Abstract: Sugarcane is an important Brazilian commodity, being usually cultivated in soils with low natural fertility. This study aimed to isolate diazotrophic endophytes from sugarcane tissues and evaluate the morphological and physiological characteristics of their colonies as well as their plant growth-promoting (PGP) traits in select diazotrophic endophytic bacteria. Fifty-six bacterial isolates were identified in the sugarcane tissues, and these isolates presented distinct morphological and physiological traits. A total of thirty-five bacterial isolates were biochemically evaluated. Overall, Bacillus was the dominant genus. Isolates of Methylobacterium spp. and Brevibacillus agri were present only in leaves, while Herbaspirillum seropedicae occurred only in stems. Except to IPA-CF45A, all isolates were nitrogenase positive. All endophytes exhibit production of indol 3-acetic acid. Over 50% of endophytes solubilize phosphate, release N-acyl homoserine lactones, and present the activity of 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid deaminase, catalase, lipase and protease. The network analysis showed that isolates belonged to Burkholderia, Herbaspirillum, and Methylobacterium interact with Bacillus. Bacterial endophytes exhibited distinct morphological, physiological, and PGP traits that are useful for sustainable agriculture, highlighting the isolates IPA-CC33, IPA-CF65, IPA-CC9 and IPA-CF27. Further studies on the effects of these diazotrophic endophytes and their potential for providing microbial inoculants for improving sugarcane fields will provide valuable information to maintain the sustainability and environment quality.

Resumen La diversidad de aislamientos rizobianos en el Bosque Seco Tropical de Brasil (BST) (Caatinga) ha sido ampliamente estudiada debido a la gran importancia de encontrar nuevas especies de bacterias con capacidad para fijar nitrógeno en leguminosas arbóreas, entre ellas, Mmosa tenuiflora (Willd.) Poir., Piptadenia stipulacea (Benth.) Ducke y Mimosa caesalpiniifolia Benth. El bioma del BST es importante en Brasil, por tanto, el conocimiento de comunidades microbianas que hacen simbiosis con plantas autóctonas ayuda en la comprensión de la interacción planta-microorganismos, así como en la optimización de procesos biológicos que pueden mejorar el sistema de cultivo en un área como ésta, rica en diversidad y que ha sido poco estudiada. Este estudio se realizó en tres municipios del Sertáo de Pernambuco y Paraíba, con las especies antes citadas. Para el efecto, se realizaron las mediciones siguientes: aislamiento de rizobios y su caracterización fenotípica y molecular con el uso de marcadores de fingerprint como BOX, REP, ERIC y BOX-PCR; y confirmación de los aislamientos, utilizando la técnica de amplificación por dúplex-PCR con los genes niJH y nodC. Los resultados mostraron que dada la variación encontrada en la amplificación de los genes niJH y nodC, la técnica duplex-PCR puede mostrar resultados falsos positivos, ya que estos genes tienen un polimorfismo muy grande. La falta de conocimiento de los aislamientos que hacen simbiosis con estas plantas ayuda, aún más, a concluir que esta técnica de autenticación todavía no puede ser aplicada a todos los aislados nodulantes de leguminosas. En cuanto a los análisis realizados con marcadores de fingerprint (huellas digitales), se observó que todos eran muy eficientes en la capacidad de distinguir especies y que cuanto mayor es el número de marcadores utilizados, más seguro es el conocimiento sobre la taxonomía y diversidad de rizobios.

