Trichoderma species are soil-borne filamentous fungi widely utilized for their many plant health benefits, such as conferring improved growth, disease resistance and abiotic stress tolerance to their hosts. Many Trichoderma species are able to produce the auxin phytohormone indole-3-acetic acid (IAA), and its production has been suggested to promote root growth. Here we show that the production of IAA is strain dependent and diverse external stimuli are associated with its production. In in vitro assays, Arabidopsis primary root length was negatively affected by the interaction with some Trichoderma strains. In soil experiments, a continuum effect on plant growth was shown and this was also strain dependent. In plate assays, some strains of Trichoderma spp. inhibited the expression of the auxin reporter gene DR5 in Arabidopsis primary roots but not secondary roots. When Trichoderma spp. and A. thaliana were physically separated, enhancement of both shoot and root biomass, increased root production and chlorophyll content were observed, which strongly suggested that volatile production by the fungus influenced the parameters analyzed. Trichoderma strains T. virens Gv29.8, T. atroviride IMI206040, T. sp. "atroviride B" LU132, and T. asperellum LU1370 were demonstrated to promote plant growth through volatile production. However, contrasting differences were observed with LU1370 which had a negative effect on plant growth in soil but a positive effect in plate assays. Altogether our results suggest that the mechanisms and molecules involved in plant growth promotion by Trichoderma spp. are multivariable and are affected by the environmental conditions.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-02-06Bitstream added on 2014-06-13T21:05:11Z : No. of bitstreams: 1 pedrinho_ean_dr_jabo.pdf: 618876 bytes, checksum: 1ad857ab1fbea921a5b1a0748c8aaa28 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Estudos sobre a atividade microbiológica que ocorre na rizosfera de diversos vegetais levaram ao descobrimento de grupos de microrganismos importantes para o desenvolvimento vegetal. Dentre eles estão as rizobactérias que são capazes de colonizar as raízes, estimulando-a diretamente ou beneficiando o crescimento e o desenvolvimento de diversas plantas, essas bactérias são chamadas Rizobactérias Promotoras de Crescimento em Plantas ou RPCP. Este trabalho teve o objetivo de isolar, identificar, testar a capacidade da solubilização de fosfato, produção de ácido indol- acético (AIA) e fixação de nitrogênio de alguns isolados obtidos de quatro regiões diferentes do Brasil, assim como o efeito da inoculação destes em sementes de milho (híbrido Imapcto) testados na casa de vegetação. As metodologias utilizadas neste trabalho propiciaram a seleção de isolados que se destacaram positivamente. A análise parcial do gene 16S rRNA dos 87 isolados possibilitou a identificação dos gêneros, Bacillus, Burkholderia e Azospirillum, sendo os mais freqüentes totalizando 78% dos isolados, seguidos de Sphingomonas, Pseudomonas, Herbaspirillum, Pantoea e Bosea. Desses, 42 foram positivos no teste colorimétrico para detecção de produção do AIA e somente 24 apresentaram a capacidade de solubilização do fosfato. A partir destes resultados selecionou-se um organismo pertencente ao gênero Sphingomonas para ser testado em casa de vegetação como promotor de crescimento em conjunto com as estirpes de Azospirillum brasilense (AbV5 e AbV6). As plantas foram avaliadas quanto à altura, aos vinte e setenta dias após a germinação, e a massa seca da parte aérea e radicular foram quantificadas após setenta dias, no encerramento do experimento. Já a capacidade de redução do acetileno a etileno in vitro foi positiva somente para quatro organismos pertencentes aos gêneros Pseudomonas... / Studies on the microbial activity that occurs in the rhizosphere of different plants have led to the discovery of groups of important microorganisms to plant development. Among them are the rhizobacteria