Metabolismo de nitrogênio em plantas de milho inoculadas com dois gêneros de bactérias diazotróficas

Abstract

O milho (Zea mays L.) é um dos principais cereais produzidos no mundo. A sua inoculação com bactérias diazotróficas descritas como promotoras de crescimento de plantas pode reduzir a demanda por fertilizantes nitrogenados e ao mesmo tempo os gastos associados a essa prática. Este estudo investigou como a inoculação das bactérias diazotróficas Azospirillum brasilense, Azospirillum baldaniorum e Herbaspirillum seropedicae em plantas de milho influenciaria a modulação da arquitetura da raiz e os parâmetros associados à taxa de absorção de nutrientes, especialmente de nitrogênio (N), sob diferentes condições de disponibilidade de N. Foram desenvolvidos seis experimentos, quatro em sistema hidropônico e dois em substrato estéril (areia+vermiculita) em casa de vegetação, a fim de verificar o metabolismo e a expressão de genes envolvidos na absorção e assimilação de N. Para isso, foram avaliadas nos tecidos vegetais as frações nitrogenadas, açúcares solúveis, a atividade das enzimas nitrato redutase e glutamina sintetase, a expressão gênica de isoformas de bombas de prótons (ZmHA2 e ZmHA4), transportadores de alta afinidade de nitrato (NO3-) (ZmNRT2.3, ZmNRT2.5 e ZmNRT3.1A) e das enzimas de redução e assimilação de N (ZmNR1, ZmNR2, ZmGS1.1, ZmGS1.5, ZmGS2 e ZmNADH-GOGAT). Parâmetros como acúmulo de biomassa, N total, eficiência do uso de N (EUN), área foliar e índice de clorofila também foram avaliados. A inoculação com as estirpes de Azospirillum baldaniorum (Ab)-Sp245 e Herbaspirillum seropedicae (Hs)-ZAE94 promoveram as maiores mudanças na arquitetura radicular, com melhora em todos os parâmetros avaliados, o que estava de acordo com o aumento da massa seca e acúmulo de N, mas dependente da data de amostragem e do ensaio. Incrementos no acúmulo de biomassa e N total em até 150 e 180%, respectivamente, foram encontrados no tratamento inoculado com Ab-Sp245 em relação ao controle. A inoculação com ambas as estirpes também promoveu incrementos superiores a 90% para comprimento, volume e área radicular. Os parâmetros avaliados melhoraram em função da maior disponibilidade de N. A Ab-Sp245 foi mais efetiva na maior absorção de macronutrientes, com maior velocidade de absorção de NO3- e proporcionou uma maior EUN sob baixo N. As mudanças provocadas pela inoculação no perfil de expressão gênica foram menos consistentes, somente após 2 h da indução do sistema de transporte de NO3- a Hs-ZAE94 aumentou a expressão de dois transportadores de alta afinidade de NO3- (ZmNRT2.3 e ZmNRT2.5) e duas isoformas de glutamina sintetase (ZmGS1.1 e ZmGS2) quando comparado ao controle, mas as encontradas no conteúdo de metabólitos solúveis e atividade enzimática indicaram melhoria no processo de assimilação de N nas plantas inoculadas. As mudanças na arquitetura radicular e a manutenção da absorção de N por unidade de área da raiz através da inoculação com Ab-Sp245 foi provavelmente o efeito principal.