The establishment of alfalfa is expensive and good initial stands permit the farmer to secure high yields and spread establishment costs over several years, Of the factors involved: seedbed preparation, fertilization, seed viability, method of planting, and water application are controlled by the farmer, On the other hand, beneficial and detrimental microflora are not so easily controlled because practices aimed at controlling the detrimental microflora may also destroy the beneficial.

Soil and root microbial communities have been studied for decades, and the incorporation of high-throughput techniques and analysis has allowed the identification of endophytic/non-culturable organisms. This has helped characterize and establish the core microbiome of many model plant species which include underground and aboveground organs. Unfortunately, the information obtained from some of these model plants is not always transferable to other agronomic species. In this project, we decided to study the microbiome of the Nicotiana genus because of its importance in plant physiological and plant-microbe interactions studies. The data obtained was used as baseline information that allowed us to better understand the effect of microbial inoculums on the assembly of the microbiome of the plant. We analyzed 16s rRNA amplicons to survey the microbiome in different plant organs and rhizosphere from four different species. Bacterial strains evaluated were screened for a consistent reduction or improvement in plant growth. Four bacterial strains were tested and used as seed inoculum (Lf-Lysinobacillus fusisormis, Ms –Micrococcus sp., Bs–Bacillus sp., Bc–Bacillus cereus). Bs and Bc inoculants caused plant growth promotion, and in contrast Ms caused retarded growth, while Lf acted as a neutral or non-inducing phenotype strain. Data supported that microbial inoculum used as seed treatment caused systemic changes in the host plant microbiome. Functionality of the inoculum was studied and the response in plant growth was linked to hormonal changes (evaluated in the plant and in the bacterial strains). Gene expression analysis using a genome-scale approach revealed that genes that could possibly be involved in stress response are down-regulated for Bc and Bs treatments and up-regulated for Ms. Flexibility variability of the inoculum was also evaluated to have a better understanding of the main factors involved in the promotion or suppression of growth, and possibly its effect in following generations. In summary, the findings of this project support that the plant functional microbiome responds to exogenous stimulation from abiotic and biotic factors by adapting endogenous hormone responses.

Made available in DSpace on 2016-06-02T18:55:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5478.pdf: 1057989 bytes, checksum: fd5f9b601fb9dcd1e824044cd0b9b00b (MD5) Previous issue date: 2013-06-26 / Financiadora de Estudos e Projetos / Blast disease, caused by Magnaporthe grisea (anamorph Pyricularia grisea), is one of the main diseases of wheat and is disseminated throughout main producing states of the Country. It has been causing significant yield loss and is a limiting factor for the crop s expansion in central Brazil where the weather is highly favorable. The use of resistant cultivars can be influenced by weather conditions and concentration of inoculum. Chapter 1 of the present dissertation describes the influence of period of foliar wetness on the occurrence of blast in wheat seedlings in two experiments. The first one employed cultivars BH1146 (resistant) and BR40 (susceptible) inoculated with the Pyricularia isolate PR06- 03. In the second assay, the cultivars were BR18 (resistant) and Anahuac (susceptible) inoculated with the fungal isolate PR01-23. Five treatments were the period of wetness (6, 10, 14, 18 and 24h) in ten replications. Analysis