Diversidade fenotípica e genotípica do rizóbio que nodula o feijoeiro em solos tropicais brasileiros

Abstract

O feijoeiro se constitui numa importante cultura de subsistência e principal fonte de proteínas na dieta de populações pobres, especialmente na América Latina e África. Sua associação com as bactérias do grupo dos rizóbios é uma importante alternativa para o fornecimento de nitrogênio à planta, perfeitamente adaptado ao sistema produtivo de subsistência, predominante nesta cultura. No entanto, a tecnologia de inoculação com o rizóbio, em feijoeiro, continua com baixo índice de adoção junto aos agricultores, devido, principalmente, a inconsistência dos resultados obtidos em condições de campo. Recentemente percebeu-se que as estirpes de rizóbio que vinham tradicionalmente sendo recomendadas como inoculante para o feijoeiro eram inadequadas às condições tropicais. A tolerância a temperaturas elevadas tem sido um dos fatores levantados como limitantes a fixação biológica de nitrogênio nesta simbiose, afetando tanto a planta hospedeira quanto a bactéria. Os estudos da diversidade e taxonomia bacteriana, especialmente aplicados aos simbiontes do feijoeiro apresentaram uma grande evolução nos últimos anos, especialmente devidos às novas metodologias moleculares de avaliação e caracterização. Novas espécies de rizóbio foram descritas e caracterizadas como resultado de diversos levantamentos. Atualmente, o rizóbio que nodula o feijoeiro pertence às espécies: R. leguminosarum bv. phaseoli, R. tropici, R. etli, R. gallicum e R. giardinii. Neste estudo, foi feito um levantamento da diversidade do rizóbio presente em solos com longo histórico de cultivo do feijoeiro, dos Estados da Bahia e Espírito Santo. O rizóbio foi recuperado do solo utilizando o feijoeiro (Phaseolus vulgaris) e a leucena (Leucaena leucocephala) como plantas-isca, uma vez que esta é eficiente na recuperação

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de estirpes de R. tropici, consideradas mais adaptadas às condições tropicais. O rizóbio foi recuperado do solo sob duas temperaturas de crescimento das plantas-isca: temperatura ambiente e temperatura elevada (38o

C durante 5 horas por dia). O tratamento de temperatura elevada visou exercer uma pressão de seleção para recuperação de rizóbio tolerante a este estresse. Os isolados recuperados dos nódulos foram avaliados quanto a infectividade, crescimento em meio LB, em meio YMA a temperatura de 39o

C, e em diferentes fontes de carbono (xilose, sacarose, celobiose, frutose, lactato de sódio, glicerol e lactose). As características fenotípicas avaliadas nos testes de utilização de carboidratos foram analisadas por taxonomia numérica obtendo-se o agrupamento dos isolados em relação à estirpes padrão de rizóbio pertencentes a diferentes gêneros e espécies. Isolados representativos de cada agrupamento fenotípico obtido nesta análise preliminar de diversidade foram analisados genotipicamente por ARDRA (Análise de Restrição do DNA Ribossomal Amplificado por PCR). Na última etapa do trabalho, isolados eficientes pertencentes a cada um dos grupos de rizóbio representativos identificados na população em estudo, foram avaliados quanto à tolerância a um período de choque térmico aplicado durante três dias às raízes noduladas de feijoeiro cv. Carioca 80. Foram identificados, nesta população, três grupos distintos de rizóbio nodulando o feijoeiro, a saber: R. tropici IIA, Sinorhizobium sp. e estirpes do tipo I (R. leguminosarum bv. phaseoli/R. etli). Dentro da população recuperada de leucena, houve predomínio dos isolados de R. tropici IIA, quando a planta foi crescida a temperatura ambiente, e de Sinorhizobium sp., quando a planta foi crescida a temperatura elevada. Isolados de Sinorhizobium sp. somente foram recuperados de feijoeiro quando a planta foi crescida a temperatura elevada, sugerindo uma maior tolerância desta espécie ao estresse térmico, pelo menos no processo de infecção das raízes. Houve predomínio das estirpes do tipo I dentro da população recuperada de feijoeiro, nas duas temperaturas de crescimento das plantas. Em condições de temperatura elevada foram recuperados isolados de Sinorhizobium sp e de R. tropici IIA. Estas duas espécies não foram encontradas na população de feijoeiro crescido a temperatura ambiente. Cerca de 89% dos isolados de R. tropici e 75% dos isolados de Sinorhizobium sp foram considerados eficientes a muito eficientes, em simbiose com o feijoeiro, em comparação com a estirpe BR855. Por outro lado, dentre os isolados do tipo I, predominantes nos grupo de isolados de nódulos de feijoeiro crescido a temperatura ambiente, apenas 38% foram enquadrados nos grupos de

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maior eficiência. Foi grande a perda de infectividade dentro dos grupo de estirpes do tipo I, atingindo 18% dos isolados. Na etapa final do trabalho, foi avaliada a tolerância ao choque térmico dentro de cada um dos agrupamentos genotípicos. Isolados pertencentes aos principais agrupamentos mostraram tolerância a este estresse. Houve diferenças entre as estirpes para os parâmetros de nodulação, atividade da nitrogenase, acúmulo de matéria seca da parte aérea e produção de vagens. Não houve correlação entre o crescimento in vitro a temperaturas elevadas e a tolerância ao choque térmico, bem como entre a temperatura de crescimento da planta-isca de onde o isolado foi obtido e a maior eficiência sob este estresse.