Characterization of associative diazotrophic bacteria in torch ginger

Alexandre José de Oliveira, Thaís Cristina Franco, Ligiane Aparecida FLorentino, Paulo Roberto Corrêa Landgraf

Abstract


Associative diazotrophic bacteria perform several processes that promote increased plant development and production, allowing a reduction in the use of agricultural inputs and costs. However, for some species, such as torch ginger, there are still no reports of studies aimed at identifying diazotrophic bacteria associated with this species. On this basis, this study proposes to isolate and characterize associative diazotrophic bacteria in rhizospheric soils and roots of torch ginger as well as analyze the potential of these isolates in solubilizing phosphorus (P) and potassium (K) and producing indole-3-acetic acid (IAA). Soil and roots samples of torch ginger were inoculated into five different semi-solid and semi-selective culture media, namely, NFb, JNFb, LGI, JMV and FAM, where bacterial growth was diagnosed by the formation of a characteristic film on the surface of the media. Subsequently, the bacterial isolates were analyzed for their ability to solubilize P and K in liquid medium, using phosphate rock powder (AO-15) and potassium rock powder (phonolite) as sources of P and K, respectively. All culture media showed bacterial growth, making this the first report of isolation of diazotrophic bacterial strains in this species. Eight of the obtained strains originated from rhizospheric soils and four from roots of torch ginger. Of these, 10 solubilized P, with the UNIFENAS 100-340, UNIFENAS 100-342 and UNIFENAS 100-348 strains standing out. Six strains showed K solubilizing ability, UNIFENAS 100-346 being the most efficient. All strains were able to produce the IAA phytohormone, both in the presence and absence of tryptophan, with superior results obtained by UNIFENAS 100-344 and UNIFENAS 100-351.

Keywords


Biotechnology; Ornamental plants; Plant growth-promoting bacteria.

Full Text:

PDF

References


Baldotto, L. E. B., Baldotto, M. A., Olivares, F. L., Viana, A. P., & Bressan-Smith, R. (2010). Seleção de bactérias promotoras de crescimento no abacaxizeiro cultivar vitória durante a aclimatização. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 34(2), 349-360. doi: 10.1590/S0100-06832010000200008.

Barroso, C. B., & Nahas, E. (2008). Solubilização do fosfato de ferro em meio de cultura. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 43(4), 529-535. doi: 10.1590/S0100-204X2008000400012

Beutler, A N., Muraneto, J. D., Ramão, C. J., Galon, L., Dias, N. P., Pozzebon B. C.,... Ramos, P. V. (2012). Propriedades físicas do solo e produtividade de arroz irrigado em diferentes sistemas de manejo. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 36(5), 1601-1607. doi: 10.1590/S0100-06832012000500024 06832012000500024

Breda, F. D. F., Alves, G. C., & Reis, V. M. (2016). Produtividade de milho na presença de doses de N e de inoculação de Herbaspirillum seropedicae. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 51(1), 45-52. doi: 10. 1590/S0100-204X2016000100006.

Chakraborty, A., Kundu, S., Mukherjee, S., & Ghosh, B. (2019). Endophytism in Zingiberaceae: elucidation of beneficial impact. Endophytes and Secondary Metabolites, Springer Nature. doi: 10.1007/978-3-319-76900-4_31-1

Costa, D. P., Dias, A. C. F., Durrer. A., Andrade, P. A. M., Gumiere, T., & Andreote, F. D. (2014). Composição diferencial das comunidades bacterianas na rizosfera de variedas de cana-de-açúcar. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 38(6), 1694-1702. doi: 10.1590/S0100-06832014000600004

Diniz, P. F. A., Oliveira, L. E. M., Lopes, N. A., Florentino, L. A., Carvalho, T. S., & Moreira, F. M. S. (2012). Bactérias diazotróficas em solos sob seringueira. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 36(5), 1426-1433. doi: 10.1590/S0100-06832012000500006

Döbereiner, J., Baldani, V. L. D., & Baldani, J. I. (1995). Como isolar e identificar bactérias diazotróficas de plantas não-leguminosas. Brasília: EMBRAPA-SPI; Seropédica: EMBRAPA-Cnpab, 60.

