Os fungos do gênero Metarhizium são entomopatogênicos e ainda apresentam relações endofíticas e podem viver saprofiticamente no solo. A associação desses microrganismos com insetos é bem conhecida, mas as interações diretas com as plantas ainda são incipientes. Objetivou-se com este estudo, determinar a capacidade de colonização endofítica em raízes de cana-de-açúcar (Saccharum spp.) de M. robertsii, M. anisopliae e três linhagens brasileiras recém-descobertas, bem como revelar o potencial destes fungos como antagonistas a dois fungos fitopatogênicos responsáveis pela podridão-vermelha (Fusarium moniliforme e Colletotrichum falcatum) e no controle de duas importantes pragas, a broca da cana-de-açúcar, Diatraea saccharalis e o nematóide-das-galhas, Meloidogyne javanica. Foram utilizados 24 isolados de Metarhizium spp. nos experimentos de promoção de crescimento de plantas após a inoculação em gemas de cana-de-açúcar em condições de casa-de-vegetação e campo. O efeito da inoculação do fungo em mudas de cana-de-açúcar foi investigado quanto a mortalidade e redução no desenvolvimento de D. saccharalis e redução nas populações de M. javanica. Experimentos de inibição in vitro em cultivo pareado foram conduzidos com os fungos F. moniliforme e C. falcatum e Trichoderma harzianum. Além disto, foram realizados testes qualitativos \"in vitro\" para avaliar a capacidade desses fungos em produzir β-1,3-Glucanase e Sideróforos. A inoculação de Metarhizium de todas as espécies testadas promoveu o crescimento de parte aérea, peso úmido e seco de raízes em relação ao controle (água). Enquanto o tratamento de gemas rotineiramente usado na usina onde se realizou a produção de mudas pré-brotadas com aplicação do fungicida Comet® + o fertilizante Biozyme TF resultou em pegamento de 32% e 59,6%, apenas com o uso de isolados de Metarhizium spp. estes valores foram de até 50% e 86,4%, nos dois experimentos em campo, respectivamente. As mortalidades observadas em lagartas de D. saccharalis que se alimentaram das plantas inoculadas com isolados de Metarhizium spp. atingiram valores de até 80%, sendo a mortalidade confirmada pela esporulação do fungo de até 55%. As lagartas sobreviventes apresentaram menor peso do que aquelas do controle não tratado. A inoculação de Metarhizium spp. em mudas de cana-de-açúcar conferiu proteção a M. javanica, resultando em uma densidade de massa de ovos por grama de raiz nas mudas inoculadas com o fungo até 59,8% menor no primeiro experimento e 64,1% menor no segundo em relação as mudas sem inoculação. Os ensaios de antagonismo mostraram que, todos os isolados de Metarhizium spp. apresentaram alguma forma de inibição tanto para F. moniliforme como para C. falcatum. Dos 24 isolados testados, 20,8% produziram a enzima hidrolítica, β-1,3-glucanase, o que pode estar associado a capacidade de inibição dos fungos fitopatogênicos. Constatou-se que 8 (33,3%) dos isolados produziram sideróforos e sugere que esses fungos apresentam mecanismos de disponibilização do ferro. O conhecimento gerado com este estudo poderá subsidiar novas estratégias de utilização de Metarhizium spp. em campo na produção de MPB de cana-de-açúcar. / The fungi of the genus Metarhizium are entomopathogenic and still have endophytic relations and can live in the soil as saprophytes. The association of these microorganisms with insects is well known, but the direct interactions with the plants are still incipient. The objective of this study was to determine the endophytic colonization capacity in sugarcane roots (Saccharum spp.) of M. robertsii, M. anisopliae and three new Brazilian lineages and to reveal the potential of these fungi as antagonists to two pathogenic fungi responsible for red rot (Fusarium moniliforme and Colletotrichum falcatum) and in control of two major pests, the sugarcane borer, Diatraea saccharalis and nematode, Meloidogyne javanica. Twenty four isolates of Metarhizium spp. were used in plant growth promoting experiments after inoculation in sugarcane plantings in greenhouse and field. The effect of fungal inoculation of sugarcane seedlings was investigated on mortality and development of D. saccharalis, and populations reduction of M. javanica. Inhibition experiments were conducted by in vitro cocultivation with the fungi F. moniliforme and C. falcatum and Trichoderma harzianum. Moreover, qualitative tests were carried out \"in vitro\" for evaluating the capacity of fungi to produce beta-1,3-glucanase and Siderophores. The inoculation of Metarhizium of all species tested promoted the shoot growth, wet and dry root weight compared to control (water). While chemical treatment of seedlings routinely used in sugarcane mills with fungicide application COMET® and fertilizer (Biozyme TF) resulted in 32% and 59.6% efficacy, only with the use of Metarhizium spp. these values were 50% and 86.4%, in both experiments in the field, respectively. Mortalities observed in caterpillars of D. saccharalis that fed the plants inoculated with isolates of Metarhizium spp. reached values of 80%, with the rate of confirmed mortality up to 55%. Caterpillars survivors had lower weight than the untreated control. The inoculation of Metarhizium spp. in sugarcane seedlings conferred protection to M. javanica, resulting in density of egg mass per gram of root in seedlings inoculated with the fungus 59.8% lower in the first experiment and 64.1% lower in the second compared to the seedlings without inoculation. Antagonism assays showed that all isolates of Metarhizium spp. had somehow inhibiting both F. moniliforme and C. falcatum. Among the 24 isolates tested, 20.8% produced the hydrolytic enzyme beta-1,3-glucanase, which may be associated with the ability of inhibiting the phytopathogenic fungi. It was found that eight (33.3%) isolates produced siderophores and suggests that these fungi have iron delivery mechanisms. The knowledge generated by this study may help new strategies for use of Metarhizium spp. on field to produces sugarcane seedlings.

