Seleção de bactérias promotoras de crescimento de plantas isoladas de cana-de-açúcar
DOI:
https://doi.org/10.5433/1679-0359.2022v43n4p1757Palavras-chave:
Microbioma vegetal, Bacillus, Solubilização, Ácido indolacético, Antagonismo.Resumo
Bactérias promotoras de crescimento de plantas são conhecidas por estabelecer relações positivas com as plantas. Atuam no favorecimento da nutrição das plantas, produção de fitohormônios, controle de patógenos e aumento da tolerância ao estresse. Desta forma, este estudo teve como objetivo isolar bactérias do solo, rizosfera e endosfera radicular de cana-de-açúcar, cultivada na região Sudeste do Brasil, para prospectar cepas com potencial para promoção de crescimento vegetal. As amostras foram semeadas em meio Ágar Nutriente, e as colônias morfologicamente distintas foram isoladas e analisadas quanto à produção de ácido indolacético, solubilização de fosfato e controle de crescimento do fungo fitopatogênico Fusarium verticillioides. Foram obtidos 219 isolados, sendo 86 do solo, 67 da rizosfera e 66 da endosfera da raiz da cana-de-açúcar. As cepas que apresentaram mais de um mecanismo de promoção do crescimento vegetal foram identificadas pelo sequenciamento do gene 16S. A maioria das espécies pertence ao gênero Bacillus, que possui linhagens utilizadas em diversos produtos biológicos para o controle de doenças na agricultura. Algumas espécies de Bacillus nunca foram isoladas da cana-de-açúcar e outras foram estudadas pela primeira vez como promotoras de crescimento de plantas. As cepas isoladas constituem um importante banco microbiano a ser explorado para a composição de produtos inovadores para a agricultura.Downloads
Referências
Angelo, J. A., Oliveira, M. D. M., & Ghobril, C. N. (2021). Balança comercial dos agronegócios paulista e brasileiro de 2020. Análises e Indicadores do Agronegócio, 16(1), 1-16. http://www.iea.sp.gov.br/ftpiea/ AIA/AIA-03-2021.pdf
Azizoglu, U. (2019). Bacillus thuringiensis as a biofertilizer and biostimulator: a mini-review of the little-known plant growth-promoting properties of Bt. Current Microbiology, 76(1), 1379-1385. doi: 10.1007/ s00284-019-01705-9
Behbahani, B. A., Yazdi, F. T., Shahidi, F., Mortazavi, S. A., & Mohebbi, M. (2017). Principle component analysis (PCA) for investigation of relationship between population dynamics of microbial pathogenesis, chemical and sensory characteristics in beef slices containing Tarrago essential oil. Microbial Pathogenesis, 105(1), 37-50. doi: 10.1016/j.micpath.2017.02.013
Bhardwaj, D., Ansari, M. W., Sahoo, R. K., & Tuteja, N. (2014). Biofertilizers function as key player in sustainable agriculture by improving soil fertility, plant tolerance and crop productivity. Microbial Cell Factories, 13(66), 1-10. doi: 10.1186/1475-2859-13-66
Bhutani, N., Maheshwari, R., Kumar, P., & Suneja, P. (2021). Bioprospecting of endophytic bacteria from nodules and roots of Vigna radiata, Vigna unguiculata and Cajanus cajan for their potential use as bioinoculants. Plant Gene, 28(1), 1-12. doi: 10.1016/j.plgene.2021.100326
Cawoy, H., Bettiol, W., Fickers, P., & Ongena, M. (2011). Bacillus-based biological control of diseases. In M. Stoytcheva, Pesticides in the modern world - pesticides use and management (pp. 273-302). Ed. IntechOpen.
Chandra, A., Chandra, P., & Tripathi, P. (2021). Whole genome sequence insight of two plant growth-promoting bacteria (B. subtilis BS87 and B. megaterium BM89) isolated and characterized from sugarcane rhizosphere depicting better crop yield potentiality, Microbiological Research, 247(1), 1-11. doi: 10.10 16/j.micres.2021.126733
Clements, T., Rautenbach, M., Ndlovu, T., Khan, S., Khan, W. (2021) A metabolomics and molecular networking approach to elucidate the structures of secondary metabolites produced by Serratia marcescens strains. Frontiers in Chemistry, 9(1), 1-16. doi: 10.3389/fchem.2021.633870
Companhia Nacional de Abastecimento (2021). Acompanhamento da safra brasileira de cana-de-açúcar. https://www.conab.gov.br/info-agro/safras/cana/boletim-da-safra-de-cana-de-acucar.
