Meta-análise da coinoculação de rizóbios e bacilus promotores do crescimento vegetal em leguminosas granífera

Abstract

Resumo: A co-inoculação de rizóbios com bactérias promotoras de crescimento vegetal tem sido proposta como uma alternativa técnica para melhorar os processos de aquisição de nutrientes e de crescimento vegetal, inclusive, frente aos estresses bióticos e abióticos. Os rizóbios são bactérias do solo gram negativas que induzem à formação de nódulos em leguminosas, e, em simbiose com as hospedeiras, realizam a fixação biológica de nitrogênio. As bactérias de solo do gênero Bacillus são gram positivas e, quando estão associadas à rizosfera das plantas, atuam nos processos de solubilização de P, pela produção de ácidos orgânicos e fosfatases, no controle biológico, pela produção de toxinas inseticida, antibióticos e antifúngicos, e na promoção do crescimento vegetal, pela produção de fitohormônios, entre outros. A presença simultânea e ação desses dois grupos de bactérias na rizosfera das leguminosas poderiam acarretar em incrementos significativos no crescimento vegetal e no rendimento de grãos. O presente trabalho teve como objetivo verificar o efeito da co-inoculação de rizóbios e Bacillus em leguminosas graníferas sobre a fixação biológica de nitrogênio, o acúmulo de N na planta, a massa seca de parte aérea e raíz, número e massa de nódulos, e o rendimento de grãos de leguminosas graníferas cultivadas em vasos e campo, através de uma metaanálise de dados da literatura. A base de dados teve origem em uma biblioteca criada com artigos encontrados através das bases de dados "Web of Science" e "Google Scholar" utilizando as palavras-chave em inglês "legume", "coinoculation" e "Bacillus", e, suas respectivas palavras traduzidas em português. Para a metaanálise, foram selecionados apenas artigos que tenham sido publicados em periódicos que realizam revisão aos pares, e, que tenham reportado experimentos conduzidos com pelo menos uma leguminosa granífera, e a inclusão dos tratamentos de inoculação somente com rizóbio e co-inoculação de rizóbio com pelo menos uma estirpe de Bacillus. Os dados garimpados nos artigos foram: média, desvio padrão e número de repetições. A estimativa de resposta foi obtida pela razão das médias de tratamento sobre o controle. O controle foi representado pelo resultado da planta inoculada somente com rizóbio, e o tratamento foi o resultado obtido pela planta coinoculada com rizóbio e alguma bactéria do genêro Bacillus. A metaánalise foi baseada em 94 artigos, sendo 6 deles, com amendoim, 10, com feijão caupi, 18, com feijão comum, 2, com feijão fava, 4, com feijão guandu, 7, com feijão mungo e moyashi, 3, com ervilha, 11, com grão-de-bico, 3, com lentilha e 26, com soja. A metaanálise mostrou que a co-inoculação de rizóbios e Bacillus aumentou signicativamente (p<0,001): a nodulação de amendoim, ervilha, feijão mungo, grão de bico e lentilha (incrementos de 14% a 80%); a fixação biológica de nitrogênio em feijão comum (22,1%); o N acumulado na planta em caupi, feijão mungo e grão de bico (de 5% a 42%); a massa seca da parte aérea e da raiz em feijão mungo, grão de bico, lentilha e soja (de 6% a 52%); e, o rendimento de grãos em caupi (de 20 a 30%) e grão de bico (de 12 a 17%). Além disso, a metaanálise mostrou que a co-inoculação não diminuiu valor de nenhuma das variáveis das leguminosas graníferas avaliadas. Portanto, os resultados permitem concluir que a coinoculação de rizóbios com Bacillus é uma técnica recomendável universalmente para promover o aumento da produtividade de leguminosas graníferas. Contudo, é preciso enfatizar que os estudos selecionados tendem a incluir estirpes de Bacillus promissoras como bactéria promotora de crescimento, e que a extrapolação desta conclusão para outros tipos de Bacillus deve ser cautelosa.

Abstract: Co-inoculation of rhizobia with plant growth-promoting bacteria has been proposed as a technical alternative to improve nutrient acquisition and plant growth processes. Rhizobia are gram-negative soil bacteria that induce the formation of nodules in legumes and, in symbiosis with the hosts, carry out biological nitrogen fixation. Soil bacteria of the Bacillus genus are gram positive and, when associated with the rhizosphere of plants, act in the processes of solubilization of P, by the production of organic acids and phosphatases, in biological control, by the production of insecticidal, antibiotic and antifungal toxins, and in the promotion of plant growth, through the production of phytohormones, among others. The co-inoculation for the additive action of these two groups of bacteria in the rhizosphere of legumes could lead to significant increases in plant growth and grain yield. The present work aimed to verify the effect of co-inoculation of rhizobia and Bacillus in grain legumes on biological nitrogen fixation, N accumulation in the plant, shoot and root dry mass, number and mass of nodules, and the grain yield of grain legumes grown in pots and field, through a meta-analysis of literature data. The database originated from a library created with articles found through the databases "Web of Science" and "Google Scholar" using the keywords in English "legume", "coinoculation" and "Bacillus", and their respective words translated into Portuguese. For the meta-analysis, only articles that have been published in peer-reviewed journals, and that have reported experiments conducted with at least one grain legume, and the inclusion of inoculation treatments with rhizobia and rhizobia co-inoculation were selected with at least one strain of Bacillus. The data gathered in the articles were: mean, standard deviation and number of repetitions. The response estimate was obtained by the ratio of the treatment means over the control. The control was represented by the result of the plant inoculated only with rhizobia, and the treatment was the result obtained by the plant co-inoculated with rhizobia and some bacteria of the genus Bacillus. The meta-analysis was based on 94 articles, 6 with peanuts, 10 with cowpea, 18 with common beans, 2 with fava beans, 4 with pigeon pea, 7, with mung beans and moyashi, 3 with peas, 11, with chickpeas, 3, with lentils and 26, with soy. The meta-analysis showed that rhizobia and Bacillus co-inoculation significantly increased (p<0.001): peanut, mung bean, chickpea and lentil nodulation (increments from 14% to 80%); biological nitrogen fixation in common bean (22,1%); the N accumulated in the plant in peanuts, cowpea, mung beans and chickpeas (from 5% to 42%); shoot and root dry mass in mung beans, chickpeas, lentils and soybeans (from 6% to 52%); and, the grain yield in cowpea (20 to 30%) and chickpeas (12 to 17%). Furthermore, the meta-analysis showed that co-inoculation did not decrease the value of any of the variables of the grain legumes evaluated. Therefore, the results allow us to conclude that the coinoculation of rhizobia with Bacillus is a universally recommended technique to increase the productivity of grain legumes. However, it must be emphasized that the selected studies tend to include promising Bacillus strains as growth-promoting bacteria, and that extrapolation of this conclusion to other types of Bacillus should be further investigated.