Isolamento e caracterização de bacilos promotores do crescimento vegetal de arroz cultivado em solo com excesso de ferro

Abstract

O arroz (Oryza sativa L.) é um dos alimentos mais importantes para a nutrição humana, sendo a base alimentar de mais de três bilhões de pessoas no mundo. O Brasil está entre os dez principais produtores mundiais de arroz e o RS é o maior produtor brasileiro. O ferro é um micronutriente essencial para as plantas, porém o alagamento do solo promove a solubilização do ferro, podendo o acúmulo de Fe2+ na solução do solo atingir níveis tóxicos ao arroz. Têm-se procurado novas tecnologias que visam o aumento de produtividade, a melhoria da qualidade e a rentabilidade no cultivo dessa gramínea. Uma das alternativas para o aumento da produção é a utilização de rizobactérias promotoras do crescimento vegetal. Muitas espécies de Bacillus e Paenibacillus são conhecidas por promoverem o crescimento das plantas e minimizar os efeitos de estresses bióticos e abióticos. Os bacilos são capazes de auxiliar no desenvolvimento das plantas através da solubilização de minerais, produção de hormônios, fixação de nitrogênio e síntese de sideróforos. O objetivo deste trabalho foi o isolamento e a caracterização de bacilos associados ao solo rizosférico de cultivares de arroz com diferentes níveis de resistência ao excesso de ferro. Foram coletadas amostras de solo rizosférico de duas cultivares de arroz, uma sensível e outra resistente ao excesso de ferro, em duas regiões: Camaquã (solo com excesso de ferro) e Cachoeirinha (controle). A obtenção de bacilos diazotróficos promotores de crescimento vegetal ocorreu por meio da inoculação em meio de cultura semi-seletivo (meio Tiamina-Biotina - TB) sem nitrogênio. Foram isolados 85 bacilos, dos quais 78 produziram compostos indólicos, quatro solubilizaram fosfato, um produziu sideróforo, quatro metabolizaram ACC e 71 apresentaram atividade da enzima catalase. Através do sequenciamento parcial do gene 16S rRNA, identificou-se 21 espécies pertencentes aos gêneros Bacillus e Paenibacillus. Os cinco isolados que apresentaram diferentes características promotoras do crescimento vegetal foram avaliados em experimento em câmara de crescimento, utilizando sementes de arroz da cultivar sensível ao excesso de ferro. As plantas expostas ao excesso de ferro apresentaram, em geral, redução no crescimento, em comparação às condições controle (sem excesso de ferro). Porém, plantas inoculadas com o isolado FeS53 (Paenibacillus zanthoxyli) apresentaram crescimento similar às condições controle, indicando que este isolado teve um efeito positivo na tolerância das plantas ao excesso de ferro.

Rice (Oryza sativa L.) is one of the most important crops for human nutrition. It’s the food base for more than three billion people in the world. Brazil is among the top ten rice producers and the RS is the largest producer in Brazil. Iron is an essential micronutrient for plants, but the flooding of the soil promotes its solubilization causing the accumulation of Fe+2 in soil solution, that can reach toxic levels to rice. New technologies are being developed to increase rice productivity, improving the quality and profitability in the cultivation of this grass. One of the alternatives to increase rice production is the use of plant-growth-promoting rhizobacteria. Many species of Bacillus and Paenibacillus are known to promote plant growth and to minimize biotic and abiotic stresses. These bacilli are able to assist the development of plants through the solubilization of minerals, production of hormones, nitrogen fixation, and synthesis of siderophores. The aim of this work was the isolation and characterization of bacilli associated with rhizospheric soil of rice cultivars that present different levels of iron resistance. Samples of rhizospheric soil of rice were collected from two cultivars (sensitive and resistant to iron toxicity) in two regions: Camaquã (soil with iron excess) and Cachoeirinha (control). Plant growth promoting bacilli were obtained by the inoculation on semi-selective culture medium (TB N-free). A total of 85 isolates were obtained and most of them produced indolic compounds (78). Phosphate solubilization was observed in four isolates, one was able to produce siderophores, four presented the ability to metabolize ACC, and 71 presented catalase enzyme activity. Through 16S rRNA partial gene sequencing, 21 species belonging to the genera Bacillus and Paenibacillus were identified. The five isolates that presented different plant growth promoting characteristics were evaluated in a growth chamber assay. Plants exposed to excess of iron showed, in general, reduction in their growth, compared to control conditions. However, plants inoculated with isolate FeS53 (Paenibacillus zanthoxyli) presented growth similar to control conditions, indicating that this isolate had a positive effect on plant tolerance to iron excess.