Donato, V. M. T. S., Andrade, A. G. de, Souza, E. S. de, França, J. G. E., & Maciel, G. A. (2004). Atividade enzimática em variedades de cana-de-açúcar cultivadas in vitro sob diferentes níveis de nitrogênio. Pesquisa Agropecuária Brasileira, 39(11), 1087-1093. doi: 10.1590/S0100-204X2004001100006.

Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (2013). Sistema brasileiro de classificação de solos. Centro Nacional de Pesquisa de Solos (3. ed., pp. 353). Brasília: EMBRAPA.

Fedrizzi, S. M. G. (2006). Produção de Metabolitos antimicrobianos e sideróforos de isolados provenientes de Terra Preta Antropogênica da Amazônia Ocidental. Tese de Doutorado, Universidade de São Paulo, São Paulo, SP, Brasil.

Ferreira, D. F. (2014). Sisvar: um guia dos seus procedimentos de comparações múltiplas Bootstrap. Ciência e Agrotecnologia, 38(2), 109-112. doi: 10.1590/S1413-70542014000200001

Florentino, L. A., Rezende, A. V., Miranda, C. C. B., Mesquita, A. C., Mantovani, J. R., & Bianchini, H. C. (2017b). Potassium solubilization in phonolite rock by diazotrophic bacteria. Comunicata Scientiae, 8(1), 17-23. doi: 10.14295/cs.v8i1.1292

Florentino, L. A., Silva, A. B., Landgraf, P. R. C., & Souza, F. R. C. (2017a). Inoculação de bactérias produtoras de ácido 3-indol acético em plantas de alface (Lactuca sativa L.). Revista Colombiana de Ciencias Hortícolas, 11(1), 89-96. doi: 10.17584/rcch.2017v11i1.5780

Garcia, T. V., Knaak, N., & Fiuza, L. M. (2015). Bactérias endofíticas como agentes de controle biológico na orizicultura. Arquivos do Instituto Biológico, 82, 1-9. doi: 10.1590/1808-1657001262013

Gomes, E. A., Oliveira, C. A., Lana, U. G. P., Silva, U. C., & Marriel, I. E. (2014). Potencial de microrganismos para solubilização de fosfatos de rocha. (Boletim de Pesquisa e Desenvolvimento, 97). EMBRAPA.

Gordon, S. A., & Weber, R. P. (1951). Colorimetric estimation of indoleacetic acid. Plant Physioogy, 26(1), 192-195. doi: 10.1104/pp.26.1.192

Hungria, M., Nogueira, M. A., & Araujo, R. S. (2013). Co-inoculation of soybeans and common beans with rhizobia and azospirilla: strategies to improve sustainability. Biology and Fertility of Soils, 49(7), 791-801. doi: 10.1007/s00374-012-0771-5

Lopes-Assad, M. L., Rosa, M. M., Erler, G., & Ceccato-Antonini, S. R. (2006). Solubilização de pó-de-rocha por Aspergillus niger. Espaço & Geografia, 9(1), 1-17.

Machado, A. S., Neto, Jasmin, J. M., & Ponciano, N. J. (2013). Indicadores econômicos da produção de flores tropicais no Estado do Rio de Janeiro. Revista Ceres, 60(2), 173-184. doi: 10.1590/S0034-737X2013000200005.

Magalhães, F. M. M., & Dobereiner, J. (1984). Occurrence of Azospirillum amazonense in some Amazonian (Brazil) ecosystems. Revista de Microbiologia, 15(4), 246-252.

