Acessibilidade / Reportar erro

Influência do pH do meio de cultivo e da turfa no comportamento de estirpes de Bradyrhizobium

Influence of medium and peat pH on the behaviour of Bradyrhizobium strains

Resumos

A acidez dos solos representa um problema que afeta grandes áreas agrícolas pelo mundo, principalmente nos trópicos, onde fósforo e nitrogênio também são limitantes. No caso do nitrogênio, a fixação biológica torna-se uma das alternativas mais viáveis do ponto de vista ecológico e econômico, por diminuir o uso e o impacto causado pelos fertilizantes nitrogenados. Neste trabalho, foram realizados dois experimentos in vitro e um em casa de vegetação com quatro estirpes de Bradyrhizobium (Br 4406, Br 29, SEMIA 587 e INPA 03-11B), no Departamento de Ciência do Solo (UFLA), de julho de 1998 a julho de 1999, para verificar o efeito de três valores de pH (5,0; 6,0; 6,9) no crescimento destas em meio de cultura YM, na sua simbiose com soja, assim como na sua sobrevivência em inoculantes produzidos com turfa. No primeiro experimento, as estirpes de Bradyrhizobium tiveram um comportamento diferenciado em meio líquido, obtendo melhor desempenho em pH 6,0, tanto em número de unidades formadoras de colônias quanto em produção de exopolissacarídeos. +No segundo experimento, o número de nódulos, a atividade da nitrogenase (Nase), as massas secas de nódulos, raízes e parte aérea de plantas de soja, de modo geral, não foram influenciados pelos valores de pH de cultivo das estirpes no inoculante. Entretanto, a estirpe INPA 03 - 11B mostrou-se efetiva, apresentando número de nódulos e atividade de Nase semelhantes aos de Br 29 e SEMIA 587, que são recomendadas como estirpes inoculantes, devendo, assim, ser indicada para testes de eficiência em campo. No terceiro experimento, com exceção da Br 29, que atingiu maior sobrevivência de células em pH 6,0, as outras estirpes tiveram sobrevivência semelhante neste valor de pH e em pH 6,9. O melhor desempenho das estirpes de Bradyrhizobium em pH 6,0 no meio de cultura e em turfa demonstrou a possibilidade do uso de inoculantes corrigidos para esse valor de pH, como modo de pré-adaptação às condições de acidez dos solos tropicais.

fixação biológica do N2; soja; inoculante turfoso; tolerância à acidez; produção de exopolissacarídeos


Soil acidity is one of the greatest problems faced in the management of agricultural lands around the world, mainly in the tropics, where phosphorus and nitrogen are also limiting factors. In the case of nitrogen, biological nitrogen fixation is the most economical and ecological alternative to decrease the use and impact caused by nitrogen fertilizers. Two "in vitro" experiments and one under greenhouse conditions using four Bradyrhizobium strains (BR 4406, BR 29, SEMIA 587 and INPA 03-11B) were carried out at the Soil Science Department, at Federal University of Lavras from July 1998 to July 1999, aiming to verify the effect of three pH values (5.0; 6.0 and 6.9) on growth of Bradyrhizobium strains in YM medium, soybean symbiosis and peat survival. In the first experiment, Bradyrhizobium strains had diffentiated behaviour at the three pHs of YM medium, and had the highest colony forming unities and exopolysaccharide production at pH 6.0. In the second experiment, nodule number (NN), nitrogenase (Nase) activity, dry matter of nodules (NDM), roots (RDM) and shoots (SDM) of soybean were not affected by the different pHs of the culture medium used to produce peat inoculants. INPA 03-11B had similar efficiency to BR 29 and SEMIA 587, recommended as inoculant strains for soybean, on the production of NN, Nase activity, NDM, RDM and SDM. In the third experiment, all strains had the same cell survival at pH 6 and 6.9, except BR 29, which had the highest survival at pH 6.0. The best behaviour of Bradyrhizobium strains at pH 6.0 in culture medium and in peat survival indicated the possibility to use this pH in the peat inoculant production as a means of acid adaptation to this soil stress condition in the tropics.