that are able to colonize the roots, stimulating it directly or benefiting the growth and development of many plants, these bacteria are called Plant Growth Promotion Rhizobacteria in plants or RPCP. This study aimed to isolate, identify, test the ability of phosphate solubilization, production of indoleacetic acid (IAA) and nitrogen fixation of some isolates from four different regions of Brazil, as well as the effect of inoculation in these maize seeds (hybrid Imapcto) tested in the greenhouse. The methods used in this study enabled the selection of isolates that stood out positively. The analysis of partial 16S rRNA gene of the 87 isolates allowed the identification of genera, Bacillus, Azospirillum and Burkholderia, with the most frequent totaling 78% of isolates, followed by Sphingomonas, Pseudomonas, Herbaspirillum, Pantoea and Bosea. Of these, 42 were positive in the colorimetric test for detection of production of the EIA and only 24 had the capacity of phosphate solubilization. From these results picked up a body belonging to the genus Sphingomonas to be tested in the greenhouse as promoter of growth together with the strains of Azospirillum brasilense (AbV5 and AbV6). The plants were then evaluated for the twenty and seventy days after germination and dry weight of shoot and root were quantified after seventy days, at the end of the experiment. The capacity of reduction of acetylene to ethylene in vitro were positive for only four bodies belonging to the genera Pseudomonas, Burkholderia, Sphingomonas and Herbaspirillum amid NFb. With these isolates tested was the ability to fix nitrogen evaluating the development of maize seedlings in a greenhouse for thirty days... (Complete abstract click electronic access below)

Orientadora: Eliana Gertrudes de Macedo Lemos / Banca: Jackson Antonio Marcondes / Banca: Lúcia Maria Carareto Alves / Banca: Cristina Lacerda Soares Petrarolha Silva / Banca: Rodrigo Matheus Pereira / Resumo: Estudos sobre a atividade microbiológica que ocorre na rizosfera de diversos vegetais levaram ao descobrimento de grupos de microrganismos importantes para o desenvolvimento vegetal. Dentre eles estão as rizobactérias que são capazes de colonizar as raízes, estimulando-a diretamente ou beneficiando o crescimento e o desenvolvimento de diversas plantas, essas bactérias são chamadas Rizobactérias Promotoras de Crescimento em Plantas ou RPCP. Este trabalho teve o objetivo de isolar, identificar, testar a capacidade da solubilização de fosfato, produção de ácido indol- acético (AIA) e fixação de nitrogênio de alguns isolados obtidos de quatro regiões diferentes do Brasil, assim como o efeito da inoculação destes em sementes de milho (híbrido Imapcto) testados na casa de vegetação. As metodologias utilizadas neste trabalho propiciaram a seleção de isolados que se destacaram positivamente. A análise parcial do gene 16S rRNA dos 87 isolados possibilitou a identificação dos gêneros, Bacillus, Burkholderia e Azospirillum, sendo os mais freqüentes totalizando 78% dos isolados, seguidos de Sphingomonas, Pseudomonas, Herbaspirillum, Pantoea e Bosea. Desses, 42 foram positivos no teste colorimétrico para detecção de produção do AIA e somente 24 apresentaram a capacidade de solubilização do fosfato. A partir destes resultados selecionou-se um organismo pertencente ao gênero Sphingomonas para ser testado em casa de vegetação como promotor de crescimento em conjunto com as estirpes de Azospirillum brasilense (AbV5 e AbV6). As plantas foram avaliadas quanto à altura, aos vinte e setenta dias após a germinação, e a massa seca da parte aérea e radicular foram quantificadas após setenta dias, no encerramento do experimento. Já a capacidade de redução do acetileno a etileno in vitro foi positiva somente para quatro organismos pertencentes aos gêneros Pseudomonas... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Studies on the microbial activity that occurs in the rhizosphere of different plants have led to the discovery of groups of important microorganisms to plant development. Among them are the rhizobacteria that are able to colonize the roots, stimulating it directly or benefiting the growth and development of many plants, these bacteria are called Plant Growth Promotion Rhizobacteria in plants or RPCP. This study aimed to isolate, identify, test the ability of phosphate solubilization, production of indoleacetic acid (IAA) and nitrogen fixation of some isolates from four different regions of Brazil, as well as the effect of inoculation in these maize seeds (hybrid Imapcto) tested in the greenhouse. The methods used in this study enabled the selection of isolates that stood out positively. The analysis of partial 16S rRNA gene of the 87 isolates allowed the identification of genera, Bacillus, Azospirillum and Burkholderia, with the most frequent totaling 78% of isolates, followed by Sphingomonas, Pseudomonas, Herbaspirillum, Pantoea and Bosea. Of these, 42 were positive in the colorimetric test for detection of production of the EIA and only 24 had the capacity of phosphate solubilization. From these results picked up a body belonging to the genus Sphingomonas to be tested in the greenhouse as promoter of growth together with the strains of Azospirillum brasilense (AbV5 and AbV6). The plants were then evaluated for the twenty and seventy days after germination and dry weight of shoot and root were quantified after seventy days, at the end of the experiment. The capacity of reduction of acetylene to ethylene in vitro were positive for only four bodies belonging to the genera Pseudomonas, Burkholderia, Sphingomonas and Herbaspirillum amid NFb. With these isolates tested was the ability to fix nitrogen evaluating the development of maize seedlings in a greenhouse for thirty days... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

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A Brachiaria brizantha é considerada uma das forrageiras preferidas entre os agropecuaristas por possuir elevada produção de forragem, tolerância ao calor e ao déficit hídrico, alta resposta à aplicação de fertilizantes, produção em grande massa de raízes e sementes, resistência à cigarrinha das pastagens (exceto as pertencentes ao gênero Mahanarva) e boa competição com plantas invasoras. É considerada a principal fonte de alimento para bovinos, sendo utilizada tanto na cria, recria, como na engorda dos animais. As bactérias fixadoras de nitrogênio ou diazotróficas são procariotos capazes de reduzir o N2 a NH3, forma assimilável pelos organismos, e também podem produzir hormônios vegetais, como ácido-indol-acético, que estimulam o crescimento radicular da planta. Estes micro-organismos apresentam grande importância para a manutenção dos ecossistemas. Sua associação com as raízes de plantas e seu efeito promotor quando associados à Brachiaria brizantha possibilitaria a recuperação de áreas de pastagens que apresentam deficiência de nitrogênio, o que é um mecanismo ainda pouco explorado. Com o objetivo de estudar esta possibilidade, foram escolhidas três áreas (Nova Odessa-SP, São Carlos- SP e Campo Verde-MT), preferencialmente onde o nitrogênio era limitante, constituídas por pastagem de Brachiaria brizantha para a amostragem de solo e raiz. Os três locais demonstraram a ocorrência de diazotróficos, após o isolamento e cultivo das bactérias em meio de cultivo semisólido sem adição de nitrogênio na forma combinada (JNFb). Foram obtidas 110 estirpes bacterianas e, após sorteio aleatório, 72 isolados foram mantidos para realização de testes a fim de se avaliar o potencial biotecnológico das bactérias. Destes, 10 demonstraram atividade da nitrogenase quando submetidos ao método de aumento na concentração de nitrogênio total (Ntotal) em meio de cultura. 