Abstract The diversity of rhizobial isolates in tropical dry forests (TDF) has been studied due to the great importance of finding new species of bacteria capable of fixing nitrogen in tree legumes. In the Brazilian TDF (caatinga), Leguminosae is the most important family of plants, so the knowledge of microbial communities that make symbioses with native plants can help in the understanding of the interaction plant-microorganisms, as well as in the optimization of biological processes that can improve the cultivation system in an area so rich and understudied. In this study was determined the characteristics of rhizobia isolated from nodules of Mimosa tenuiflora (Willd.) Poir., Piptadenia stipulacea (Benth.) Ducke and Mimosa caesalpiniifolia Benth, grown in soils collected under caatinga vegetation. The phenotypic and molecular characterization of the isolates, with use of fingerprint markers such as BOX, REP, ERIC and BOX-PCR were performed. Amplification technique by duplex PCR with the niJH and nodC genes was used for the authentication of isolates. The results showed that given the variation found in the amplification of the niJH and nodC genes, the duplex PCR technique can show false-positive results, as these genes have a very large polymorphism. The lack of knowledge of isolates that make symbioses with these plants further help to conclude that this authentication technique cannot yet be applied to all legume-nodulating isolates. Regarding the analyses made with fingerprint markers, it was observed that all were very efficient in the ability to distinguish species and that the greater the number of markers used, the safer the knowledge on the taxonomy and diversity of rhizobia.

Abstract We used 16S rRNA sequencing to assess the archaeal communities across a gradient of Cerrado. The archaeal communities differed across the gradient. Crenarcheota was the most abundant phyla, with Nitrosphaerales and NRPJ as the predominant classes. Euryachaeota was also found across the Cerrado gradient, including the classes Metanocellales and Methanomassiliicoccaceae.

A fixação biológica de N por leguminosas forrageiras é uma alternativa importante para reduzir a degradação de pastagens e é muito influenciada pela capacidade simbiótica do inoculante. Este trabalho avaliou a efetividade de isolados rizobianos de calopogônio (Calopogonium muconoides) de um Argissolo Vermelho-Amarelo da Zona da Mata Seca de Pernambuco com três diferentes coberturas vegetais. Foi conduzido um experimento testando 25 isolados, além de cinco controles não inoculados com 0; 30; 60; 90; e 120 kg ha-1 de N, e um tratamento inoculado com a estirpe SEMIA 6152. O primeiro corte foi realizado 45 dias após a inoculação, sendo o segundo e o terceiro cortes realizados 45 dias após o precedente. Os teores de N na parte aérea foram quantificados em todos os cortes. A matéria seca da parte aérea foi influenciada pelas doses de N em todos os cortes. A matéria seca da parte aérea aumentou do primeiro para o segundo corte nas plantas inoculadas. Não houve diferença entre os isolados rizobianos das diferentes coberturas vegetais para nenhuma das variáveis. Houve correlação positiva e significativa para a maioria das variáveis.

Biological N fixation in forage legumes is an important alternative to reduce pasture degradation, and is strongly influenced by the inoculant symbiotic capability. This paper evaluates the effectiveness of Calopo (Calopogonium mucunoides) rhizobial isolated from soil under three vegetation covers of an Argissolo Vermelho-Amarelo of the Dry Forest Zone of Pernambuco. An experiment was conducted evaluating 25 isolates, aside from 5 uninoculated controls with 0; 309; 60; 90 and 120 kg ha-1 N, and a treatment inoculated with the SEMIA 6152 strain. The first cut was performed 45 days after inoculation and a second and third cut after 45-day-intervals. Shoot N content was quantified at all cuts. Shoot dry mass was affected by N rates at all cuts. Shoot dry mass increased from the first to the second cut in inoculated plants. There was no difference between rhizobial isolates from the different plant covers for any of the variables. Most variables were significantly and positively correlated.

Foi determinada a ocorrência de espécies de fungos micorrízicos arbusculares (FMA) em áreas nativa (AN) e impactada (AI) pela mineração de gesso em Araripina, PE, Brasil, utilizando como culturas-armadilha: sorgo e amendoim. Os esporos de FMA foram caracterizados morfologicamente para identificação ao nível de espécie. DNA foi extraído de esporos para caracterização molecular a partir de sequencias da região ITS. No estudo molecular foram identificados três gêneros e quatro espécies (Funneliformis mosseae, Glomus sp., Glomus hoi, Claroideoglomus claroideum), que mostram capacidade para tolerar as condições de estresse da área minerada. Trabalhos em campo devem ser realizados para compreender melhor a dinâmica e funcionalidade dessas espécies de FMA que poderiam ser selecionadas para uso em programas de manejo, na recuperação de áreas similares.

