COSTA, Carlos Germano Ferreira. Caracterização fenotípica de rizóbios de solo rizosférico de leguminosas nativas do semi-árido cearense. 2010. 149 f. Dissertação (Mestrado em ecologia e recursos naturais)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2010. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-05-19T18:24:31Z No. of bitstreams: 1 2010_dis_cgfcosta.pdf: 5945018 bytes, checksum: 43b543c1f97909735e8ff852c376acd0 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-05-27T20:09:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_dis_cgfcosta.pdf: 5945018 bytes, checksum: 43b543c1f97909735e8ff852c376acd0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-27T20:09:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_dis_cgfcosta.pdf: 5945018 bytes, checksum: 43b543c1f97909735e8ff852c376acd0 (MD5) Previous issue date: 2010 / Os diferentes solos e manejos culturais afetam o equilíbrio entre solo e organismos endógenos, os quais, por sua vez afetam a sustentabilidade do solo. Desse modo acredita-se que a diversidade dos organismos do solo tenha uma relação estreita com a diversidade de outros organismos, tanto na superfície, quanto no próprio solo e que as interações dessa diversidade microbiana possam levar a uma alteração de função reduzindo ou ampliando a sustentabilidade dos ecossistemas. Interações mutualísticas são muito comuns na natureza e desempenham importante papel em muitos processos de diversos ecossistemas. Desse modo, a identificação dos padrões da estrutura espacial e abundância de microrganismos é um elemento importante e, necessário para identificar esse processo.Associações mutualísticas entre plantas e organismos do solo são essenciais para a sobrevivência e crescimento das plantas na maioria dos ecossistemas terrestres. Assim, o uso combinado de leguminosas e microrganismos na reabilitação de solos deteriorados é um processo efetivo na reestabilização dos ciclos de nutrientes nesse sistema, pois a estrutura alimentar do solo pode afetar o desenvolvimento da vegetação. O mutualismo entre rizóbios e leguminosas é possível de manipulação experimental. Diferente de alguns mutualistas, rizóbios podem crescer e ser cultivados em meios seletivos. Além disso, seu comportamento mutualista dentro dos nódulos pode ser manipulado e monitorado de modo não invasivo. objetivo deste trabalho foi avaliar a diversidade de estirpes nativas de rizóbio e a relação com algumas espécies de leguminosas arbóreas nativas ocorrentes na Reserva Particular do Patrimônio Natural (RPPN) Serra das Almas (05° 00’ a 05° 20’ S e 40° 48 a 41° 12’ W) no estado do Ceará (Brasil),em uma área de caatinga no município de Crateús-Ce, dista 390 Km de Fortaleza, entre cotas de 300 a 350 m de altitude, e que caracteriza-se pro apresentar clima semi árido e pluviosidade média de 881 mm anuais distribuída de Janeiro a Abril. Foram identificadas oito espécies de leguminosas arbóreas, que apresentaramassociações com rizóbios: Anadenanthera colubrina var. cebil (Griseb)Altschu (Angico), Bauhinia cheilantha (Bong.) Stend (Mororó), Poincianella pyramidalis (Tul.) L.P. Queiroz (Catingueira), Erythrina velutina Willd. (Mulungu), Mimosa caesalpiniifolia Benth (Sabiá), Minosa acustistipula (Mart.) Benth (Juremabranca), Mimosa tenuiflora (Willd.) Poir (Jurema-preta), Amburana Cearensis (Allemão) A.C. Smith (Emburana). Foram coletados nódulos e solo rizosférico para a identificação de bactérias diazotróficas, em dois períodos, na estação chuvosa e na seca. Foi realizado o cultivo destes rizóbios nas plantas-isca, Macropitillium atropurpureum (DC) Urban, Vigna unguiculata (L., Walp.), Cajanus cajan var. flavus DC e Mimosa pudica L, bem como a caracterização cultural caracterização cultural de estirpes de rizóbio isolados, testes de tolerância a níveis crescentes de NaCl e a altas temperaturas.Verificou-se que 92,42% dos isolados apresentara crescimento rápido e 52,24% acidificaram o meio 79. Um total de 84,93% isolados possuem tolerância a altas temperaturas (45° C), e 90,75% isolados apresentaram tolerância às concentrações salinas a 5%.Os resultados obtidos demonstraram que há relação entre a tolerância à salinidade e à temperatura quando avaliado in vitro para os isolados testados.