57 isolados foram capazes de reduzir o gás acetileno a etileno quando submetidos à técnica de redução de acetileno. As estirpes bacterianas C4 (Pseudomonas sp.) e C7 (Azospirillum sp.), isoladas da rizosfera de Brachiaria brizantha da área de Campo Verde-MT, se destacaram das demais por apresentar atividade da nitrogenase muito superior até a de bactérias diazotróficas que foram incluídas na avaliação como testemunhas positivas. Outros 68 isolados produziram o hormônio vegetal ácido-indol-acético quando cultivados em meio de cultivo LB, na presença de triptofano. A produção variou de 0,39µg/mL a 195 µg/mL de AIA. Todos os 72 isolados foram utilizados em experimento em casa de vegetação para avaliar o efeito de inoculação em B. brizantha quando com eles inoculada. Avaliaram-se a matéria seca da parte aérea e raiz e o teor de nitrogênio total da parte aérea através do método micro-Kjeldhal. Nenhum isolado diferiu significativamente do controle sem inoculação bacteriana que continha a mesma dose de nitrogênio fornecido às plantas. O seqüenciamento parcial do gene 16S rRNA dos 72 isolados permitiu a caracterização de sete grupos genotípicos: Stenotrophomonas sp, Pseudomonas sp., Xanthomonas sp., Bacillus sp., Rhizobium sp, Sphingomonas sp. e Azospirillum sp. O gênero Stenotrophomonas sp. predominou (69%) nas três áreas de estudo. / Brachiaria brizantha is considered one of preferred fodders among farmers for having high forage yield, tolerance to heat and drought, high response to fertilizer application, large production of root mass and seeds, resistance to grassland leafhopper (except those belonging to the genus Mahanarva) and good competition with weeds. It is considered the main source of food for cattle, being used in the raising, breeding, and fattening of animals. The nitrogen fixing bacteria or diazotrophs are prokaryotes able to reduce N2 to NH3, which is assimilated by organisms, and may also produce plant hormones such as indole-acetic acid, which stimulates root growth. These micro-organisms have great importance for the maintenance of ecosystems. Their association with plant roots and their promoting effect when combined with Brachiaria brizantha enable recovery of nitrogen-deficient grazing areas, which is a mechanism still little explored. Therefore, three areas were chosen (Nova Odessa-SP, Sao Carlos-SP and Campo Verde-MT), preferably where nitrogen was limiting, consisting of Brachiaria brizantha from which samples of soil and roots were collected. The three sites showed the occurrence of diazotrophs after the isolation and cultivation of bacteria in semi-solid culture medium with no nitrogen added in the combined form (JNFb). It was obtained 110 bacterial strains and, after the raffle random, 72 were kept isolated for testing in order to assess the biotechnological potential of bacteria. From which, 10 showed nitrogenase activity when subjected to the method of total nitrogen concentration increase (N-total) in the culture medium. 57 isolates were able to reduce acetylene to ethylene when subjected to the acetylene reduction technique. The strains C4 (Pseudomonas sp.) and C7 (Azospirillum sp.), isolated from the rhizosphere of Brachiaria brizantha in the area of Campo Verde-MT, stood out from the others by presenting nitrogenase activity far superior to that of diazotrophs recommended as positive controls. Other 68 isolates produced the plant hormone indole-acetic acid when grown in LB culture medium in the presence of tryptophan. Production ranged from 0.39 g/mL to 195 g/mL of IAA. All 72 isolates were used in an experiment in a greenhouse to evaluate the effect of inoculation on B. brizantha. Evaluations were carried out on dry matter of shoot and root and total nitrogen content of the shoot through the micro-Kjeldahl method. None of the isolates differed significantly from the control without bacterial inoculation which contained the same amount of nitrogen supplied to plants. Partial sequencing of the 16S rRNA of the 72 isolates allowed the characterization of seven genotype groups: Stenotrophomonas sp., Pseudomonas sp., Xanthomonas sp., Bacillus sp., Rhizobium, Sphingomonas sp. and Azospirillum sp. The genus Stenotrophomonas sp. predominated (69%) in the three study areas.

