Foi realizado a caracterização polifásica de 35 isolados obtidos de variedades de cana-de-açúcar cultivadas no Brasil, através de testes fenotípicos (uso de fontes diferentes de carbono) e genotípicos (técnicas de ARDRA e RISA-RFLP). Houve variação entre os isolados com relação à utilização de fontes de carbono. Glicose e sacarose foram usadas por todos isolados, diferentemente de mio-inositol, galactose e ribose que não foram metabolizados. Os resultados da análise polifásica dos dados confirmam a formação de dois grupos, que apresentaram 68% de similaridade. Observou-se maior distância genética entre os isolados quando a técnica de RISA-RFLP foi aplicada. O sequênciamento da região 16S do rDNA mostrou que todos os isolados pertencem à espécie G. diazotrophicus. Não foi observado efeito da parte da planta ou variedade de cana-de-açúcar no agrupamento dos isolados. Em conjunto, esses resultados poderão auxiliar no estudo de seleção de estirpes para inoculação em cana-de-açúcar, orientando programas de melhoramento vegetal.

A polyphasic approach was applied to characterize 35 G. diazotrophicus isolates obtained from sugarcane varieties cultivated in Brazil. The isolates were analyzed by phenotypic (use of different carbon sources) and genotypic tests (ARDRA and RISARFLP techniques). Variability among the isolates was observed in relation to the carbon source use preference. Glucose and sucrose were used by all isolates in contrast to myo-inositol, galactose and ribose that were not metabolized. The results of the analysis showed the presence of two groups clustered at 68% of similarity. The genetic distance was higher when RISA-RFLP analysis was used. Analysis of 16S rDNA sequences from isolates showed that all of them belonged to the G. diazotrophicus species. Neither effect of the plant part nor sugarcane variety was observed during the cluster analysis. The observed metabolic and genetic variability will be helpful during the strain selection studies for sugarcane inoculation in association with sugarcane breeding programs.

A presente revisão aborda a história da Fixação Biológica de Nitrogênio (FBN) em Gramíneas no Brasil, procurando mostrar a evolução da pesquisa na área iniciada a mais de 40 anos sob a liderança da pesquisadora Johanna Döbereiner. Um aspecto marcante deste período foi a descoberta de diversas bactérias fixadoras de nitrogênio atmosférico tais com as rizosféricas (Beijerinckia fluminensis e Azotobacter paspali), associativas (Azospirillum lipoferum, A. brasilense, A. amazonense) e as endofíticas (Herbaspirillum seropedicae, H. rubrisubalbicans, Gluconacetobacter diazotrophicus, Burkholderia brasilensis e B. tropica). O papel destas bactérias diazotróficas em associação com as gramíneas, especialmente os cereais, tem sido estudado e muito se avançou sobre os aspectos ecológicos, fisiológicos, bioquímicos e genéticos. Os mecanismos de colonização e infecção dos tecidos das plantas foram melhor entendidos e a contribuição da FBN para o sistema solo-planta foi determinado. Estudos de inoculação de cereais com bactérias diazotróficas, têm mostrado que as endofíticas têm um maior potencial de contribuição da FBN e que o genótipo da planta influencia na associação da planta/bactéria. Os avanços alcançados apontam para uma maior exploração e entendimento desta associação endofítica. Os programas de sequenciamento do genoma: RIOGENE (Gluconacetobacter diazotrophicus) e GENOPAR (Herbaspirillum seropedicae) mostram a importância da FBN no Brasil e devem permitir que o país continue na fronteira do conhecimento em relação ao processo de FBN em gramíneas.