was performed using a completely randomized design with a factorial plan of the treatments (five foliar wetness periods and 2 cultivars). Results showed that the minimum period needed for the development of the disease was 10 hours when inoculated with the isolate PR06-03. The longer the foliar wetness period the higher the incidence and severity of the disease regardless the resistance of cultivars. Chapter 2 aimed to determine the influence of the weather and concentration of P. grisea on the incidence and severity of blast. The experiment used totally randomized design with a factorial plan of the treatments: four concentrations (10³, 104, 105, 106 spores/ml) and two cultivars, ten repetitions. The wheat cultivars were BR18 (resistant) and Anahuac (susceptible) which were inoculated with 50ml of P. grisea suspension (isolate PR06-03) at the concentrations 10³, 104, 105, 106 spores/ml. The seedlings were submitted to temperatures of 22ºC and 28ºC for 18 hours of foliar wetness. The results showed that at 22ºC higher disease severity occurred on susceptible cultivar whereas the disease was the same for both cultivars at 28ºC. The resistant cultivar reacted like a susceptible when submitted to high temperature and high concentration of pathogen. / A brusone é uma das principais doenças do trigo e está disseminada nos principais estados produtores do país, causando danos significativos e sendo fator limitante para a expansão da cultura no Brasil central, principalmente por ser uma doença altamente influenciada pelo clima. Seu controle através de cultivares resistentes pode ser influenciado pelas condições climáticas e pela concentração de inóculo na lavoura. O Capítulo 1 desta dissertação descreve a influência do período de molhamento foliar na ocorrência da brusone, em plântulas de trigo, em dois experimentos. O primeiro com o isolado do fungo Pyricularia grisea (PR01-23) e duas cultivares de trigo no estádio de plântula, com reação diferenciada ao isolado (Anahuac suscetível e BR18 resistente) e o segundo com o isolado do fungo (PR06-03) e duas cultivares de trigo no estádio de plântula (BR40 suscetível e BH1146 resistente). Foram empregadas dez repetições de cinco tratamentos com os diferentes períodos de molhamento foliar (6, 10, 14, 18 e 24h). Avaliou-se a incidência e a severidade da brusone em porcentagem. A análise foi feita através de um delineamento estatístico inteiramente casualizado, com um esquema fatorial dos tratamentos (cinco períodos de molhamento e duas cultivares). Os resultados mostraram que o tempo mínimo requerido para o aparecimento da doença nas plântulas foi de 10 horas, quando inoculadas com o isolado PR01-23 e de 14 horas, quando inoculadas com o isolado PR06-03. Quanto maior o período de molhamento foliar, maior a incidência e a severidade da doença, independente da resistência da cultivar. O Capítulo 2 teve como objetivo determinar a influência da temperatura e concentração de inóculo de Pyricularia grisea na incidência e na severidade da brusone. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, com um esquema fatorial dos tratamentos: quatro concentrações de inóculo (10³, 104, 105 e 106 esporos/mL) e duas cultivares, dez repetições. Utilizou-se duas cultivares de trigo no estádio de plântula (BR18 resistente e Anahuac suscetível) que foram inoculadas com 50 mL de suspensão de P. grisea (isolado PR06-03) nas concentrações 10³, 104, 105 e 106 esporos/mL. As plantas foram submetidas às temperaturas de 22ºC e 28ºC por 18 horas de molhamento foliar. Avaliou-se a incidência e a severidade da brusone em porcentagem. Os resultados obtidos mostraram que à 22ºC a severidade foi maior na cultivar suscetível e igual para as cultivares a 28ºC. A cultivar resistente se comportou de forma semelhante a suscetível, quando submetida à alta temperatura e altas concentrações de inóculo.