A Brachiaria brizantha é considerada uma das forrageiras preferidas entre os agropecuaristas por possuir elevada produção de forragem, tolerância ao calor e ao déficit hídrico, alta resposta à aplicação de fertilizantes, produção em grande massa de raízes e sementes, resistência à cigarrinha das pastagens (exceto as pertencentes ao gênero Mahanarva) e boa competição com plantas invasoras. É considerada a principal fonte de alimento para bovinos, sendo utilizada tanto na cria, recria, como na engorda dos animais. As bactérias fixadoras de nitrogênio ou diazotróficas são procariotos capazes de reduzir o N2 a NH3, forma assimilável pelos organismos, e também podem produzir hormônios vegetais, como ácido-indol-acético, que estimulam o crescimento radicular da planta. Estes micro-organismos apresentam grande importância para a manutenção dos ecossistemas. Sua associação com as raízes de plantas e seu efeito promotor quando associados à Brachiaria brizantha possibilitaria a recuperação de áreas de pastagens que apresentam deficiência de nitrogênio, o que é um mecanismo ainda pouco explorado. Com o objetivo de estudar esta possibilidade, foram escolhidas três áreas (Nova Odessa-SP, São Carlos- SP e Campo Verde-MT), preferencialmente onde o nitrogênio era limitante, constituídas por pastagem de Brachiaria brizantha para a amostragem de solo e raiz. Os três locais demonstraram a ocorrência de diazotróficos, após o isolamento e cultivo das bactérias em meio de cultivo semisólido sem adição de nitrogênio na forma combinada (JNFb). Foram obtidas 110 estirpes bacterianas e, após sorteio aleatório, 72 isolados foram mantidos para realização de testes a fim de se avaliar o potencial biotecnológico das bactérias. Destes, 10 demonstraram atividade da nitrogenase quando submetidos ao método de aumento na concentração de nitrogênio total (Ntotal) em meio de cultura. 57 isolados foram capazes de reduzir o gás acetileno a etileno quando submetidos à técnica de redução de acetileno. As estirpes bacterianas C4 (Pseudomonas sp.) e C7 (Azospirillum sp.), isoladas da rizosfera de Brachiaria brizantha da área de Campo Verde-MT, se destacaram das demais por apresentar atividade da nitrogenase muito superior até a de bactérias diazotróficas que foram incluídas na avaliação como testemunhas positivas. Outros 68 isolados produziram o hormônio vegetal ácido-indol-acético quando cultivados em meio de cultivo LB, na presença de triptofano. A produção variou de 0,39µg/mL a 195 µg/mL de AIA. Todos os 72 isolados foram utilizados em experimento em casa de vegetação para avaliar o efeito de inoculação em B. brizantha quando com eles inoculada. Avaliaram-se a matéria seca da parte aérea e raiz e o teor de nitrogênio total da parte aérea através do método micro-Kjeldhal. Nenhum isolado diferiu significativamente do controle sem inoculação bacteriana que continha a mesma dose de nitrogênio fornecido às plantas. O seqüenciamento parcial do gene 16S rRNA dos 72 isolados permitiu a caracterização de sete grupos genotípicos: Stenotrophomonas sp, Pseudomonas sp., Xanthomonas sp., Bacillus sp., Rhizobium sp, Sphingomonas sp. e Azospirillum sp. O gênero Stenotrophomonas sp. predominou (69%) nas três áreas de estudo. / Brachiaria brizantha is considered one of preferred fodders among farmers for having high forage yield, tolerance to heat and drought, high response to fertilizer application, large production of root mass and seeds, resistance to grassland leafhopper (except those belonging to the genus Mahanarva) and good competition with weeds. It is considered the main source of food for cattle, being used in the raising, breeding, and fattening of animals. The nitrogen fixing bacteria or diazotrophs are prokaryotes able to reduce N2 to NH3, which is assimilated by organisms, and may also produce plant hormones such as indole-acetic acid, which stimulates root growth. These micro-organisms have great importance for the maintenance of ecosystems. Their association with plant roots and their promoting effect when combined with Brachiaria brizantha enable recovery of nitrogen-deficient grazing areas, which is a mechanism still little explored. Therefore, three areas were chosen (Nova Odessa-SP, Sao Carlos-SP and Campo Verde-MT), preferably where nitrogen was limiting, consisting of Brachiaria brizantha from which samples of soil and roots were collected. The three sites showed the occurrence of diazotrophs after the isolation and cultivation of bacteria in semi-solid culture medium with no nitrogen added in the combined form (JNFb). It was obtained 110 bacterial strains and, after the raffle random, 72 were kept isolated for testing in order to assess the biotechnological potential of bacteria. From which, 10 showed nitrogenase activity when subjected to the method of total nitrogen concentration increase (N-total) in the culture medium. 57 isolates were able to reduce acetylene to ethylene when subjected to the acetylene reduction technique. The strains C4 (Pseudomonas sp.) and C7 (Azospirillum sp.), isolated from the rhizosphere of Brachiaria brizantha in the area of Campo Verde-MT, stood out from the others by presenting nitrogenase activity far superior to that of diazotrophs recommended as positive controls. Other 68 isolates produced the plant hormone indole-acetic acid when grown in LB culture medium in the presence of tryptophan. Production ranged from 0.39 g/mL to 195 g/mL of IAA. All 72 isolates were used in an experiment in a greenhouse to evaluate the effect of inoculation on B. brizantha. Evaluations were carried out on dry matter of shoot and root and total nitrogen content of the shoot through the micro-Kjeldahl method. None of the isolates differed significantly from the control without bacterial inoculation which contained the same amount of nitrogen supplied to plants. Partial sequencing of the 16S rRNA of the 72 isolates allowed the characterization of seven genotype groups: Stenotrophomonas sp., Pseudomonas sp., Xanthomonas sp., Bacillus sp., Rhizobium, Sphingomonas sp. and Azospirillum sp. The genus Stenotrophomonas sp. predominated (69%) in the three study areas.