Biological nitrogen fixation; soybean; peat based inoculant; acid tolerance; exopolysaccharide production


SEÇÃO III - BIOLOGIA DO SOLO

Influência do pH do meio de cultivo e da turfa no comportamento de estirpes de Bradyrhizobium(1 (1 ) Parte da Tese de Mestrado em Solos e Nutrição de Plantas do primeiro autor, apresentada à Universidade Federal de Lavras - UFLA. )

Influence of medium and peat pH on the behaviour of Bradyrhizobium strains

D. L. MiguelI; F. M. S. MoreiraII

IPós-Graduando do Departamento de Ciência do Solo, Universidade Federal de Lavras - UFLA. Caixa Postal 37, CEP 37200-000 Lavras (MG). Bolsista da CAPES. E-mail: divino@cenargen.embrapa.br

IIProfessora Adjunta, Departamento de Ciência do Solo, UFLA. Bolsista do CNPq. E-mail: fmoreira@ufla.br

RESUMO

A acidez dos solos representa um problema que afeta grandes áreas agrícolas pelo mundo, principalmente nos trópicos, onde fósforo e nitrogênio também são limitantes. No caso do nitrogênio, a fixação biológica torna-se uma das alternativas mais viáveis do ponto de vista ecológico e econômico, por diminuir o uso e o impacto causado pelos fertilizantes nitrogenados. Neste trabalho, foram realizados dois experimentos in vitro e um em casa de vegetação com quatro estirpes de Bradyrhizobium (Br 4406, Br 29, SEMIA 587 e INPA 03-11B), no Departamento de Ciência do Solo (UFLA), de julho de 1998 a julho de 1999, para verificar o efeito de três valores de pH (5,0; 6,0; 6,9) no crescimento destas em meio de cultura YM, na sua simbiose com soja, assim como na sua sobrevivência em inoculantes produzidos com turfa. No primeiro experimento, as estirpes de Bradyrhizobium tiveram um comportamento diferenciado em meio líquido, obtendo melhor desempenho em pH 6,0, tanto em número de unidades formadoras de colônias quanto em produção de exopolissacarídeos. +No segundo experimento, o número de nódulos, a atividade da nitrogenase (Nase), as massas secas de nódulos, raízes e parte aérea de plantas de soja, de modo geral, não foram influenciados pelos valores de pH de cultivo das estirpes no inoculante. Entretanto, a estirpe INPA 03 - 11B mostrou-se efetiva, apresentando número de nódulos e atividade de Nase semelhantes aos de Br 29 e SEMIA 587, que são recomendadas como estirpes inoculantes, devendo, assim, ser indicada para testes de eficiência em campo. No terceiro experimento, com exceção da Br 29, que atingiu maior sobrevivência de células em pH 6,0, as outras estirpes tiveram sobrevivência semelhante neste valor de pH e em pH 6,9. O melhor desempenho das estirpes de Bradyrhizobium em pH 6,0 no meio de cultura e em turfa demonstrou a possibilidade do uso de inoculantes corrigidos para esse valor de pH, como modo de pré-adaptação às condições de acidez dos solos tropicais.

Termos de indexação: fixação biológica do N2, soja, inoculante turfoso, tolerância à acidez, produção de exopolissacarídeos.

SUMMARY

Soil acidity is one of the greatest problems faced in the management of agricultural lands around the world, mainly in the tropics, where phosphorus and nitrogen are also limiting factors. In the case of nitrogen, biological nitrogen fixation is the most economical and ecological alternative to decrease the use and impact caused by nitrogen fertilizers. Two "in vitro" experiments and one under greenhouse conditions using four Bradyrhizobium strains (BR 4406, BR 29, SEMIA 587 and INPA 03-11B) were carried out at the Soil Science Department, at Federal University of Lavras from July 1998 to July 1999, aiming to verify the effect of three pH values (5.0; 6.0 and 6.9) on growth of Bradyrhizobium strains in YM medium, soybean symbiosis and peat survival. In the first experiment, Bradyrhizobium strains had diffentiated behaviour at the three pHs of YM medium, and had the highest colony forming unities and exopolysaccharide production at pH 6.0. In the second experiment, nodule number (NN), nitrogenase (Nase) activity, dry matter of nodules (NDM), roots (RDM) and shoots (SDM) of soybean were not affected by the different pHs of the culture medium used to produce peat inoculants. INPA 03-11B had similar efficiency to BR 29 and SEMIA 587, recommended as inoculant strains for soybean, on the production of NN, Nase activity, NDM, RDM and SDM. In the third experiment, all strains had the same cell survival at pH 6 and 6.9, except BR 29, which had the highest survival at pH 6.0. The best behaviour of Bradyrhizobium strains at pH 6.0 in culture medium and in peat survival indicated the possibility to use this pH in the peat inoculant production as a means of acid adaptation to this soil stress condition in the tropics.