O presente trabalho teve como objetivo determinar a digestibilidade in vitro da matéria seca (DIVMS) e matéria orgânica (DIVMO) e as degradabilidades in situ (DIS) da matéria seca (MS), matéria orgânica (MO), fibra em detergente neutro (FDN) e fibra em detergente neutro (FDA) da cana-de-açúcar in natura (CF) e ensilada (SC), bem como da silagem de milho em diferentes ambientes ruminais, utilizando a técnica in situ macro-bag. Para a DIVMS, DIVMO e a degradabilidade in situ foram utilizadas duas vacas não lactantes com peso médio de 450 kg. As rações fornecidas aos animais foram formuladas de maneira a se obter diferentes ambientes ruminais, através da inclusão de diferentes volumosos: CF ou SC. A DIS da MS, MO, FDN e FDA da CF, SC e SM foram avaliadas utilizando-se sacos com porosidade de 50 µm, com medidas de 20 x 40 cm (macro-bag), sendo os volumosos incubados sem prévio processamento (secagem e moagem) nos horários 0, 12, 24, 48, 72, 96 horas. Os tratamentos consistiram de um arranjo hierárquico 3x2 (três volumosos dentro de dois ambientes ruminais) com medidas repetidas nos mesmos animais. Foram também colhidas amostras de fluído ruminal para a avaliação do ambiente ruminal resultante de cada ração experimental, com base na determinação do pH, nitrogênio amoniacal (N-NH3) e concentração dos ácidos graxos de cadeia curta (AGCC). O delineamento experimental foi em blocos ao acaso com medidas repetidas no tempo. Diferenças significativas foram observadas para a concentração molar total dos AGCC nos diferentes tratamentos (P<0,05). O horário de colheita afetou significativamente a concentração molar do ácido acético, total dos AGCC, e o pH ruminal. Foram observadas diferenças significativas (P<0,05) para as frações solúveis (A), potencialmente degradáveis (B), não degradáveis (C) e degradação potencial (DP) da MS dos volumosos avaliados nos diferentes ambientes ruminais. As variáveis de degradação da MO foram afetadas de forma significativa pelos tratamentos (P<0,05), exceto para a taxa de degradação (c%/h), cuja média foi de 2,1%/h. Diferenças significativas (P<0,05) foram observadas para a FDN e FDA, apenas para a fração A dos alimentos incubados nos diferentes ambientes ruminais com médias de 9,11 e 2,66%, respectivamente. Os inóculos utilizados para o ensaio da digestibilidade in vitro foram colhidos dos animais alimentados com as rações para obter os diferentes ambientes ruminais. Os resultados demonstram que as digestibilidades in vitro da CF, SC e SM foram maiores (60,82; 68,36 e 71,79%, respectivamente) quando inoculados no ambiente referente à SC aditivada com Lactobacillus buchneri comparando com o ambiente composto pela CF (53,90; 54,54 e 62,02%). De modo geral, o ambiente ruminal resultante do fornecimento de rações contendo SC foi benéfico à degradabilidade e à digestibilidade dos alimentos estudados. A técnica in situ macro-bag pode ser utilizada para o estudo das frações A, B e C, assim como para a estimativa da DP e efetiva da CF, SC e SM. / The objectives of this study were to determine the in vitro dry matter (DMIVD) and organic matter (OMIVD) digestibilities and in situ degradability (ISD) of dry matter (DM), organic matter (OM), neutral detergent fiber (NDF), acid detergent fiber (ADF) of green chopped sugar cane (GCSC) or sugar cane silage (SCS), as well as corn silage (CS) under different ruminal conditions. For in vitro digestibility and in situ degradability trials, two dry Holstein cows were used (live weight of 450 kg). Diets were formulated to obtain different ruminal conditions by inclusion of two forage sources: GCSC or SCS. The ISD of DM, OM, NDF and ADF were evaluated by using 20 x 40 cm nylon bags (macro-bags), with 50 ?m of porosity. Forages sources were incubated without previous sample processing (drying and grounding) during 0, 12, 24, 48, 72 and 96h. Treatments consisted of a 3x2 hierarchy design (three forages and two ruminal conditions), with repeated measurements in both animals. Rumen fluid sample were taken to evaluate ruminal parameters regarding of each experimental diet, based on pH, ammonia-N (NNH3) and short chain fatty acids (SCFA). The experimental design was a randomized block with time-measurements sampling. Treatments had a significant effect (P<0.05) on the total SCFA molar concentrations. Sampling time affected significantly the molar concentrations of acetic acid and total SCFA, and the ruminal pH. Differences were also observed (P<0.05) for the soluble fraction (A), potentially degradable fraction (B), undegradable fraction (C) and potentially DM degradability (PD) of forages sources evaluated under different ruminal conditions. Organic matter degradability variables were also significantly affected by treatments (P<0.05), except for the degradation rate (%/h), which averaged 2.1%/h. Significant differences (P<0.05) were observed for NDF and ADF only in A fraction of both forages sources under different ruminal conditions, with mean values of 9.11 and 2.66%, respectively. The inocula used for the in vitro digestibility trial were collected from the animals fed with the experimental rations in order to achieve the different ruminal conditions, aiming to different ruminal conditions. The in vitro digestibilities of GCSC, SCS and CS were higher (60.82; 68.36 e 71.79, respectively) when inoculated in the ruminal conditions containing SCS added with Lactobacillus buchneri (SCS), as compared to GCSC (53.90; 54.54 e 62.02%). In conclusion, for the in situ as well for the in vitro trial, the SCS ration resulted in improved ruminal condition for the degradability and digestibility of the evaluated forages. The macro-bag protocol might be used for the A, B and C fractions studies, as welll as for the potential and effective degradability estimation of GCSC, SCS and CS.

