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Título: Metal tolerant bacteria with plant growth promoting traits isolated from mining areas
Título Alternativo: Bactérias tolerantes a metais e promotoras do crescimento de plantas isoladas de áreas de mineração
Autor(es): Rangel, Wesley de Melo
Lattes: http://lattes.cnpq.br/6595978242716353
Orientador: Moreira, Fatima Maria de Souza
Orientador: Vangronsveld, Jaco
Coorientador: Weyens, Nele
Membro da banca: Olivares, Fabio Lopes
Membro da banca: Muzzi, Maria Rita Scotti
Membro da banca: Cardoso, Patrícia Gomes
Assunto: Leguminosas
Rizóbio nativo de solo contaminado
Fixação biológica de nitrogênio
Promoção do crescimento vegetal
Fitorremediação
Fabaceae
Native rhizobia from metal-contaminated soils
Biological N2 fixation
Plant-growth promoting bacteria
Phytoremediation
Data de Defesa: 11-Set-2015
Data de publicação: 10-Nov-2015
Agência de Fomento: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Referência: RANGEL, W. de M. Metal tolerant bacteria with plant growth promoting traits isolated from mining areas. 2015. 184 p. Tese (Doutorado em Microbiologia Agrícola)-Universidade Federal de Lavras, Lavras; Hasselt University, Hasselt, 2015.
Resumo: A exploração mineral, em especial a mineração, é uma atividade essencial a sociedade moderna, sendo fonte de recursos para diversos setores econômicos imprencindíveis, como a indústria e a agricultura. No entanto, a mineração ocasiona um grande distúrbio no local e ambientes próximos à atividade. Ambientes sob interferência causada pela mineração, provavelmente estão desprovidos de meios naturais de regeneração biótica, sendo necessário o auxílio de ação antrópica para a revegetação do ambiente. A fitorremediação tem provado ser uma técnica bastante promissora para a reabilitação in situ dessas áreas. Neste trabalho foram estudas duas áreas distintas de mineração. Uma área de extração de ouro, contaminada com arsênio e a outra de extração de zinco contaminada com cádmio e zinco. Bactérias do solo, principalmente rizóbio, nativos destas áreas foram isolados e caracterizados geneticamente e funcionalmente in vitro. Além de testes para a avaliar a capacidade destas bactérias em promover o crescimento vegetal, a resistência delas aos metal(óides) também foi avaliada. A caracterização genotípica, pelo sequenciamento parcial do gene 16S rRNA, revelou que a maior parte das bactérias isoladas pertecem à classe α-Proteobacteria com indivíduos representando os gêneros Bradyrhizobium, Mesorhizobium, Rhizobium, Bosea, Inquilinus, Labrys, Starkeya e Methylobacterium, sendo isolados também representantes da classe β- Proteobacteria pelos gêneros Burkholderia, e Variovorax. A maioria das espécies isoladas foram positivas em nodular sua respectiva leguminosa hospedeira no teste de autenticação da capacidade de nodulação. Somente os isolados dos gêneros Bosea, Methylobacterium e Starkeya não nodularam seus hospedeiros. Interessantemente, as estirpes Inquilinus sp. e Labrys monachus foram capazes de nodular Crotalaria spectabilis, e Variovorax paradoxus foi capaz de nodular Leucaena leucocephala. Embora essas estirpes sejam consideradas atípicas normalmente encontradas nodulando leguminosas. A caracterização funcional dessas bactérias revelou sua grande capacidade em desempenhar processos promotores do crescimento vegetal e elevada resistência a metal(óides). Além da resistência in vitro a Cd e Zn, Mesorhizobium sp. UFLA 01-765 confirmou sua tolerância em solo contaminado, estabelecendo simbiose, promovendo o crescimento vegetal e acúmulo de nitrogênio de L. leucocephala. Portanto, rizóbios nativos de solos de áreas de mineração são ferramentas promissoras para potencializar a revegetação destes solos.
Abstract: Mineral exploitation, particularly mining, is an essential modern society activity, providing resources for crucial economic sectors, such as industry and agriculture. However, mining has disturbing effects on the local environment. Environments under influence of mining are often devoid of natural means of biotic regeneration. The aid of human intervention is required for the revegetation of these environments. Phytoremediation has proven to be a very promising technique for in situ rehabilitation of these areas. In this work we studied two different mining areas. An area of gold mining, contaminated with arsenic and a zinc mining area contaminated with cadmium and zinc. Native soil rhizobacteria from these areas have been isolated and genetically and functionally characterized. Tests to evaluate the capacity of these bacteria to promote plant growth, besides its resistance to metal(oids), were also performed. Genotypic characterization by partial 16S rRNA gene sequencing revealed that most of the bacterial isolates belong to α-Proteobacteria class with individuals representing the rhizobial genera Bradyrhizobium, Mesorhizobium and Rhizobium. Moreover, bacteria representing Bosea, Starkeya, Methylobacterium, Inquilinus and Labrys genera, and β-Proteobacteria class representants of Burkholderia, and Variovorax were also isolated. Most of the isolated species tested positive for inducing nodule formation on their respective host legume, through authentication test for nodulation capacity, even atypical nodule forming bacteria as Inquilinus sp., Labrys monachus and Variovorax paradoxus. Only isolates of Bosea, Methylobacterium and Starkeya genera did not nodulate their hosts. Interestingly Inquilinus sp. and Labrys monachus have induced nodule formation on Crotalaria spectabilis roots, and Variovorax paradoxus have induced nodule on Leucaena leucocephala roots. Although these bacteria are atypical genera normally found nodulating legume plants. The functional characterization of these bacteria showed their great ability to promote plant growth and resist metal(oid)s. In addition to in vitro resistance to Cd and Zn, Mesorhizobium sp. UFLA 01-765 strain confirmed its tolerance in contaminated soil, where it was able to establish symbiosis, promote plant growth and accumulate nitrogen when associated with L. leucocephala. In conclusion, native rhizobia from soil mining areas are promising tools to enhance revegetation of these soils.
Informações adicionais: Thesis submitted in fulfillment of the requirements for the joint degree of Doctor in Science. Areas of concentration: Agricultural Microbiology at UFLA, and Biology at UHasselt
URI: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/10583
Publicador: Universidade Federal de Lavras
Idioma: eng
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