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Título: Leguminosas forrageiras em pastos consorciados: métodos para mensurar a composição botânica da dieta e diversidade e eficiência de bactérias fixadoras de nitrogênio em amendoim forrageiro
Autor : Sá, Olavo Augusto Arquimed Lopes de
Primeiro orientador: Casagrande, Daniel Rume
Primeiro coorientador: Moreira, Fátima Maria de Souza
Primeiro membro da banca: Moreira, Fátima Maria de Souza
Segundo membro da banca: Dubeux Júnior, José Carlos Batista
Terceiro membro da banca: Gionbelli, Mateus Pies
Quarto membro da banca: Hein, Paulo Ricardo Gherardi
Palavras-chave: Bovino – Alimentação e rações – Análise espectral
Radiação infravermelha
Pastagens – Teor de nitrogênio
Nitrogênio – Fixação
Leguminosas
Bactérias nitrificantes
Simbiose
Cattle – Feeding and feeds – Spectral analysis
Infrared radiation
Pastures – Nitrogen content
Nitrogen fixation
Leguminosae
Bacteria – Nitrifying
Symbiosis
Data da publicação: 14-Nov-2017
Agência(s) de fomento: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal do Ensino Superior (CAPES)
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG)
Referência: SÁ, O. A. A. L. de. Leguminosas forrageiras em pastos consorciados: métodos para mensurar a composição botânica da dieta e diversidade e eficiência de bactérias fixadoras de nitrogênio em amendoim forrageiro. 2017. 76 p. Tese (Doutorado em Zootecnia)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2017.
Resumo: ARTIGO 1: Objetivou-se desenvolver e adequar técnicas capazes de estimar a ingestão e proporção de gramíneas e leguminosas na dieta de bovinos com análise nas fezes por meio do NIRS e abundância do carbono 13. Foram realizados dois experimentos com novilhas da raça Tabapuãconfinadas e dispostas em quadrados latinos 4 x 4, com quatro dietas e quatro novilhas, em cada experimento. No primeiro experimento, as dietas tiveram a seguinte composição: 100% Brachiaria brizantha (cv. Marandu); 66,7% B. brizantha + 33,3% Arachis pintoi (cv. Belomonte); 33,3% B. brizantha + 66,7% A. pintoi; e 100% A. pintoi. No outro experimento, a seguinte dieta foi utilizada: 100% Cynodondactylon (cv. Coast-cross); 66,7% C.dactylon + 33,3% Medicago sativa (cv. Crioula); 33,3% C.dactylon + 66,7% M. sativa; e 100% M. sativa. O período experimental foi de 15 dias, sendo 10 dias de adaptação a dieta e 5 dias de coleta. A dieta foi fornecida duas vezes ao dia (8 e 17 h), e as sobras recolhidas diariamente. Para obtenção das fibras indigestíveis, os fenos e as fezes foram incubados e tratados com solução de detergente neutro (FDNi) ou ácido (FDAi). Foi determinado a abundância isotópica 13C nas fezes secas e moídas (FSM), FDNi e FDAi das fezes. O consumo de matéria seca (CMS) e composição botânica da dieta foram estimados atravésdo FDNi e FDAi nas fezes e pela técnica da digestibilidade in vitro da matéria seca (DIVMS) dos fenos. As comparações entre os valores observados e estimados da composição botânica foram realizadas em função do quadrado médio do erro da predição (QMEP) e da partição das fontes de variação do QMEP. Para as análises do espectro NIR, somente a FDNi e FDAi das fezes foram avaliadas. Após o tratamento dos espectros, foram realizadas análises dos componentes principais (PCA), calibração de modelos, validação cruzada completa (leave one out) e validação externa (test set). Foram utilizados modelos de identidade (Y = β0 + β1.x; com as hipóteses conjuntas: H0:β0 = 0 e H0:β1 = 1) para validação dos modelos. As análises foram realizadas por meio do procedimento REG do SAS®. A FDNi e FDAi da dieta ingerida não foi diferente da excretada nas fezes. O CMS total observado não diferiu do estimado por meio das técnicas de FDNi, FDAi e DIVMS dos fenos de gramíneas e leguminosas. Em função do QMEP, as fibras indigestíveis apresentaram melhores predições que a DIVMS para estimar a composição botânica