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O objetivo deste trabalho foi avaliar dois métodos de encapsulamento de diferentes MPCP para verificar o estabelecimento destes microrganismos no solo e, consequentemente, o efeito do uso dos MPCP no crescimento de mudas de espécies frutíferas. O inóculo microbiano continha as seguintes espécies: Azospirillum brasilense, Burkolderia cepacia, Bacillus thuringienses, B. megaterium, B. cereus, B. subtilis, Tricoderma spp. e Isolado 411. As espécies frutíferas avaliadas foram: Myrciaria cauliflora (DC.) O. Berg (jabuticaba); Myrciaria glazioviana (Kiaersk.) G. Barros & Sobral (cabeludinha); Myrciaria dubia (Kunth) Mc Vaugh (camu-camu); Eugenia brasiliensis Lam. (grumixama); Diospyros kaki L. (caqui); Garcinia brasiliensis Mart. (bacupari); Annona muricata L. (graviola); Duguetia lanceolata A. St. – Hil. (pindaíba); Chrysophyllum cainito L. (caimito); Anacardium occidentale L. (caju); Eriobotrya japonica (Thunb.) Lindl. (nêspera) e Litchi chinensis Sonn. (lichia). O delineamento experimental foi inteiramente casualizado (DIC), em esquema fatorial 3 (controle, alginato de sódio e argila) x 2 (presença e ausência de inóculo microbiano) com cinco repetições (uma muda por repetição). As mudas foram mantidas em 50% de iluminação à temperatura média de 22,5°C, durante noventa dias, sendo avaliada a altura da planta, diâmetro do colo, massa seca da parte aérea e de raiz, atividade enzimática da desidrogenase, determinação do amônio e nitrato, fosfato solúvel em bicarbonato, carbono da biomassa microbiana e número total de bactérias. O diâmetro do caule para as mudas de M. dubia foi maior quando não se utilizou os MPCP, sejam eles encapsulados ou não. A presença de MPCP, independentemente do encapsulante utilizado, promoveu melhor desenvolvimento das mudas de caimito (altura, diâmetro do caule e massa seca de raiz) e de lichia (diâmetro do caule e massa seca da planta). Desta forma, os MPCP favorecem o crescimento das mudas destas espécies. A atividade microbiana no substrato não foi influenciada pela adição de microrganismos encapsulados. Os agentes encapsulantes argila e alginato de sódio, com ou sem inóculo microbiano, podem modificar a atividade enzimática da desidrogenase, o nitrogênio e o carbono da biomassa microbiana no solo, porém são dependentes da espécie frutífera cultivada. / The use of plant growth promoting microorganisms (PGPM) has been accepted as an alternative to reduce the use of chemical fertilizers. The objective of this study was to evaluate two methods of encapsulation of different PGPM to verify the establishment of these microorganisms in the soil and, consequently, the effect of PGPM on the growth of seedlings of fruit species. The microbial inoculums contained the species: Azospirillum brasilense, Burkolderia cepacia, Bacillus thuringienses, B. megaterium, B. cereus, B. subtilis, Tricoderma spp. and Isolado 411. The fruit species evaluated were: Myrciaria cauliflora (DC.) O. Berg; Myrciaria glazioviana (Kiaersk.) G. Barros & Sobral; Myrciaria dubia (Kunth) Mc Vaugh; Eugenia brasiliensis Lam.; Diospyros kaki L.; Garcinia brasiliensis Mart.; Annona muricata L.; Duguetia lanceolata A. St. – Hil.; Chrysophyllum cainito L.; Anacardium occidentale L.; Eriobotrya japonica (Thunb.) Lindl. and Litchi chinensis Sonn. The experimental design was a completely randomized, in a factorial arrangement 3 (control, sodium alginate and clay) x 2 (presence and absence of