Rizobactérias Da Caatinga: Prospecção E Promoção De Crescimento De Sorgo Em Condições De Estresse Hídrico
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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO DANILO RODRIGUES MONTEIRO RIZOBACTÉRIAS DA CAATINGA: PROSPECÇÃO E PROMOÇÃO DE CRESCIMENTO DE SORGO EM CONDIÇÕES DE ESTRESSE HÍDRICO RECIFE 2021 Danilo Rodrigues Monteiro Engenheiro Agrícola RIZOBACTÉRIAS DA CAATINGA: PROSPECÇÃO E PROMOÇÃO DE CRESCIMENTO DE SORGO EM CONDIÇÕES DE ESTRESSE HÍDRICO Tese apresentada ao Programa de Pós- Graduação em Ciência do Solo, da Universidade Federal Rural de Pernambuco, como parte dos requisitos para obtenção do título de Doutor em Ciência do Solo. Orientador: Prof. Dr. Edivan Rodrigues de Souza Coorientadora: Profª. Drª. Giselle Gomes Monteiro Fracetto Recife 2021 Dados Internacionais de Catalogação na Publicação Universidade Federal Rural de Pernambuco Sistema Integrado de Bibliotecas Gerada automaticamente, mediante os dados fornecidos pelo(a) autor(a) M775r Monteiro, Danilo Rodrigues RIZOBACTÉRIAS DA CAATINGA: PROSPECÇÃO E PROMOÇÃO DE CRESCIMENTO DE SORGO EM CONDIÇÕES DE ESTRESSE HÍDRICO / Danilo Rodrigues Monteiro. - 2021. 139 f. Orientador: Edivan Rodrigues de Souza. Coorientadora: Giselle Gomes Monteirio Fracetto. Inclui referências, apêndice(s) e anexo(s). Tese (Doutorado) - Universidade Federal Rural de Pernambuco, Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo, Recife, 2021. 1. Bactérias promotoras de crescimento. 2. Estresse abiótico. 3. Rizosfera. 4. Semiárido. I. Souza, Edivan Rodrigues de, orient. II. Fracetto, Giselle Gomes Monteirio, coorient. III. Título CDD 631.4 DANILO RODRIGUES MONTEIRO Rizobactérias da Caatinga: prospecção e promoção de crescimento de sorgo em condições de estresse hídrico Tese apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo, da Universidade Federal Rural de Pernambuco, como parte dos requisitos para obtenção do título de Doutor em Ciência do Solo. BANCA EXAMINADORA _____________________________________________________ Prof. Dr. Edivan Rodrigues de Souza Universidade Federal Rural de Pernambuco Orientador _____________________________________________________ Prof. Dr. Arthur Prudêncio de Araújo Pereira Universidade Federal do Ceará _____________________________________________________ Dra. Ana Dolores Santiago de Freiras Universidade Federal Rural de Pernambuco ____________________________________________________ Profa. Dra. Giselle Gomes Monteiro Fracetto Universidade Federal Rural de Pernambuco ____________________________________________________ Dr. Diogo Paes da Costa Universidade Federal do Agreste de Pernambuco “Dizei não à guerra, mas dizei-o com flores” (O Menino do Dedo Verde - Maurice Druon) AGRADECIMENTOS Inicialmente, agradeço ao que tem me sustentado em todo o tempo e que me faz alguém melhor a cada dia. A Deus, entrego os méritos desse trabalho. Aos meus pais, João Monteiro Filho (in memorian) e Jalbanete Rodrigues. Vocês foram e sempre serão meus grandes exemplos. Dias difíceis e saudosos compõem esse documento, mas os ensinamentos de vocês foram cruciais para que eu pudesse concluir tão árdua jornada. A vocês entrego, não apenas o meu agradecimento, mas também todo o meu amor. Aos meus avós, Áurea Farias e Antônio Rodrigues (in memorian), João Monteiro (in memorian) e Maria das Dores (in memorian) pelos ensinamentos e amor a mim concedidos. Aos meus familiares, de forma geral, por me ensinar sempre a insistir e perseverar em meus objetivos. A Nathan Cirino que sempre foi uma peça integrante em tudo. Como diz uma canção “Só enquanto respirar, irei lembrar de você”. Aos meus amigos campinenses (aqui representados por alguns nomes pois seria difícil listar todos) Priscilla Medeiros, Caio Braga, Rayssa Raquel por tudo que vocês representam para mim. A minha amiga Marcela Costa e a minha tia de coração Fátima Costa por tudo que vocês representam para mim e por terem ficado por perto durante todos esses anos. Aos meus amigos Cintia Lins, Hidelblandi Farias, Hugo Bentzen, Martha Katharinne, Pablo Dourado, Aglair Cardoso e Symone Falcão por terem sido minha família e meu suporte desde o mestrado até hoje. Ao meu grupo de pesquisa SAP e a todos que este compõe por estarem sempre conectados e dispostos a ajudar, vislumbrando sempre o bem da produção cinetífica e a excelência nos trabalhos desenvolvidos. Aos amigos do PPG-Ciência do Solo, em especial a José Petrônio, Adriana Bezerra, Emanuelle Maria, Jaciane Rosa, Cíntia Gouveia, Cybelle Souza, Stella Carvalho, Marílya Gabryella, Nara Núbia, William Ramos, por toda a ajuda e carinho durante a minha pesquisa. Aos meus mestres desde a minha alfabetização até os componentes da minha banca de Doutorado, cada um de vocês compuseram meu caráter científico e o desejo de espalhar a semente do saber pelos mais áridos terrenos. A Edivan Rodrigues de