O estado de Tocantins tem despontado no cenário nacional como um grande produtor de soja. Entretanto, várias são os fatores que contribuem para a redução da produtividade da soja e dentre os principais estão as perdas por doenças e diminuição do estande de plantio. A utilização do controle biológico constitui uma estratégia de grande interesse e importância para viabilizar a redução ou substituição do uso de defensivos. Fungos como o Trichoderma e o Purpureocillium são importantes antagonistas no solo contra doenças radiculares e nematoides fitopatogênicos. Diversos produtos à base de Trichoderma e Purpureocillium são comercializados em todo mundo. Desse modo, objetivou se com o presente trabalhar avaliar os efeitos da inoculação de Trichoderma e Purpureocillium na cultura da soja em diferentes regiões (Gurupi, Porto Nacional, Alvorada e Crixas) em Tocantins. Os experimentos foram conduzidos em condições de campo nas diferentes cidades produtoras de soja no Tocantins, utilizando os produtos TrichoPlus e TrichoMix formulados a base de Trichoderma (Trichoderma asperellum UFT 201) e Purpureocillium lilacinum e com diferentes doses, visando o biocontrole para manutenção de estande e consequentemente aumento de produtividade. A inoculação de Trichoderma e Purpureocillium presentes nos produtos TrichoPlus e TrichoMix influenciaram positivamente a manutenção de estande, a produtividade da soja e auxiliou na promoção de crescimento em todos os locais avaliados. Em Gurupi, no experimento I e II, tanto a aplicação isolada de Trichoderma (TrichoPlus) como a aplicação conjunta de Trichoderma e Purpureocillium (TrichoMix) promoveram incrementos na manutenção de estandes e maiores valores de produtividade em relação aos demais tratamentos. Em Porto Nacional, a inoculação dos produtos TrichoPlus e TrichoMix influenciaram positivamente a manutenção de estande e a produtividade das cultivares de soja de ciclos precoce, intermediária e tardio. Em Alvorada, a inoculação de Trichoderma (TrichoPlus) em soja de primeiro e segundo ano aumentaram o índice de sobrevivência de plantas, embora não tenha tido efeito significativo na produtividade. Em Crixas, a inoculação de Trichoderma (TrichoPlus) promoveu incrementos na manutenção de estandes e maiores médias de produtividade. O uso de microrganismos como agentes de biocontrole de doenças de plantas, apesar de muito estudado ultimamente, ainda precisa ser melhor compreendido, para alcançarmos sua eficiência ideal. / The state of Tocantins has been standing out in Brazil as a big soybean producer. However, there are many factors that contribute for the reduction of soybean productivity; the main ones are: losses due to diseases and decrease of planting booth. The utilization of biological control constitutes an interesting and important strategy to enable the reduction or substitution of the use of pesticides. Fungi such as Trichoderma and Purpureocillium are important antagonists, in soil, against root diseases and phytopathogenic nematodes. Several products based on Trichoderma and Purpureocillium are worldwide commercialized. Thus, this study aimed to evaluate the effects of the inoculation of Trichoderma and Purpureocillium on soybean crop at different regions (Gurupi, Porto Nacional, Alvorada and Crixás) in Tocantins. The experiments were performed under field conditions at different cities, which produce soybean in Tocantins, using the products TrichoPlus and TrichoMix formulated based on Trichoderma (Trichoderma asperellum UFT 201) and Purpureocillium lilacinum at different dosages, aiming biocontrol for booth maintenance, and thus, also aiming increase in productivity. The inoculation of Trichoderma and Purpureocillium present in the products TrichoPlus and TrichoMix influenced positively the booth maintenance, soybean productivity and helped the growth promotion at all places assessed. In Gurupi, in experiments I and II, not only the isolated application of Trichoderma (TrichoPlus) but also the joint application of Trichoderma and Purpureocillium (TrichoMix) promoted increases in booth maintenance and higher productivity values in relation to other treatments. In Porto Nacional, the inoculation of products TrichoPlus and TrichoMix influenced positively the booth maintenance and productivity of precocious, intermediate and late soybean cultivars. In Alvorada, the inoculation of Trichoderma (Trichoplus) in soybean of first and second year increased the survival index of plants, but did not affect significantly the productivity. In Crixás, the inoculation of Trichoderma (Trichoplus) promoted increases in booth maintenance and also higher productivity values. The use of microorganisms as biocontrol agents of plant diseases, despite being more studied lately, still need to be better comprehended, in order to achieve its optimal efficiency.

Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2017-03-16T13:22:52Z No. of bitstreams: 1 Edilaine Alves de Melo.pdf: 641010 bytes, checksum: 2a8032c2676a99782e8fd581d977a950 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-16T13:22:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Edilaine Alves de Melo.pdf: 641010 bytes, checksum: 2a8032c2676a99782e8fd581d977a950 (MD5) Previous issue date: 2012-07-27 / The bacterial fruit blotch caused by Acidovorax citrulli is one of the most severe diseases of melon (Cucumis melo), and a major problem in the Northeast, the main melon producing region of Brazil. Strategies for control of bacterial blotch include chemical and physical treatments of seeds and chemical sprays of the plant canopy. Since these treatments are not efficient and resistant melon cultivars do not exist, other strategies have been studied, including biological control. Our objectives were to analyze the efficiency of yeasts in the biocontrol of this disease by protecting seedlings and plants, and by treating melon seeds; and to verify the in vitro activity against the pathogen and the growth promotion of melon plants. None of the 60 yeasts inhibited the growth of the pathogen, but the isolates LMA1 (Rhodotorula aurantiaca), LMS (R. glutinis) and CC-2 (Pichia anomala) stood out as the most effective in protecting seedlings. When tested in plants and seeds, LMA1 and CC-2 maintained effectiveness. In plants, the reductions in disease index (ID) and area under the disease progress curve (AUDPC) compared to the control reach 58.6 and 47.2%, respectively, while seed treatments reduced ID and AUDPC up to 34.3 and 45.5%. These isolates did not promote the growth of melon plants and did not produce killer toxins in vitro. R. aurantiaca (LMA1) and P. anomala (CC-2) were effective in protecting plants and seedlings and for seed treatment of melon. Therefore, the use of these yeasts jointly with other control methods, such as resistant varieties and copper compounds, is important in integrated management of bacterial fruit blotch. / A mancha aquosa causada por Acidovorax citrulli, é uma das doenças mais severas do meloeiro (Cucumis melo) e um dos principais problemas para o Nordeste, a principal região produtora de melão do Brasil. Estratégias para o controle da mancha aquosa incluem tratamentos químicos e físicos das sementes e químico da parte aérea da planta. Uma vez que esses tratamentos não são eficientes e cultivares resistentes de meloeiro inexistem, outras estratégias têm sido investigadas, dentre elas o controle biológico. Os objetivos deste trabalho foram analisar a eficiência de leveduras no biocontrole dessa doença pela proteção de plântulas e plantas e pelo tratamento de sementes de meloeiro, além de verificar a atividade in vitro contra o patógeno e a promoção do crescimento de plantas de meloeiro. Nenhuma das 60 leveduras testadas inibiu o crescimento do patógeno, porém os isolados LMA1 (Rhodotorula aurantiaca), LMS (R. glutinis) e CC-2 (Pichia anomala) destacaram-se como os mais eficientes na proteção de plântulas. Quando testadas em plantas e sementes, LMA1 e CC-2 mantiveram a eficácia. Em plantas, as reduções de índice de doença (ID) e área abaixo da curva de progresso da doença (AACPD) em relação à testemunha foram de até 58,6 e 47,2%, respectivamente, enquanto que o tratamento de sementes reduziu o ID e AACPD em até 34,3 e 45,5%. Esses isolados não promoveram o crescimento do meloeiro e não produziram toxinas killer in vitro. R. aurantiaca (LMA1) e P. anomala (CC-2) foram eficazes na proteção de plântulas e plantas e no tratamento de sementes de meloeiro. Portanto, a utilização dessas leveduras junto a outros métodos de controle, tais como cultivares resistentes e utilização de compostos cúpricos, será importante no manejo integrado da mancha aquosa.

<p><i>Paenibacillus polymyxa</i> belongs to the group of plant growth promoting rhizobacteria (PGPR). Activities associated with <i>P. polymyxa</i>-treatment of plants in earlier experiments include, e.g., nitrogen fixation, soil phosphorus solubilization, production of antibiotics, auxin, chitinase, and hydrolytic enzymes, as well as promotion of increased soil porosity. My thesis work showed that, in stationary phase, <i>P. polymyxa</i> released the plant hormone cytokinin isopentenyladenine, in concentrations of about 1.5 nM.</p><p>In a gnotobiotic system with <i>Arabidopsis thaliana</i> as a model plant, it was shown that <i>P. polymyxa</i>-inoculation protects plants; challenge by either the pathogen <i>Erwinia carotovora</i> (biotic stress) or induction of drought (abiotic stress) showed that pre-inoculated plants were significantly more resistant than control plants. By RNA-differential display on RNA from <i>P. polymyxa</i>-treated or control plants, changes in gene expression were tested. One mRNA, encoding ERD15 (drought stress-responsive gene) showed a strong inoculation-dependent increase in abundance. In addition, several biotic stress-related genes were also activated by <i>P. polymyxa</i>. </p><p>Antagonism towards the fungal pathogens <i>Phytophthora palmivora</i> and <i>Pythium aphanidermatum</i> was studied. <i>P. polymyxa</i> counteracted the colonization of zoospores of both oomycetes on <i>A. thaliana</i> roots, and survival rates of plants treated with <i>P. polymyxa</i> were much higher when challenged by <i>P. aphanidermatum</i>. </p><p>Using a green fluorescent protein-tagged isolate of <i>P. polymyxa</i>, colonization of <i>A. thaliana</i> roots was investigated. Two main conclusions can be drawn. Firstly, the bacterium enters the root tissue (but not leaves) and is abundantly present in intercellular spaces. Secondly, the root becomes severely damaged, indicating that – under some conditions – <i>P. polymyxa</i> is a "deleterious bacterium", and in others it promotes growth. Based on work presented in my thesis, I argue that a balance between the activities of a PGPR, the genetic background and physiological state of a plant, and the environmental conditions employed in test systems, ultimately determines the resulting effect. </p>

Paenibacillus polymyxa belongs to the group of plant growth promoting rhizobacteria (PGPR). Activities associated with P. polymyxa-treatment of plants in earlier experiments include, e.g., nitrogen fixation, soil phosphorus solubilization, production of antibiotics, auxin, chitinase, and hydrolytic enzymes, as well as promotion of increased soil porosity. My thesis work showed that, in stationary phase, P. polymyxa released the plant hormone cytokinin isopentenyladenine, in concentrations of about 1.5 nM. In a gnotobiotic system with Arabidopsis thaliana as a model plant, it was shown that P. polymyxa-inoculation protects plants; challenge by either the pathogen Erwinia carotovora (biotic stress) or induction of drought (abiotic stress) showed that pre-inoculated plants were significantly more resistant than control plants. By RNA-differential display on RNA from P. polymyxa-treated or control plants, changes in gene expression were tested. One mRNA, encoding ERD15 (drought stress-responsive gene) showed a strong inoculation-dependent increase in abundance. In addition, several biotic stress-related genes were also activated by P. polymyxa. Antagonism towards the fungal pathogens Phytophthora palmivora and Pythium aphanidermatum was studied. P. polymyxa counteracted the colonization of zoospores of both oomycetes on A. thaliana roots, and survival rates of plants treated with P. polymyxa were much higher when challenged by P. aphanidermatum. Using a green fluorescent protein-tagged isolate of P. polymyxa, colonization of A. thaliana roots was investigated. Two main conclusions can be drawn. Firstly, the bacterium enters the root tissue (but not leaves) and is abundantly present in intercellular spaces. Secondly, the root becomes severely damaged, indicating that – under some conditions – P. polymyxa is a "deleterious bacterium", and in others it promotes growth. Based on work presented in my thesis, I argue that a balance between the activities of a PGPR, the genetic background and physiological state of a plant, and the environmental conditions employed in test systems, ultimately determines the resulting effect.