Submitted by TIAGO PEREIRA DA SILVA CORREIA null (correiagoueg@hotmail.com) on 2016-02-17T17:57:25Z No. of bitstreams: 1 Tese final para impressão_vf com ficha e aprova.pdf: 1412651 bytes, checksum: d60be6dcf3f00578cd6850869acde81c (MD5) / Approved for entry into archive by Sandra Manzano de Almeida (smanzano@marilia.unesp.br) on 2016-02-17T18:39:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 correia_tps_dr_bot.pdf: 1412651 bytes, checksum: d60be6dcf3f00578cd6850869acde81c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-17T18:39:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 correia_tps_dr_bot.pdf: 1412651 bytes, checksum: d60be6dcf3f00578cd6850869acde81c (MD5) Previous issue date: 2015-12-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Duas são as formas de realizar inoculação na cultura da soja, por método tradicional diretamente na semente (via semente) ou pela aplicação no sulco de semeadura (via sulco). O método via sulco é restrito de estudos que determinem qual a maneira mais produtiva e economicamente viável de inoculação. Sendo assim, o objetivo do trabalho foi avaliar o desempenho operacional e econômico da inoculação via sulco na semeadura da soja, utilizando diferentes taxas de aplicação e doses de inoculante, em duas áreas de cultivo. Objetivou-se também a avaliação das características agronômicas e de nodulação da cultura. O experimento foi realizado durante a safra 2014/15 na Fazenda Santa Fé em Pardinho/SP, e os tratamentos variaram quanto a forma de inoculação (inoculação via sulco com taxas de aplicação 10, 20, 30, 40 e 50 L ha-1, inoculação via semente e sem inoculação) e doses de inoculante (1,2x106; 2,4x106; 3,6x106; 4,8x106 e 6,0x106 UFC por semente para os tratamentos com inoculação via sulco). Foram conduzidos dois experimentos, o primeiro realizado em área com histórico de cultivo de soja anualmente e o segundo em área sem histórico de cultivo da cultura. Para ambos experimentos foi utilizada uma semeadora modelo JD2113 CCS de 12 linhas, equipadas com pontas de pulverização do tipo StreamJet® TP0001SS para aplicação de inoculante no sulco de semeadura. Os resultados mostraram que a prática de inoculação com Bradyrhizobium contribui positivamente para o desenvolvimento e rentabilidade da cultura. A taxa de aplicação de 10L ha-1 apresentou maior rendimento operacional e econômico. A melhor relação benefício/custo da semeadura de soja foi por meio da inoculação via sulco com taxa de aplicação de 20 L ha-1 e elevada dose de inoculante (6x106 UFC por semente). / There are two ways of inoculation, by traditional method directly in the seed and by spraying in the furrow. However, there are few studies determining the most productive and cost-effective way of furrow inoculation. There for the aim of this study was to evaluate the operational and economic performance through soybean furrow inoculation, using different application rates and inoculation doses, in two different areas. It is also aimed assessing the agronomic and nodulation characteristics of the culture. The experiment was conducted during the 2014/15 crop at Fazenda Santa Fé in Pardinho/SP, and evaluated five treatments differentiating by the forms of inoculation (no inoculation, furrow inoculation with rates of 10, 20, 30, 40 e 50 L ha-1, and seed inoculation) and inoculant quantity (1,2x106; 2,4x106; 3,6x106; 4,8x106 e 6,0x106 UFC for seed, for treatments with furrow inoculation). We conducted two equal experiments; the first experiment was done in an area with grains cultivation history and the second in an area without grain cultivation history. JD 2113 CCS 12 lines, planter model was used equipped with spray type TP0001SS StreamJet® to inoculant application in the planting furrow. The Bradyrhizobium inoculation contributes positively to the development and profitability of the crop. The application rate of 10L.ha-1 showed the highest operational and economic performance. However, the best benefit/cost of the soybean sowing is by inoculation via groove with application rate of 20 L ha-1 and high inoculum dose (6x106 UFC for seed).

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-05-08Bitstream added on 2014-06-13T18:56:01Z : No. of bitstreams: 1 santos_hl_me_jabo.pdf: 542105 bytes, checksum: 1ce4dad9a88f445cab5e1d85dfb59fa8 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / O feijoeiro desenvolve associação simbiótica nas raízes com a bactéria Rhizobium tropici, naturalmente ou via inoculação, propiciando a infecção das raízes da planta hospedeira e provocando a formação de nódulo onde ocorre a fixação do N2. Os genes bacterianos envolvidos na formação dos nódulos estão divididos em: 1) genes que especificam a composição bioquímica da superfície celular bacteriana e 2) genes relacionados à produção de polissacarídeos. Estirpes de rizóbio são eficientes produtores de EPS, tais moléculas estão envolvidos nos processos de infecção e fixação biológica do nitrogênio (FBN). Estirpes mutantes dessa bactéria têm um papel importante não só na fixação biológica do nitrogênio, como também, biotecnologicamente. Neste trabalho foi realizada a caracterização do potencial biotecnológico de microrganismos mutantes em relação a sua estirpe selvagem SEMIA 4080, por meio da análise de expressão gênica, por PCR em tempo real, dos genes fixN, nifH, exoZ, exoR e phbC, relacionados ao processo de FBN. Foram selecionados quatro mutantes construídos por inserção de transposons Tn5. Para a avaliação da expressão gênica, o RNA foi extraído nas fases lag, log e estacionária de crescimento bacteriano e