Index terms: Biological nitrogen fixation, soybean, peat based inoculant, acid tolerance, exopolysaccharide production.

Texto completo disponível apenas em PDF.

Full text available only in PDF format.

LITERATURA CITADA

Recebido para publicação em setembro de 2000

Aprovado em junho de 2001

  • CAMARGO, O.A.; MONIZ, A.C.; JORGE, J.A. & VALADARES, J.M.A.S. Métodos de análise química, mineralógica e física de solos do Instituto Agronômico de Campinas. Campinas, Instituto Agronômico de Campinas, 1986. 94p.
  • CORREA, O.S. & BARNEX, A.J. Cellular mechanisms of pH tolerance in Rhizobium loti World J. Microbiol. Biotechnol., 13:153-157, 1997.
  • CUNNINGHAM, S.D. & MUNNS, D.N. Effects of rhizobial extracellular polysaccharide on pH and aluminum activity. Soil Sci. Soc. Am. J., 48:1276-1280, 1984b.
  • CUNNINGHAM, S.D. & MUNNS, D.N. The correlation between extracellular polysaccharide production and acid tolerance in Rhizobium Soil Sci. Soc. Am. J., 48:1273-1276, 1984a.
  • DILWORTH, M.J. Acetylene reduction by nitrogen-fixing preparations from Clostridium pasteurianum Biochem. Biophysiol. Acta, 127:285-294, 1966.
  • DILWORTH, M.J.; RYNNE, F.G.; CASTELLI, VIVAS-MARFISI, A.I. & GLENN, A.R. Survival and exopolysaccharide production in Sinorhizobium meliloti WSM419 are affected by calcium and low pH. Microbiology, 145:1585-1593, 1999.
  • DOBEREINER, J.& DUQUE, F.F. Contribuição da pesquisa em fixação biológica de nitrogênio para o desenvolvimento do Brasil. R. Econ. Rural, 18:447-460, 1980.
  • EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA - EMBRAPA. Serviço Nacional de Levantamento e Conservação de Solos. Manual de métodos e análises de solos. Rio de Janeiro, 1979. 79p.
  • FABER, J.M. & PAGOTTO, F. The effects of acid shock on the heat resistence of Listeria monocytogenes Letters Appl. Microbiol., 15:197-201, 1992.
  • FIGUEIREDO, M.V.B.; STAMFORD, N.P.& BURITY, H.A. Efeito da temperatura de armazenamento na sobrevivência do Bradyrhizobium sp. em substratos alternativos. R. Bras. Ci. Solo, 15:173-178, 1991.
  • FOSTER, J.W. & HALL, H.K. Inducible pH homeostasis and the acid tolerance response of Salmonella typhimurium J. Bacteriol., 173:129-5135, 1991.
  • GOODSON, M. & ROWBURY, R.J. Habituation to normally lethal acidity by prior growth Escherichia coli at a sub lethal acid pH value. Letters Appl. Microbiol., 8:77-79, 1989a.
  • GOODSON, M. & ROWBURY, R.J. Resistence of acid-habituation Escherichia coli to organic acids and its medical and applied significance. Letters Appl. Microbiol., 8:211-214, 1989b.
  • GRAHAM, P.H. Stress tolerance in Rhizobium and Bradyrhizobium, and nodulation under adverse soil conditions. Can. J. Microbiol., 38:475-484, 1991.
  • GRAHAM, P.H.; VITERI, S.E.; MACKIE, F.; VARGAS, A.T. & PALACIOS, A. Variation in acid soil tolerance among strains of Rhizobium phaseoli Field Crops Res., 5:121-128, 1982.