Thesis (MSc (Plant Biotechnology))--University of Stellenboscg, 2010. / Includes bibliography. / Title page: Dept. of Genetics, Faculty of Natural Sciences. / ENGLISH ABSTRACT: Novel plant growth regulating substances (PGRs) are emerging as a useful tool to investigate important growth traits in plants. This study reports on growth promotion pathways leading to enhanced biomass accumulation in two PGRs sharing a common α, β-unsaturated furanone moiety. Growth promotion by GR24, a synthetic strigolactone, and an aqueous smoke solution (including the active compound, KAR1) in physiologically normal seedlings was characterized by enhanced biomass accumulation and higher seedling vigour. Root architecture (lateral root number and root length) and shoot size (fresh and dry shoot weight and leaf area) were also dramatically improved following GR24 and smoke/KAR1 treatment. Despite these apparent similarities, parallel transcript and phytohormone profiling identified only a limited number of overlapping entities. Four common up-regulated and nineteen down-regulated mRNA transcripts were identified; whilst amongst the phytohormones that were analyzed, only ABA and JA levels were commonly increased between the treatments. This suggests that, whilst the phenotypic end response(s) was similar, it was attained via distinct pathways. The limited number of co-expressed transcripts between these treatments, as well as repressed biomass accumulation when combining GR24 and aqueous smoke in a single treatment suggests, however, that a certain degree of cross-talk in either signal perception/transduction and/or biomass regulation could not be ruled out. In light of the structural similarity between the strigolactone and KAR1 molecules and the degree of redundancy between these treatments, it is possible that these two molecules might share a common receptor/perception pathway. Two silencing vectors were constructed, specifically aimed at silencing Nicotiana benthamiana genes MAX4 and MAX2 which are known to function in the strigolactone biosynthesis pathway and signal transduction pathway, respectively. Transgenes designed to express single- or double-stranded-self- complementary hairpin RNA have a post translational gene silencing effect. The pHELLSGATE2 plasmid a binary vector that incorporates GATEWAY cloning technology which makes use of λ-phage-based site specific recombination, rather than restriction endonucleases and ligation, was used to construct these gene silencing vectors. These constructs can in future be used to produce Nicotiana plants with impaired strigolactone production and perception abilities and may provide evidence as to whether the signaling cascade of KAR1 and strigolactone share a degree of crosstalk. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Aanvraag na plantmateriaal is besig om toe te neem, hetsy vir gebruik as mens- en diervoeding of vir die produksie van biobrandstof. Om aan hierdie behoefte te voldoen, word verskeie pogings geloods wat fokus op die optimisering van plantproduksiestelsels. Om plantgroei te stimuleer/verbeter, is ’n ingewikkelde proses en is oor die algemeen moeilik om te begryp. Die produksie van plantbiomassa is nou gekoppel aan primêre metabolisme en enige verandering in hierdie biochemiese padweë kan lei tot ongewenste newe-effekte. Gevolglik word primêre metabolisme streng beheer deur reguleringsmeganismes. ’n Nuttige alternatief tot metaboliese wysiging is deur bio-aktiewe agente te karakteriseer op grond van die veranderinge aan plantgroei wat waargeneem word. Nuwe stowwe met biologiese aktiwiteite in plantontwikkeling word elke dag ontdek en speel ’n belangrike rol in die studie van plantgroei en -ontwikkeling. Hier word verslag gelewer van twee plantgroei-stimulerende stowwe wat albei lei tot die aktivering van verbeterde plantbiomassa-akkumulasie-padweë. Swaarder plantjies met ’n verhoogde oorlewingsvermoё is waargeneem in fisiologies normale saailinge wat met ’n sintetiese strigolaktoon (GR24) of met rookwater (met aktiewe bestanddeel, KAR1) behandel is. Behandeling met hierdie twee stowwe het gelei tot soortgelyke plantbiomassa-akkummulasie- vermoё. Hierdie twee stowwe (GR24 en KAR1) deel ’n ooreenstemmende molekulêre struktuur in die vorm van ’n α, β-onversadigde furanone-moieteit. Ten spyte van die groeiverbeteringsooreenkomste, gesien in saalinge behandel met GR24 en rook/KAR1, dui verskille in transkripsie- en hormoonprofiel op twee verskillende groeistimuleringspadweë. Saailinge wat gelyktydig behandel is met ’n kombinasie van die twee stowwe het egter ’n stremming in groei getoon in vergelyking met die kontroleplantjies. Dit is egter waargeneem dat daar wel ’n mate van oorvleueling in die aantal transkripte was tussen die drie behandelinge, wat daarop dui dat die groei-regulerende padweë nie in totale onafhanklikheid funksioneer nie, maar wel sekere stappe deel. Na aanleiding van die strukturele ooreenkomste tussen die strigolaktoon (GR24) en KAR1 molekules en die mate van molekulêre kommunikasieoorvleueling word gepostuleer dat hierdie twee molekules dalk aan dieselfde reseptormodule kan bind of stimuleer. Om hierdie rede is twee geendempingsvektors geskep wat daarop gemik is om twee gene, MAX2 en MAX4, in Nicotiana benthamiana uit te doof. Die MAX2 geenproduk is betrokke in die kommunikasie en waarneming van die strigolaktoon en die MAX4 geenproduk is betrokke by die vervaardiging van die hormoon. Oordraagbare geen-kostruksies wat daarop gemik is om enkel- en dubbelstring selfkomplimentêre haarnaald-RNS te vorm, besit die vermoë om getranskribeerde geenprodukte te vernietig. Die pHELLSGATE2 plasmied is ’n binêre vektor wat GATEWAY kloneringstegnologie gebruik, waar λ-faag gebaseerde setelspesifieke rekombinasie eerder as die tradisionele ligeringsreaksie gebruik word. Hierdie konstrukte kan gebruik word om transgeniese plantjies te skep waar die vermoë om strigolaktoon te maak of waar te neem, verloor of onderdruk is. Hierdie transgeniese plantjies kan gebruik word om te bepaal of die plantgroei-stimulerende vermoë van GR24 en rook/KAR1 wel dieselfde padweë gebruik.

