1. Metabólitos secundários extraídos de rizóbios na suplementação de inoculantes para leguminosas e gramíneas visando melhor desempenho das plantas
- Author
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Bomfim, Catharine Abreu, Reis Júnior, Fábio Bueno dos, and Vale, Helson Mário Martins do
- Subjects
Inoculantes microbianos ,Fatores de nodulação ,Rizobios ,Bradyrhizobium ,Azospirillum - Abstract
Tese (doutorado) — Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, Programa de Pós-Graduação em Biologia Microbiana, 2021. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES). Inoculantes microbianos são produtos que contem na sua formulação microrganismos que atuam de forma benéfica ao crescimento vegetal. Os microrganismos presentes nessas formulações promovem o crescimento vegetal direta ou indiretamente com objetivo de reduzir ou substituir completamente o uso de fertilizantes minerais. Atualmente, esses produtos possuem um grande mercado no Brasil e muitos produtores adotaram o seu uso, especialmente em grandes culturas do agronegócio como soja, milho, feijoeiro e trigo. O grande crescimento populacional aliado a mudanças ambientais tem tornado necessária a maior produção agrícola, porém de forma sustentável. Para alcançar maiores ganhos de produção com o máximo de produtividade agrícola, a pesquisa tem procurado desenvolver formulações microbianas mais eficazes e que garantam maior eficiência da atuação do inoculo. Entre as novas formulações, a suplementação dos inoculantes atualmente aceitos no mercado e contendo estirpes elite com moléculas do metabolismo secundário de rizóbios tem sido alvo de estudos. Inoculantes enriquecidos com extrato metabólico de rizóbios têm mostrado resultados promissores na promoção do crescimento vegetal, mas pouco se sabe sobre os efeitos isolados das moléculas contidas neste extrato, como os lipoquitoligossacarídeos (LCOs), quitoligossacarídeos (COs) e exopolissacarídeos (EPS), quando eles são purificados. Em experimentos conduzidos em casa de vegetação e em campo foi comparado a performance quanto aos aspectos de promoção do crescimento e produtividade de soja, feijoeiro, trigo e milho inoculadas com as bactérias recomendadas para cada cultura e enriquecidas com as moléculas. Os tipos de moléculas e as culturas alternaram quanto a resposta a inoculação acrescida das moléculas. Em particular, a soja e o trigo responderam de forma significativa a suplementação com os metabolitos. Em soja foram observados acréscimos de produtividade em todos os experimentos conduzidos com a cultura inoculada com Bradyrhizobium spp. e enriquecida com o extrato metabólico total contendo LCO (EM-LCO). Ganhos de produtividade de 7,6%, 3,1% e 8,6% foram apresentados no tratamento suplementado com EM-LCO em soja em campo e em diferentes safras. Em casa de vegetação, tal qual em campo, o tratamento com EM-LCO aumentou peso seco da parte área e raiz, assim como o número e peso seco dos nódulos em comparação ao tratamento apenas com Bradyrhizobium spp. De tal forma, os experimentos com trigo BRS 264 apresentaram resultados igualmente satisfatórios. Essa cultivar, em casa de vegetação, apresentou maior peso seco da parte aérea quando o inoculante a base de Azospirillum brasilense foi suplementado com LCO purificado (LCOp) em comparação ao tratamento apenas com A. brasilense. Em campo foi observado um aumento de 10% de produtividade do tratamento com A. brasilense e LCOp em relação ao tratamento apenas com A. brasilense. Entretanto, em milho e no feijoeiro não foi observado diferenças em produtividade e nos demais parâmetros observados dos tratamentos suplementados com as moléculas em comparação com a inoculação padrão recomendada para cada cultura. Possivelmente essa falta de resposta dessas culturas pode estar ligada a cultivar selecionada para o andamento do trabalho e concentração das moléculas. Considerando o exposto, este foi o primeiro trabalho acerca do desempenho agronômico de importantes culturas agronômicas inoculadas com bactérias estirpes e enriquecidas com importantes moléculas de comunicação bactéria-hospedeiro. O desempenho satisfatório da soja e do trigo frente as moléculas sugerem que uma nova formulação de inoculantes microbianos podem ser sugeridas no mercado agrícola brasileiro com a proposta de melhorar a produtividade dessas culturas. Provavelmente há uma correlação do desempenho das culturas com o inoculante e a cultivar, especialmente em gramíneas, além de haver diferenças de dosagens das moléculas entre as culturas, uma vez que foi visto que cada cultura responde de forma individual ao enriquecimento com as moléculas. Esses fatores possivelmente limitaram a resposta do feijoeiro e do milho a suplementação com as moléculas. Microbial inoculants are products that contain in their formulation microorganisms that will act promoting plant growth. The microorganisms present in these formulations promote plant growth, acting directly or indirectly, in order to reduce or completely replace the use of mineral fertilizers. Currently, these products have a large market in Brazil and many producers have adopted their use, especially in crops such as soybeans, common beans, maize and wheat. The large population growth combined with environmental changes has made greater agricultural production necessary, but in a sustainable way. To achieve greater production gains with maximum agricultural productivity, research has sought to develop more effective microbial formulations that ensure greater efficiency in the performance of the inoculum. Among the formulations, the supplementation of inoculants currently accepted in the market and containing elite strains with molecules from the secondary metabolism of rhizobia has been the target of studies. Inoculants enriched with metabolic extract of rhizobia have shown promising results in promoting plant growth, but little is known about the isolated effects of molecules contained in this extract, such as lipochitoligosaccharides (LCOs), chitoligosaccharides (COs) and exopolysaccharides (EPS), when they are purified. In experiments conducted in a greenhouse and in the field, the performance regarding the aspects of promoting the growth and yield of soybean, common bean, wheat and maize inoculated with the recommended bacteria for each crop and enriched with the molecules was compared. The types of molecules and cultures have different responses to standard inoculation enriched with the molecules. In particular, soybean and wheat responded to supplementation with the metabolites. In soybean, were observed a yield increase in all experiments conducted with the treatment inoculated with Bradyrhizobium spp. and enriched with the total metabolic extract containing LCO (EM-LCO). Yield gains of 7.6%, 3.1% and 8.6% were achieved in the treatment supplemented with EM-LCO in soybeans in the field and in different crops. In the greenhouse, as in the field, the EM-LCO treatment increased the dry weight of the area and root, as well as the number and dry weight of the nodules compared to the treatment with Bradyrhizobium spp. Thus, the experiments with wheat BRS 264 also showed satisfactory results. This cultivar showed higher shoot dry weight when the inoculant based on Azospirillum brasilense was supplemented with purified LCO (LCOp) compared to the treatment with A. brasilense alone. In the field, an increase of 10% in the yield of the treatment with A. brasilense and LCO was observed in comparison to the treatment with A. brasilense alone. However, in maize and in common bean, no differences were observed in yield and with others parameters were observed in the treatments supplemented with the molecules in comparison with the standard inoculation recommended for each culture. Possibly this lack of response of these cultures may be linked to the cultivar selected and concentration of molecules. Considering these results, this was the first work of important agronomic crops inoculated with bacterial strains and enriched with important bacteria-host communication molecules. The satisfactory performance of soybean and wheat with the molecules suggests that a new formulation of microbial inoculants can be suggested in the Brazilian agricultural market with the proposal to improve the yield of these crops. There is probably a correlation between the performance of the cultures with the inoculant and the cultivar, especially in grasses, in addition to differences in the dosages of molecules between cultures, since it was seen that each culture responds individually to enrichment with the molecules. These factors possibly limited the response of common beans and maize to supplementation with the molecules.
- Published
- 2021