The occurrence of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) in native (AN) and gypsum mining impacted (AI) areas in Araripina, Pernambuco State, Brazil, was determined using as trap cultures sorghum and peanut. The spores were morphologically characterized for identification at species level. DNA was extracted from spores and sequences of the ITS region used for molecular characterization. The molecular study confirmed the identification of three genera and four species (Funneliformis mosseae, Glomus sp., Glomus hoi, Claroideoglomus claroideum) that show ability to support stress conditions. Field work should be carried out to better understand the dynamics and functionality of these AMF species which could be selected for management programs in similar degraded areas.

Em leguminosas tropicais, a cuidadosa seleção de estirpes de rizóbio, entre outros fatores, é fundamental para a eficiência da fixação biológica de N2 (FBN). Essa seleção deve ser feita para as leguminosas de interesse social e econômico, entre elas o feijão-fava (Phaseolus lunatus L.). O objetivo deste trabalho foi avaliar a eficiência simbiótica de rizóbios nativos de duas regiões do Piauí produtoras de feijão-fava. Foram avaliados 17 isolados e duas estirpes de referência (CIAT 899 e NGR 234), em casa de vegetação, utilizando-se vasos de Leonard autoclavados, no delineamento experimental inteiramente ao acaso, com três repetições. O genótipo de feijão-fava utilizado foi o UFPI-468. A inoculação foi feita por ocasião do plantio. A coleta foi realizada aos 34 dias após o plantio, sendo avaliadas as seguintes características: matéria seca da parte aérea (MSPA), da raiz (MSR) e dos nódulos (MSN); relação MSPA/MSR; N acumulado (Nac) na MSPA e a eficiência da fixação de N2. Foi observada diferença significativa entre os isolados em todas as características, exceto em MSR. Em geral, os isolados ISO-18, ISO-23, ISO-24, ISO-25, ISO-30, ISO-32, ISO-35, ISO-36, ISO-43 e ISO-45 apresentaram os melhores índices de MSPA, MSR, MSPA/MSR, Nac e eficiência da fixação de N2, em relação aos isolados ISO-2, ISO-9, ISO-16, ISO-40 e testemunha absoluta. As características avaliadas foram suficientes para discriminar e selecionar isolados eficientes na nodulação em feijão-fava, contribuindo para a efetividade da FBN. Os melhores isolados apresentaram bom desempenho no fornecimento de N às plantas, podendo ser recomendados para testes de eficiência agronômica.

In tropical legumes, a careful selection of rhizobia strains, among other factors, is essential for the efficiency of biological nitrogen fixation (BNF). This selection should be made for leguminous crops of social and economic interest, such as lima bean (Phaseolus lunatus L.). The aim of this study was to evaluate the symbiotic effectiveness of rhizobia from two regions of Piauí producing lima bean. Seventeen isolates and two reference strains CIAT 899 and NGR 234 were evaluated on the fava bean genotype "UFPI-468". The study was conducted in a greenhouse in autoclaved Leonard jars, in a randomized block design with three replications. Inoculation was done at planting. Samples were collected 34 days after planting to assess the following variables: shoot dry mass (SDM), root (MRS) and nodules (MNS), ratio SDM/MRS, accumulated nitrogen (Nac) in SDM by the Kjeldahl method, and N2-fixation efficiency. Significant interactions were observed among all variables except for MSR. In general, the values for DMAP, MRS , DMAP/MRS, Nac and N2-fixation efficiency of the isolates ISO-18, ISO-23, ISO-24, ISO-25, ISO-30, ISO-32, ISO-35, ISO-36, ISO-43, and ISO-45 were higher than of ISO-2, ISO-9, ISO 16, and ISO-40 and the absolute control. The variables used in this study were sufficient to discriminate and select nodulation-efficient strains for lima bean, increasing the effectiveness of BNF. Most isolates performed well in terms of N supply to plants and can be recommended for tests of agronomic efficiency.