Submitted by Bruna Rodrigues (bruna92rodrigues@yahoo.com.br) on 2017-10-04T13:31:39Z No. of bitstreams: 1 DissRKR.pdf: 1036463 bytes, checksum: 2c845de1e471e5e42f4a7e8591961fc9 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (producaointelectual.bco@ufscar.br) on 2017-10-10T20:14:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissRKR.pdf: 1036463 bytes, checksum: 2c845de1e471e5e42f4a7e8591961fc9 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (producaointelectual.bco@ufscar.br) on 2017-10-10T20:14:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissRKR.pdf: 1036463 bytes, checksum: 2c845de1e471e5e42f4a7e8591961fc9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-10T20:21:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissRKR.pdf: 1036463 bytes, checksum: 2c845de1e471e5e42f4a7e8591961fc9 (MD5) Previous issue date: 2017-05-02 / Não recebi financiamento / Soil is an environment with great microbial diversity. Filamentous fungi and bacteria have been known for decades for the ability to stimulate plant development. Recently, studies have shown that yeasts are also capable of benefiting plants, for example, through the solubilization of inorganic phosphates. This work aims at a better understanding of the ability of rhizospheric yeasts in the solubilization of tricalcium phosphate. It also aims to study the influence of factors (pH, temperature and agitation) in the process. Initially, isolates of corn and sugarcane rhizosphere yeasts were made. The isolates were evaluated for the ability to solubilize tricalcium phosphate in solid medium BDYA. The isolate with the highest solubilization capacity was identified and evaluated for the solubilization capacity of tricalcium phosphate in NBRIP liquid medium at different temperature levels (20, 25 and 30 ° C), initial pH (3, 5 and 7) and agitation (0, 100, 150 and 200 rpm). Solubilization evaluations were also performed at 24-hour intervals, ranging from 1 to 7 days. Six isolates were obtained. All presented a positive result for solubilization. The yeast 6S01 (Torulaspora globosa) had the highest solubilization capacity. After five days, T. globosa solubilized 26 to 35% of the total phosphorus in the NBRIP culture medium. There was no significant difference for any of the environmental parameters tested. Assays performed in periods of 1 to 7 days showed that the yeast solubilized a maximum amount of phosphorus in 48 hours (42%). This makes it interesting for industrial and agricultural applications, since it has a fast solubilization process and can be used in a wide range of conditions. It was possible to understand that a higher cell growth is not related to the efficiency in the solubilization, and that acidification of the medium may be one of the main mechanisms used by yeast in the in vitro solubilization of tricalcium phosphate. / O solo é um ambiente com grande diversidade microbiana. Fungos filamentosos e bactérias são conhecidos há décadas pela capacidade de estimular o desenvolvimento vegetal. Recentemente, trabalhos mostram que leveduras também são capazes de beneficiar plantas, por exemplo, através da solubilização de fosfatos inorgânicos. Esse trabalho visa um maior entendimento da capacidade de leveduras rizosféricas na solubilização de fosfato tricálcico. Também visa o estudo da influência de fatores (pH, temperatura e agitação) no processo. Inicialmente, foi feito um isolamento de leveduras de rizosfera de milho e cana-de-açúcar. Os isolados foram avaliados quanto à capacidade de solubilizar fosfato tricálcico em meio sólido BDYA. O isolado com maior capacidade de solubilização foi identificado e avaliado quanto à capacidade de solubilização de fosfato tricálcico em meio líquido NBRIP, em diferentes níveis de temperatura (20, 25 e 30°C), pH inicial (3, 5 e 7) e agitação (0, 100, 150 e 200 rpm). Também foram feitas avaliações da solubilização em intervalos de 24 horas, de 1 a 7 dias. Foram obtidos seis isolados. Todos apresentaram resultado positivo para solubilização. A levedura 6S01 (Torulaspora globosa) apresentou a maior capacidade de solubilização. Após cinco dias, T. globosa solubilizou 26 a 35% do fósforo total no meio de cultura NBRIP. Não houve diferença significativa para nenhum dos parâmetros ambientais testados. Ensaios realizados em períodos de 1 a 7 dias mostraram que a levedura solubilizou uma quantidade máxima de fósforo em 48 horas (42%). Isso a torna interessante para aplicações industriais e agrícolas, visto que possui rapidez no processo de solubilização e pode ser empregada numa ampla faixa de condições. Foi possível compreender que um maior crescimento celular não está relacionado à eficiência na solubilização, e que a acidificação do meio pode ser um dos principais mecanismos utilizados pela levedura na solubilização in vitro do fosfato tricálcico.