também na fase de bacterióides, isolados de nódulo de feijoeiro inoculados com as estirpes mutantes e selvagem. Os dados de seqüenciamento revelam que a mutação não ocorreu no gene exoZ, gene para o qual a mutação foi direcionada. A mutação aparentemente não alterou a expressão dos genes relacionados à FBN, no entanto, os mutantes apresentaram menor eficiência na simbiose. Sendo assim, tais mutantes são recomendados na utilização biotecnológica, uma vez que apresentam maior produção de exopolissacarídeos em relação a sua estirpe selvagem / Plant bean develops symbiotic association with Rhizobium tropici bacteria both naturally or through inoculation, enabling the infection of roots of the host plant and triggering nodule formation where N2 fixation takes place. The bacterial genes involved in the formation of the nodules are divided into two classes: 1) genes that specify the biochemical composition of the bacterial cell surface and 2) genes related to the production of capsular polysaccharides. Rhizobia strains are efficient producers of exopolysaccharides and such exudates present complex structure involved in processes of infection and biological nitrogen fixation (BNF). This work focused on the characterization of the biotechnological potential of mutants in relation to their wild type SEMIA 4080, through gene expression analysis by real time PCR, gene fixN, nifH, exoZ, exoR and phbC, related to the process of BNF. Four mutants selected were constructed by insertion of transposons Tn5. For the evaluation of gene expression, RNA was extracted phases lag, log and stationary, bacterial growth phase and also in bacteroids isolated from nodules of bean plants inoculated with the mutant strains and wild type. The sequencing data revealed that the mutation not occur in exoZ gene, the gene to which mutation was directed. The mutation apparently did not alter the expression of genes related to BNF, however, the mutants were less efficient in symbiosis. Thus, these mutantes are recommended in the biotechnological utilization since a higher production of exopolysaccharides in relation to their wild type strain

Orientador: Jackson Antônio Marcondes de Souza / Coorientador: Tereza Cristina Luque Castellane / Banca: Janete Apparecida Desidério / Banca: Danielle Gregório Gomes Caldas / Resumo: O feijoeiro desenvolve associação simbiótica nas raízes com a bactéria Rhizobium tropici, naturalmente ou via inoculação, propiciando a infecção das raízes da planta hospedeira e provocando a formação de nódulo onde ocorre a fixação do N2. Os genes bacterianos envolvidos na formação dos nódulos estão divididos em: 1) genes que especificam a composição bioquímica da superfície celular bacteriana e 2) genes relacionados à produção de polissacarídeos. Estirpes de rizóbio são eficientes produtores de EPS, tais moléculas estão envolvidos nos processos de infecção e fixação biológica do nitrogênio (FBN). Estirpes mutantes dessa bactéria têm um papel importante não só na fixação biológica do nitrogênio, como também, biotecnologicamente. Neste trabalho foi realizada a caracterização do potencial biotecnológico de microrganismos mutantes em relação a sua estirpe selvagem SEMIA 4080, por meio da análise de expressão gênica, por PCR em tempo real, dos genes fixN, nifH, exoZ, exoR e phbC, relacionados ao processo de FBN. Foram selecionados quatro mutantes construídos por inserção de transposons Tn5. Para a avaliação da expressão gênica, o RNA foi extraído nas fases lag, log e estacionária de crescimento bacteriano e também na fase de bacterióides, isolados de nódulo de feijoeiro inoculados com as estirpes mutantes e selvagem. Os dados de seqüenciamento revelam que a mutação não ocorreu no gene exoZ, gene para o qual a mutação foi direcionada. A mutação aparentemente não alterou a expressão dos genes relacionados à FBN, no entanto, os mutantes apresentaram menor eficiência na simbiose. Sendo assim, tais mutantes são recomendados na utilização biotecnológica, uma vez que apresentam maior produção de exopolissacarídeos em relação a sua estirpe selvagem / Abstract: Plant bean develops symbiotic association with Rhizobium tropici bacteria both naturally or through inoculation, enabling the infection of roots of the host plant and triggering nodule formation where N2 fixation takes place. The bacterial genes involved in the formation of the nodules are divided into two classes: 1) genes that specify the biochemical composition of the bacterial cell surface and 2) genes related to the production of capsular polysaccharides. Rhizobia strains are efficient producers of exopolysaccharides and such exudates present complex structure involved in processes of infection and biological nitrogen fixation (BNF). This work focused on the characterization of the biotechnological potential of mutants in relation to their wild type SEMIA 4080, through gene expression analysis by real time PCR, gene fixN, nifH, exoZ, exoR and phbC, related to the process of BNF. Four mutants selected were constructed by insertion of transposons Tn5. For the evaluation of gene expression, RNA was extracted phases lag, log and stationary, bacterial growth phase and also in bacteroids isolated from nodules of bean plants inoculated with the mutant strains and wild type. The sequencing data revealed that the mutation not occur in exoZ gene, the gene to which mutation was directed. The mutation apparently did not alter the expression of genes related to BNF, however, the mutants were less efficient in symbiosis. Thus, these mutantes are recommended in the biotechnological utilization since a higher production of exopolysaccharides in relation to their wild type strain / Mestre

Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2016-08-10T13:48:00Z No. of bitstreams: 1 Maria de Fatima da Silva.pdf: 302537 bytes, checksum: 7c6d2b448ec2b8c92bc437c2f3c61538 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-10T13:48:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maria de Fatima da Silva.pdf: 302537 bytes, checksum: 7c6d2b448ec2b8c92bc437c2f3c61538 (MD5) Previous issue date: 2007-02-27 / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / Peanut (Arachis hypogaea L.) Is legume used in the world with a high percentage of comestible oil and protein and in Brazil is cropped in different soil and climatic conditions. Due to its adaptability to tropical conditions and with high economic value peanut is very important for typically small, family based properties involved in food production in the Northeastern Brazilian. With the objective to evaluate the effectiveness of peanut inoculation with selected strains of Bradyrhizobium spp. bacteria it was carried out a field experiment in not irrigated conditions, in a soil located at the Itapirema Experimental Station (IPA), tropical rainforest zone of Pernambuco state. The experiment was conducted in a factorial 2 x10, in randomized block design, with four replicates. Were used two peanut cultivars (BR 1 and BRS Havana) comparing 8 peanut strains, including the controls treatments with N fertilization as ammonium sulphate (200 kg N ha-1) and without nitrogen fertilizers. In the periods of flowering and grain maturity plants were collected (6 per plot) for evaluation of nitrogen fixation (dry nodules biomass, dry plant biomass, total N in shoots and relative efficiency of strains). At the final of the experiment were determined the following components of plant productivity: dry biomass of 100 grains(g); dry biomass of 100 pods (g); grain and pod yields (kg ha-1). Nitrogen fertilization increased dry biomass and total N accumulation in shoots in the period of grain maturation (p≤ 0,05). The relative efficiency of the strains was greater on cultivar BRS Havana. Bradyrhizobium spp. inoculation showed no significant difference (p≤0,05) to the others treatments in reference to dry biomass of nodules. It was not observed significant difference between treatments on grain and pod yields. In the soil used the rhizobia native from soil was so effective than rhizobia applied by inoculation and they supply nitrogen to attend the N demand by peanut cropped inthe used Brazilian rainforest soil. / O amendoim (Arachis hypogaea L.) é uma oleaginosa consumida mundialmente. No Brasil é cultivada nas mais diferentes condições edafoclimáticas. Devido sua boa adaptabilidade às condições tropicais e por ser uma cultura de valor econômico, o amendoim pode ter um papel importante para a capitalização de pequenos agricultores na região Nordeste. Com o objetivo de avaliar a efetividade da inoculação com Bradyrhizobium spp. em solo da Zona de Mata de Pernambuco na cultura do amendoim, foi realizado um experimento no campo, em condições de sequeiro, na Estação Experimental de Itapirema (IPA), Goiana, Pernambuco. O delineamento experimental adotado foi o de blocos casualizados, com 4 repetições, no arranjo fatorial 2 X 10. Foram usadas duas cultivares de amendoim (BR 1 e BRS Havana) e 10 tratamentos como fontes de nitrogênio, 8 tratamentos com inoculação com estirpes de Bradyrhizobium; 1 tratamento sem inoculação e com fertilizante nitrogenado, aplicado na forma de Sulfato de amônio (200 kg ha-1 de N); e 1tratamento sem inoculação e sem fertilizante com N. Nos períodos de florescimento e de maturação dos frutos 6 plantas por parcela foram coletadas ao acaso, para avaliação da fixação biológica do nitrogênio (biomassa seca de nódulos, biomassa seca da parte aérea, N total acumulado na parte aérea e eficiência relativa dasestirpes). No final do ciclo foram determinados: biomassa seca de 100 grãos (g);biomassa seca de 100 vagens (g), rendimento de grãos (kg ha-1) e rendimento de vagens (kg ha-1). Houve diferença significativa (p≤ 0,05) para acúmulo de biomassa seca e de N da parte aérea no período de maturação dos frutos, onde o tratamento com N fertilizante foi superior aos demais. A eficiência das estirpes foi mais acentuada na cultivar BRS Havana. Não houve diferença significativa (p≤ 0,05) entre os tratamentos para biomassa seca dos nódulos e para o rendimento de vagens e de grãos. Nas condições em que o experimento foi desenvolvido a população rizobiana nativa foi eficiente no suprimento de nitrogênio para atender a demanda deste nutriente pela cultura do amendoim.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O objetivo deste trabalho foi avaliar a fixação biológica de nitrogênio (FBN) em cinco cultivares de feijão-caupi - BR-17 Gurguéia, BRS Guariba, BRS Mazagão, UFRR Grão Verde e Pretinho Precoce 1. Em 2007, conduziu-se um experimento em casa de vegetação e outro em campo, utilizando um esquema fatorial com cinco cultivares de feijão-caupi, três fontes de nitrogênio (adubação com uréia na dose de 50 kg ha-1 de N, inoculação com as estirpes de Bradyrhizobium BR 3262 e BR 3267) e um controle absoluto. Aos 35 dias, após a emergência das plantas, avaliou-se o número e a massa seca de nódulos, massa da matéria seca e N-total da parte aérea, eficiência nodular em casa de vegetação e o rendimento de grãos na colheita em campo. Em casa de vegetação, observou-se alta nodulação e eficiência nodular para ambas as estirpes em todas as