Associação de bactérias endofíticas com forrageiras e submetidas ao déficit hídrico

Abstract

Resumo: O trabalho teve como objetivos principais, (1) avaliar o perfil associativo de bactérias promotoras de crescimento vegetal com diferentes espécies forrageiras; (2) realizar o estabelecimento de protocolo para simulação de estresse osmótico em plantas forrageiras; (3) avaliar o efeito da associação de bactérias endofíticas em Urochloa ruziziensis submetidas ao estresse osmótico. Para isso, foram realizados três experimentos no laboratório de bioquímica e genética da Universidade Federal do Paraná - Setor Palotina, com um delineamento inteiramente casualizado. Todos os dados foram submetidos a ANOVA e comparados pelo teste Tukey (p> 5%). No primeiro experimento foram avaliadas três espécies forrageiras: aveia branca (Avena sativa), Brachiaria ruziziensis (Urochloa ruziziensis) e milheto (Pennisetum glaucum), inoculadas com Azospirillum brasilense, Herbaspirilum seropedicae, e Leclercia adecarboxylata na proporção de 106 UFC.mL-1 para a Ensifer adherens a concentração de inóculo foi de 104 UFC.mL-1 . Após 21 dias de cultivo in vitro, foram avaliados o comprimento, peso fresco e seco da biomassa de parte aérea e raiz, quantificação de proteína bruta e nitrogênio total, morfologia das raízes por coloração com azul de metileno 1%, morfologia de estômatos e contagem microbiana. As diferentes espécies forrageiras apresentaram comportamento distinto em relação à associação com as estirpes bacterianas. Apesar da aveia ter apresentado resultados significativos para PB e NT, a Brachiaria apresentou uma maior população microbiana, apontando ser preferencial para a associação bacteriana. No segundo experimento foram avaliadas as mesmas espécies forrageiras. O meio de cultura (MS) para cultivo foi acrescido com Polietilenoglicol (PEG - 6000) em diferentes potenciais, sendo eles 0; -0,1; -0,2; -0.3 e -0,4 MPa (0; 78,49; 119,57; 151,41 e 178,34 g.L-1 respectivamente). Após 13 dias de cultivo in vitro, foram avaliados o comprimento, peso fresco e seco da biomassa de parte aérea e raiz, a morfologia das raízes por coloração com azul de metileno 1% e abertura e fechamento dos estômatos. O potencial -0,3 MPa é o que melhor representou o déficit hídrico, onde os resultados foram significativos e menores para as variáveis analisadas, os estômatos apresentaram-se fechados, enquanto os do grupo controle, irrigado no mesmo período, permaneceram abertos. Para as espécies avaliadas, a concentração de potencial -0,3 MPa é a que melhor simula o déficit hídrico para plantas in vitro. No terceiro experimento foi utilizada apenas a Brachiaria ruziziensis (Urochloa ruziziensis) a qual foi inoculada com A. brasilense, H. seropedicae, e L. adecarboxylata na proporção de 106 UFC.mL-1 . O meio MS foi acrescido com Polietilenoglicol. Após 13 dias de cultivo, foram avaliados o comprimento, peso fresco e seco da biomassa de parte aérea e raiz, contagem microbiana, teor relativo de água (TRA) e índice de estabilidade de membrana (IEM), morfologia das raízes por coloração com azul de metileno 1%, morfologia de estômatos e análise enzimática. Para confirmar a presença das bactérias foi realizada reação em cadeia da polimerase (PCR). A. brasilense foi a bactéria que promoveu os maiores aumentos na parte aérea e radicular, manutenção da área estomática em ambas condições (controle e estressado), podendo ser considerada como a melhor estirpe para fins comerciais. Também, a estirpe L. adecarboxylata é promissora, apontando ter uma interação benéfica para Brachiaria com futuro potencial para o desenvolvimento de biofertilizantes. Palavras-chave: Bactérias promotoras de crescimento vegetal. Interação planta bactéria. Pastagens.

Abstract: The main objectives of this study were: (1) to evaluate the associative profile of plant growth promoting bacteria with different forage species; (2) to establish the protocol for osmotic stress simulation in forage plants; (3) to evaluate the effect of the association of endophytic bacteria on Urochloa ruziziensis submitted to osmotic stress. To that matter, three experiments were carried out in the biochemistry and genetics laboratory of the Federal University of Paraná - Sector Palotina, with a completely randomized design. All data were submitted to ANOVA and compared by the Tukey test (p> 5%). In the first experiment, three forage species were evaluated: White oats (Avena sativa), Brachiaria ruziziensis (Urochloa ruziziensis) and Millet (Pennisetum glaucum), inoculated in the proportion of 106 CFU.mL-1 with Azospirillum brasilense, Herbaspirilum seropedicae, and Leclercia adecarboxylata, and inoculated in the proportion of 104 CFU.mL-1 with Ensifer adherens. After 21 days of in vitro culture, the following factors were evaluated: length, fresh and dry weight of shoot and root biomass, gross protein and total nitrogen quantification, root morphology by staining with 1% methylene blue, stoma morphology and counting microbial. The different forage species presented different behavior in relation to the association with the bacterial strains. Although Oats presented significant results for PB and NT, Brachiaria had a higher microbial population, indicating that it was preferential for bacterial association. In the second experiment, the same forage species were evaluated.The MS medium for cultivation was added with polyethylene glycol (PEG - 6000) in different potentials: 0; -0.1; -0.2; -0.3 and -0.4 MPa (0, 78.49, 119.57, 151.41 and 178.34 g.L-1 respectively). After 13 days of in vitro cultivation, the following factors were evaluated: length, fresh and dry weight of shoot and root biomass, morphology of roots by staining with 1% methylene blue and opening and closing of the stomata. The potential -0.3 MPa best represented the water deficit, where the results were significant and smaller for the analyzed variables and the stomata were closed, whereas in the control group, irrigated in the same period, they remained open. For evaluated grasses, the potential concentration -0.3 MPa is the one that best simulates the water deficit for plants in vitro. In the third experiment, only Brachiaria ruziziensis (Urochloa ruziziensis) was used, which was inoculated with A. brasilense, H. seropedicae and L. adecarboxylata in the proportion of 106 CFU.mL-1. After 13 days of cultivation, the following factors were evaluated: length, fresh and dry weight of shoot and root biomass, microbial counts, relative water content (PEG - 6000) (TRA) and membrane stability index (IEM), root morphology by staining with 1% methylene blue, morphology of stomata and enzymatic analysis. A polymerase chain reaction (PCR) was performed to confirm the presence of the bacteria. A. brasilense was the bacterium that promoted the greatest increases in aerial and radicular part, maintenance of the stomatal area in both conditions (control and stress), being considered as the best strain for commercial purposes. In addition, the L. adecarboxylata strain is promising, aiming to have a beneficial interaction to Brachiaria with potential for the development of biofertilizers. Key-words: Plant growth promoting bacteria. Plant-bacterium Interaction. Forage.