Made available in DSpace on 2016-12-08T15:50:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PGMS13DA023.pdf: 894773 bytes, checksum: d64cff9393d5064aaf5fd33139b17594 (MD5) Previous issue date: 2013-08-30 / The application of high doses in rice fields promotes losses, besides the high cost of fertilizer. The association with N-fixing bacteria may contribute to the N supply of culture, and to promote the growth of the root system. This work will be conducted to study the effect of inoculation of isolates of endophytic diazotrophs in upland rice genotypes Creoles. Experiments will be conducted, two in the greenhouse and the field in three crop years (2010/11, 2011/12 and 2012/13). The first experiment will be conducted in a greenhouse to evaluate the response in the BNF and growth promotion due to the inoculation of diazotrophic bacteria in creole genotypes of upland rice, conducted in the greenhouse. Experiment 2 evaluates the effective contribution of inoculation of bacteria from the previous experiment, evaluated with the use of labeled nitrogen (15N) by isotope dilution and 15N natural abundance in the greenhouse. The last experiment is carried out with the objective to evaluate the use of a commercial inoculant base growth promoting rhizobacteria under field conditions on N and P uptake and dry matter accumulation by the plant. The data obtained in the experiments are analyzed statistically using the SAS statistical system. A variety of upland rice - amarelão showed promise when inoculated with bacteria of the Azospirillum sp., Showing higher rates of plant growth. The use of isotopic dilution of 15N was effective in determining the N content in the grain, however were not observed differences between the isolates. Inoculation with upland rice-based inoculant Azospirillum bacteria, Abv5/abv6 no effect among the variables evaluated in the study conducted under field conditions / A aplicação de altas doses de N nas lavouras de arroz promove perdas, além do alto custo do adubo nitrogenado. A associação com bactérias fixadoras de N pode contribuir com o suprimento de N da cultura, além de promover o crescimento do sistema radicular. Este trabalho foi conduzido objetivando estudar o efeito da inoculação de isolados de bactérias diazotróficas endofíticas em genótipos crioulos de arroz de sequeiro. Foi conduzido dois experimentos em casa de vegetação e um a campo em três anos agrícolas (2010/11, 2011/12 e 2012/13). O experimento 1, conduzido em casa de vegetação para a avaliação da resposta na FBN e promoção de crescimento em virtude da inoculação de bactérias diazotróficas endofíticas em genótipos crioulos de arroz de sequeiro, conduzidos em casa de vegetação. O experimento 2 avaliou a contribuição efetiva da inoculação das bactérias do experimento anterior, avaliados com o uso de nitrogênio marcado (15N) pela técnica de diluição isotópica e abundância natural de 15N em casa de vegetação. O ultimo experimento foi realizado a campo com o objetivo de avaliar o uso de um inoculante comercial a base de bactérias endofíticas, Abv5/Abv6, em condições de campo sobre a absorção de N e P e o acumulo de massa seca pela planta. Os dados obtidos nos experimentos foram submetidos à análise estatística através do sistema estatístico SAS. A variedade de arroz de sequeiro amarelão mostrou-se promissora quando inoculadas com bactérias do gênero Azospirillum sp., apresentando maiores índices de crescimento vegetal. O uso da técnica de diluição isotópica de 15N foi eficiente na determinação do teor de N no grão, no entanto não foram verificadas diferenças entres os isolados avaliados. A inoculação de arroz de sequeiro com inoculante a base de bactérias do gênero Azospirillum, Abv5/abv6 não apresentou efeito entre as variáveis avaliadas no estudo realizado em condições de campo

Submitted by DALTON VINICIO DORIGHELLO null (dalton.agro@gmail.com) on 2017-07-25T18:25:06Z No. of bitstreams: 1 Tese_Dalton_Full.pdf: 1625459 bytes, checksum: 611798bdc85fac0d6be873371b1b7834 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-07-26T18:15:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dorighello_dv_dr_bot.pdf: 1625459 bytes, checksum: 611798bdc85fac0d6be873371b1b7834 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-26T18:15:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dorighello_dv_dr_bot.pdf: 1625459 bytes, checksum: 611798bdc85fac0d6be873371b1b7834 (MD5) Previous issue date: 2017-06-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O mercado de produtos de controle biológico, principalmente os que possuem isolados de Bacillus spp. em sua formulação, tem aumentado significativamente, devido às exigências de diminuição do uso de agrotóxicos e maior sustentabilidade do segmento agrícola. Assim, o presente trabalho teve por objetivos: 1- Avaliar o potencial de bactérias do gênero Bacillus no controle de diferentes doenças de plantas; 2- Selecionar isolados de Bacillus spp. promotores de crescimento da soja e antagonistas a Sclerotinia sclerotiorium; 3- Avaliar o potencial de um produto comercial à base de B. subtilis QST 713 e outro à base de óleo de café torrado para compor um programa de manejo da ferrugem-asiática da soja (Phakopsora pachyrhizi) em aplicação sequencial ou alternada com um fungicida. Inicialmente foi avaliado o efeito de B. subtilis, B. firmus e B. amyloliquefaciens no controle dos patógenos Erysiphe diffusa, Podosphaera xanthii, Sclerotinia sclerotiorum, P. pachyrhizi, Fusarium solani, Fusarium oxysporum f. sp. phaseoli, Colletotrichum lindemuthianum e Corynespora cassiicola em condições controladas. Neste estudo, nenhum dos isolados controlou Erysiphe difusa e Podosphaera xanthii. Em folhas destacadas, todos os isolados reduziram o diâmetro da lesão de S. sclerotiorum e a severidade de P. pachyrhizi, sendo mais efetivos com aplicação preventiva. B. subtilis, B. firmus e