Souza, Giselle Gomes Monteiro Fracetto e Felipe Cury Fracetto, por me auxiliarem nas orientações e por fazerem de todo esse processo mais colorido. A disponibilidade e dedicação de vocês para com a pesquisa e ensino serão para sempre guardados em meu coração. Obrigado por toda a empatia e solidariedade nos meus momentos difíceis. A UFCG, por ter sido minha primeira casa científica. A UFRPE, em todas as suas instâncias pelo cuidado e suporte dispensado ao seu corpo discente. O presente estudo foi realizado com o apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – Brasil (CAPES) – Código de financiamento 001. A CAPES, agradeço. Rizobactérias da Caatinga: prospecção e promoção de crescimento de sorgo em condições de estresse hídrico RESUMO GERAL A ampliação do conhecimento da comunidade microbiana na rizosfera de plantas estabelecidas em ambientes áridos e semiáridos contribuem para o desenvolvimento de tecnologias que auxiliam na tolerância de plantas à seca. Dessa forma, foi realizada a prospecção de rizobactérias de espécies endêmicas da Caatinga no Núcleo de Desertificação de Cabobró – PE, semiárido brasileiro, com a finalidade de encontrar bactérias que detivessem mecanismos de promoção de crescimento de plantas e então realizar a inoculação em sorgo. Para tanto, foram realizadas coletas do solo rizosférico de 5 espécies da Caatinga (Cnidoscolus quercifolius; Poincianella pyramidalis [Tul.] L. P. Queiroz; Aspidosperma pyrifolium; Sida galheirensis; Jatropha curcas) de dois sítios de coleta no semiárido de Pernambuco. O isolamento e a purificação das colônias de bactérias foram realizados em meio de cultura com restrição na atividade de água (Aw= 0,957). Os isolados foram submetidos a caracterização de mecanismos diretos e indiretos de promoção de crescimento e proteção a estresses ambientais, como: formação de biofilme; produção de exopolissacarídeos (EPS); solubilização de fosfatos; biossíntese de ácido indolacético (AIA); crescimento em meio enriquecido com ACC como única fonte de nitrogênio; fixação assimbiótica de nitrogênio (FBN); halofilia e halotolerância; produção de N-Amoniacal e produção de enzima extracelular (Catalase). De um total de 60 bactérias isoladas, as 20 BPCPs que apresentaram o maior número de mecanismos diretos ou indiretos foram selecionadas e inoculadas em plantas de Sorgo Forrageiro (IPA- SF – 15) submetidas a umidades do solo referentes a 80 % (0,202 g g-1), 50 % (0,126 g g-1) e 30 % (0,076 g g-1) da capacidade de pote (CP). A partir disso foram avaliados os parâmetros de biometria das plantas, os pigmentos fotossintéticos e a fluorescência da clorofila a. As plantas inoculadas com as BPCPs tiveram um ganho de biomassa fresca de até 200% quando comparadas com os controles sem inoculação. A bactéria 1.4 aumentou em 75% a espessura do caule das plantas de sorgo, quando se comparou as plantas com a umidade de 30% da CP com as de 80% da CP. Os teores de clorofila a e clorofila total apresentaram os maiores acúmulos nas plantas inoculadas com as BPCPs 2.3 e 10.8. As plantas inoculadas com a bactéria 10.8 aumentou em 8 vezes os teores de carotenoides em comparação ao controle sem inoculação a 30% da CP. A emissão da fluorescência inicial da clorofila a foi menos intensa para a bactéria 7.2 (30% da CP), sendo aproximadamente 40% menor que a emissão pelas plantas a 80% da CP. Assim sendo, quanto a resposta ecofisiologica do Sorghum bicolor [L.] Moech observou-se que 11 bactérias (1.4, 1.10, 1.11, 2.3, 2.4, 4.2, 4.6, 6.1, 6.3, 7.2, 10.8) apresentaram grande relevância na melhora da homeostase das plantas em relação aos estímulos negativos do estresse ambiental ao qual estavam expostas. As espécies vegetais de onde foram prospectados os microrganismos xerófilos, apresentam grande potencial biotecnológico, por sustentarem uma comunidade microbiana com uma gama diversa de mecanismos de promoção de crescimento e alívio de estresse abiótico. Palavras-Chave: Bactérias promotoras de crescimento. Estresse abiótico. Rizosfera. Semiárido Rhizobacteria of Caatinga: prospecting and growth promoting in Sorghum under stress water GENERAL ABSTRACT The expansion and deepening of the knowledge of the microbial community in the rhizosphere of common plants in arid and semi-arid environments contributes to the development of technologies that assist in the tolerance of plants to drought. Thus, rhizobacteria of endemic species from the Caatinga were carried out in the Desertification Nucleus of Cabobró - PE, a Brazilian semiarid region, with the goal of finding bacterias that had mechanisms for promoting plant growth and then carry out an inoculation in sorghum. For this purpose, collections of rhizospheric soil were carried out from 5 species of the caatinga (Cnidoscolus quercifolius; Poincianella pyramidalis [Tul.] L. P. Queiroz; Aspidosperma pyrifolium; Sida galheirensis; Jatropha curcas)