ABSTRACT Canga ecosystems develop over superficial iron crusts with shallow and nutrient-poor soils. Under these conditions, arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) play an important role in helping plants to overcome abiotic and biotic stresses. Canga can suffer periodic burning and yet it is unknown what the impacts of fire are to AMF communities. We aimed to compare AMF in Canga areas affected by burning (BC) with those with no previous history of burning (NC). We compared AMF species composition, spore numbers, species richness, and mycorrhizal inoculum potential. The total number of spores, AMF species richness and mycorrhizal colonization measured in the infectivity bioassay were not significantly different between areas. A total of 23 species in 10 genera were recovered, with most species belonging to Gigasporaceae and Acaulosporaceae. BC and NC shared 52 % of AMF species. Gigaspora albida, Gigaspora gigantea, and Dentiscutata heterogama sporulated exclusively in trap cultures. We concluded that AMF spore communities were not affected by burning in Canga soils as measured by spore abundance, species richness and infectivity. Our data contribute to the inventory of soil biodiversity associated with Canga, a high biodiverse and threatened Brazilian ecosystem.

Resumo O processo de lodo ativo é uma das técnicas mais utilizadas para biodegradação de compostos orgânicos presentes nos efluentes de uma variedade de águas residuais. A estrutura da comunidade bacteriana do lodo ativado de uma indústria de petróleo e sua relação com parâmetros físicos e químicos foram investigadas por meio de sequenciamento de alto rendimento. As amostras foram coletadas durante um período de um ano: outono de 2015 (C1), inverno de 2015 (C2), primavera de 2015 (C3) e verão de 2016 (C4). O DNA total foi extraído e para amplificação foram utilizados primers específicos para região V4 do gene 16S rRNA. A maioria dos microrganismos detectados foi considerada microbiota rara, apresentando abundância relativa abaixo de 1% do total de sequências. Em geral, quase a totalidade das sequências (99,9%) foi classificada em nível de filo, mas apenas algumas ASVs (23,7%) foram associadas a gênero bacteriano conhecido. As proteobactérias foram o filo mais abundante em três das estações, enquanto o filo Armatimonadota dominou em uma estação. O gênero Hyphomicrobium foi o gênero mais abundante no outono, inverno e verão, e uma ASV pertencente à família Fimbriimonadaceae (filo Armatimonadetes) foi o microrganismo mais abundante na primavera. A Análise de Correspondência Canônica (CCA) indica uma diferença consistente da comunidade bacteriana da primavera quando comparada com amostras de outras estações. Os resultados mostram uma correlação entre o filo Armatimonadota e a alta concentração de DQO, NA e sólidos.

Abstract The active sludge process is one of the most-used techniques for the biodegradation of organic compounds present in effluents from an assortment of wastewaters. This study investigated the bacterial community structure of a petroleum industry’s activated sludge and its physical and chemical parameters using high-throughput sequencing. Samples were collected over one year: autumn 2015 (C1), winter 2015 (C2), spring 2015 (C3), and summer 2016 (C4). Total DNA was extracted, and the primers targeting the V4 region of the 16S rRNA gene were used for amplicon sequencing. The majority of the detected microorganisms were considered rare microbiota, presenting a relative abundance below 1% of the total sequences. All of the sequences were classified at the phylum level, and up to 55% of the ASVs (Amplicon Sequence Variants) were associated with known bacterial genera. Proteobacteria was the most abundant phylum in three seasons, while the phylum Armatimonadota dominated in one season. The genus Hyphomicrobium was the most abundant in autumn, winter and summer, and an ASV belonging to the family Fimbriimonadaceae was the most abundant in the spring. Canonical Correspondence Analysis showed that physicochemical parameters of SS, SD and TSS are correlated, as well as ammoniacal nitrogen. Sample C3 presented the highest values of COD, AN and solids (SS, SD and TSS). The highest COD, AN, and solids values are correlated to the high frequency of the phylum Armatimonadota in C3.

RESUMO: Embora os rizóbios não apresentem a capacidade de fixar nitrogênio em plantas de arroz, estes podem estimular o crescimento da parte aérea e da raiz, aumentando a absorção de nutrientes, como o nitrogênio, e a produtividade. Com o trabalho, avaliou-se o efeito de rizóbios em promover o crescimento de plantas de arroz em função de doses de nitrogênio (N). Efetuou-se um experimento com vasos contendo solo e plantas da cultivar IRGA 424. As plantas foram inoculadas com oito isolados de rizóbios e adubadas com doses equivalentes a 0, 40, 80 e 160kg N ha-1. Avaliou-se a matéria seca e a quantidade de N acumulada na parte aérea e o perfilhamento das plantas. O efeito do N no crescimento de arroz aumentou com a inoculação de rizóbios. A matéria seca da parte aérea das plantas inoculadas e que receberam, aproximadamente, metade da maior dose de N foi equivalente às que receberam a maior dose desse nutriente e sem inoculação. Além disso, a inoculação com rizóbios aumentou o perfilhamento e a absorção de N. A inoculação de rizóbios em arroz, embora não dispense a adubação nitrogenada, tem potencial para aumentar a produção e a eficiência do uso do N.