cultivares, destacando-se BR 17 Gurguéia e Pretinho Precoce 1, com a maior e menor nodulação, respectivamente. No campo, a nodulação e o N-total foram menores para todas as cultivares, comparativamente à casa de vegetação, indicando interferência de fatores locais na FBN. Um aumento no rendimento de grãos ocorreu em todas as cultivares, em decorrência da inoculação, especialmente com a estirpe BR 3262, que mostrou capacidade para substituir a adubação nitrogenada. Os resultados também mostraram que as cultivares de feijão-caupi avaliadas respondem a inoculação com as estirpes avaliadas, indicando ser uma alternativa eficiente para o aumento da produtividade desta cultura, gerando um impacto econômico e ambiental positivo / The work aimed to evaluate the biological nitrogen fixation (BNF) in five cowpea cultivars - BR-17 Gurguéia, BRS Guariba, BRS Mazagão, UFRR Grão Verde and Pretinho Precoce 1. In 2007, one green house and one filed experiment were performed using a factorial design with five cowpea cultivars and three nitrogen sources (urea fertilization in the level of 50 kg ha-1 of N, inoculation with BR 3262 and BR 3267 Bradyrhizobium) and a complete control. Thirty-five days after plants emergency, were evaluated the nodules number and dry weight, plants dry weigh matter and total-N, nodular efficiency in the green house and the grains yield in field experiment on the harvest. In the green house, high nodulation and nodular efficiency were observed for both strains in all cultivars, with prominence to BR 17 Gurguéia and Pretinho Precoce 1, with the largest and smallest nodulation, respectively. The nodulation and total-N for all cultivars were smaller in the field, comparatively with the green house experiment, indicating the interference of local factors in the BNF. A grains yield increase was observed for all cultivars, in consequence of the inoculation, especially with the BR 3262 strain, that showed capacity to substitute the nitrogen fertilization. The results showed that cowpea cultivars recommended to Roraima have a good response to the inoculation with the strains evaluated showing that they are an efficient alternative to increase the yield of this crop, generating a positive economical and environmental impact to agriculture in Roraima

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Entre as leguminosas forrageiras potencialmente importantes para as condições edafoclimaticas do Brasil, o gênero Stylosanthes destaca-se como alternativa para a melhoria da fertilidade do solo em pastagens consorciadas com gramíneas, tanto pela sua adaptação ao sistema quanto pela capacidade de estabelecer simbiose com bactérias fixadoras de nitrogênio. O objetivo deste trabalho foi isolar, caracterizar e avaliar a eficiência na fixação biológica de nitrogênio por bactérias isoladas de nódulos de estilosantes (Stylosanthes ssp.). Foram realizadas coletas de plantas de Stylosanthes ssp. em dois municípios de Roraima (Boa Vista e Bonfim), sendo exsicatas das plantas enviadas para identificação botânica no Museu Integrado de Roraima. As raízes das plantas foram lavadas com água e ao todo 564 nódulos foram coletados e isolados em meio de cultura YMA. Adicionalmente, também foram utilizados no estudo 34 isolados que haviam sido obtidos previamente de Stylosanthes sp. Após a purificação, os isolados foram morfologicamente caracterizados em meio YMA, considerando-se o tempo de crescimento, alteração do pH no meio de cultura, forma e aspecto das colônias e muco. Realizou-se então um agrupamento dos isolados utilizando-se o coeficiente de Jaccard. Em seguida, conduziu-se um experimento pelo período de 20 dias para a autenticação de 89 isolados de rizóbio em experimento de casa de vegetação inoculando-se plantas de feijão-caupi. Os isolados foram selecionados por representarem os grupos morfológicos das bactérias e, também, as espécies de Stylosanthes de onde haviam sido obtidos. Quarenta e quatro isolados que nodularam o feijão-caupi foram posteriormente utilizados para o estudo da eficiência simbiótica em Stylosanthes capitata cv. lavradeiro. Este experimento foi conduzido em casa de vegetação utilizando-se a estirpe BR BR 446 (recomendada para o Stylosanthes) como controle positivo, além de um tratamento nitrogenado (180,75mg / N por semana) e um controle sem inoculação e sem nitrogênio mineral. O plantio foi realizado em potes contendo uma mistura de areia e solo (1:1) autoclavados e semanalmente aplicou-se solução nutritiva e água quando necessário. A coleta foi realizada aos 65 dias após a emergência das plantas e foram avaliados número e massa de nódulos secos, matéria seca da parte aérea e nitrogênio acumulado na parte aérea. Dos 564 nódulos foram obtidos 258 isolados que somados aos demais 34 isolados (anteriormente obtidos) totalizaram 292. Os isolados apresentaram grande diversidade morfológica e foram agrupados em 87 grupos com 70% de similaridade. A maioria dos isolados 46% apresentou característica de crescimento rápido em meio de cultura YMA e apenas 0,7% com crescimento lento. A autenticação indicou que apenas 44 das 89 bactérias testadas formaram nódulos em feijão-caupi, sendo na sua maioria bactérias de crescimento rápido. Isto indica que possa haver especificidade de nodulação entre os isolados de rizóbio e as espécies de estilosantes e diverge da literatura que indica que estilosantes preferencialmente nodula com bactérias de crescimento lento. O experimento de eficiência simbiótica indicou que cerca de 50% dos isolados proporcionaram número de nódulos em Stylosanthes capitata igual