microbial inoculum) with five replicates (one seedling per replicate). Seedlings were maintained in 50% illumination at an average temperature of 22.5 °C for ninety days, and evaluated for plant height, diameter, root shoot and stem dry shoot, enzymatic activity of dehydrogenase, determination of ammonium and nitrate, bicarbonate soluble phosphate, carbon of the microbial biomass and total number of bacteria. The stem diameter of M. dubia seedlings was higher when PGPM was not used, either encapsulated or not. The presence of PGPM, regardless the encapsulant used, promoted a better development of C. cainito (height, stem diameter and root dry mass) and L. chinensis (stem diameter and plant dry mass) seedlings. In this way, the PGPM favor the growth of the seedlings of these species. Microbial activity in the substrate was not influenced by the addition of encapsulated microorganisms. The encapsulating agent clay and sodium alginate, with or without microbial inoculum, may modify the enzymatic activity of the dehydrogenase, the nitrogen and the carbon of the microbial biomass in the soil, but are dependent on the cultivated fruit species.

O presente trabalho teve como objetivo determinar a digestibilidade in vitro da matéria seca (DIVMS) e matéria orgânica (DIVMO) e as degradabilidades in situ (DIS) da matéria seca (MS), matéria orgânica (MO), fibra em detergente neutro (FDN) e fibra em detergente neutro (FDA) da cana-de-açúcar in natura (CF) e ensilada (SC), bem como da silagem de milho em diferentes ambientes ruminais, utilizando a técnica in situ macro-bag. Para a DIVMS, DIVMO e a degradabilidade in situ foram utilizadas duas vacas não lactantes com peso médio de 450 kg. As rações fornecidas aos animais foram formuladas de maneira a se obter diferentes ambientes ruminais, através da inclusão de diferentes volumosos: CF ou SC. A DIS da MS, MO, FDN e FDA da CF, SC e SM foram avaliadas utilizando-se sacos com porosidade de 50 µm, com medidas de 20 x 40 cm (macro-bag), sendo os volumosos incubados sem prévio processamento (secagem e moagem) nos horários 0, 12, 24, 48, 72, 96 horas. Os tratamentos consistiram de um arranjo hierárquico 3x2 (três volumosos dentro de dois ambientes ruminais) com medidas repetidas nos mesmos animais. Foram também colhidas amostras de fluído ruminal para a avaliação do ambiente ruminal resultante de cada ração experimental, com base na determinação do pH, nitrogênio amoniacal (N-NH3) e concentração dos ácidos graxos de cadeia curta (AGCC). O delineamento experimental foi em blocos ao acaso com medidas repetidas no tempo. Diferenças significativas foram observadas para a concentração molar total dos AGCC nos diferentes tratamentos (P<0,05). O horário de colheita afetou significativamente a concentração molar do ácido acético, total dos AGCC, e o pH ruminal. Foram observadas diferenças significativas (P<0,05) para as frações solúveis (A), potencialmente degradáveis (B), não degradáveis (C) e degradação potencial (DP) da MS dos volumosos avaliados nos diferentes ambientes ruminais. As variáveis de degradação da MO foram afetadas de forma significativa pelos tratamentos (P<0,05), exceto para a taxa de degradação (c%/h), cuja média foi de 2,1%/h. Diferenças significativas (P<0,05) foram observadas para a FDN e FDA, apenas para a fração A dos alimentos incubados nos diferentes ambientes ruminais com médias de 9,11 e 2,66%, respectivamente. Os inóculos utilizados para o ensaio da digestibilidade in vitro foram