De-La-Peña, C., & Loyola-Vargas, V. M. (2014). Biotic Interactions in the rhizosphere: a diverse cooperative enterprise for plant productivity. Plant Physiology, 166(2), 701-719. doi: 10.1104/pp.114.241810
Devi, K. A., Pandey, P., & Sharma, G. D. (2016). Plant growth-promoting endophyte Serratia marcescens AL2-16 enhances the growth of Achyranthes aspera L., a medicinal plant. HAYATI Journal of Biosciences, 23(4), 173-180. doi: 10.4308/hjb.23.4.173
Dunlap, C. A., Kim, S. I., Kwon, S. W., & Rooney, A. (2015). Phylogenomic analysis shows that Bacillus amyloliquefaciens subsp. plantarum is a later heterotypic synonym of Bacillus methylotrophicus. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 65(7), 2104-2109. doi: 10.1099/ijs. 0.000226
Gordon, S. A., & Weber, R. P. (1951). Colorimetric estimation of indoleacetic acid. Plant Physiology, 26(1), 192-195. doi: 10.1104/pp.26.1.192
Im, S. M., Yu, N. H., Joen, H. W., Kim, S. O., Park, H. W., Park, A. R., & Kim, J. C. (2020). Biological control of tomato bacterial wilt by oxydifficidin and difficifin-producing Bacillus methylotrophicus DR-08. Pesticide Biochemistry and Physiology, 163(1), 130-137. doi: 10.1016/j.pestbp.2019.11.007
Ji, Z. L., Peng, S., Zhu, W., Dong, J. P., & Zhu, F. (2020). Induced resistance in nectarine fruit by Bacillus licheniformis W10 for the control of brown rot caused by Monilinia fructicola. Food Microbiology, 92(1), 1-9. doi: 10.1016/j.fm.2020.103558
Johns, N. I., Blazejewski, T., Gomes, A. L., & Wang, H. H. (2016). Principles for designing synthetic microbial communities. Current Opinion in Microbiology, 31(1), 146-153. doi: 10.1016/j.mib.2016.03.010
Kashyap, B. K., Solanki, M. K., Pandey, A. K., Prabha, S., Kumar, P., & Kumari, B. (2019). Bacillus as plant growth promoting rhizobacteria (PGPR): a promising green agriculture technology. In R. Ansari, I. Mahmood (Eds.), Plant health under biotic stress (pp. 219-236). Springer.
Khedher, S. B., Trabelsi, B. M., & Tounsi, S. (2020). Biological potential of Bacillus subtilis V26 for the control of Fusarium wilt and tuber dry rot on potato caused by Fusarium species and the promotion of plant growth. Biological Control, 152(1), 1-37. doi: 10.1016/j.biocontrol.2020.104444
Li, Y., Feng, X., Wang, X., Zheng, L., & Liu, H. (2020). Inhibitory effects of Bacillus licheniformis BL06 on Phytophthora capsici in pepper by multiple modes of action. Biological Control, 144(1), 1-9. doi: 10.10 16/j.biocontrol.2020.104210
Lyngwi, N. A., Nongkhlaw, M., Kalita, D., & Joshi, S. R. (2016). Bioprospecting of plant growth promoting Bacilli and related genera prevalent in soils of pristine sacred groves: biochemical and molecular approach. PLoS ONE, 11(4), 1-13. doi: 10.1371/journal.pone.0152951
Mendes, R., Pizzirani-Kleiner, A., Araújo, W., Raaijmakers, J. M. (2007). Diversity of cultivated endophytic bacteria from sugarcane: genetic and biochemical characterization of Burkholderia cepacia complex isolates. Applied and Environmental Microbiology, 73(22), 7259-7267. doi: 10.1128/AEM.01222-07
Naureen, Z., Rehman, N. U., Hussain, H., Hussain, J., Gilani, S. A., Housni, S. K. A., Mabood, F., Khan, A. L., Farooq, S., Abbas, G., & Harrasi, A. A. (2017). Exploring the potentials of Lysinibacillus sphaericus ZA9 for promotion and biocontrol activities against phytopathogenic fungi. Frontiers in Microbiology, 8(1), 1-11. doi: 10.3389/fmicb.2017.01477
Orozco-Mosqueda, M. C., Rocha-Granados, M. C., Glick, B. R., & Santoyo, G. (2018). Microbiome engineering to improve biocontrol and plant growth- promoting mechanisms. Microbiological Research, 208(1), 25-31. doi: 10.1016/j.micres.2018.01.005
Pérez-Montaño, F., Alías-Villegas, C., Bellogín, R. A., Del Cerro, P., Espuny, M. R., Jiménzez-Gerrero, I., López-Baena, F. J., Ollero, F. J., & Cubo, T. (2014). Plant growth promotion in cereal and leguminous agricultural important plants: from microorganism capacities to crop production. Microbiological Research, 169(5), 325-336. doi: 10.1016/j.micres.2013.09.011
Prashanth, S., & Mathivanan, N. (2010). Growth promotion of groundnut by IAA producing rhizobacteria Bacillus licheniformis MML2501. Archives of Phytopathology and Plant Protection, 43(2), 191-208. doi: 10.1080/03235400802404734
Purkayastha, G. D., Mangar, P., Saha, A., & Saha, D. (2018). Evaluation of the biocontrol efficacy of a Serratia marcescens strain indigenous to tea rhizosphere for the management of root rot disease in tea. PLoS ONE, 13(2), 1-27. doi: 10.1371/journal.pone.0191761