à estirpe recomendada e proporcionaram produção de matéria seca da parte aérea com tendência superior ao tratamento nitrogenado e a estirpe recomendada. As estirpes St4A29, StG57, St1A8, StF29 e St6E2-3 apresentaram melhor desempenho e possuem potencial para futuras pesquisas de recomendação de estirpes. / Among potentially important forage legumes for edaphoclimatic conditions in Brazil, the genus Stylosanthes appears as alternative for improving the soil fertility in consortium with grasses, both by the adaptation to the system as well as the ability to establish symbiosis with nitrogen-fixing bacteria. The aim of this study was isolate, characterize and assess the biological nitrogen fixation efficiency of the bacterial isolated from nodules of Stylosanthes ssp. Samplings of Stylosanthes ssp. plants were taken from two municipalities of Roraima State (Boa Vista and Bonfim), and plants exsiccates were sent for botanical identification at Integrated Museum of Roraima. The plants roots were washed with water and a total of 564 nodules were collected and isolated on YMA medium. Additionally, 34 isolates previously obtained from Stylosanthes sp. were also included in the study. After purification, the isolates were morphologically characterized, considering the time to growth, culture medium pH reaction, shape and aspect of the colonies and mucus. A clustering analysis was further performed with the Jaccard index. An authentication experiment was carried on during 20 days in glasshouse with 89 isolates inoculated in cowpea. The isolates were selected based on morphological groups and also Stylosanthes species that they had been isolated. Forty-four isolates that nodulated cowpea were after used for symbiotic efficiency evaluation in Stylosanthes capitata (cv. Lavradeiro). This experiment was performed in glasshouse where it was used the strain BR 446 (indicated for Stylosanthes inoculation) as positive control, besides a treatment with nitrogen (180,75mg / N per week) and a control without inoculation or nitrogen. The sowing was done in pots containing a mixture of sand and soil (1:1) autoclaved. Harvest was done 65 days after plant germination and were evaluated the nodules number and dry mass, plant dry matter and nitrogen accumulation in the dry matter. From 564 nodules, 258 isolated were purified and, with the additional 34 isolates (previously obtained), 292 isolates were consider for the study. The isolates showed high morphological diversity and were clustered in 87 groups, with threshold 70%. Most of the isolates 46% presented fast growing on YMA medium and only 0,7% were slow-growing. The authentication revealed that 44 of the 89 bacteria tested were able to form nodules in cowpea, and most of this isolates were fast-growing. This result indicated that could exist nodulation specificity between rhizobium isolates and Stylosanthes species, and diverge of the previous observations that had indicated Stylosanthes as mainly nodulated by slow-growing bacteria. Symbiotic efficiency experiment indicated that about 50% of the isolates were able to form nodules in Stylosanthes capitata similar to recommend strain and trend to higher contribution for biomass production was observed in comparison with nitrogen treatment and recommended strain as well. The strains St4A29, StG57, St1A8, StF29 and St6E2-3 have shown best performance and have potential for future researches to strains recommendation.

Enterobactérias são comumente encontradas em simbiose com plantas, promovendo o crescimento vegetal, através da redução do nitrogênio atmosférico a amônia. Entretanto, são os principais patógenos na medicina humana e veterinária. O objetivo deste estudo foi buscar marcadores genéticos e fisiológicos que caracterizem espécies de enterobactérias isoladas de cana-de-açúcar (n=24) e de origem clínica (n=15). Foram submetidas a testes moleculares e fisiológicos como: capacidade de reduzir N2; perfil de susceptibilidade a antibióticos; atividade hemolítica; produção de substâncias promotoras de crescimento e liberação de enzimas extracelulares. Atividades metabólicas e fisiológicas altamente conservadas, sustentadas pelo ponto vista genético, permitem a distribuição destas espécies em diferentes ecossistemas, e, em condições favoráveis, esta adaptação pode contribuir para o estabelecimento de processos patogênicos ou simbióticos em plantas. Então, enterobacterias ambientais podem se tornar patogênicas, enquanto isolados clínicos podem se adaptar a condições ambientais. / Enterobacteria are commonly found in symbiosis with plants, promoting their growth by reducing atmospheric nitrogen to ammonia. However, they are also major pathogens in human and veterinary medicine. The aim of this study was to characterize physiological and genetic markers that distinguish enterobacteria species isolated from sugarcane (n= 24) and clinical sources (n= 15). The samples were characterized regarding their molecular and physiological assays as: ability to reduce N2, antibiotic susceptibility profile; screen for hemolytic activity; production of plant-growth promoting compounds and release of extracellular enzymes. Finally, highly conserved physiological and metabolic activities are supported on genetic backgrounds that allow a wide distribution along different ecosystems and, in favorable conditions, this adaptation could contribute to the establishment of a pathogenic process or symbiosis in plants. So, environmental enterobacteria isolates can become pathogenic, whereas clinical strains can adapt to environmental conditions.

