Bioprospecção de bactérias candidatas à formulação de inoculantes para o cultivo de girassol (Helianthus annuus L.)

Abstract

A adoção de práticas sustentáveis na agricultura é um tema multidisciplinar de extrema relevância para a produção de alimentos ou vegetais destinados à produção de energia, tendo em vista o balanço entre impacto ambiental e produtividade agrícola. Entre as práticas conhecidamente danosas ao meio-ambiente encontra-se o intenso uso de fertilização química nas lavouras. As sementes do girassol possuem alto rendimento em óleo e essa cultura apresenta uma ampla gama de utilidades, sendo uma das matérias-primas para produção de biodiesel. Nas interações entre plantas e microorganismos benéficos do solo, diversas bactérias disponibilizam nutrientes e compostos que contribuem para o desenvolvimento vegetal. A partir do estudo da diversidade de bactérias cultiváveis associadas às raízes de girassol, os gêneros Burkholderia e Enterobacter foram os Gram-negativos dominantes, enquanto que linhagens pertencentes às espécies Bacillus arbutinivorans e Paenibacillus pabuli, as Grampositivas mais frequentes. Análises de polimorfismo de comprimento de fragmento de restrição (RFLP) de sequências do gene 16S rRNA foram utilizadas para classificação dos isolados Gram-negativos. Similarmente, análises multivariadas com base em RFLP in silico, juntamente com índices de identidade nucleotídica e relações filogenéticas, foram usadas para uma classificação consenso dos isolados Gram-positivos pertencentes aos gêneros Bacillus e Paenibacillus. Dos 400 isolados bacterianos obtidos no trabalho, a característica de produção de compostos indólicos foi a mais comum em ambos os grupos. A produção de sideróforos, mesmo sendo prevalente a quase 80% dos isolados Gram-negativos, foi detectada em apenas 2% dos isolados Gram-positivos. Isolados fixadores de nitrogênio identificados como Azospirillum brasilense (Vi22) e B. mycoides (B38V) foram eficientes na promoção do crescimento vegetal. Experimentos de biofertilização a campo, com um produto inoculante baseado na linhagem Vi22 de A. brasilense, confirmaram o potencial dessa bactéria na interação com girassol. O emprego da biofertilização em girassol por meio das estirpes analisadas nessa tese poderá auxiliar no aumento da produtividade e qualidade do cultivo dessa oleaginosa.

Sustainable agriculture is a multidisciplinary theme with a relevant importance to food and energy production, aiming to reduce the environmental impact and increase agricultural productivity. Chemical fertilization usage is among agricultural practices that are most prejudicial to environment. Sunflower seeds present a high oil yield and this crop is broadly utilized, being one of the best raw materials for biodiesel production. During the interaction between plants and benefic soil microorganisms, several bacteria affect positively plant growth due to the availability of nutrients and different compounds. In this study focusing on the diversity of cultivable bacteria associate to sunflower roots, Burkholderia and Enterobacter genera were the Gram-negative most abundant whereas strains belonging to Bacillus arbutinivorans and Paenibacillus pabuli species were the Gram-positive most frequent. Restriction fragment length polymorphism (RFLP) analysis of 16S rRNA gene sequences was utilized to classify Gram-negative isolates. Similarly, multivariate analysis based on in silico RFLP, together with nucleotide identity indices and phylogenetic relationships were used to formulate a consensus identification of Gram-positive isolates belonging to Bacillus and Paenibacillus genera. From the 400 bacterial isolates obtained in this work, indolic compound production was the common characteristic to both bacterial groups. Siderophore production was the plant growth promotion (PGP) ability most prevalent in almost 80% of the Gram-negative isolates, but only 2% of the Grampositives presented this trait. Nitrogen fixing isolates belonging to Azospirillum brasilense (Vi22) and B. mycoides (B38V) species were efficient to promote plant growth. Biofertilization field assay with an inoculant product based on A. brasilense Vi22 strain confirmed the bacterial potential to positively interact with sunflower. The sunflower biofertilization through the utilization of bacterial strains isolated in this work could help to increase the productivity and quality of this oleaginous crop.