Débora Francine Gomes Silva Pereira. Transformações do nitrogênio associadas a bactérias endofíticas de bananeira

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Débora Francine Gomes Silva Pereira. Transformações do nitrogênio associadas a bactérias endofíticas de bananeira. 2014. 49 p. Dissertação (Mestrado em Produção Vegetal no Semiárido) – Universidade Estadual de Montes Claros, Janaúba, 2014.

O presente estudo objetivou caracterizar as reações metabólicas e os genes associados à transformação do nitrogênio por bactérias endofíticas de banana. O estudo foi realizado nas dependências da Universidade Estadual de Montes Claros (UNIMONTES), no Campus de Janaúba, região Norte do Estado de Minas Gerais. A identificação em níveis de gênero e espécie foi realizada por meio do sequenciamento parcial da região rDNA 16S. Foram avaliadas a fixação assimbiótica de nitrogênio in vitro, a redução do nitrato e a produção de urease. Foi realizado ainda o estudo molecular dos genes envolvidos, as enzimas nitrogenase e nitrito redutase. Os testes bioquímicos foram realizados em delineamento inteiramente casualizado, os tratamentos foram constituídos de 40 isolados bacterianos com três repetições. Após o sequenciamento parcial da região rDNA 16S, foram obtidas 40 sequências com boa qualidade. A análise das sequências revelou que os isolados estão distribuídos por 4 gêneros, Bacillus, Rhizobium, Klebsiela e Enterobacter. O gênero Bacillus foi o que ocorreu com maior frequência (92,5%). Em relação aos outros gêneros, houve apenas um representante de cada gênero (2,5 %). Dez espécies do gênero Bacillus foram identificadas: B. subtilis (11 isolados), B. pumilus (10 isolados), B. safensis (5 isolados), B. altitudinus (3 isolados), B. thuringienses (2 isolados), B. cereus (2 isolados), B. amyloliquefaciens (1 isolado), B. aerophilus (1 isolado), B. axarquienses (1 isolado) e B. megaterium (1 isolado). Sendo as espécies B. subtilis e B. pumilus predominantes sobre as demais, representando 27,5% e 25%, respectivamente. Avaliando-se conjuntamente os resultados dos testes bioquímicos foi observado que apenas três isolados (13, 105 e 171) apresentaram habilidades múltiplas: crescimento em meio NFb, redução de nitrato e produção de urease. Os isolados são pertencentes ao gênero Bacillus e das espécies subtilis, thuringienses e amyloliquefaciens. Quatro isolados identificados pelos números 20, 29, 112 e 115 demonstraram a capacidade de crescimento em meio NFb e redução do nitrato, enquanto os demais apresentaram habilidades para redução do nitrato a nitrito e atividade da urease. Dentre os isolados avaliados, 12,5% amplificaram o gene nifH: B subtilis isolados (13, 86, 93 e 112); B. pumilus, isolado 61; B. safensis, isolado 137 e B. altitudinus isolado 173. Para o gene nirK, 7,5% dos isolados amplificaram esta região, com destaque para o isolados 22, 61 e 137 das espécies K. pneumoniae, B. pumilus e B. safensis, respectivamente. Em relação ao gene nirS, apenas 5% dos isolados amplificaram para esta região, ambos do gênero Bacillus, isolados 18 e 193 que correspondem às espécies B. axarquienses e B. aerophilus. Os resultados da amplificação do gene nifH, em conjunto com os resultados obtidos para o crescimento em meio NFb e redução do acetileno, indicam o baixo potencial para fixação biológica do nitrogênio por parte dos isolados e, embora alguns isolados tenham características de fixadores, não atuam como tais, desenvolvendo em vez disso a rota de desnitrificação. Os resultados positivos para redução de nitrato e produção de urease determinam o perfil metabólico de bactérias endofíticas de banana isoladas na região norte de Minas, o que possibilitará o manejo adequado delas quando usadas como inoculantes. Diante dos resultados obtidos e das diferentes habilidades apresentadas pelas bactérias endofíticas, podemos sugerir que uma das estratégias a serem consideradas em futuros trabalhos concentra-se na aplicação e avaliação dos isolados de bactérias endofíticas diretamente em mudas micropropagadas de bananeira.

Palavras-chave: Musa spp., Bacillus, bioinoculantes, nifH, urease, 16S rDNA, nitrato redutase

Nitrogen transformations associated with endophytic bacteria of banana

The present study aimed to characterize the metabolic reactions and genes associated with transformation of nitrogen with endophytic bacteria of banana. The study was conducted in the premises of the Universidade Estadual of Montes Claros (UNIMONTES), at the campus of Janaúba, North region of Minas Gerais State. The identification of genus and species levels was performed by partial sequencing of the 16S rDNA region. The assimbiotic nitrogen fixation in vitro, nitrate reduction and urease activity were evaluated. The molecular study of the genes involved in nitrogenase enzymes and nitrite reductase was still held. Biochemical tests were performed in a completely randomized design, the treatments consisted of 40 bacterial isolates with three repetitions. After partial sequencing of the 16S rDNA, 40 sequences were obtained with good quality. Sequence analysis revealed that the strains are spread over four Bacillus, Rhizobium, Klebsiella and Enterobacter genres. The genus Bacillus is what occurred more frequently (92, 5%). Compared to other genres, there was only one representative of each gender (2, 5%). Ten species of the genus Bacillus were identified: B. subtilis (11 isolates), B. pumilus (10 isolates), B. safensis (5 isolates), B. altitudinus (3 isolates), B. thuringienses (2 isolates), B. cereus (2 isolates), B. amyloliquefaciens (1 isolate) B. aerophilus (1 isolate), B. axarquienses (1 isolate) and B. megaterium (1 isolate). Being the species B. subtilis and B. pumilus predominant over the others, they represented 27,5% and 25%, respectively. Considering all the results of biochemical tests was observed that only three isolates (13, 105 and 171) had multiple abilities: growth amid NFb, nitrate reduction, and urease production. Isolates are from gender and species Bacillus subtilis, and thuringienses amyloliquefaciens. Four isolates identified by the numbers 20, 29, 112 and 115 demonstrated the ability to grow in the NFB and nitrate reduction, whereas the others showed abilities to reduce nitrate to nitrite and urease activity. Among the isolates 12,5% amplified the nifH: B. subtilis isolates (13, 86, 93 and 112); B. pumilus, isolated 61; B. safensis isolated B. altitudinus 137 and 173. To isolate the gene NIRK 7,5% of the isolates amplified this region, especially the isolated 22, 61 and 137 of the species K. pneumoniae, B. pumilus and B. safensis, respectively. Regarding the nirS gene, only 5% of isolates for the region amplified, both from the genus Bacillus isolates 18 and 193 that correspond to the species axarquienses and B. aerophilus. The results of the amplification of the nifH together with the results obtained for growth in medium NFB and acetylene reduction, indicating the low potential for biological nitrogen fixation by isolated, although some characteristics have isolated fasteners do not act as such developing instead the route of denitrification. The positive for nitrate reduction and urease production determine the metabolic profile of banana endophytic bacteria isolated in the northern region of Minas Gerais, which will make possible the proper management of the same. Based on these results and the different skills presented by endophytic bacteria can be suggested that one of the strategies considered in a future study focuses on the implementation and evaluation of endophytic bacteria isolated directly in micropropagated of banana thee.

Keywords: Musa spp, Bacillus, biofertilizers, nifH, urease, 16S rDNA, nitrate reductase