Stomata are small pores that are located on the surface of epidermal leaves, and they can regulate the uptake of CO2 and prevent water lose by opening and closing the pores. Stomata of plants can be regulated by external condition such as CO2, biotic and abiotic stresses and internal factors. CAM (crassulacean acid metabolism) plants adapt to hot and dry environments by closing stomata during the day and opening stomata during the cool night. However, it is still unclear how CAM plants open their stomata during the night and close them during the day. In this study, a number of factors were evaluated for their potential roles in promoting stomatal opening in the model CAM plant Kalanchoe laxiflora. Citrate is an important organic acid and it accumulates during the night in CAM plants. It is shown in this study that citrate promoted stomatal opening in detached leaf epidermis of Kalanchoe laxiflora. Further, the cytokinin zeatin is also shown to stimulate stomatal opening in detached leave of Kalanchoe laxiflora. Melatonin is an important regulator of circadian rhythms in mammals and has been implicated in regulation of plant abiotic stress responses. Melatonin was detected in the leaves of Kalanchoe laxiflora. It promoted stomatal opening in detached epidermis of Kalanchoe laxiflora. Together, these results suggest that stomata of Kalanchoe laxiflora respond to citrate and malate which are the main organic acids accumulate during nighttime and also to some signaling molecules (zeatin, melatonin, and serotonin) by opening stomata during dark period.

Made available in DSpace on 2015-04-20T12:31:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Aloisio Freitas Chagas Junior.pdf: 1425510 bytes, checksum: 861fcee7c2ea43864c650307852db610 (MD5) Previous issue date: 2007-04-13 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / To increase the rhizobia contribution to plants nutrition and development is necessary to develop researches for selecting more efficient nitrogen fixation strains. This research work had as objectives, to accomplish morphologic characterization of rhizobia isolated from Amazonian soils; laboratory evaluations about the tolerance to acidity and toxic Al, the capacity to solubilize calcium (P-Ca) and aluminum (P-Al) phosphates, the indole-acetic acid production (AIA); the ability of the isolates to induce nodulation and to fix nitrogen under the acidity and low fertility conditions of the regional soils in greenhouse experiment; to genetically characterize the isolated ones selected using the PCR-RFLP technique. The infectivity test showed that there was significant increase in the cowpea biomass. With relationship to the phenotypic characterization, the 200 isolates showed a great diversity. Among these, 165 and 127 presented high tolerance within the media with pH 4,5 and pH 4,5 + Al, respectively. From the 200 isolates, 68 solubilized P-Ca and 47 P-Al, and 32 isolates solubilized both P-Ca and P-Al. The AIA production significantly increased (p <0,01) with tryptophan quantities added in the medium for 19 of the 92 isolates tested in the experiment. It was observed production of dry matter and nodule number and mass superior simbiotic to the control treatment and similar to the fertilized treatment for various rhizobia isolates. The 20 selected isolates evaluated presented high genotypic diversity, with the derived dendrogram PCR-RFLP profiles showing that they can be divided inside two main genders, Rhizobium and