Grandes esforços têm sido empreendidos para preservar recursos naturais e desenvolver sistemas de produção agrícola mais sustentáveis, reduzindo o uso de fertilizantes. Uma das alternativas ao uso de fertilizantes nitrogenados na agricultura são os inoculantes com bactérias diazotróficas. Os micro-organismos diazotróficos mais estudados para produção de inoculantes são os simbiontes noduladores de leguminosas. Para outros grupos de plantas, os diazotróficos mais utilizados são assimbióticos. Estudos conduzidos na Mata Atlântica e na Amazônia tem mostrado que a fixação biológica de nitrogêncio (FBN) assimbiótica associada a filosfera pode contribuir com aportes de N significativos, e que esses biomas podem abrigar uma grande diversidade de bactérias diazotróficas, sendo ambientes apropriados para prospectar diazotróficos eficientes para o uso na agricultura. O objetivo deste trabalho foi isolar novos genótipos de bactérias diazotróficas assimbióticas da filosfera e serapilheira de espécies arbóreas da floresta Amazônica, e estimar suas taxas de FBN e de síntese de ácido indolacético in vitro, bem como identificar taxonomicamente os isolados considerados mais promissores para uso biotecnológico. Bactérias diazotróficas de vida-livre foram isoladas da filosfera e serapilheira de três espécies arbóreas (Rinorea pubiflora, Amphirrhox longifolia e Chamaecrista xinguensis), e cultivadas em meio isento de N. Um total de 86 isolados foram obtidos. A taxa de fixação de nitrogênio foi estimada para todos os isolados, através do ensaio de redução de acetileno (ARA), pelo complexo nitrogenase. Para todos os isolados, também foi determinada a taxa de produção de ácido indolacético (AIA), na presença de L-triptofano. Os dados obtidos foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas pelo teste de Scott-Knott e pelo teste de Duncan (p<0,05), através do software estatístico R. Os isolados que apresentaram as maiores taxas de redução de acetileno e de síntese de AIA foram identificados através do sequenciamento parcial do gene rRNA 16S. Cerca de 84,8% dos isolados apresentaram atividade de nitrogenase in vitro, e o teste estatístico desmonstrou não haver diferenças significativas entre as taxas de redução de acetileno entre os isolados, exceto o isolado 10RF, o qual apresentou uma taxa de redução de acetileno maior do que a dos demais isolados (p<0,05). Todos os isolados produziram AIA in vitro, e houve diferenças significativas na síntese de AIA entre os isolados, e quanto origem dos mesmos. Isolados bacterianos de Amphirrox longifolia sintetizaram mais AIA in vitro, em comparação aos isolados das outras duas espécies arbóreas. Cerca de 22% dos isolados apresentaram taxas de fixação de nitrogêncio maiores que 0.025ng N &mu;g-1 h-1, e 20% dos isolados produziram mais de 21,87 &mu;g/mL-1 de AIA. 21 isolados, considerados promissores para uso agrícola (fixadores de N e produtores de AIA), foram identificados através do sequenciamento do gene rRNA 16S, e afiliados aos gêneros Pseudomonas, Bacillus, Burkholderia, Citrobacter, Rhizobium e Stenotrophomonas. Aproximadamente 71 % dos isolados considerados promissores para promoverem o crescimento de plantas foram isolados da filosfera, indicando ser este um ambiente propício à prospecção de bactérias diazotróficas promotoras de crescimento de plantas. / Great efforts have been made to preserve natural resources and develop more sustainable agricultural production systems, reducing the use of fertilizers. One of the alternatives to the use of nitrogen fertilizers in agriculture is the use of inoculants with diazotrophic bacteria. The most studied diazotrophic microorganisms for the production of inoculants are nodule-forming symbionts of legumes. For other groups of plants, the most used diazotrophs are asymbiotic. Several studies in the Atlantic and Amazon forests have shown that the biological nitrogen fixation (BNF) associated with the phyllosphere may contribute with significant N inputs, and that these biomes can harbor a great diversity of diazotrophic bacteria, making them important environments for the prospection of efficient diazotrophs for agricultural use. The objective of this work was to isolate new genotypes of asymbiotic diazotrophic bacteria from the phyllosphere and litter of tree species of the Amazon forest, and to estimate their rates of BNF and indoleacetic acid biosynthesis in vitro, as well as to identify taxonomically the most promising isolates for biotechnological use. Asymbiotic diazotrophic bacteria were isolated from the phyllosphere and litter of three tree species (Rinorea pubiflora, Amphirrhox longifolia and Chamaecrista xinguensis), and cultivated in N-free medium. A total of 86 isolates were obtained. The nitrogen fixation rate was estimated for all isolates measuring the nitrogenase activity by the acetylene reduction assay (ARA). The rates of indoleacetic acid (IAA) production in the presence of L-tryptophan was also determined for all isolates. The data obtained were submitted to analysis of variance and the means were compared by the Scott-Knott test and the Duncan test (p<0.05) using the statistical software R. The isolates showing the highest rates of acetylene reduction and IAA biosynthesis were identified through the partial sequencing of the 16S rRNA gene. Approximately 84.8% of the isolates were positive for nitrogenase activity in vitro, and the statistical analyses showed that there were no significant differences between the acetylene reduction rates among the isolates, except the isolate 10RF, which showed a higher acetylene reduction rate than the other isolates (p<0.05). All isolates produced IAA in vitro, and there were significant differences in the biosynthesis rates among the isolates, as well as regarding the origin of the isolate. Bacterial isolates from Amphirrox longifolia synthesized higher amounts of IAA in vitro as compared to the isolates from the other two tree species. Approximately 22% of the isolates showed nitrogen fixation rates greater than 0.025 ng N &mu;g-1 h-1, and 20% of the isolates produced more than 21.87 &mu;g mL-1 of IAA. 21 isolates, considered promising for agricultural use (N-fixers and IAA producers), were identified by sequencing the 16S rRNA gene, and affiliated to the genera Pseudomonas, Bacillus, Burkholderia, Citrobacter, Rhizobium and Stenotrophomonas. Approximately 71% of the isolates considered promising to promote plant growth were isolated from the phyllosphere, suggesting that this environment is propitious to the prospection of diazotrophic plant growth promoting bacteria.