em dietas de gramíneas e leguminosas. O modelo matemático de suavização no espectro NIR na FDNi das fezes de dietas com Brachiaria e amendoim forrageiro, e, o autoscale no espectro NIR na FDNi das fezes de dietas com Coast-cross e alfafa foram capazes de predizer a proporção de gramíneas e leguminosas nas fezes. Pode-se concluir que pela análise do isótopo 13C na FDNi das fezes, é possível estimar a composição botânica da dieta ingerida em pastagens consorciadas entre gramíneas e leguminosas. O espectro NIR é capaz de predizer com eficiência a composição botânica das fezes de bovinos. *************** ARTIGO 2: O uso de gramíneas em consórcio com amendoim forrageiro (Arachis pintoi) em pastagens é crescente e promissor, poisessa leguminosa forrageira possui hábito de crescimento estolonífero e tolera maiores intensidades de desfolhação. No entanto, poucos estudos são disponíveis sobre sua simbiose com bactérias fixadoras de N2. Objetivou-se avaliar a diversidade fenotípica e genética, e a eficiência de estirpes de bactérias isoladas de nódulos de Arachis pintoi estabelecidos em áreas de pastagens consorciadas com gramíneas. Nódulos de raízes da leguminosa forrageira A. pintoi, cultivares Mandobi e Belomonte foram coletados em Itabela-BA e Lavras-MG. As áreas de coletas possuíram características físicas e químicas contrastantes. Foram amostradas 10 plantas coletando-se cinco nódulos por planta. Posteriormente, os nódulos foram hidratados por 30 min em água destilada esterilizada, seguido de desinfestação superficial por 30 s em álcool, 3 min em H2O2 (10%) e lavados seis vezes em água destilada esterilizada. Os nódulos foram macerados em placas com meio 79 e incubadas a 28 ºC até o aparecimento das colônias. As colônias foram repicadas até obtenção de cultura pura. Foi realizado a análise das características culturais (tempo de crescimento e alteração do pH do meio de cultura) das estirpes, o sequenciamento parcial do gene 16S rRNA e avaliação da capacidade simbiótica em plantas de A. pintoi. A capacidade simbiótica foi avaliada em experimento em casa de vegetação com garrafas long neck (500 mL), preenchidas com solução nutritiva, em condições axênicas, em delineamento inteiramente casualizado, com quatro repetições. Foi realizado avaliação da eficiência simbiótica das estirpes em A. pintoi cv. Mandobiem tubetes de polipropileno contendo uma mistura de areia e vermiculita. Os resultados de cada experimento foram submetidos ao teste de normalidade e análise de variância utilizando o software SISVAR. As médias dos tratamentos foram agrupadas pelo teste de Scott-Knott, a 5% de probabilidade. Foram obtidas 76 estirpes bacterianas a partir do isolamento dos nódulos do amendoim forrageiro, sendo 40 de Itabela-BA e 36 de Lavras-MG.No experimento com as estirpes de Itabela-BA, 17 apresentaram nodulação e, no experimento com as estirpes de Lavras-MG, 14. O sequenciamento parcial do gene 16S rRNA foi obtido para 50 estirpes, 31 da Bahia e 19 de Minas Gerais. As estirpes de nódulos de amendoim forrageiro de áreas de pastagem de Itabela-BA foram identificadas nos seguintes gêneros: Bradyrhizobium (22), Rhizobium (5), Burkholderia (2), Kocuria (1) e Paenibacillus (1). As estirpes oriundas de solos de Lavras-MG foram identificadas nos gêneros: Bradyrhizobium (13), Rhizobium (2), Burkholderia (2), Mucilaginibacter (1) e Enterobacter (1). Foram identificadas 24 estirpes nativas com capacidade de nodulação no amendoim forrageiro. As estirpes 05-153, 05-163, 05-98 e 05-133 mostraram-se promissoras e com potencial para realizar um processo de simbiose mais eficiente entre a planta e a bactéria. O amendoim forrageiro é capaz de nodular somente em simbiose com algumas estirpes do gênero Bradyrhizobium e algumas estirpes nativas isoladas foram mais eficientes em nodular o amendoim forrageiro que as estirpes atualmente aprovadas como inoculante.
