Dissertação/Tese QUANTIFICAÇÃO, ISOLAMENTO E CARACTERIZAÇÃO DE BACTÉRIAS DIAZOTRÓFICAS EM Eucalyptus e Corymbia - PPGPV

As bactérias diazotróficas podem aumentar a indução sistêmica de resistência a pragas e doenças, tolerância a condições adversas e fornecer fitohormônios e nutrientes para plantas de interesse florestal, mas essa tecnologia ainda não é explorada. O objetivo do presente trabalho foi quantificar, isolar e caracterizar a população de bactérias diazotróficas endofíticas e rizosférica em Eucalyptus e Corymbia e verificar a resposta de sensibilidade em plantas não alvo. A população de bactérias diazotróficas de folhas, raízes e rizosfera em Eucalyptus cloeziana, híbrido Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis (urograndis) e Corymbia citriodora foi quantificada pelo método do número mais provável, cultivadas em meio semisólido livre de nitrogênio. A partir dos cultivos semi-seletivos para quantificação de diazotrófico foram isoladas 87 bactérias. Estas estirpes foram caracterizadas morfologicamente por tipo de células e de colônias; bioquimicamente pela produção de enzimas amilase, catalase, esterase-lipase, oxidase, urease e nitrato redutase e pela produção de ácido indol-3-acético (AIA), bacteriocinas, sideróforo e solubilizadores de fosfatos. A caracterização genética dos isolados foi estimada pela distância de dissimilaridade, por meio dos descritores morfológicos e bioquímicos. A interação entre diazotróficos-plantas sem causar sintomas de doença foi verificada pelo método da reação de hipersensibilidade induzida em plantas não alvo Capsicum annuum, Nicotiana tabacum e Solanum lycopersicum. Uma coleção de bactérias com potenciais promotores de crescimento vegetal foi estabelecida de maneira a preservar linhagens para investigações posteriores sobre seu potencial como inoculante para o setor florestal. Todos as 87 estirpes bacterianas além de fixarem N apresentaram a capacidade de produzir pelo menos mais um dos produtos investigados. A frequência das múltiplas funções foi de 92% para a catalase, 57,5% para fosfatase, 67% para urease, 69% para nitrato redutase, 40% para esteraselipase, 24% produção de sideróforo e 83% produção de ácido indol-3-acético. A diversidade microbiana gerou 38 grupos bacterianos, de Eucalyptus e Corymbia e microambientes diferentes, de interesse biotecnológico agronômico e industrial. A atividade microbiana produtora de AIA dependente de L-triptofano foi observada em Herbaspirillum spp., Burkholderia spp., e Azospirillum spp. naturais dos três microambientes da planta hospedeira, com produção de até 411,3 µg mL-1 , escolhendo 28 estirpes. O índice de solubilidade de P por bactérias diazotróficas na forma de P-orgânico e P-inorgânico selecionou de 38 estirpes com moderada a alta capacidade de solubilização. As estirpes CctRZlgi-124, EhiFjnfb-34 e EhiFjnfb-36 podem ser utilizadas no controle biológico, com ação antagonista a cepas de Xanthomonas spp. Todas as estirpes apresentaram resposta negativa a reação de hipersensibilidade induzida, significando potenciais agentes endofíticos e rizosféricos benéficos as plantas de eucalipto. A densidade diazotrófica em plantas de Corymbia citriodora, híbrido urograndis e Eucalyptus cloeziana diminui na medida que há o afastamento do microambiente rizosférico para microambientes da filosfera, como raízes e folhas. A modificação da densidade de células bacterianas diazotróficas é dada em função do genótipo da planta hospedeira e ao microambiente. O clone Corymbia citriodora apresentou densidade maior que em relação ao híbrido urograndis e ao E. cloeziana. A multifuncionalidade de diazotróficos possibilita a elaboração de arranjos e formulações de inoculante específicos e mistos para uso no setor florestal e ou industrial.

Diazotrophic bacteria can increase systemic induction of pest and disease resistance, tolerance to adverse conditions and provide phytohormones and nutrients for plants of forest interest, but this technology is not yet explored. The objective of the present work was to quantify, isolate and characterize the population of endophytic and rhizospheric diazotrophic bacteria in Eucalyptus and Corymbia and to verify the sensitivity response in non-target plants. The population of diazotrophic leaf, root and rhizosphere bacteria in Eucalyptus cloeziana, Eucalyptus urophylla x Eucalyptus grandis hybrids (urograndis) and Corymbia citriodora were quantified by the most probable number method, grown in nitrogen - free semi - solid medium. From the semi-selective cultures for diazotrophic quantification, 87 bacteria were isolated. These strains were characterized morphologically by cell type and colony; biochemically by the production of amylase, catalase, esterase-lipase, oxidase, urease and nitrate reductase enzymes and by the production of indole-3-acetic acid (AIA), bacteriocins, siderophore and phosphate solubilizers. The genetic characterization of the isolates was estimated by the distance of dissimilarity, through the morphological and biochemical descriptors. The interaction between diazotrophic plants without causing disease symptoms was verified by the induced hypersensitivity reaction method in non-target plants Capsicum annuum, Nicotiana tabacum and Solanum lycopersicum. A collection of bacteria with potential plant growth promoters has been established in order to preserve lineages for further investigation of their potential as an inoculant for the forest sector. All bacterial strains besides fixing N had the capacity to produce at least one more of the investigated products. The frequency of the multiple functions was 92% for catalase, 57.5% for phosphatase, 67% for urease, 69% for nitrate reductase, 40% for esterase-lipase, 24% siderophore production, and 83% indole acid production -3-acetic acid. The microbial diversity generated 38 bacterial groups, Eucalyptus and Corymbia and different microenvironments, of agronomic and industrial biotechnological interest. L-tryptophan-dependent AIA producing microbial activity was observed in Herbaspirillum spp., Burkholderia spp. and Azospirillum spp. of the three microenvironments of the host plant, yielding up to 411.3 μg mL-1 , choosing 28 strains. The solubility index of P by diazotrophic bacteria in the form of P-organic and P-inorganic selected from 38 strains with moderate to high solubilization capacity. The strains CctRZlgi-124, EhiFjnfb-34 and EhiFjnfb-36 can be used in biological control, with antagonistic action to strains of Xanthomonas spp. All strains showed a negative response to the induced hypersensitivity reaction, signifying potential endophytic and rhizospheric agents beneficial to eucalyptus plants. The diazotrophic density in plants of Corymbia citriodora, urograndis hybrid and Eucalyptus cloeziana decreases as there is a move away from the rhizospheric microenvironment to microenvironments of the phyllosphere, such as roots and leaves. The density modification of diazotrophic bacterial cells is given as a function of the genotype of the host plant and the microenvironment. The Corymbia citriodora clone presented higher density than that of the urograndis hybrid and E. cloeziana. The multifunctionality of diazotrophs enables the elaboration of specific and mixed inoculant formulations and arrangements for use in the forestry and or industrial sector.