  • HARTEL, P.G. & ALEXANDER, M. Growth and survival of cowpea rhizobia in acid, aluminum-rich soils. Soil Sci. Soc. Am. J., 47:502-506, 1983.
  • HOWIESON, J.G.; ROBSON, A. D. & ABBOTT, L.K. Acid tolerant species of Medicago produce root exudates at low pH which induce the expression of nodulation genes in Rhizobium meliloti Aust. J. Plant Physiol., 19:287-296, 1992.
  • HOWIESON, J.G & EWING, M.A. Acid tolerance in the Rhizobium meliloti-Medicago Symbiosis. Aust. J. Agric. Res., 37:55-64, 1986.
  • KEYSER, H.H.& MUNNS, D.N. Effects of calcium, manganese, and aluminium on growth of rhizobia in acid media. Soil Sci. Soc. Am. J., 43:500-503, 1979a.
  • KEYSER, H.H. & MUNNS, D.N. Tolerance of rhizobia to acidity, aluminum, and phosphate. Soil Sci. Soc. Am. J., 43:519-523, 1979b.
  • MAGALHÃES, F.M.M. Present state of knowledge on biological nitrogen fixation in Amazonia. In: SYMPOSIUM ON THE HUMID TROPICS, 1., Belém, 1986. Proceedings. Belém, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuaria, 1986. v.1. p.499-512.
  • MATSUDA, A. Tolerância "in vitro" e sobrevivência no solo de espécies de rizóbio de leguminosas tropicais a metais pesados. Lavras, Universidade Federal de Lavras, 2000. 85p. (Tese de Mestrado)
  • MILES, A.A. & MISRA, S.S. The estimations of the bacteriocidal power of the blood. J. Hyg., 38:732-749, 1938.
  • MOREIRA, F.M.S.; HAUKKA, K. & YOUNG, J.P.W. Biodiversity of rhizobia isolated from a wide range of forest legumes in Brazil. Molec. Ecol., 7:889-995, 1998.
  • MOROTE, C.G.B.; VIDOR, C.; MENDES, N.G. & PEREIRA, J.S. Melhoria da nodulação da soja pela cobertura do solo e inoculação com Bradyrhizobium japonicum R. Bras. Ci. Solo, 14:143-150, 1990.
  • NEVES, M.C.P.; RAMOS, M.L.G.; MARTINAZZO, A.R.; BOTELHO, G.R. & DÖBEREINER, J. Adaptation of more efficient soybean and cowpea rhizobia to replace established populations. In: MULONGOV, K.; GUEYE, M. & SPENCER, D.S.C., eds. Biological nitrogen fixation and sustainability of tropical agriculture. Chichester, Wiley-Sayce, 1992. p.219-233.
  • O'HARA, G.W. & GLENN, A.R. The adaptive acid tolerance response in root nodule bacteria and Escherichia coli Arch. Microbiol., 161:286-292, 1994.
  • O'HARA, G.W.; GOSS, T.J. DILWORTH, M.J. & GLENN, A.R. Maintenance of intracellular pH and acid tolerance in Rhizobium meliloti Appl. Environ. Microbiol., 55:1870-1876, 1989.
  • OLIVEIRA, J.C.; RAMOS, M.L.G. & DUQUE, F.F. Inoculação da soja, em solo de cerrado no primeiro ano de cultivo. R. Bras. Ci. Solo, 15:273-276, 1991.
  • PERES, J.R.R.; MENDES, I.C.; SUHET, A.R. & VARGAS, M.A.T. Eficiência e competitividade de estirpes de rizóbio para soja em solos de cerrado. R. Bras. Ci. Solo, 17:357-363, 1993.
  • PERES, J.R.R. & VIDOR, C. Relação entre concentração de células no inoculante e competição por sítios de infecção nodular entre estirpes de Rhizobium japonicum em soja. R. Bras. Ci. Solo, 4:139-143, 1980.