Diazotrophs supply legumes such as soybean (Glycine max L. Merr) with nitrogen (N) needed for protein synthesis through biological nitrogen fixation (BNF). Through BNF, these bacteria such as Bradyrhizobium that reside in soybean root nodules, convert atmospheric nitrogen (N2) into ammonia (NH3/ NH4), a form that is biologically available for use by the plants, in return for photosynthate carbon from the plant. Abiotic stresses such as drought disrupt BNF and subsequently affects soybean yield. In addition, increasing demand for soybean is leading to supplementing its growth with synthetic N fertilizer. However, fertilizer application is known for its detrimental effects on the environment causing waterways eutrophication contributing to global warming. On the other hand, diazotrophs can supply soybean with up to 90% of N need. As such, improving the understanding and exploiting the relationship between soybean and diazotrophs is key to promoting the sustainable growing of soybean. This dissertation here investigates three main questions. First, how the soybean-diazotrophs respond to changes in water such as rainfall and irrigation. Second, how changes in these bacterial diazotrophs are related to levels of BNF, and N-related soybean molecular markers. Finally, as my colleagues and I found non-diazotrophs in the nodules of some soybean plants, I was curious about the role they are playing inside the nodules in concert with the diazotrophs. The main hypotheses tested in this dissertation are that root nodule bacterial community (bacteriome) would (1) vary by plant type, (2) respond to changes in water, and (3) be related to BNF. To answer the research questions, I devised the dissertation as follows. In Chapter 2, my colleagues and I used nine commercial cultivars of soybean that vary in drought tolerance and agronomic traits. We show that soybean sometimes, but not always, harbor a consortium of non-nitrogen fixing bacteria belonging to Pseudomonadaceae and Enterobacteriaceae families. However, as expected, nodules diazotrophs rather than non-diazotrophs responded most to changes in soil water status. In chapter 3, I used a collection of 24 genotypes of soybean that vary in their ability to fix nitrogen. The results revealed that the bacteriome diazotroph alpha diversity metrics, phylogenetic richness and evenness, was correlated with changes in BNF. Moreover, few N-related molecular markers were associated with some of the bacteria. However, we have also observed a strong effect of the environment on the diazotroph driven process of BNF (i.e. 39%-75%). For chapter 4, we sequenced three of the Pseudomonas spp. strains that were subsequently recovered again from a diversity of soybean nodules in field trials. I found that one of the strains has the ability to adapt to the nodule's unique hypoxic conditions, supporting Bradyrhizobium nodulation and possibly nodule iron. The results include the draft assembly of the proposed Pseudomonas nodulensis sp. nov. as a novel species of nodule adapted bacteria belonging to the P. fluorescens complex. The results of this dissertation contribute to the basic knowledge needed to advance sustainable breeding and management of soybean. Nodule diazotrophs are sensitive to water status e.g. drought, and other experiments have shown that the nodule bacteriome is the driver of BNF. Thus, improving the understanding and exploiting the nodule bacteriome will support developing more resilient cultivars of soybean that are efficient in BNF, and tolerant of stress. Identifying and testing diazotrophs and atypical nodule bacteria will provide a platform for developing new inoculants and biofertilizers. / Doctor of Philosophy / Soybean, the top harvested crop in the USA and 4th worldwide, is an important protein input of the livestock industry and an affordable alternative protein source for human consumption. Soybean depends on Nitrogen (N), provided by bacteria helpers, diazotrophs, that reside in nodules on soybean roots, to synthesize protein. While N makes up 80% of air, it is not suitable in its breathable form for use by most living organisms. Diazotrophs, converts this N to ammonium, a form more useful by soybean, through a process called biological nitrogen fixation (BNF). Root nodules provide a special habitat to support BNF, where soybean provides the diazotrophs with carbon as an energy source in return for the fixed ammonium. BNF is sensitive to environmental stress such as drought, which in turn affects soybean yield. While synthetic fertilizer supplementation may help reduce yield loss, it contributes to global warming and water systems pollution. Understanding the associations between soybean and diazotrophs has the potential to improve the sustainable growing of soybean. In this dissertation, we first determine the changes in the soybean root nodule bacteria in response to different water treatments. We then study how the bacterial community inside the nodules change based on different rates of BNF. After that, we look for the connections between soybean-based nitrogen molecular markers and these bacteria. Finally, we take a deeper look at how some different types of bacteria can help support N fixation. Our results have revealed that soybean hosts non-nitrogen fixing bacteria, and in high abundances. These bacteria seem to be supporting soybean growth. However, the soybean-diazotroph relationship is more sensitive to changes in water. We also found variation in nodule bacterial diversity that is related to N fixation. As well, we found that these, previously undescribed, non-nitrogen fixing bacteria are capable of living inside the nodules and they could help support the diazotrophs, under certain conditions. We provide some possible explanations to how these, previously undescribed and novel, bacteria may have adapted to the nodules. These results are very useful in the development of new inoculation products that would serve as biofertilizers for soybean, thus improving the sustainability of the agriculture industry.