Abstract: ARTICLE 1: The objective was to develop and adapt techniques capable of estimating the intake and proportion of grasses and legumes in the diet of cattle with faecal analysis using NIRS and abundance of carbon 13. Two experiments were carried out with Tabapuã heifers confined and arranged in square latin 4 x 4, with four diets and four heifers, in each experiment. In the first experiment, the diets were the following: 100% Brachiaria brizantha (cv. Marandu); 66.7% B. brizantha + 33.3% Arachis pintoi (Belomonte cv); 33.3% B. brizantha + 66.7% A. pintoi; and 100% A. pintoi. In the other experiment, the diets were: 100% Cynodon dactylon (cv. Coast-cross); 66.7% C. dactylon + 33.3% Medicago sativa (cv. Crioula); 33.3% C. dactylon + 66.7% M. sativa; and 100% M. sativa. The experimental period was 15 days, being 10 days of adaptation to diet and 5 days of collection. The diet was offered twice a day (8 and 17 h), and the leftovers collected daily. In order to obtain the indigestible fibers, the hays and feces were incubated and treated with neutral detergent solution (FDNi) or acid (FDAi). 13C isotopic abundance was determined in the ground dry faeces (FSM), FDNi and FDAi of faeces. The dry matter intake (CMS) and the botanical composition of the diet were estimated through FDNi and FDAi in the feces and by the in vitro dry matter digestion (DIVMS) of the hays. The comparisons between the observed and estimated values of the botanical composition were performed in the function of the mean square of the prediction error (QMEP) and the partition of the sources of variation of the QMEP. For analyzes of the NIR spectrum, only one FDNi and FDAi of feces were evaluated. After the treatment of the spectra, main component analyzes (PCA), calibration of models, complete cross validation (leave one out) and external validation (test set) were performed. Identity models were used (Y = β0 + β1.x, with the following joint hypotheses: H0: β0 = 0 and H0: β1 = 1) for validation of the models. Analyzes were performed using the SAS® REG procedure. The FDNi and FDAi of the ingested diet was not different from that excreted in the faeces. The total CMS observed did not differ from that estimated using the techniques of FDNi, FDAi and DIVMS of grass and legume hay. As a function of QMEP, as indigestible fibers presented better estimates compared to DIVMS to predictingthe botanical composition in grass and legume diets. The mathematical model of smoothing in the NIR spectra in the FDNi of the feces of diets with Brachiaria and forage peanut, and autoscale in the NIR spectrum in the FDNi of the feces of Coast-cross and alfalfa diets were capable of predicting the proportion of grasses and legumes in the feces. It can be concluded that by analyzing the 13C isotope in the FDNi of the feces, it is possible to estimate the botanical composition of the diet ingested in pastures intercropped between grasses and legumes. The NIR spectrum is able to predict the efficiency of the botanical composition of cattle faeces. *************** ARTICLE 2: The use of grasses mixed with forage peanut (Arachis pintoi) in pastures is growing and promising, because this forage legume has a stoloniferous habit of growth and tolerates greater defoliation intensities. However, few studies are available on its symbiosis with N2-fixing bacteria. The objective of this study was to evaluate the phenotypic and genetic diversity, and efficiencyof strains of bacteria isolated from Arachis pintoi nodules established in grassland areas. Root nodules of the forage legume A. pintoi, cultivars Mandobi and Belomonte were collected in Itabela-BA and Lavras-MG. Collection areas had contrasting physical and chemical characteristics. Ten plants were sampled collecting five nodules per plant. Subsequently, the nodules were hydrated for 30 min in sterilized distilled water, followed by superficial disinfestation for 30 s in alcohol, 3 min in H2O2 (10%) and washed six times in sterile distilled water. The nodules were macerated plates containing the medium79 and incubated at 28 ° C until the colonies appeared. The colonies were harvested until obtaining pure culture. Analysis of the cultural characteristics (growth time and pH change of the culture medium) of the strains, partial sequencing of the 16S rRNA gene and evaluation of the symbiotic capacity in plants of A. pintoi were performed. The symbiotic capacity was evaluated in a greenhouse experiment with long neck bottles (500 mL), filled with nutrient solution, under axenic conditions, in a completely randomized design with four replications. An evaluation of the symbiotic efficiency of strains in A. pintoi cv. Mandobi in polypropylene tubes containing a mixture of sand and vermiculite. The results of each experiment were submitted to normality test and analysis of variance using SISVAR software. The means of the treatments were grouped by the Scott-Knott test, at 5% probability. Seventy-six bacterial strains were obtained from the isolation of forage peanut nodules, 40 from Itabela-BA and 36 from Lavras-MG. In the experiment with the Itabela-BA strains, 17 presented nodulation and, in the experiment with the Lavras-MG strains, 14. Partial sequencing of the 16S rRNA gene was obtained for 50 strains, 31 from Bahia and 19 from Minas Gerais. The strains of forage peanut nodules from pasture areas of Itabela-BA were identified in the following genera: Bradyrhizobium (22), Rhizobium (5), Burkholderia (2), Kocuria (1) and Paenibacillus (1). The strains from Lavras-MG soils were identified in the genus Bradyrhizobium (13), Rhizobium (2), Burkholderia (2), Mucilaginibacter (1) and Enterobacter (1). Twenty - four native strains with nodulation capacity were identified in forage peanuts. Strains 05-153, 05-163, 05-98 and 05-133 were promising and with the potential to carry out a more efficient symbiosis process between the plant and the bacteria. The forage peanut is able to nodulate only in symbiosis with some strains of the genus Bradyrhizobium and some isolated native strains were more efficient at nodulating the forage peanut than the strains currently approved as inoculant.
metadata.teses.dc.description: Por não constar, na dissertação, resumo e abstract gerais, foram inseridos os resumos/abstracts dos respectivos artigos. Os assuntos foram indexados com base na introdução geral.
URI: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/28102
Publicador: Universidade Federal de Lavras
Idioma: por
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