Caracterização e seleção de estirpes de bactérias promotoras de crescimento vegetal, visando à formulação de um inoculante biológico para a cultura de sorgo

Abstract

O sorgo (Sorghum bicolor) está entre os cinco cereais mais cultivados no mundo, sendo utilizado atualmente para a alimentação de animais e humanos e na produção de etanol. Com o objetivo de aumentar a produtividade das culturas sem causar danos ao meio ambiente, buscam-se alternativas ao uso de fertilizantes químicos. Uma dessas alternativas pode ser o uso de Bactérias Promotoras de Crescimento Vegetal (ou Plant growth promoting bacteria, PGPB), um grupo benéfico de micro-organismos encontrados na rizosfera, na superfície radicular ou em associação com as raízes. Neste estudo, foram isoladas e caracterizadas PGPBs associadas à cultura de sorgo com aptidão para uso na formulação de inoculantes agrícolas e seu efeito em promover o crescimento por meio de diferentes mecanismos foi testado. As linhagens bacterianas foram obtidas de amostras de solo rizosférico e raízes de plantas de sorgo coletadas em três locais de produção no Estado do Rio Grande do Sul. Os isolados foram identificados através da extração de DNA e amplificação parcial do gene 16S rRNA e avaliados por testes in vitro de solubilização de fosfato de cálcio, produção de sideróforos e compostos indólicos e formação de biofilme. Entre os 175 isolados bacterianos Gram negativos obtidos, a identificação revelou a ocorrência de 20 gêneros nas raízes e no solo rizosférico de sorgo, com predomínio dos gêneros Burkholderia e Klebsiella. Posteriormente, o isolamento foi direcionado para bactérias Gram positivas e um total de 123 isolados foram obtidos. Dentre todos os 298 isolados bacterianos obtidos, os três mais promissores tiveram sua identidade confirmada por sequenciamento do fragmento completo do gene 16S rRNA e foram utilizados em experimento em câmara de crescimento com plantas de sorgo. Esses isolados foram multiplicados em meio de cultura com e sem a adição de triptofano, uma vez que este composto estimula a produção de fitohormônios pela bactéria. A linhagem Rhizobium miluonense (VIA07) destacou-se entre as demais por ter proporcionado às plantas um maior crescimento em relação ao comprimento e peso seco da parte aérea, tanto no experimento realizado em substrato estéril (vermiculita e areia), quanto em solo, sendo que as bactérias multiplicadas na ausência de triptofano apresentaram os melhores resultados. Esse trabalho demonstrou que existem bactérias que são capazes de interagir de maneira positiva com plantas de sorgo e promoverem seu crescimento. Testes em campo poderão comprovar a eficiência desse isolado e sua utilização como inoculante para essa cultura, posteriormente.

Sorghum (Sorghum bicolor) is among the five most cultivated cereals in the world, currently being used for animal and human food and for ethanol production. In order to increase the productivity of crops without causing damage to the environment, alternatives to the use of chemical fertilizers are sought. One of these alternatives may be the use of Plant Growth Promoting Bacteria (PGPB), a beneficial group of microorganisms found in the rhizosphere, on the root surface or in association with the roots. In this study, PGPBs associated with sorghum culture with suitability for use in the formulation of agricultural inoculants were isolated and characterized, and their effect on promoting growth through different mechanisms was tested. The bacterial strains were obtained from samples of rhizospheric soil and roots of sorghum plants collected at three production sites in the State of Rio Grande do Sul. Isolates were identified through DNA extraction and partial amplification of the 16S rRNA gene and evaluated by tests in vitro calcium phosphate solubilization, production of siderophores and indolic compounds and biofilm formation. Among the 175 Gram negative bacterial isolates obtained, the identification revealed the occurrence of 20 genera in the roots and sorghum rhizospheric soil, with Burkholderia and Klebsiella genera predominating. Subsequently, the isolation was directed to Gram positive bacteria and a total of 123 isolates were obtained. Of the 298 bacterial isolates obtained, the three most promising had their identity confirmed by sequencing the complete fragment of the 16S rRNA gene and were used in a growth chamber experiment with sorghum plants. These isolates were multiplied in culture medium with and without the addition of tryptophan, since this compound stimulates the phytohormones production by the bacterium. The Rhizobium miluonense line (VIA07) stood out among the others because it gave the plants a greater growth in relation to the length and dry weight of the aerial part, both in the experiment carried out in sterile substrate (vermiculite and sand), as well as in soil. And the bacteria multiplied in the absence of tryptophan presented the best results. This work demonstrated that there are bacteria that are capable of interacting positively with sorghum plants and promote their growth. Field tests may prove the efficiency of this isolate and its use as an inoculant for this crop, later.