Bradyrhizobium. Associating the results of simbiotic efficiency and nodulation, it was observed that the isolates of rhizobia from Amazonian soils presented good results, and they can be recommended for tests of agronomic efficiency for cowpea bean. / Para aumentar a contribuição de rizóbia na nutrição e desenvolvimento de plantas é necessário desenvolver pesquisas de seleção de estirpes mais eficientes quanto à fixação do N2. Este trabalho teve como objetivos, realizar a caracterização morfológica de isolados de rizóbio oriundos de solos amazônicos; avaliar em laboratório, a tolerância à acidez e Al tóxico, a capacidade de solubilização de fosfato de cálcio (P-Ca) e alumínio (P-Al), a produção de acido indol-acético (AIA); a capacidade de isolados em induzirem nodulação e fixarem nitrogênio sob as condições de acidez e baixa fertilidade dos solos regionais em casa-de-vegetação; caracterizar geneticamente os isolados selecionados usando a técnica de PCR-RFLP. Os testes de infectividade mostraram que houve aumento significativo na biomassa de caupi. Quanto à caracterização fenotípica, os 200 isolados mostraram uma grande diversidade. Dentre estes, 165 e 127 isolados apresentaram elevada tolerância nos meios de cultura com pH 4,5 e pH 4,5 + Al, respectivamente. Dos 200 isolados testados, 68 solubilizaram P-Ca e 47 P-Al, sendo que 32 solubilizaram tanto o P Ca quanto o P Al. A produção de AIA aumentou significativamente com as doses de triptofano adicionadas ao meio (p<0,01) para 19 dos 92 isolados testados no experimento. Observou-se produção de matéria seca, número e massa seca dos nódulos e acúmulo de nitrogênio superiores ao tratamento testemunha e similares ao tratamento adubado para vários isolados de rizóbia. Os 20 isolados selecionados e avaliados apresentaram alta diversidade genotípica, onde o dendrograma derivado de perfis de PCR-RFLP mostrou que podem ser divididos dentro de dois gêneros principais, Rhizobium e Bradyrhizobium. Associando-se os resultados de eficiência simbiótica e nodulação, observou-se que os isolados de rizóbio de solos da Amazônia apresentaram bom desempenho e podem ser recomendados para testes de eficiência agronômica em feijão caupi.

Halogenierte Verbindungen treten in der Natur in einer großen Vielzahl auf. Ihre Funktionen können sehr vielfältig sein und reichen von antimikrobiellen Aktivitäten bis hin zu pflanzlichen Wachstumsregulatoren. Vor allem in Pilzen und Bakterien gibt es eine Reihe halogenierter Substanzen. Die Synthesewege und beteiligten Enzyme dieser Verbindungen sind weitestgehend aufgeklärt. Bei einer Klasse von halogenierenden Enzymen handelt es sich um Flavin-abhängige Tryptophan-Halogenasen, welche die Aminosäure Tryptophan regioselektiv und substratspezifisch an bestimmten Positionen des Indolrings halogenieren können. Tryptophan ist eine essenzielle Aminosäure, welche sehr vielfältige Funktionen innerhalb der Zellen besitzt. So wird diese in Polypeptidketten von Enzymen und Proteinen eingebaut und dient als Vorstufe für viele verschiedene Stoffwechselprodukte. Das Pflanzenhormon Indol-3-Essigsäure (IAA) leitet sich z. B. aus ebendieser Aminosäure ab. Pflanzenhormone haben sehr vielfältige Funktionen innerhalb der Pflanzen und spielen z. B. bei der Entwicklung, Differenzierung und Abwehr eine wichtige Rolle. In einigen Pflanzen konnte eine halogenierte Form von IAA, die 4-Chlorindol-3-Essigsäure, nachgewiesen werden. In verschiedenen Versuchen konnte gezeigt werden, dass diese Verbindung eine erhöhte Reaktivität gegenüber der nicht halogenierten Form aufweist. Die Wirkung dieser Substanz wurde in den letzten Jahrzehnten gut untersucht, über die an der Synthese beteiligten Enzyme dieses Pflanzenhormons ist jedoch kaum etwas bekannt. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Gene von drei bakteriellen Tryptophan-Halogenasen (pyrH, thiH und prnA) in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana exprimiert und die Bildung von chlorierten Substanzen genauer untersucht. Hauptaugenmerk wurde dabei auf mögliche chlorierte Metabolite gelegt, welche sich von der Aminosäure Tryptophan ableiten. Neben der Expression der bakteriellen Halogenasegene wurden diese zusätzlich für die Modellpflanze optimiert und unter der Kontrolle des 2× 35S-Promotors in Arabidopsis thaliana transformiert. Die heterologe Expression von AtpyrH, AtthiH, AtprnA, sowie der optimierten Gene AtpyrHopt, AtthiHopt und AtprnAopt konnte in verschiedenen transgenen Linien in den Pflanzen nachgewiesen werden. Die Expression der Halogenasegene variiert dabei in den untersuchten Linien. Durch die Optimierung konnte keine erhöhte Expression der Gene erzielt werden. Lediglich bei der Expression von AtpyrHopt zeigte sich ein erhöhtes Niveau der Genregulation im Vergleich zu AtpyrH. Der Nachweis, dass die transgenen Arabidopsis thaliana-Pflanzen, welche eines der Halogenasegene exprimieren, in der Lage sind die Aminosäure an der entsprechenden Position (5, 6 oder 7) zu halogenieren konnte für alle stabil transformierten Gene erbracht werden. Zusätzlich gelang es, die Halogenase-Enzyme aus transgenen Pflanzen von AtpyrH und AtpyrHopt anzureichern und deren Funktionsfähigkeit in einem Enzym-Test nachzuweisen. Es konnten ebenfalls weitere chlorierte Intermediate detektiert werden, welche u. a. Vorläufermoleküle des Hormons IAA aber auch weiterer Substanzen wie z. B. Camalexin sind. Für Arabidopsis thaliana-Wildtyp konnte die Möglichkeit zur Bildung von Cl-IAA durch die Zugabe von chloriertem Tryptophan gezeigt werden. Die an der Biosynthese beteiligten Enzyme können das chlorierte Substrat verwenden und dem Stoffwechsel zuführen. Die Bildung der chlorierten Verbindungen erfolgte in den transgenen Arabidopsis thaliana-Pflanzen ohne eine zusätzliche Expression einer Flavin-Reduktase. Das für die Halogenierungsreaktion notwendige FADH2 kann durch die Pflanzen selbst zur Verfügung gestellt werden. Die unterschiedliche Regulation der Gene führte bei den transgenen Linien nicht zu phänotypischen Unterschieden. Sowohl die Entwicklung der Pflanzen, als auch die Anzahl und Größe der Rosettenblätter entspricht dem Wildtyp und ist durch die Bildung chlorierter Verbindungen nicht beeinflusst. In verschiedenen Tests wurde die erhöhte Bioaktivität sowohl von chloriertem Tryptophan als auch chlorierter IAA in in vitro Experimenten mit verschiedenen Pflanzen bestätigt. Chlorierte IAA hemmte zusätzlich dazu das Wachstum des Bakteriums Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000. In phytopathologischen Untersuchungen mit verschiedenen transgenen Pflanzen zeigte sich, dass Linien von AtthiHopt, AtprnA und AtprnAopt mitunter eine verbesserte Resistenz gegen bestimmte Pathogene aufweisen. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die Bildung von chloriertem Tryptophan und chloriertem Indol-3-Acetonitril durch die heterologe Expression von Flavin-abhängigen Tryptophan-Halogenasen in Arabidopsis thaliana sowohl durch die ursprünglichen bakteriellen, als auch die optimierten Gene möglich ist.