Simbiose feijão-caupi e rizóbio: diversidade de bactérias associadas aos nódulos

Abstract

O feijão-caupi [Vigna unguiculata (L.) Walp] é uma das principais culturas no Nordeste do Brasil com vantagens estratégicas para produção no semiárido, como tolerância a seca e bom desempenho em solos de baixa fertilidade. Além disso, fixa N em simbiose com rizóbios eliminando a demanda de fertilizantes nitrogenados, com benefícios econômicos, sociais e ambientais. Pouco se sabe sobre a diversidade genética de bactérias associadas aos nódulos de feijão-caupi no semiárido. O objetivo do estudo foi caracterizar a diversidade de bactérias de solos do semiárido brasileiro associadas aos nódulos de diferentes cultivares de feijão-caupi com arbordagem que depende e independe de cultivo das bactérias. Inicialmente uma coleção de 86 bactérias de nódulos de feijão-caupi isoladas de solos do semiárido foi caracterizada geneticamente pelo sequenciamento parcial do gene 16S rRNA e dos genes simbióticos nifH e nodC. As sequências foram comparadas com as do banco de dados do NCBI para identificar os isolados e as relações filogenéticas dos mesmos com as de espécies conhecidas. Em outro estudo, aplicou-se o método independente de cultivo para avaliar comunidades de bactérias associadas aos nódulos de dois cultivares de feijão-caupi (BRS Pujante e BRS Acauã), em Argissolo Amarelo sem histórico de uso com a lavoura. Os nódulos (N) foram coletados 35 dias após a germinação e a amostragem do solo (BS) de 0-20 cm. O DNA das amostras foi extraído para análises das comunidades bacterianas com 454 pirosequenciamento do gene ribossomal 16S rRNA. Na análise da diversidade da coleção de nódulos 54 dos 86 dos isolados foram de Bradyrhizobium. Os demais (32) pertencem aos gêneros Rhizobium (13) e Microvirga (1), classe Alfaproteobactéria; Burkholderia (8) e Ralstonia (1), classe Betaproteobactéria; Acinetobacter (1), Cronobacter (3), Enterobacter (1) e Pantoea (1), Gamaproteobactéria; e Leifsonia (3), filo Actinobactéria. Como Bradyrhizobium predominou, foram feitas análises com os genes 16S rRNA, nifH e nodC e os isolados distribuíram-se em 5 linhagens: 16S rRNA tipo I (44 isolados), tipo II (6), tipo III (1), tipo IV (2) e tipo IV (1). A análise filogenética do gene 16S rRNA agrupou a linhagem tipo I no grande grupo Bradyrhizobium japonicum e próximo da estirpe tipo de Bradyrhizobium yuanmingense. A análise dos genes nifH e nodC separou os isolados em 5 linhagens simbióticas (I, II, III, IV e IV) e as árvores foram congruentes, o que suporta a teoria da origem monofilética de genes simbióticos em Bradyhrizobium. As linhagens simbióticas I e II são próximas e correspondem a todos os isolados com 16S rRNA tipo I, sendo o grupo dominante associado aos nodulos. O sequenciamento parcial do gene 16S rRNA das comunidades bacterianas mostrou alta diversidade nos três ambientes (BS, RS e N). As comunidades associadas aos nódulos foram significativamente diferentes (p> 0,01) das que cercam os nódulos (LS e RS). Os filos Actinobacteria, Bacteriodetes, Proteobacteria foram abundantes para BS e RS. Em nódulos, os filos Proteobacteria e Bacteriodetes predominaram, sendo Gammaproteobacteria (58,8%) e Alphaproteobacteria (37,4%) dominantes no filo Proteobacteria e Flavobacteriia (84,8%) e Sphingobacteriia (10,9%) no filo Bacteriodetes. Para gênero, Chryseobacterium, Entreobacter e Bradyrhizobium dominam em todas as amostras de nódulos, onde Chryseobacterium predominou em BRS Acauã e Enterobacter em BRS Pujante.