  • REEVE, W.G.; DILWORTH, M.J.; TIWARI, R.P. & GLENN, A.R. Regulation of exopolysaccharide production in Rhizobium leguminosarum biovar viciae WSM710 involves exoR. Microbiology, 143:1951-1958, 1997.
  • REEVE, W.G.; TIWARI, R.P.; DILWORTH, M.J. & GLENN, A.R. Calcium affects the growth and survival of Rhizobium meliloti Soil Biol. Biochem., 25:581-586, 1993.
  • RIBEIRO Jr., W.Q.; FRANCO, A.A. & LOPES, E.S. Eficiência e competitividade de estirpes de Bradyrhizobium spp., para Enterolobium contortisiliquum, em latossolo ácido. R. Bras. Ci. Solo, 10:219-225, 1986.
  • RIBEIRO Jr., W.Q.; LOPES, E.S. & FRANCO, A.A. Eficiência de estirpes de Bradyrhizobium spp., para quatro leguminosas arbóreas e competividade das estirpes em Albizia lebbek em latossolo ácido. R. Bras. Ci. Solo, 11:275-282, 1987.
  • RICHARDSON, A.E. & SIMPSON, R.J. Acid-tolerance and symbiotic effectiveness of Rhizobium trifolii associated with a Trifolium subterraneum L. basead pasture growing in na acid soil. Soil Biol. Biochem., 21:87-95, 1989.
  • SOMASEGARAN, P.; REYES, V,G. & HOBEN, H.J. The influence of high temperatures on the growth and survival of Rhizobium spp, in peat inoculants during preparation, storage, and distribution. Can. J. Microbiol., 29:23-30, 1984.
  • SPARROW, S.D. & HAM, G.E. Survival of Rhizobium phaseoli in six carrier materials. Agron. J., 75:181-184, 1983.
  • THORNTON, F. C. & DAVEY, C.B. Acid tolerance of Rhizobium in culture media. Soil Sci. Soc. Am. J., 47:496-501, 1983.
  • TRANNIN, I.; MOREIRA, F.M.S.; SIQUEIRA, J.O. & LIMA, A.S. Tolerância de estirpes e isolados de Bradyrhizobium e Azorhizobium a zinco, cádmio e cobre "in vitro". R. Bras. Ci. Solo, 25:305-316, 2001.
  • VARGAS, M.A.T.; PERES, J.R.R. & SUHET, A.R. Adubação nitrogenada, inoculação e épocas de calagem para a soja em um solo sob cerrado. Pesq. Agropec. Bras., 17:1127-1132, 1982.
  • VARGAS, M.A.T. & SUHET, A.R. Efeitos da inoculação e deficiência hídrica no desenvolvimento da soja em um solo de cerrado. R. Bras. Ci. Solo, 4:17-21, 1980.
  • VETTORI, L. Métodos de análise de solo. Rio de Janeiro, Ministério da Agricultura, 1969. 24p. (Boletim técnico, 7)
  • VIDOR, C.; KOLLING, J.; FREIRE, J,R.J.; SCHOLLES, D.; BROSE, E. & PEDROSO, M.H.T. Fixação biológica de nitrogênio pela simbiose entre Rhizobium e leguminosas. Porto Alegre, IPAGRO, 1983. p.51 (Boletim técnico,1)
  • VINCENT, J.M. A manual for the practical study of the root nodule bacteria. London, JBP, 1970. 164p. (Handlbook, 15)
  • (1
    ) Parte da Tese de Mestrado em Solos e Nutrição de Plantas do primeiro autor, apresentada à Universidade Federal de Lavras - UFLA.
  • Datas de Publicação

    • Publicação nesta coleção
      30 Set 2014
    • Data do Fascículo
      Dez 2001

    Histórico

    • Recebido
      Set 2000
    • Aceito
      Jun 2001
    Sociedade Brasileira de Ciência do Solo Secretaria Executiva , Caixa Postal 231, 36570-000 Viçosa MG Brasil, Tel.: (55 31) 3899 2471 - Viçosa - MG - Brazil
    E-mail: sbcs@ufv.br