Caracterização morfofisiológica e genética de bactérias endofíticas isoladas de raízes de diferentes genótipos de milho (Zea mays L.)

Abstract

Resumo: A cultura do milho (Zea mays L.) tem relevante expressão no cenário mundial e o Estado do Paraná desempenha importante papel como maior produtor de milho no Brasil. Assim, todas as estratégias que permitam otimizar a produção deste importante cultivo são importantes para a pesquisa aplicada. Bactérias endofíticas apresentam alto potencial na elevação dos índices de produtividade, por mecanismos como a fixação biológica do nitrogênio , a promoção do crescimento de plantas pela produção de fitohormônios, o controle de patógenos, entre outros. O presente trabalho tem como objetivos isolar bactérias que se associam endofiticamente com diferentes genótipos de milho (linhagens e híbridos) e caracterizá-las quanto a diversas propriedades morfofisiológicas e genéticas. Para isso, incialmente foi estabelecida uma coleção de 217 isolados de bactérias endofíticas de raízes de milho e destes, 98 foram mantidos em condições de laboratório. Foram realizadas caracterizações morfofisiológicas, incluindo morfologia de colônias, diversos testes bioquímicos (crescimento em diferentes meios de cultura, redução do nitrato, urease, catalase, tolerância intrínseca a antibióticos) e avaliação da capacidade de fixação do nitrogênio "in vitro". omo etapa subsequente, avaliou-se o perfil genético das bactérias através da amplificação do DNA com o "primer" BOX-PCR, relacionado a regiões repetitivas e não codificantes do DNA. Foi realizado, ainda, o sequenciamento parcial do gene 16S RNAr de bactérias representantes dos principais agrupamentos obtidos com os dados morfofisiológicos, sendo identificados os gêneros Pantoea, Bacillus, Burkholderia e Klebsiella. Constatou-se alta variabilidade entre os isolados obtidos em todos os p râmetros analisados, confirmando que populações com elevado grau de diversidade morfofisiológica e genética se estabelece endofiticamente com o milho. É interessante constatar que essa diversidade ocorre mesmo em linhagens e híbridos de milho obtidos em condições normais de melhoramento para a gramínea, que não consideram a capacidade de associação com bactérias endofíticas. O estabelecimento dessa importante coleção, com microrganismos pertencentes a gêneros pouco estudados com a cultura do milho no Brasil permitirá a ondução de estudos para a avaliação da capacidade promotora de crescimento ou de controle biológico dessas bactérias.

Abstract: Maize (Zea mays L.) has a relevant expression in the world and the State of Parana plays an important role as the largest producer of corn in Brazil. Thus, all strategies to optimize the production of this important crop are important for applied research. Endophytic bacteria have a high potential for raising levels of productivity, by mechanisms such as biological nitrogen fixation, growth promotion of plants by the production of phyto-hormones, the control of pathogens, among others. This work aims to isolate bacteria that are associated with different endophyte genotypes of maize (lineages and hybrid) and characterize them as a number of morphophysiological and genetic properties. So, it was initially established a collection of 217 isolates of endophytic bacteria from roots of maize and 98 isolates maintained at laboratory conditions. Morphophysiological characterizations were performed, including morphology of colonies, various biochemical tests (growth on different culture media, nitrate reduction, urease, catalase, intrinsic tolerance to antibiotics) and assessing the ability of nitrogen fixation in vitro. As next step, it was assessed the genetic profiles of bacteria by amplification of DNA with primer BOX-PCR, related to repetitive regions and non-coding DNA. It was carried out also the partial sequencing of the 16S rRNA gene of representatives of major bacterial groups obtained with the data on physiology, and identified the genera Pantoea, acillus, Burkholderia and Klebsiella. There was a high variability among the isolates obtained in all parameters, confirming that a population with high morphophysiological and genetic diversity establishes ndophytically with corn. It is interesting that this diversity occurs even in lineages and hybrids obtained in normal improvement to the grass, that do not consider the capacity of association with endophytic bacteria. The establishment of this important collection, with micro-organisms from the genera scarcely studied in association with corn crop in Brazil will allow the conduct of studies to evaluate the capacity or growth romoting biological control of these bacteria.