Efetividade de rizóbios e caracterização fenotípica dos isolados que nodulam feijão-caupi em solos da Amazônia Central

Effectiveness and phenotypic characterization of cowpea rhizobia isolated from central Amazonian soils

AGRONOMIA

Efetividade de rizóbios e caracterização fenotípica dos isolados que nodulam feijão-caupi em solos da Amazônia Central

Effectiveness and phenotypic characterization of cowpea rhizobia isolated from central Amazonian soils

Aloísio Freitas Chagas Junior^I; Luiz Antonio de Oliveira^II; Arlem Nascimento de Oliveira^III; André Luiz Willerding^IV

^IUniversidade Federal do Tocantins, Campus Universitário de Gurupi, Rua Badejós, chácaras 69-72, Lote 07 Zona Rural, Caixa Postal: 66, CEP: 77402-970 Gurupi-TO, Brasil. E-mail: [e-mail]

^IIInstituto Nacional de Pesquisas da Amazônia. E-mail: [e-mail]

^IIIInstituto Nacional de Pesquisas da Amazônia. E-mail: [e-mail]

^IVCentro de Biotecnologia da Amazônia (CBA), Coordenação de Bioquímica e Biologia Molecular, Av. Gov. Danilo Areosa, 691, CEP 69075-351, Distrito Industrial, Manaus-AM, Brasil. E-mail: [e-mail]

RESUMO

O feijão-caupi (Vigna unguiculata) é uma cultura importante na Amazônia Central, mas os rizóbios associados a essa leguminosa são poucos estudados. O objetivo deste estudo foi avaliar a efetividade e caracterizar fenotipicamente os isolados de rizóbio que nodulam feijão-caupi na região. As populações de rizóbio de Novo Ayrão proporcionaram as maiores produções de matéria seca da parte aérea e total, raiz, número de nódulos e peso dos nódulos secos nas plantas de feijão-caupi; porém, não diferiram do tratamento testemunha com N. Com base nos critérios fenotípicos avaliados, foi possível identificar uma ampla diversidade de populações de rizóbios contidos nos solos da Amazônia.

PALAVRAS-CHAVE: diversidade microbiana, ecologia microbiana, infectividade.

ABSTRACT

Cowpea (Vigna unguiculata) is an important legume cultivated in central Amazonia, but its rhizobia have been little studied. The present study aimed to evaluate the effectiveness and to characterize phenotypically the population of indigenous rhizobia that infect cowpea in the region. The rhizobia population from Novo Ayrão soils provided the highest shoot, root and total dry matter yields, number of nodules and nodule dry weights in cowpea plants; however, they were not different from those found for the control treatment with N. Based on phenotypic criteria, it was possible to identify a wide diversity of populations of rhizobia contained in Amazonian soils.

KEY WORDS: microbial diversity, microbial ecology, infectivity.

A seleção de estirpes de rizóbio visando desenvolver inoculantes para sementes de leguminosas vem sendo objeto de muitos estudos (Hungria et al., 2001; Hara & Oliveira, 2005). Tal seleção deve objetivar a obtenção de estirpes eficientes, adaptadas às condições edafo-climáticas locais e competitivas em relação à população nativa. Em ecossistemas naturais, vários autores têm encontrado alta diversidade genética dentro de populações de rizóbio (Hungria et al., 2001; Zilli et al., 2004). Segundo eles, essa diversidade deve-se à rápida reprodução, variações, mutações e aos processos naturais de transferência genética. O estudo de rizóbios nativos, visando à seleção de estipes altamente eficientes, é facilitado com o uso de plantas-iscas e isolamento das bactérias a partir dos nódulos formados. As características morfofisiológicas dos rizóbios, tais como o tempo de crescimento, alteração do pH, consistência do muco produzido, além de outras, fornecem informações importantes para a identificação e agrupamento de estirpes. Assim, o presente trabalho visou obter rizóbios capazes de nodular efetivamente o feijão-caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp.) cultivado em diferentes solos da Amazônia, bem como caracterizá-los fenotipicamente.