colhidos dos animais alimentados com as rações para obter os diferentes ambientes ruminais. Os resultados demonstram que as digestibilidades in vitro da CF, SC e SM foram maiores (60,82; 68,36 e 71,79%, respectivamente) quando inoculados no ambiente referente à SC aditivada com Lactobacillus buchneri comparando com o ambiente composto pela CF (53,90; 54,54 e 62,02%). De modo geral, o ambiente ruminal resultante do fornecimento de rações contendo SC foi benéfico à degradabilidade e à digestibilidade dos alimentos estudados. A técnica in situ macro-bag pode ser utilizada para o estudo das frações A, B e C, assim como para a estimativa da DP e efetiva da CF, SC e SM. / The objectives of this study were to determine the in vitro dry matter (DMIVD) and organic matter (OMIVD) digestibilities and in situ degradability (ISD) of dry matter (DM), organic matter (OM), neutral detergent fiber (NDF), acid detergent fiber (ADF) of green chopped sugar cane (GCSC) or sugar cane silage (SCS), as well as corn silage (CS) under different ruminal conditions. For in vitro digestibility and in situ degradability trials, two dry Holstein cows were used (live weight of 450 kg). Diets were formulated to obtain different ruminal conditions by inclusion of two forage sources: GCSC or SCS. The ISD of DM, OM, NDF and ADF were evaluated by using 20 x 40 cm nylon bags (macro-bags), with 50 ?m of porosity. Forages sources were incubated without previous sample processing (drying and grounding) during 0, 12, 24, 48, 72 and 96h. Treatments consisted of a 3x2 hierarchy design (three forages and two ruminal conditions), with repeated measurements in both animals. Rumen fluid sample were taken to evaluate ruminal parameters regarding of each experimental diet, based on pH, ammonia-N (NNH3) and short chain fatty acids (SCFA). The experimental design was a randomized block with time-measurements sampling. Treatments had a significant effect (P<0.05) on the total SCFA molar concentrations. Sampling time affected significantly the molar concentrations of acetic acid and total SCFA, and the ruminal pH. Differences were also observed (P<0.05) for the soluble fraction (A), potentially degradable fraction (B), undegradable fraction (C) and potentially DM degradability (PD) of forages sources evaluated under different ruminal conditions. Organic matter degradability variables were also significantly affected by treatments (P<0.05), except for the degradation rate (%/h), which averaged 2.1%/h. Significant differences (P<0.05) were observed for NDF and ADF only in A fraction of both forages sources under different ruminal conditions, with mean values of 9.11 and 2.66%, respectively. The inocula used for the in vitro digestibility trial were collected from the animals fed with the experimental rations in order to achieve the different ruminal conditions, aiming to different ruminal conditions. The in vitro digestibilities of GCSC, SCS and CS were higher (60.82; 68.36 e 71.79, respectively) when inoculated in the ruminal conditions containing SCS added with Lactobacillus buchneri (SCS), as compared to GCSC (53.90; 54.54 e 62.02%). In conclusion, for the in situ as well for the in vitro trial, the SCS ration resulted in improved ruminal condition for the degradability and digestibility of the evaluated forages. The macro-bag protocol might be used for the A, B and C fractions studies, as welll as for the potential and effective degradability estimation of GCSC, SCS and CS.