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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.11.2017.tde-06012017-155312
Document
Author
Full name
Rafael Martins Aniceto
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2016
Supervisor
Committee
Verdi, Maria Carolina Quecine (President)
Labate, Carlos Alberto
Taketani, Rodrigo Gouvêa
Title in Portuguese
Modulação da comunidade bacteriana associada ao milho (Zea mays L.) através da inoculação de bactérias promotoras de crescimento de plantas
Keywords in Portuguese
Azospirillum
Bacillus
Burkholderia
Ion Torrent
Promoção de crescimento
qPCR
Abstract in Portuguese
O uso de fertilizantes minerais é de grande importância para que a cultura atinja o seu potencial produtivo e torne a atividade de produção viável economicamente, no entanto o uso excessivo é danoso ao meio ambiente, trazendo riscos à saúde humana e à biodiversidade local. A utilização de bactérias promotoras de crescimento de plantas (BPCP) tem se mostrado uma alternativa promissora e sustentável, visando melhorar a produtividade e reduzir o uso de fertilizantes. Essas bactérias colonizam a rizosfera e tecidos internos da planta e são capazes de estimular o desenvolvimento e sanidade de sua hospedeira através de mecanismos como disponibilização de nutrientes, produção de fitohormônios e controle de patógenos. Este estudo teve por objetivo avaliar o efeito da inoculação de três linhagens de BPCP em milho e o impacto causado na comunidade bacteriana associada à cultura. As linhagens utilizadas foram Burkholderia ambifaria RZ2MS16, Bacillus sp. RZ2MS9, ambas isoladas da rizosfera de guaranazeiro, e Azospirillum brasilense Ab-v5, um inoculante comercial. Primeiramente, foi realizado um ensaio de antibiose entre RZ2MS9 e Ab-v5, constatando não haver inibição. Após, um experimento de promoção de crescimento em condições de campo, foi realizado, com plantas de milho inoculadas com: (i) RZ2MS16; (ii) RZ2MS16 e Ab-v5; (iii) Ab-v5; (iv) RZ2MS9; (v) RZ2MS9 e Ab-v5; e (vi) tratamento controle. As sementes foram inoculadas e, 60 dias após o plantio, a altura da planta, altura até a inserção da espiga e o diâmetro do colmo foram medidos. A inoculação com Ab-v5 e a coinoculação de RZ2MS9 com Ab-v5 promoveram o incremento de 3% em altura da planta, além disso, esse consórcio promoveu incremento de 9% no diâmetro do colmo, todos comparados ao tratamento controle. Usando o DNA total da folha e raíz do milho, o fragmento 16S rRNA bacteriano foi sequenciado, através da plataforma Ion Torrent, para avaliar o efeito da inoculação na comunidade bacteriana associada à ambos os tecidos. A inoculação foi capaz de modular a comunidade bacteriana associada à folha, com a análise de coordenadas principais (PCoA) explicando 39,51% da variação. Não foi observada modulação na comunidade bacteriana associada à raiz. Foi observada diferença na estrutura da comunidade bacteriana quando ambos os nichos foram comparados, independente de inoculação, com a PCoA explicando 80,97% dessa variação. Assim observa-se que estudos dessa natureza são de grande importância para o melhor entendimento da interação entre as BPCP e a comunidade bacteirana associada à planta hospedeira, e dos mecanismos que levam ao desenvolvimento da cultura.
Title in English
Maize (Zea mays L.) associated bacterial community modulation through the inoculation of plant growth promoting bacteria
Keywords in English
Azospirillum
Bacillus
Burkholderia
Ion Torrent
Plant growth-promotion
qPCR
Abstract in English
The use of mineral fertilizers is of great importance to the crop reaches its potential yield and become the production activity economically feasible, however, its excessive use is harmful to the environment, and brings risk to human health and local biodiversity. The use of plant growth-promoting bacteria (PGPB) has been shown as a promising and sustainable alternative, aiming to improve productivity and reduce fertilizer use. These bacteria colonize the rhizosphere and plant internal tissues and are able to stimulate their host development and health through mechanisms such as nutrient availability, phytohormone production and pathogen control. This study aimed to evaluate the inoculation effect of three PGPB strains in maize and the impact on associated bacterial community. The strains inoculated were Burkholderia ambifaria RZ2MS16, Bacillus sp. RZ2MS9, both isolated from guarana rhizosphere, and Azospirillum brasilense Ab-v5, a commercial inoculant. First, an anthibiosis assay was conducted between RZ2MS9 and Ab-v5 strains, showing no inhibition. Then, a growth-promotion assay was performed under field conditions, with maize plants inoculated with: (i) RZ2MS16; (ii) RZ2MS16 and Ab-v5; (iii) Ab-v5; (iv) RZ2MS9; (v) RZ2MS9 and Ab-v5; and (vi) control. The seeds were inoculated and, 60 days after sowing, the plant height, height to the cob insertion and stem diameter were measured. The inoculation with Ab-v5 and the co-inoculation with RZ2MS9 plus Ab-v5 increased the plant height in 3%, furthermore, the co-inoculation increased stem diameter in 9%, all compared to control. Using total DNA of maize's leaf and root, bacterial 16S rRNA fragment was sequenced by Ion Torrent platform, to evaluate the effect of inoculation in associated bacterial community of both tissues. The inoculation was able to modulate the leaf bacterial community, with principal coordinates analysis (PCoA) explaining 39.51% of variation. It was not found modulation on root's bacterial community. Difference in the bacterial community structure was observed when both niches were compared, regardless inoculation, with PCoA explaining 80.97% of this variation. Therefore, it is noted that studies of this nature are of great importance for a better understanding of the interaction between PGPB and bacterial community associated to the host plant and mechanisms leading to crop development.
 
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Publishing Date
2017-01-31
 
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