Para capturar e avaliar a eficiência das populações de rizóbio (teste de infectividade e fixação de N2) foram obtidas 63 amostras de solo (0-20 cm de profundidade) nos municípios de Novo Ayrão, Manaus, Rio Preto da Eva, Manacapuru, Iranduba, Careiro da Várzea e Barreirinha, no Estado do Amazonas, em diferentes formas de uso da terra (cultivos agrícolas e áreas de floresta). As amostras de solo-inóculo foram misturadas na proporção de 1:10 com areia esterilizada (Oliveira et al., 2006). Plantas de feijão-caupi foram usadas como iscas (Xavier et al., 1997), com três repetições para cada amostra de solo-inóculo (tratamento) e três plantas por vaso com capacidade de 1 kg. Em casa-de-vegetação, as plantas-iscas receberam solução nutritiva isenta de nitrogênio (Oliveira et al., 2006), além de água esterilizada. No estádio de floração (45 dias após a germinação), as plantas e os nódulos foram coletados, e submetidos às seguintes avaliações: matéria seca da parte aérea das plantas (MSPA), matéria seca das raizes (MSR), massa seca total (MST), número de nódulos (NN) e massa de nódulos secos (MNS).

As análises estatísticas foram realizadas de acordo com um delineamento experimental inteiramente casualizado, com 65 tratamentos, dois quais 63 com utilização de solos-inóculos e dois controles, adubado com N (50 kg^-1 de uréia em três aplicações) e testemunha (sem N e sem inoculação), ambos cultivados somente com areia esterilizada. Os dados obtidos foram submetidos à análise de variância, e os tratamentos significativos contrastados pelo teste de Tukey. Os dados referentes aos nódulos foram transformados para raiz quadrada (x + 0,5).

O isolamento e a purificação dos rizóbios foram realizados em meio YMA (Vincent, 1970), contendo azul de bromotimol, enquanto a caracterização morfofisiológica baseou-se em Martins et al. (1997). Para cada um dos isolados considerou-se o tempo de crescimento, pH do meio de cultura, diâmetro, forma, elevação, borda, transparência, aparência e cor da colônia, elasticidade e tipo de muco.

A maioria dos solos-inóculos promoveu aumentos significativos no crescimento das plantas de feijão-caupi em relação à testemunha. As fontes de inóculos presentes nas amostras de solo de Novo Ayrão (INPA NA) proporcionaram aumentos significativos na produção de MSPA, MSR, MST, NN e MNS, porém, sem diferirem das plantas adubadas com N (Tabela 1). Os resultados de biomassa registrados para o feijão-caupi, com a utilização de amostra de solo de Novo Ayrão (INPA NA), podem ser explicados pela maior eficiência de algumas bactérias presentes nestas fontes de inóculos. Porém, nem todas as plantas que apresentaram número e massa de nódulos secos significativos, como os tratamentos com as fontes de inóculos INPA TP12, INPA CV6 e INPA CA 15, tiveram os maiores rendimentos de matéria seca, indicando diferenças entre os isolados de rizóbio quanto à capacidade de fixar nitrogênio. Hara & Oliveira (2005) também encontraram baixos coeficientes de correlação entre a produção de matéria seca e número e peso dos nódulos secos em diferentes fontes de inóculos para o feijão-caupi.

O dendrograma baseado nos dados morfo-fisiológica permitiu agrupar 200 isolados em 22 grupos (Tabela 2). Os rizóbios dos grupos 6 e 10, 4 e 5, e 2 e 8 exibiram similaridades acima de 90% (Figura 1). Devido à grande dissimilaridade entre os outros grupos de isolados, pode-se afirmar que a comunidade de rizóbios nativos que nodulam o feijão-caupi na Amazônia é bem diversifica, similar a observações em outras regiões brasileiras (Hungria et al., 2001; Zilli et al., 2004).