Pesquisas sobre a biodiversidade microbiológica de solos salinos envolvem a busca por genótipos tolerantes a esse tipo de estresse ambiental. Dados genotípicos correlacionados às características morfológicas, fisiológicas e bioquímicas de bactérias fornecem informações importantes para sua identificação e agrupamento. Este trabalho objetivou caracterizar rizóbios provenientes de solos salinos, do Agreste e Sertão de Pernambuco, utilizando jacatupé (Pachyrhizus erosus L. Urban) como planta-isca. Os testes foram efetuados em meio YMA e as características culturais observadas em 24 isolados foram as seguintes: mudança de pH, tempo de crescimento, transparência, forma, borda, produção de exopolissacarídeo das colônias e resistência à salinidade. Os testes moleculares utilizando análise por PCR (reação em cadeia da polimerase) por meio de seqüências repetitivas de DNA amplificadas com o primer BOX envolveram 13 isolados. Os resultados revelaram alta diversidade fenotípica e genotípica entre os isolados nativos. As características culturais e genéticas desses isolados foram comparados com 19 estirpes de referência. Os isolados NFB746 e NFB747 tiveram alta semelhança entre si e também com as estirpes Rhizobium sp. NGR234 (BR2406) e Mesorhizobium ciceri USDA3383 (BR521). O isolado NFB742, possivelmente, era da mesma espécie de M. ciceri (BR521). Com relação ao isolado NFB741, a semelhança com as bactérias Rhizobium tropici IIA CFN299T (BR10016) e Sinorhizobium terangue USDA4894 (BR527) foi de 87%. Os demais isolados, praticamente, formaram grupos independentes quando comparados com as estirpes de referência. Os resultados foram de grande relevância para diagnosticar novas espécies de rizóbios nativos altamente tolerantes a estresses ambientais.

Investigation on microbiological biodiversity in the saline soils involves searching for tolerant genotypes to this type of emvironmental stress. Genotypic data associated to morphologic, physiological and biochemical characteristics of bacteria provide important information regarding its identification and clusters. The objective of this work was to characterize indigenous rhizobial strains of saline soils in the Wasteland and Hinterland of Pernambuco State, using yam bean (Pachyrhizus erosus L. Urban) as plant-tramp. Assays had been performed in YMA media and the observed cultivation characteristics of twenty-four isolates had been: change of pH, time of growth, transparency, form, edge, production of exopolysaccharides of the colonies and resistance to salinity. DNA amplification by the PCR technique of the repetitive sequence BOX indicated a high level of genetic and fenotipic diversity between the thirteen indigenous isolates. Comparing cultivation and genetic characteristics of these isolates with nineteen reference strains, indicated that isolates NFB746 and NFB747 had presented high similarity between then and also with the Rhizobium sp. NGR234 (BR2406) and Mesorhizobium ciceri USDA3383 (BR521).The isolated NFB742 possibly belongs to of the same species of the M. ciceri BR521. In relation to the isolated NFB741, the similarity with the Rhizobium tropici IIA CFN299T (BR10016) and Sinorhizobium terangue USDA4894 (BR527) was of 87%. All others isolates had clustered in comparative independent groups when comared to reference lineages. These results are important for diagnosis of new species of native rhizobia in areas where the use of FBN can improve and rehabilitate saline soil using the rizobia-leguminous interaction.

Visando otimizar a produção de mudas de sabiá (Mimosa caesalpiniifolia Benth), foi conduzido um experimento para avaliar a efetividade da dupla inoculação com fungos micorrízicos arbusculares (FMA) e rizóbio. Os tratamentos, arrumados em esquema fatorial consistiram de presença e ausência de Rhizobium sp. e de FMA (Glomus etunicatum, Acaulospora morrowae e A. longula), e de três níveis de P (0, 20 e 40 kg/ha de P2O5, na forma de superfosfato triplo). A aplicação de P na ausência e na presença dos fungos não favoreceu o desenvolvimento das plantas. As mudas com a dupla inoculação apresentaram valores significativos no crescimento, área foliar, altura das plantas, atividade da enzima nitrogenase, porcentagem de colonização radicular e outros parâmetros analisados, independentemente do nível de P usado. A nodulação do sabiá foi favorecida pela micorrização, uma vez que as mudas inoculadas apenas com Rhizobium apresentaram nodulação significativamente menor. Houve aumento da colonização micorrízica e diminuição da esporulação na presença de Rhizobium.

