Estudo da comunidade microbiana diazotrófica de plantas de Lupinus albescens crescidas em áreas arenizadas e não arenizadas do sudoeste do Rio Grande do Sul

Abstract

O Pampa brasileiro é um conjunto de diferentes ecossistemas com flora e fauna de grande biodiversidade. Em algumas partes desta região, o solo é extremamente pobre, arenoso e altamente susceptível à erosão causada pela água e ventos. A exploração desregrada destas áreas, pela produção agrícola baseada no preparo convencional do solo e a criação de animais acima da capacidade de lotação, faz com que esta região esteja sob intenso processo de degradação. Esta degradação transforma expressivas porções de terra em areia, à semelhança de um verdadeiro deserto. Plantas de Lupinus albescens, nativas da região, vem sendo utilizadas como alternativa para o recobrimento destes solos, a fim de conter a expansão dos areais e recuperá-los. Assim, o objetivo deste trabalho foi caracterizar a comunidade microbiana de áreas arenizadas e não arenizadas do sudoeste do Rio Grande do Sul (RS), através da aplicação de técnicas microbiológicas e moleculares, e selecionar micro-organismos eficientes na promoção de crescimento de plantas de L. albescens. Nossos estudos mostraram que os solos arenizados, com pH extremamente ácido, são pobres em nutrientes. A biomassa e a diversidade microbiana está reduzida em relação as suas áreas adjacentes. Consequentemente, a diversidade de micro-organismos diazotróficos de vida livre também está reduzida nas áreas arenizadas. A associação destes micro-organismos com plantas de L. albescens mostrou-se eficiente na promoção de crescimento desta planta. O estudo filogenético dos micro-organismos diazotróficos simbiontes de plantas de L. albescens demonstrou que Bradyrhizobium sp. isolados dos nódulos radiculares são geneticamente diferentes quando esta planta é crescida em solo arenizado e não arenizado, e que possivelmente constituem novas espécies do gênero Bradyrhizobium. A inoculação de plantas de L. albescens com isolados de Bradyrhizobium selecionados (maiores produtores de compostos indólicos) mostrou que os isolados de solos arenizados são mais eficientes na promoção de crescimento, sugerindo que o solo pobre seleciona os micro-organismos mais eficientes na promoção de crescimento de plantas. Nossos resultados mostraram que o processo de arenização no sudoeste do RS afeta diretamente a comunidade microbiana destes locais e que a associação de micro-organismos diazotróficos, simbiontes e de vida livre, com plantas de L. albescens pode ser uma boa alternativa para estimular o crescimento desta planta nos areais.

The Brazilian Pampa is a set of different ecosystems with high diversity of animals and plants. In this region, the soil is extremely poor, sandy and highly susceptible to water and wind erosion. The poorly planned agriculture and livestock intensify the degradation process, which form arenized zones. Native plants, such as belonging to Lupinus albescens species, have been used as cover crops in arenized areas aiming to hold the spread by the wind and their recovery. Thus, the aims of this work were to characterize the microbial communities from arenized and adjacent areas in the southwest region of Rio Grande do Sul (RS) state by microbiological and molecular techniques and to select efficient microorganisms in the growth promotion of L. albescens plants. Our data showed that arenized soils with pH extremely acidic are scarce of nutrients. The microbial biomass and community were reduced in arenized area when compared to adjacent areas. Consequently, the diversity of free-living nitrogen fixing bacteria was also reduced in these areas. The inoculation of these microorganisms in L. albescens plants showed a pronounced growth promotion effect. The phylogenetic study of nitrogen fixing Bradyrhizobium sp. symbiont of L. albescens plants showed that bacterial isolates from root nodules of plants that grown in arenized area were genetically different from those isolated from plants that grown in non-arenized area. hese genetics differences suggest that they may belong to new Bradyrhizobium species. The inoculation of L. albescens plants with selected Bradyrhizobium isolates, which were the best indolic compounds producers, showed that isolates from arenized area were more efficient in the plant growth promotion, which suggests that the poor arenized soil select the best plant growth promoters in order to assist plant development. Our results allow us to conclude that the arenization process in the southwest region of RS state reduce and modify the microbial community in these areas. The association of L. albescens plants with nitrogen fixing bacteria, symbiotic and free living, may be an alternative to promote the growth of these plants in arenized areas.