Bactérias de solo interagem com plantas e são componentes chave para saúde e vigor vegetal. As associações e interações naturais de plantas e bactérias podem ser manipuladas pela adição de inoculantes bacterianos, que são de grande interesse para a agricultura. Porém, mesmo linhagens bacterianas eficientes e extensivamente testadas em diferentes condições podem falhar em agir como bactérias promotoras de crescimento vegetal (plant growth promoting bacteria, PGPB) em total eficiência e em todos os casos. Isso ocorre devido às numerosas, e complexas, interações entre a planta, o inoculante, a comunidade bacteriana e o ambiente. Esta tese buscou detectar padrões em interações planta-bactéria, para que o inoculante certo seja adicionado nas condições certas. Usando dados de mais de 2200 estirpes isoladas em diversos projetos de nosso grupo, propusemos um modelo que busca explicar quais características bacterianas seriam selecionadas pela planta em condições pobres ou ricas em nutrientes. O modelo propõe que plantas irão favorecer solubilizadores de fosfato (P), como Burkholderia, em condições pobres em nutrientes, e produtores de hormônio vegetal, como Enterobacter, em condições ricas em nutrientes. Este modelo foi, então, testado em um microcosmo, inoculando Burkholderia e Enterobacter, isoladas e em co-inoculação. Testamos estas estirpes em plantas de arroz, usando solos argilosos ricos e arenosos pobres, em um gradiente de diversidade de diluição-até-extinção. Os resultados mostraram que, como sugerido pelo modelo, Burkholderia era uma melhor PGPB em solos pobres, Enterobacter era uma melhor PGPB em solos ricos, e que a solubilização de P e produção de hormônios vegetais são inversamente correlacionadas. Algumas das previsões do modelo não foram confirmadas, especificamente na quantificação de cada característica nos nichos rizosférico e endofítico. O gradiente de diversidade mostrou que eficiência de PGPB, sobrevivência das linhagens e colonização dos nichos são bastante dependentes da comunidade microbiana inicial. No ultimo capítulo desta tese, uma nova metodologia estatística foi testada, enquanto analisou-se o impacto da inoculação bacteriana nas comunidades rizosféricas em relação a teorias da ecologia de invasão. Apesar de algumas de nossas hipóteses terem sido rejeitadas, elas ainda assim são consideravelmente interessantes, e a nova metodologia pode ser muito útil para pesquisa em PGPB, pois ela facilita comparações de resultados de sequenciamento de nova geração. Nós concluímos esta tese afirmando que o modelo e a metodologia estatística apresentada podem ser muito úteis para pesquisa e aplicação de PGPB. / Soil bacteria greatly interact with plants, and are key components for plant health and vigor. The natural associations and interactions of plant and bacteria can be manipulated by addition of bacterial inoculants, which are of great interest to agriculture. However, even highly efficient bacterial strains extensively tested under diverse conditions might fail to act as plant growth promoting bacteria (PGPB) at full efficiency and at all times. This happens because of the multiple, complex interactions between the plant, the inoculant, the bacterial community and the environment. This thesis aims to detect patterns in plant-bacteria interactions, so that the right inoculant is added at the right conditions. Using data over 2200 strains isolated in several projects from our research group, we raised a model that proposes to explain which bacterial traits would be selected by the plant in nutrient poor or nutrient rich conditions. Our model says that plants will favor P solubilizers, like Burkholderia, in nutrient poor conditions and plant hormone producers, like Enterobacter, in nutrient rich conditions. This model was then tested in a diversity gradient microcosm, inoculating Burkholderia and Enterobacter, as single strains and also co-inoculated. We tested these strains in rice plants, using rich clay soils and poor sandy soils, under a dilution-to-extinction diversity gradient. Results show that, as the model suggested, Burkholderia was a better PGPB in poor soils and Enterobacter was a better PGPB in rich soils, and that P solubilization and production of plant hormones by the bacterial communities are indeed inversely correlated. Some of the predictions of the model were not confirmed, specifically on the display of each trait in the rhizosphere and endosphere niches. The diversity gradient shows that PGPB efficiency, strain survival, and strain niche colonization largely depend on the initial microbial community. On the last chapter of this thesis, we used a novel statistical methodology when analyzing the impact of bacterial inoculation on rhizosphere communities under the assumptions of invasion ecology. Although some of our hypothesis did not hold in this case, they are still interesting to consider, and the novel methodology can be very useful for PGPB research as it facilitates comparisons of next generation sequencing results of a test group and a standard, like a non-inoculated control. We conclude this thesis stating that our model and the statistical methodology presented can be very useful for PGPB research and application.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:lume.ufrgs.br:10183/150742 |
| Date | January 2016 |
| Creators | Costa, Pedro Beschoren da |
| Contributors | Passaglia, Luciane Maria Pereira |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS, instname:Universidade Federal do Rio Grande do Sul, instacron:UFRGS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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