Meena, V. S., Maurya, B. R., & Verma, J. P. (2014). Does a rhizospheric microorganism enhance K + availability in agricultural soils? Microbiological Research, 169(5), 337-347. doi: 10.1016/j.micres. 2013.09.003Get

Mumbach, G. L., Kotowski, I. E., Schneider, F. J. A., Mallmann, M. S., Bonfada, E. B., Portela, V. O., & Kaiser, D. R. (2017). Resposta da inoculação com Azospirillum brasilense nas culturas de trigo e de milho safrinha. Scientia Agraria, 18(2), 97-103. doi: 10.5380/rsa.v18i2.51475

Hara, F. A. S. & Oliveira, L. A. S., (2004). Características fisiológicas e ecológicas de isolados de rizóbios oriundos de solos ácidos e álicos de Presidente Figueiredo, Amazonas. 34(3), 343-357. doi: 10.1590/ S0044-59672004000300002

Parmar, P., & Sindhu, S. S. (2013). Potassium solubilization by rhizosphere bacteria: influence of nutritional and environmental conditions. Journal of Microbiology Research, 3(1), 25-31. doi: 10.5923/j. microbiology.20130301.04

Pedrinho, E. A. N., Galdiano, Jr. R. F., Campanharo, J. C., Alves L. M. C., & Lemos, E. G. M. (2010). Identificação e avaliação de rizobactérias isoladas de raízes de milho. Bragantia, 69(4), 905-911. doi: 10.1590/S0006-87052010000400017

Pires, I. C., Freire, N. B., Fernandes, A. W. C., Souza, R. F. S., Silva, F. A. G., Jr., Oliveira, H. P., & Costa, M. M. (2018). Influência do polipirrol e dos níveis de salinidade na formação de biofilme em Aeromonas spp.. Pesquisa Veterinária Brasileira, 38(8), 1528-1536. doi: 10.1590/1678-5150-PVB-5374

Richardson, A. E. (2001). Prospects for using soil microrganism to improve the acquisition of phosphorus by plants. Australian Journal of Plant Physiology, 28(9), 897- 906. doi: 10.1071/PP01093

Reis, V. M., Estrada-de Los Santos, P., Tenorio-Salgado, S., Vogel, J., Stoffels, M., Guyon, S., & Balandreau, J. (2004). Burkholderia tropica sp. nov., a novel nitrogen-fixing, plant-associated bacterium. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 54(6), 2155-2162. doi: 10.1099/ijs. 0.02879-0

Santos, M. C. M., Santos, D. R., Bakke, O. A., & Bakke, I. A. (2013). Ocorrência e atividade de bactérias diazotróficas em forrageiras cultivadas na região semiárida no Brasil. Revista Caatinga, 26(1), 27-34.

Silva Girio, L., Ferreira Dias, F. L., Reis, V. M., Urquiaga, S., Schultz, N., Bolonhezi, D., & Mutton, M. A. (2015). Bactérias promotoras de crescimento e adubação nitrogenada no crescimento inicial de cana-de-açúcar proveniente de mudas pré-brotadas. Pesquisa Agropecuaria Brasileira, 50(1), 33-43. doi: 10. 1590/S0100-204X2015000100004

Silva, F. W. R., Lima, H. N., Teixeira, W. G., Motta, M. B., & Santana, R. M. (2011). Caracterização química e mineralogia de solos antrópicos (terras pretas de índio) na amazônia central. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 35(3), 673-681. doi: 10.1590/S0100-06832011000300002

Taiz, L., & Zeiger, E. (2013). Fisiologia vegetal (4a ed.). Porto Alegre: Artmed.

Tedesco, M. J., Gianello, C., Bissani, C. A., Bohnen, H., & Volkweiss, S. J. (1995). Análises de solo, plantas e outros materiais. (Boletim Técnico). Porto Alegre: UFRGS.

Uroz, S., Dessaux, Y., & Oger, P. (2009). Quorum sensing and quorum quenching: the yin and yang of bacterial communication. ChemBioChem, 10(2), 205-216. doi: 10.1002/cbic.200800521

Yunus, M. F., Aziz, M. A., Kadir, M. A., & Rashid, A. A. (2012). In vitro propagation of Etlingera elatior (Jack) (Torch ginger). Scientia Horticulturae, 135(24), 145-150. doi: 10.1016/j.scienta.2011.12.016




DOI: http://dx.doi.org/10.5433/1679-0359.2020v41n6p2815

Semina: Ciênc. Agrár.
Londrina - PR
E-ISSN 1679-0359
DOI: 10.5433/1679-0359
E-mail: semina.agrarias@uel.br
Este obra está licenciado com uma Licença Creative Commons Atribuição-NãoComercial 4.0 Internacional