Caracterização de uma coleção de bactérias associativas e seleção de estirpes com potencial de mitigar o estresse hídrico utilizando o tomate (“solanum lycopersicum”) como modelo experimental
Data
2023-03-13
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Universidade Estadual de Londrina
Resumo
Resumo: Existem estimativas de aumento significativo na temperatura atmosférica para os próximos anos, juntamente com alterações no regime pluvial que resultem na frequência de eventos extremos como seca e enchentes. A ocorrência frequente de eventos extremos de seca causa grande preocupação para o setor agropecuário, uma vez que a menor disponibilidade hídrica no solo resulta em consequências negativas diretas para o crescimento e produtividade das plantas. Pensando nisso, esse trabalho teve como objetivo caracterizar 129 isolados bacterianos selecionados a partir de uma coleção de isolados bacterianos previamente obtida a partir de plantas jovens de espécies arbóreas nativas da Mata Atlântica, na busca por microrganismos capazes de mitigar o efeito negativo do estresse hídrico sobre o desenvolvimento de plantas. Os isolados selecionados para este estudo compunham grupos filogenéticos sem potencial patogênico, e sua caracterização envolveu atributos relacionados com a promoção de crescimento vegetal: produção de compostos indólicos, capacidade de solubilização de fosfato de ferro, biossíntese de sideróforos, formação de biofilme e tolerância ao estresse hídrico. Com base nesta caracterização, e capacidade de mitigar o estresse hídrico a fim de prospectar estirpes candidatas para desenvolver um bioinsumo. Foram identificadas as 10 estirpes mais tolerantes ao estresse osmótico, que foram utilizadas em um ensaio de inoculação em sementes de tomate (Solanum lycopersicum). Estas plantas foram cultivadas em câmara de crescimento por 30 dias sob diferentes concentrações de polietilenoglicol (PEG) para simular o estresse hídrico, sendo avaliadas quanto ao acúmulo de prolina nas raízes e biomassa de raízes. Na ausência de estresse osmótico, cinco dos dez isolados avaliados promoveram incremento na massa fresca de raízes (19,1% a 190,4%) e cinco isolados promoveram incremento no conteúdo de prolina (25,6% a 332,8%) em comparação aos valores obtidos de plantas não inoculadas, com destaque para Bacillus spp. estirpe 112R1CT que promoveu incremento em ambas as variáveis. Na presença de estresse osmótico moderado (250 g PEG L-1), todas as estirpes inoculadas promoveram incremento na biomassa fresca de raízes (53,9% a 348,3%) e redução no conteúdo de prolina (13,8% a 81,4%). Nesta condição, houve destaque para as estirpes Herbaspirillum spp. 114JL e Bacillus spp. 145CT, que promoveram incrementos superiores a 300% na biomassa de raízes e redução de quase 80% no conteúdo de prolina. Sob estresse osmótico elevado (500 g PEG L-1), sete estirpes foram capazes de aumentar a massa fresca de raízes (incrementos de 44,4% a 388,9%), com grande variação nos teores de prolina conforme a estirpe inoculada. As estirpes Herbaspirillum spp. 114JL e Trinickia spp. 24JL, promoveram os maiores aumentos na biomassa de raízes de plantas crescidas sob estresse osmótico elevado (incrementos de 388,9% e 308,3% respectivamente). Em conjunto, os resultados sugerem que as estirpes Herbaspirillum spp. 114JL, Trinickia spp. 24JL e Bacillus spp. 145CT possuem potencial para o desenvolvimento de um novo bioinsumo voltado ao aumento da tolerância de plantas ao estresse hídrico. Além disso, a proteção contra o estresse hídrico promovida pelas estirpes mais promissoras parece não estar relacionada com o aumento nos teores de prolina dos tecidos radiculares.
Abstract: There are estimates of a significant increase in atmospheric temperature for the coming years, along with changes in rainfall that may increase the frequency of extreme events such as drought and floods. The occurrence of extreme drought events causes great concern for the agricultural sector since the lower water availability in the soil results in direct negative consequences for plant growth and productivity. Regarding this, the current work aimed to characterize 129 bacterial isolates selected from a collection previously obtained from young native tree plants from the Atlantic Forest grown in forest soil, in the search for microorganisms capable of mitigating the negative effect of water stress on plant development. The selected isolates composed phylogenetic groups without pathogenic potential, and their characterization involved attributes related to the promotion of plant growth: production of indole compounds, ability to solubilize iron phosphate, biosynthesis of siderophores, biofilm formation and tolerance to water stress. Based on this characterization, the 10 strains of highest tolerance to osmotic stress were identified and used in an inoculation trial on tomato seeds (Solanum lycopersicum). These plants were cultivated in a growth chamber for 30 days under different concentrations of polyethylene glycol (PEG) to simulate water stress, being evaluated for proline accumulation in the roots and root biomass. In the absence of osmotic stress, five of the ten isolates promoted increases in the root fresh weight (from 19.1% to 190.4%) and five isolates promoted increases in the proline content (25.6% to 332.8%) compared to values obtained from non-inoculated plants, with emphasis on Bacillus spp. strain 112R1CT that promoted an increase in both variables. In the presence of moderate osmotic stress (250 g PEG L-1), all inoculated strains increased the root fresh weight (53.9% to 348.3%) and reduced the proline content (13.8% to 81 .4%). In this condition, inoculation with the strains Herbaspirillum spp. 114JL and Bacillus spp. 145CT showed the best results, with increases of more than 300% in root biomass and reduction of almost 80% in proline content. Under high osmotic stress (500 g PEG L-1), seven strains were able to increase root fresh wieght (44.4% to 388.9%), with major variation in proline contents according to the inoculated strain. The Herbaspirillum spp. 114JL and Trinickia spp. 24JL, promoted the greatest increases in root biomass of plants grown under high osmotic stress (388.9% and 308.3% respectively). Together, the results suggest that Herbaspirillum spp. 114JL, Trinickia spp. 24JL and Bacillus spp. 145CT have potential for the development of a new bioinput aimed to improve the plant tolerance to water stress. Furthermore, the protection against water stress promoted by the most promising strains does not seem to be related to the increase in proline levels of root tissues.
Descrição
Palavras-chave
Mudanças climáticas, Soluções baseadas na natureza, Herbaspirillum, Bacillus, Trinickia, Inoculação, Bioinsumo