B. amyloliquefaciens também inibiram o desenvolvimento de F. oxysporum f. sp. phaseoli, C. cassiicola e C. lindemuthianum. No entanto, apenas B. amyloliquefaciens inibiu o desenvolvimento de F. solani. Todos os isolados de Bacillus diminuíram a germinação dos esporos destes patógenos, exceto os de C. lindemutianum. Os isolados B. subtilis, B. firmus e B. amyloliquefaciens possuem potencial para serem explorados como agentes de biocontrole para as doenças testadas, exceto para os oídios. Porém, novos testes devem ser realizados em condições reais de ocorrência das doenças. Também foi realizada seleção de bactérias do gênero Bacillus para promoção de crescimento de plantas de soja e antagonismo a S. sclerotiorium. Foram selecionados oito isolados promissores em promover crescimento in vivo, os quais foram, posteriormente, avaliados em casa-de-vegetação em relação a capacidade de promoverem crescimento e sobre a atividade das enzimas relacionadas à defesa das plantas, por meio da inoculação de sementes, com ou sem a co-inoculação do Bradyrhizobium japonicum. Os resultados demonstraram que a seleção realizada in vivo para promotores de crescimento foi eficiente, pois todos os isolados selecionados diferiram da testemunha em pelo menos um dos componentes avaliados. Os isolados de Bacillus AP-3, AP-25, AP-51, AP-106, AP-117, AP-40, QST-713 e QST-2808 promoveram crescimento de plantas de soja e inibiram, significativamente, S. sclerotiorum. O isolado de Bacillus AP-25 (Bacillus subtilis subsp. inaquosorum) aumentou a atividade da peroxidase. Em condições de campo, o isolado de B. subtilis QST 713 e óleo de café torrado foram utilizados em aplicações sequencias e alternadas com o fungicida Piraclostrobina + Epoxiconazol para controle da ferrugem asiática da soja. Os resultados dos dois ensaios nos campos experimentais mostraram que as aplicações sequenciais do óleo de café, do produto à base de Bacillus e do fungicida reduziram, em média, 31%, 45% e 68% respectivamente, a área abaixo da curva de progresso da doença. Apesar disso, apenas o tratamento com a aplicação sequencial do produto contendo B. subtilis apresentou a mesma produtividade e peso de 100 sementes do tratamento com a aplicação sequencial de fungicida. O isolado de B. subtilis QST 713 pode ser indicado para compor um programa de manejo da ferrugem asiática da soja em condições de baixa intensidade da doença. / The market of products for biological control, especially formulations using Bacillus spp., has increased significantly, due to the requirements for the reduction of the use of agrochemicals in crop protection and sustainability of the agricultural sector. The objectives of this thesis were: 1- To evaluate the potential of Bacillus in plant disease control; 2- To select isolates of Bacillus spp. for growth promotion of soybean and antagonists to Sclerotinia sclerotiorium; 3- To evaluate the potential of a commercial product based on B. subtilis QST 713 and another product based on roasted coffee oil in order to compose a management program for asian soybean rust (Phakopsora pachyrhizi) in sequential or alternating application with a fungicide. Initially, the effect of B. subtilis, B. firmus and B. amyloliquefaciens on the control of pathogens Erysiphe diffusa, Podosphaera xanthii, Sclerotinia sclerotiorum, P. pachyrhizi, Fusarium solani, Fusarium oxysporum f. sp. phaseoli, Colletotrichum lindemuthianum and Corynespora cassiicola was evaluated under controlled conditions. In this study, Bacillus isolates did not controlled Erysiphe diffusa and Podosphaera xanthii. All isolates were effective in reducing the diameter of the S. sclerotiorum lesion and the severity of P. pachyrhizi, being more effective by preventive application in detached leaf. B. subtilis, B. firmus and B. amyloliquefaciens inhibited the mycelial growth of F. oxysporum f. sp. phaseoli, C. cassiicola and C. lindemuthianum. However, only B. amyloliquefaciens inhibited F. solani. All Bacillus isolates inhibited spore germination of these pathogens, except for C. lindemutianum. The isolates of B. subtilis, B. firmus and B. amyloliquefaciens have potential to be explored as biocontrol agents for the evaluated diseases, except for powdery mildew. Nevertheless, new tests must be performed under real conditions of disease occurrence. Selection of Bacillus isolate was carried out for soybean growth promotion and antagonism to S. sclerotiorium. Eight isolates were selected for growth promotion in vivo, which were subsequently evaluated in greenhouse for growth promotion and for increasing plant defense enzymes using seed inoculation with or without co-inoculation of Bradyrhizobium japonicum. The selection performed in vivo for growth promoters was efficient, because all selected isolates differed from the control in, at least, one of the evaluated components. Isolates of Bacillus AP-3, AP-25, AP-51, AP-106, AP-117, AP-40, QST-713 and QST-2808 promoted growth of soybean plants and significantly inhibited S. sclerotiorum. Bacillus AP-25 isolate (Bacillus subtilis subsp. inaquosorum) increased peroxidase activity. In field conditions, B. subtilis QST 713 and roasted coffee oil were used in sequential and alternated applications with the fungicide Piraclostrobin + Epoxiconazole to control asian soybean rust. Results of two field experiments showed that the sequential applications of coffee oil, Bacillus-based product and the fungicide reduced the area under the disease progress curve, on average, 31%, 45% and 68% respectively. Despite those results, only the treatment with the sequential application of the product containing B. subtilis QST 713 showed the same yield and 100-seed weight of the treatment with the sequential application of fungicide. The isolate of B. subtilis QST 713 may be indicated to compose a management program for asian soybean rust under conditions of low disease severity.