In order to optimize Mimosa caesalpiniifolia Benth seedlings production, an experiment was carried out to evaluate the inoculation with both arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) and Rhizobium. Treatments, arranged in a factorial scheme, consisted of presence or absence of Rhizobium, and of AMF (a mixture of Glomus etunicatum, Acaulospora morrowae and A. longula), with three P levels (equivalent to 0, 20 and 40 kg/ha of P2O5), applied as triple superphosphate. The P application, in the absence or in the presence of AMF inoculation, did not enhance plant development, while the seedlings which received the double inoculation presented significant values on growth, height, leaf area, nitrogenase activity and others analyzed parameters, regardless of the P level. Mimosa caesalpiniifolia nodulation was enhanced by the inoculation with AMF, since plants which received Rhizobium alone showed significantly lower nodulation values than the ones which received both inoculations. There was an increase of the mycorrhizal and a decrease of the esporulation in the presence of Rhizobium.

O estudo enzimático e o transporte de N na seiva do xilema foi realizado visando observar a influência de diferentes níveis de nitrato e estágios de crescimento da planta em mutantes tratadas quimicamente. Vários estresses induzem a redução no crescimento da planta da qual resulta na acumulação de aminoácidos livres, amidas ou ureídos, tanto na parte aérea como nas raízes e nódulos. A atividade de enzimas é decisiva em evitar produtos inibidores da nitrogenase pelo amônio, porém poucas são as informações deste mecanismo com o qual o xilema carrega estes produtos, em compensação, este processo, pode ser a chave da função em evitar acumulação de aminoácidos nas células dos nódulos infectados. O comportamento das enzimas nitrato redutase (NR), fosfoenolpiruvato carboxilase (PEPC), glutamina sintetase (GS) e dos compostos nitrogenados derivados da fixação como: N-<FONT FACE="Symbol">a</font>-amino, N-ureídos e N-amida em genótipos mutados foi observado. A atividade da enzima nitrato redutase foi altamente inflenciada pela aplicação de nitrato apresentando valores bastante superiores em relação a não aplicação do nitrato, independentemente dos genótipos, sendo que o melhor período de avaliação foi na décima semana. O genótipo L-62, com caracteríticas de resistência ao nitrato, mostrou de forma bem evidenciada que a enzima PEPC é inibida pela presença de nitrato. O genótipo L-135 (nod- fix-) apresentou atividade da GS extremamente baixo, mostrando desta forma que a GS é uma enzima altamente correlacionada com a fixação. Em relação ao melhor estágio de crescimento para a GS, o Lupinus albus, deve ser avaliado na sétima semana.

The enzymatic study and transport of N in the xylem sap was carried out with a view to observing the influence of different nitrate levels and growth stages of the plant in chemically treated mutants of Lupinus albus. Several stresses induce a reduction in plant growth, resulting in the accumulation of free amino acids, amides or ureides, not only in the shoot, but also in the roots and nodules. Although enzyme activity is decisive in avoiding products that inhibit nitrogenase by ammonium, little is known about the mechanism by which the xylem carries these products. However, this process may be the key to the function of avoiding the accumulation of amino acids in the cells of infected nodules. The behaviour of the enzymes nitrate reductase (NR), phosphoenolpyruvate carboxylase (PEPC), glutamine synthetase (GS) and nitrogen compounds derived from fixation, such as N-<FONT FACE="Symbol">a</font>-amino, N-ureides and N-amide in mutant genotypes were observed. The NR enzyme activity was highly influenced by the application of nitrate showing much higher values than those in the non-application of nitrate, independently of genotype, being that the NR, the best evaluation period was in the tenth week. The L-62 genotype characterized with nitrate- resistance, clearly showed that the enzyme PEPC is inhibited by presence of nitrate. The L-135 genotype (nod- fix-) showed GS activity extremely low, thus demonstrating that GS is an enzyme highly correlated with fixation. With regard to the best growth stage for GS, Lupinus albus should be evaluated in the seventh week.

