tese
Tripartite symbiosis – Soybean, Bradyrhizobium, Arbuscular Mycorrhizal Fungi: effect of formononetin and diversity of Bradyrhizobium in soils from different Brazilian regions
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Universidade Federal de Lavras
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Departamento de Biologia
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Microbiologia Agrícola
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
Esta tese está dividida em duas partes. A primeira compreende introdução geral e referencial teórico. Na segunda parte são apresentados dois artigos. O primeiro artigo refere-se ao efeito da formononetina associado a adubação fosfatada sobre a colonização micorrizíca e fixação biológica de nitrogênio na produtividade da soja. Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito do isoflavonóide formononetina na soja, em três níveis de adubação fosfatada. Dois experimentos foram instalados em 2010/2011 e 2012/1 3, constituído de um fatorial 3 x 4 (três níveis de fósforo (0, 60 e 120 kg ha-1 de P2O5) e quatro níveis de formononetina (0, 25, 50 e 100 g ha-1), e cinco e quatro repetições, respectivamente. Houve efeito positivo da formononetina sobre a colonização micorrízica apenas nos níveis mais baixos de P2O5 (0 e 60 kg ha-1). A aplicação de formononetina, associada a 60 kg ha-1 P2O5 elevou a produtividade de soja para valores equivalentes aqueles observados, quando a dose máxima de P foi aplicada. Esse resultado mostra que sementes tratadas com formononetina, em doses acima de 50 g ha-1, reduzem a necessidade de adubação fosfatada em pelo menos 50% do nível recomendado de fertilizante. O segundo artigo refere-se ao estudo da diversidade genética de estirpes do gênero Bradyrhizobium, isoladas de nódulos de soja em solos de diferentes regiões do Brasil. O gênero Bradyrhizobium inclui espécies distribuídas em diferentes regiões geográficas. Entretanto, a diversidade observada na análise do gene 16S rRNA é frequentemente baixa. No presente estudo, nós analisamos 46 estirpes de Bradyrhizobium oriundas de solos de diferentes regiões brasileiras (CentroOeste, Nordeste, Sudeste e Sul), provenientes de áreas de implantação de experimentos similares ao anterior a este trabalho, realizados nas outras instituições participantes do edital 69/2009, por meio da análise do gene 16S rRNA e de cinco genes housekeeping (atpD, gyrB, dnaK, recA, e rpoB) e eficiência simbiótica com plantas de soja, cultivadas em condições axênicas, em vaso Leonard. Em nosso estudo, a análise filogenética dos genes housekeeping revelou uma maior diversidade em comparação com a análise do 16S rRNA, indicando possivéis novas espécies, as quais incluem estirpes apresentando alta eficiência simbiótica com plantas de soja. Nossos resultados ressaltam a alta diversidade de estirpes nativas de solos brasileiros, pertencentes ao genêro Bradyrhizobium.
Abstract
This thesis is divided in two parts. The first, contains general introduction and theoretical background. In the second part, two articles are presented. The first article refers to the effect of formononetin associated with phosphorus fertilization on mycorrhizal colonization, nitrogen fixation and soybean productivity. The goal of the present study was to evaluate the effect of the isoflavone formononetin on soybean in combination with three levels of phosphorus (P) fertilization. Two experiments were conducted in 2010/2011 and 2012/13, consisting in a 3 x 4 factorial scheme (three levels of phosphorus: 0, 60 and 120 kg hectare (ha)-1 P2O5 and four doses of formononetin: 0, 25, 50 and 100 g ha-1) was used with five and four replicates, respectively. Formononetin had a positive effect on mycorrhizal colonization only at lower levels of P addition (0 and 60 kg ha-1). Application of formononetin together with 60 kg ha-1 P2O5 increased soybean productivity to values equivalent to those observed when the highest level of P was applied. This indicates that seed treatment with formononetin doses higher than 50 g ha-1 decreases the need for phosphorus fertilization by up to 50% of the recommended level of fertilizer. The second paper refers to the study of the genetic diversity of Bradyrhizobium strains that nodulate soybeans in soils from different Brazilian regions. The Bradyrhizobium genus includes species distributed throughout different geographic regions. However, 16S rRNA gene diversity is generally low. In the present study, we analyzed 46 Bradyrhizobium strains from soils collected in different regions of Brazil (Midwest, Northeast, Southeast, and South), from areas of the implementation of the previous experiments similar this work, performed in other Institutions participating of the public notice 69/2009, by analyzing the 16S rRNA gene and five housekeeping genes (atpD, gyrB, dnaK, recA, and rpoB) and their symbiotic efficiency with soybean plants grown under axenic conditions in Leonard jars. In our study, the phylogenetic analysis of housekeeping genes revealed greater diversity compared to the analysis of the 16S rRNA gene, indicating the possibility of novel species, some of which exhibited high symbiotic efficiency with soybean plants. Our results emphasize the great diversity of Bradyrhizobium genus strains native to Brazilian soil.
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RIBEIRO, P. R. de A. Tripartite symbiosis – Soybean, Bradyrhizobium, Arbuscular
Mycorrhizal Fungi: effect of formononetin and diversity of
Bradyrhizobium in soils from different Brazilian regions. 2014. 93 p. Tese (Doutorado em Microbiologia Agrícola) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2014.