Os fungos do gênero Metarhizium são entomopatogênicos e ainda apresentam relações endofíticas e podem viver saprofiticamente no solo. A associação desses microrganismos com insetos é bem conhecida, mas as interações diretas com as plantas ainda são incipientes. Objetivou-se com este estudo, determinar a capacidade de colonização endofítica em raízes de cana-de-açúcar (Saccharum spp.) de M. robertsii, M. anisopliae e três linhagens brasileiras recém-descobertas, bem como revelar o potencial destes fungos como antagonistas a dois fungos fitopatogênicos responsáveis pela podridão-vermelha (Fusarium moniliforme e Colletotrichum falcatum) e no controle de duas importantes pragas, a broca da cana-de-açúcar, Diatraea saccharalis e o nematóide-das-galhas, Meloidogyne javanica. Foram utilizados 24 isolados de Metarhizium spp. nos experimentos de promoção de crescimento de plantas após a inoculação em gemas de cana-de-açúcar em condições de casa-de-vegetação e campo. O efeito da inoculação do fungo em mudas de cana-de-açúcar foi investigado quanto a mortalidade e redução no desenvolvimento de D. saccharalis e redução nas populações de M. javanica. Experimentos de inibição in vitro em cultivo pareado foram conduzidos com os fungos F. moniliforme e C. falcatum e Trichoderma harzianum. Além disto, foram realizados testes qualitativos \"in vitro\" para avaliar a capacidade desses fungos em produzir &beta;-1,3-Glucanase e Sideróforos. A inoculação de Metarhizium de todas as espécies testadas promoveu o crescimento de parte aérea, peso úmido e seco de raízes em relação ao controle (água). Enquanto o tratamento de gemas rotineiramente usado na usina onde se realizou a produção de mudas pré-brotadas com aplicação do fungicida Comet&reg; + o fertilizante Biozyme TF resultou em pegamento de 32% e 59,6%, apenas com o uso de isolados de Metarhizium spp. estes valores foram de até 50% e 86,4%, nos dois experimentos em campo, respectivamente. As mortalidades observadas em lagartas de D. saccharalis que se alimentaram das plantas inoculadas com isolados de Metarhizium spp. atingiram valores de até 80%, sendo a mortalidade confirmada pela esporulação do fungo de até 55%. As lagartas sobreviventes apresentaram menor peso do que aquelas do controle não tratado. A inoculação de Metarhizium spp. em mudas de cana-de-açúcar conferiu proteção a M. javanica, resultando em uma densidade de massa de ovos por grama de raiz nas mudas inoculadas com o fungo até 59,8% menor no primeiro experimento e 64,1% menor no segundo em relação as mudas sem inoculação. Os ensaios de antagonismo mostraram que, todos os isolados de Metarhizium spp. apresentaram alguma forma de inibição tanto para F. moniliforme como para C. falcatum. Dos 24 isolados testados, 20,8% produziram a enzima hidrolítica, &beta;-1,3-glucanase, o que pode estar associado a capacidade de inibição dos fungos fitopatogênicos. Constatou-se que 8 (33,3%) dos isolados produziram sideróforos e sugere que esses fungos apresentam mecanismos de disponibilização do ferro. O conhecimento gerado com este estudo poderá subsidiar novas estratégias de utilização de Metarhizium spp. em campo na produção de MPB de cana-de-açúcar. / The fungi of the genus Metarhizium are entomopathogenic and still have endophytic relations and can live in the soil as saprophytes. The association of these microorganisms with insects is well known, but the direct interactions with the plants are still incipient. The objective of this study was to determine the endophytic colonization capacity in sugarcane roots (Saccharum spp.) of M. robertsii, M. anisopliae and three new Brazilian lineages and to reveal the potential of these fungi as antagonists to two pathogenic fungi responsible for red rot (Fusarium moniliforme and Colletotrichum falcatum) and in control of two major pests, the sugarcane borer, Diatraea saccharalis and nematode, Meloidogyne javanica. Twenty four isolates of Metarhizium spp. were used in plant growth promoting experiments after inoculation in sugarcane plantings in greenhouse and field. The effect of fungal inoculation of sugarcane seedlings was investigated on mortality and development of D. saccharalis, and populations reduction of M. javanica. Inhibition experiments were conducted by in vitro cocultivation with the fungi F. moniliforme and C. falcatum and Trichoderma harzianum. Moreover, qualitative tests were carried out \"in vitro\" for evaluating the capacity of fungi to produce beta-1,3-glucanase and Siderophores. The inoculation of Metarhizium of all species tested promoted the shoot growth, wet and dry root weight compared to control (water). While chemical treatment of seedlings routinely used in sugarcane mills with fungicide application COMET&reg; and fertilizer (Biozyme TF) resulted in 32% and 59.6% efficacy, only with the use of Metarhizium spp. these values were 50% and 86.4%, in both experiments in the field, respectively. Mortalities observed in caterpillars of D. saccharalis that fed the plants inoculated with isolates of Metarhizium spp. reached values of 80%, with the rate of confirmed mortality up to 55%. Caterpillars survivors had lower weight than the untreated control. The inoculation of Metarhizium spp. in sugarcane seedlings conferred protection to M. javanica, resulting in density of egg mass per gram of root in seedlings inoculated with the fungus 59.8% lower in the first experiment and 64.1% lower in the second compared to the seedlings without inoculation. Antagonism assays showed that all isolates of Metarhizium spp. had somehow inhibiting both F. moniliforme and C. falcatum. Among the 24 isolates tested, 20.8% produced the hydrolytic enzyme beta-1,3-glucanase, which may be associated with the ability of inhibiting the phytopathogenic fungi. It was found that eight (33.3%) isolates produced siderophores and suggests that these fungi have iron delivery mechanisms. The knowledge generated by this study may help new strategies for use of Metarhizium spp. on field to produces sugarcane seedlings.