This review covers the history on Biological Nitrogen Fixation (BNF) in Graminaceous plants grown in Brazil, and describes research progress made over the last 40 years, most of whichwas coordinated by Johanna Döbereiner. One notable accomplishment during this period was the discovery of several nitrogen-fixing bacteria such as the rhizospheric (Beijerinckia fluminensis and Azotobacter paspali), associative (Azospirillum lipoferum, A. brasilense, A. amazonense) and the endophytic (Herbaspirillum seropedicae, H. rubrisubalbicans, Gluconacetobacter diazotrophicus, Burkholderia brasilensis and B. tropica). The role of these diazotrophs in association with grasses, mainly with cereal plants, has been studied and a lot of progress has been achieved in the ecological, physiological, biochemical, and genetic aspects. The mechanisms of colonization and infection of the plant tissues are better understood, and the BNF contribution to the soil/plant system has been determined. Inoculation studies with diazotrophs showed that endophytic bacteria have a much higher BNF contribution potential than associative diazotrophs. In addition, it was found that the plant genotype influences the plant/bacteria association. Recent data suggest that more studies should be conducted on the endophytic association to strengthen the BNF potential. The ongoing genome sequencing programs: RIOGENE (Gluconacetobacter diazotrophicus) and GENOPAR (Herbaspirillum seropedicae) reflect the commitment to the BNF study in Brazil and should allow the country to continue in the forefront of research related to the BNF process in Graminaceous plants.

Neste trabalho foi avaliado o efeito da umidade do solo na sobrevivência de três espécies de bactérias diazotróficas (Azospirillum amazonense, Gluconacetobacter diazotrophicus e Azospirillum brasilense). O teor de umidade apresentou pouca influência na sobrevivência de A. brasilense, considerada uma espécie cosmopolita, enquanto A. amazonense e G. diazotrophicus, consideradas endofíticas, aumentaram o período de culturabilidade na presença de umidade no solo. Os resultados demonstram que o teor de umidade do solo possui maior influência nas espécies endofíticas, em comparação às espécies associativas.

The effects of soil moisture on the survival of three diazotrophic bacteria species (Azospirillum amazonense, Gluconacetobacter diazotrophicus and Azospirillum brasilense) were tested. Soil moisture had little influence on the survival of A. brasilense, which is considered a free-living species. On the other hand, increased soil moisture extended the survival of the endophytes A. amazonense and G. diazotrophicus. These results indicate that nitrogen-fixing endophytic species are more affected by soil moisture than associative nitrogen-fixing species.

Bactérias diazotróficas do tipo Herbaspirillum isoladas de bananeiras foram avaliadas pelas características morfológicas e fisiológicas de crescimento. Três grupos de bactérias foram estabelecidos, sendo dois relacionados às espécies de Herbaspirillum e diferentemente o terceiro grupo apresentou habilidade em crescer com poucos substratos orgânicos e produziu substância fluorescente em meio B de King. As bactérias dos três grupos eram bastonetes com flagelos mono ou bipolares, apresentaram reação negativa na coloração de Gram, expressaram atividade de catalase e oxidade, foram capazes de reduzir o nitrato e cresceram melhor em meio JNFb semi-sólido incubado a 31ºC. A atividade da nitrogenase, medida através da atividade de redução de acetileno, foi máxima em meio JNFb semi-sólido, após o ajuste de pH na faixa de 6,0 a 7,0 (grupos I e II) e 5,5 a 6,5 (grupo III). As bactérias diazotróficas associadas às bananeiras são diferentes das espécies de Herbaspirillum anteriormente identificadas em gramíneas.

Diazotrophic bacteria isolated from banana plants were characterized by morphological and physiological aspects. Three different groups of these plant-bacteria could be established. Two of them showed similarity to species of the Herbaspirillum genus. The third one was different because used only a few carbon substrates and produced water diffusible compounds that fluoresced under UV light. All three bacterial groups were thin rods with mono or bipolar flagella, presented negative reaction in Gram stain, showed catalase activity, were able to reduce nitrate and grew better in semi-solid JNFb medium at 31ºC. The nitrogenase activity was detected in semi-solid N-free JNFb medium and expressed higher values when pH ranged from 6.5 to 7.0 (groups I and II) and 6.0 to 6.5 (group III). The diazotrophs isolated from banana plants were distinct from species of Herbaspirillum previously identified in gramineous plants.