Os grupos de isolados que acidificaram o meio de cultura apresentaram crescimento rápido (Tabela 2), características culturais típicas dos gêneros Rhizobium, SinoRhizobium e MesoRhizobium (Moreira & Pereira, 2001). Por sua vez, os que alcalinizaram o meio de cultura exibiram características do gênero BradyRhizobium (Jordan, 1984; Moreira & Pereira, 2001). Hameed et al. (2004) discutem que as características morfo-fisiológicas revelam uma ampla diversidade de populações de rizóbios, e que normalmente estão relacionadas com os estudos em nível molecular. Porém, para confirmar essa inferência e esclarecer a posição taxonômica dos isolados obtidos neste trabalho, torna-se necessário estudá-los geneticamente.

A caracterização morfofisiológica possibilitou um maior conhecimento da população de rizóbios dos solos da Amazônia Central, e o agrupamento facilitará o desenvolvimento das etapas seguintes de confirmação da nodulação e seleção de rizóbio eficiente para a fixação do N2 em feijão caupi. O estudo das características fisiológicas e morfológicas revelou uma diversidade ampla dos isolados de rizóbio.

AGRADECIMENTOS

À CAPES pela concessão de bolsa ao primeiro autor; à UFAM e ao INPA pelo espaço físico, e à FAPEAM e ao CNPq pelos recursos financeiros que viabilizaram o estudo.

BIBLIOGRAFIA CITADA

Recebido em 22/11/2007

Aceite em 20/05/2009

• Hameed, S.; Yasmin, S.; Malik, K.A.; Zafar, Y.; Hafeez, Y. 2004. Rhizobium, BradyRhizobium and Agrobacterium strains isolated from cultivated legumes. Biol. Fertil. Soils, 39:179-185.
• Hara, F.A.S.; Oliveira, L.A. 2005. Características fisiológicas e ecológicas de isolados de rizóbios oriundos de solos ácidos de Iranduba, Amazonas. Pesq. Agropec. Bras, 40:667-672.
• Hungria, M.; Chueire, L.M.O.; Coca, R.G.; Megías, M. 2001. Preliminary characterization of fast growing rhizobial strains isolated from soybean nodules in Brazil. Soil Biol. Biochem, 33:1349-1361.
• Jordan, D.C. 1984. Family III Rhizobiaceae. In: Kriegd, N.R.; Holt, J.G. (Eds.). Bergey's Manual of Systematic Bacteriology Williams & Wilkins, Baltimore. p. 234-256.
• Kovach Computing Services. 2009. Multi-Variate Statistical Package. (www.kovcomp.co.uk/mvsp/).
• Martins, L.M.V.; Xavier, G.R.; Neves, M.C.P.; Rumjanek, N.G. 1997. Características relativas ao crescimento em meio de cultura e a morfologia de colônias de "rizóbio" (Comunicado Técnico no 19). Embrapa Agrobiologia, Seropédica, RJ. 14p.
• Moreira, F.M.S.; Pereira, E.G. 2001. Microsymbionts: rhizobia. In: Swift, M.; Bignell, D. (Ed.). Standard methods for assessment of soil biodiversity and land use practices ICRAF, Bogor, Indonésia. p. 19-24.
• Oliveira, A.N.; Oliveira, L.A.; Andrade, J.S.; Chagas Júnior, A.F. 2006. Enzimas hidrolíticas extracelulares de isolados de rizóbia nativos da Amazônia Central, Amazonas, Brasil. Ciênc. Tecnol. Aliment., 26:853-860.
• Vincent, J. M. 1970. A manual for practical study of root nodule bacteria IBP Handbook, n. 15. Blackwell Scient. Publ., Oxford. 140p.
• Xavier, G.R.; Martins, L.M.V.; Zilli, J.E.; Peixoto, R.C.; Rumjanek, N.G. 1997. Protocolo operacional para isolamento de rizóbios a partir de nódulos de planta-isca (Documentos, 43). Embrapa Agrobiologia, Seropédica, RJ. 7p.
• Zilli, J.E.; Valisheski, R.R.; Freire Filho, F.R.; Neves, M.C.P.; Rumjanek, N.G. 2004. Assessment of cowpea Rhizobium diversity in cerrado areas of northeastern Brazil. Bras. J. Microbiol., 35:281-287.

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  16 Nov 2009
• Data do Fascículo
  Set 2009

Histórico

• Aceito
  20 Maio 2009
• Recebido
  22 Nov 2007