ABSTRACT: Although rhizobia do not show the ability to fix nitrogen in rice plants, they can stimulate shoot and root growth and even increase productivity and also can increase the plant efficiency in the absorption of nutrients such as nitrogen. This study evaluated the effect of rhizobia in promoting the growth of rice plants fertilized with nitrogen (N). An experiment was developed in pots containing soil and rice of the cultivar IRGA 424. The plants were inoculated with eight isolates of rhizobia and fertilized with 0, 40, 80 and 160kg N ha-1. We evaluated the dry matter of shoots, tillering and amounts of N absorbed by the shoots. The effect of N on rice growth increased by inoculation of rhizobia. Inoculated plants and fertilized with approximately half of the higher N dose, produced shoot equivalent of the plants that received the highest dose of this nutrient and without inoculation. Moreover, inoculation with rhizobia increased tillering and absorption of N. The practice of rhizobia inoculation in rice, although not replace the nitrogen fertilization, have great potential for rice farmers, allowing greater production and efficiency of N use.

ABSTRACT Rhizobia and associative bacteria promote growth in rice plants (Oryza sativa L.) through a series of mechanisms, but most studies on inoculation have been performed based on inoculation with these bacteria in a separate or singular manner. The objective of this study was to assess the efficiency of single/isolated inoculation and inoculation combined with symbiotic rhizobia from forage legume and with Azospirillum brasilense on promoting growth and the root colonization process in wetland rice. Two rhizobia among four isolates from a greenhouse and a laboratory experiment were selected that efficiently promoted seed germination and rice plant growth in a sterilized substrate and in soil. The two most efficient isolates (UFRGS Vp16 and UFRGS Lc348) were inoculated alone or in combination with a commercial product containing A. brasilense in two field experiments using two wetland rice cultivars over two growing seasons. In the field experiments, these isolates coinoculated with A. brasilense promoted larger increases in the agronomic variables of wetland rice compared to the control without inoculation. Confocal laser microscopy confirmed the presence of inoculated bacteria tagged with gfp (UFRGS Vp16, UFRGS Lc348, and A. brasilense) colonizing the root surface of the rice seedlings, mainly in the root hairs and lateral roots.

Microrganismos que habitam o interior e a superfície podem fornecer substancias essenciais ao crescimento das plantas, como fitormônios e nutrientes essenciais. O presente trabalho teve como objetivo isolar e caracterizar as bactérias da filosfera, do ambiente endofítico e a água de tanque associadas à Vriesea gigantea e Tillandsia aeranthos. As bactérias foram submetidas a testes de verificação de produção de sideróforos e de ácido indol acético (AIA), solubilização de fosfatos, e a presença do gene nif H. A diversidade genética dos isolados bacterianos foi analisada por rep-PCR. Sessenta e oito microrganismos foram isolados de 3 microambientes distintos de V. gigantea e de 2 microambientes de T. aeranthos. A maioria das bactérias isoladas foram bacilos formadores de esporos, gram-positivos. Todos os isolados produziram AIA in vitro na presença de quantidades pequenas de triptofano. Mais de 70% das bactérias analisadas produziram sideróforos, solubilizaram fosfatos e possuíam o gene nif H. Não foi possível distinguir grupos definidos de microrganismos baseados no microhabitat e na espécie de bromélia de onde foram isolados usando rep-PCR. A água do tanque apresentou maior diversidade microbiana quando comparada com a filosfera e o ambiente endofítico, provavelmente devido à alta concentração de nutrientes, que promove um ambiente favorável para o desenvolvimento de comunidades microbianas complexas.

Microorganisms that live inside and around a plant can supply it with essential substances, such as phytohormones and essential nutrients. The present investigation aimed to isolate and characterize the phyllosphere, the endophytic, and the water tank bacteria associated with Vriesea gigantea and Tillandsia aeranthos. The bacteria were tested for siderophore and indole-3-acetic acid (IAA) production, phosphate solubilization, and presence of the nif H gene. Genetic diversity of the bacterial isolates was evaluated by rep-PCR. Sixty-eight bacterial strains were isolated from 3 different microhabitats of V. gigantea and from 2 microhabitats of T. aeranthos bromeliad plants. Gram-positive, spore-forming bacilli comprised most bacterial isolates. All isolates produced IAA in vitro in presence of very low amounts of tryptophan. More than 70% of the evaluated bacteria presented the ability of siderophore production and phosphate solubilization, and possessed the nif H gene. It was not possible to distinguish well-defined groups of isolates based on the bromeliad species and microhabitat they inhabit using genetic characterization by rep-PCR. Water tanks presented the most abundant diversity compared with phyllosphere and endophytes, probably due to the high nutrient concentration, which promotes an ideal environment for complex microbial communities.