Raddadi, N., Cherif, A., Boudabous, A., & Daffonchio, D. (2008). Screening of plant growth promoting traits of Bacillus thuringiensis. Annals of Microbiology, 58(1), 47-52. doi: 10.1007/BF03179444
Rodrigues, A. A., Forzani, M. V., Soares, R. S., Sibov, S. T., & Vieira, J. D. G. (2016). Isolation and selection of plant growth-promoting bacteria associated with sugarcane. Pesquisa Agropecuária Tropical, 46(2), 149-158. doi: 10.1590/1983-40632016v4639526
Santos, S. G., Chaves, V. A., Ribeiro, F. S., Alves, G. C., & Reis, V. M. (2019). Rooting and growth of pre-germinated sugarcane seedlings inoculated with diazotrophic bacteria. Applied Soil Ecology, 133(1), 12-23. doi: 10.1016/j.apsoil.2018.08.015
Schlaeppi, K., & Bulgarelli, D. (2015). The plant microbiome at work. Molecular Plant-Microbe Interactions, 28(3), 212-217. doi: 10.1094/mpmi-10-14-0334-fi
Shabanamol, S., Divya, K., George, T. K., Rishad, K. S., Sreekumar, T. S., & Jisha, M. S. (2018). Characterization and in planta nitrogen fixation of plant growth promoting endophytic diazotrophic Lysinibacillus sphaericus isolated fom rice (Oryza sativa). Physiological and Molecular Plant Pathology, 102(1), 46-54. doi: 10.1016/j.pmpp.2017.11.003
Shabanamol, S., Sreekumar, J., & Jisha, M. S. (2017). Bioprospecting endophytic diazotrophic Lyinibacillus sphaericus as biocontrol agents of rice sheath blight disease. 3 Biotech, 7(5), 1-11. doi: 10.1007/s13205-017-0956-6
Silva, M. L. R. B., Figueroa, C. S., Mergulhão, A. C. E. S., & Lyra, M. C. P. (2014). Diversidade e potencial de solubilização de fosfato in vitro por bactérias endofíticas associadas à cultura da palma forrageira (Opuntia e Nopalea) em Pernambuco. Pesquisa Agropecuária Pernambucana, 19(2), 85-88. doi: 10.12 661/pap.2014.013
Singh, R. K., Singh, P., Li, H., Song, Q., Guo, D., Solanki, M. K., Verma, K. K., Malviya, M. K., Song, X. P., Lakshmanan, P., Yang, L. T., & Li, Y. (2020). Diversity of nitrogen-fixing rhizobacteria associated with sugarcane: a comprehensive study of plant-microbe interactions for growth enhancement in Saccharum spp. BMC Plant Biology, 20(220), 1-21. doi: 10.1186/s12870-020-02400-9
Souza, R. S. C., Okura, V. K., Armanhi, J. S. L., Jorrín, B., Lozano, N., Silva, M. J., González-Guerrero, M., Araújo, L. M., Verza, N. C., Bagheri, H. C., Imperial, J., & Arruda, P. (2016). Unlocking the bacterial and fungal communities assemblages of sugarcane microbiome. Scientific Reports, 6(1), 1-15. doi: 10.10 38/srep28774
Sukkasem, P., Kurniawan, A., Kao, T. C., & Chuang, H. W. (2018). A multifaceted rhizobacterium Bacillus licheniformis functions as a fungal antagonist and a promoter of plant growth and abiotic stress tolerance. Environmental and Experimental Botany, 155(1), 541-551. doi: 10.1016/j.envexpbot.2018.08.005
Teheran-Sierra, L. G., Funnicelli, M. I. G., Carvalho, L. A. L., Ferro, M. I. T., Soares, M. A., & Pinheiro, D. G. (2021). Bacterial communities associated with sugarcane under different agricultural management exhibit a diversity of plant growth-promoting traits and evidence of synergistic effect. Microbiological Research, 247(1), 1-14. doi: 10.1016/j.micres.2021.126729
Wu, J. J., Chou, H. P., Huang, J. W., & Deng, W. L. (2021). Genomic and biochemical characterization of antifungal compounds produced by Bacillus subtilis PMB102 against Alternaria brassicicola. Microbiological Research, 251(1), 1-11. doi: 10.1016/j.micres.2021.1268
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2022 Semina: Ciências Agrárias
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Semina: Ciências Agrárias adota para suas publicações a licença CC-BY-NC, sendo os direitos autorais do autor, em casos de republicação recomendamos aos autores a indicação de primeira publicação nesta revista.
Esta licença permite copiar e redistribuir o material em qualquer meio ou formato, remixar, transformar e desenvolver o material, desde que não seja para fins comerciais. E deve-se atribuir o devido crédito ao criador.
As opiniões emitidas pelos autores dos artigos são de sua exclusiva responsabilidade.
A revista se reserva o direito de efetuar, nos originais, alterações de ordem normativa, ortográfica e gramatical, com vistas a manter o padrão culto da língua e a credibilidade do veículo. Respeitará, no entanto, o estilo de escrever dos autores. Alterações, correções ou sugestões de ordem conceitual serão encaminhadas aos autores, quando necessário.