Este trabalho teve como objetivo avaliar parâmetros fisiológicos, resposta da nodulação e a taxa de fixação de N2 em mutantes de Lupinus albus comparando com a cultivar padrão Multolupa. Foram utilizados dois níveis de nitrato (0 e 5mM) e dois diferentes períodos de avaliação (7 e 10 semanas). No peso fresco dos nódulos, diferenças significativas entre genótipos em relação aos níveis de nitrato e estágios de crescimento foram observadas. Nível de nitrato de 5mM inibiu fortemente a produção de nódulos, chegando a ter uma redução de 49,5% em relação ao tratamento onde não se adicionou o nitrato. Em relação aos genótipos, os desempenhos não diferiram entre si, o mesmo acontecendo com os períodos avaliados. O nível de nitrato não influenciou na produção de matéria seca da parte aérea em relação à média entre os níveis aplicados. Entretanto, entre os genótipos existiu diferença, onde 0mM, os genótipos L-88 e L-62 apresentaram 6,7 e 6,4g, respectivamente. O genótipo L-135, por ser um mutante ineficiente alcançou valores extremamente baixos de matéria seca da parte aérea. Para o coeficiente de alocação de elétrons (EAC), não houve diferença significativa entre os níveis de nitrato, nem entre os genótipos estudados. Em compensação os períodos avaliados tiveram diferenças: na sétima semana a EAC apresentou valor superior à EAC na décima semana, quando foi avaliada na aplicação de 5mM. A taxa de fixação de N2 (N2 FIX) mostrou que existe interferência do nitrato na fixação, uma vez que, a aplicação de 5mM reduziu muito a fixação, apesar de que entre os genótipos não houve diferença entre si. Com estes resultados observamos que os genótipos L-88 e L-62 foram os que melhor se adaptaram podendo desta forma ser recomendados para novos estudos com maiores níveis de nitrato aplicados e diferentes períodos de avaliação. De uma forma geral ficou nítido que o nitrato (5mM) interfere na taxa de fixação de N2, uma vez que, todos os genótipos foram afetados pelo nível aplicado.

This work aimed to evaluate physiological parameters, nodulation response and N2 fixation rate in mutants of Lupinus albus in comparison with the standard Multolupa cultivar. Two nitrate levels (0 and 5mM) and two evaluation periods (7 and 10 weeks) were used. Significant differences were observed among genotypes, in relation to fresh nodule weight, nitrate levels and growth stages. The overall average for nitrate level differed between them where 5mM severely inhibited the number of nodules, reaching a 49.5% reduction in relation to treatment without nitrate. There were no behaviour differences among genotypes, nor among evaluation periods. Although the level of nitrate did not influence the production of shoot dry matter in relation to the average among levels applied, the L-135 genotype, being an inefficient mutant, reached very low values. There were no significant differences in electron allocation coefficient (EAC) among nitrate levels, nor among genotypes studied. However, the evaluation periods revealed differences, where the EAC for the seventh week had a higher value than that for the tenth week, when a 5mM aplication was evaluated. The N2 fixation rate (N2 FIX) showed the existence of the nitrate interference in fixation, given that the application of 5mM severely reduced. However, there were no differences among the genotypes and it was noted that the fixation rate was much higher in those that received nitrate. The L-88 and L-62 genotypes were the ones that have shown best adaptability in this experiment, thus being able to be recommended for new studies with higher nitrate levels and different evaluation periods. The nitrate (5mM) interferes in the nitrogen fixation rate, given that all the genotypes were affected by the level applied.