Espécies de leguminosas pertencentes ao gênero Lupinus são plantas herbáceas anuais. A maioria é originária das Américas. Estas plantas estabelecem simbioses com bactérias do solo que realizam fixação biológica de nitrogênio coletivamente chamada de rizóbios. Caracterizou-se uma estirpe isolada de Lupinus albescens por meio de características fenotípicas, simbióticas e moleculares. A estirpe UFSM LA 1.3 foi testada in vitro de acordo com os parâmetros: tamanho de colônia; cor e taxa de crescimento; reação ácida ou básica em meio levedura manitol suplementado com azul de bromotimol; produção de goma. A caracterização molecular foi feita pela técnica de PCR usando os oligonucleotídeos BOX A1-R e seqüenciamento da região ITS. A análise da seqüência dos fragmentos da região intergênica (ITS) 16S-26S rDNA mostrou similaridade genética com Bradyrhizobium sp. O polimorfismo observado por BOX-PCR demonstrou que a estirpe difere das estirpes referência SEMIA 928 e SEMIA 938. A eficiência simbiótica de UFSM LA 1.3 foi de 94,6%, sem diferenças estatísticas comparada com o controle com fertilizante nitrogenado mineral que recebeu 400 mg de nitrato de amônio.

Legume species belonging to the genus Lupinus are annual herb plants. The majority of them are indigenous to the Americas. They are known for nitrogen-fixing symbioses with soil bacteria collectively called rhizobia. The aim of this study was to characterize a rhizobium strain isolated from Lupinus albescens using phenotypic, symbiotic and molecular approaches. Strain UFSM LA 1.3 was tested in vitro according to several parameters: colony size, color and growing rate; acid or alkaline reaction in yeast mannitol media supplemented with bromothymol blue; gum production. Molecular characterization was evaluated by PCR technique using primers BOX A1-R and sequence analysis of the 16S-23S rDNA intergenic region (ITS). ITS sequencing fragments showed genetic similarity with Bradyrhizobium sp. The polymorphism observed by BOX-PCR have shown that strain differs from the reference strain SEMIA 928 and SEMIA 938. The symbiotic efficiency under axenic conditions of UFSM LA 1.3 was 94.6%, without statistical differences compared to the mineral nitrogen fertilized control, to which was applied solution of 400 mg of ammonium nitrate.

Duas linhagens bacterianas que apresentaram amplificação de parte do gene nifH, RP1p e RP2p, pertencentes aos gêneros Enterobacter e Serratia, foram isoladas do rizoplano de Lupinus albescens. Essas bactérias são Gram-negativas, com formato de bastonete, móveis, anaeróbias facultativas e apresentam multiplicação rápida, com colônias alcançando diâmetros de 3-4 mm em 24 h de incubação a 28 ºC. RP1p e RP2p também foram capazes de multiplicação em temperaturas elevadas, como 40 ºC, na presença de alta concentração de NaCl (2-3 % v/v) e em valores de pH que variaram de 4 a 10. A linhagem RP1p foi capaz de utilizar 10 das 14 fontes de carbono avaliadas, enquanto a linhagem RP2p utilizou nove. Os isolados produziram sideróforos e compostos indólicos, mas foram incapazes de solubilizar fosfatos. A inoculação de L. albescens com as linhagens RP1p e RP2p resultou em aumento significativo do peso das plantas secas, o que demonstra que essas bactérias apresentam propriedades que favorecem o crescimento vegetal.

Two bacterial strains that amplified part of the nifH gene, RP1p and RP2p, belonging to the genus Enterobacter and Serratia, were isolated from the rhizoplane of Lupinus albescens. These bacteria are Gram-negative, rod-shaped, motile, facultative anaerobic, and fast-growing; the colonies reach diameters of 3-4 mm within 24 h of incubation at 28 ºC. The bacteria were also able to grow at temperatures as high as 40 ºC, in the presence of high (2-3 % w/v) NaCl concentrations and pH 4 -10. Strain RP1p was able to utilize 10 of 14 C sources, while RP2p utilized nine. The isolates produced siderophores and indolic compounds, but none of them was able to solubilize phosphate. Inoculation of L. albescens with RP1p and RP2p strains resulted in a significant increase in plant dry matter, indicating the plant-growth-promoting abilities of these bacteria.

Nas últimas décadas, o uso de rizobactérias promotoras de crescimento de plantas tem se mostrado uma alternativa para aumentar a produção vegetal. Rhizobium leguminosarum biovar trifolii está entre as mais promissoras rizobactérias e tem sido usada também em não leguminosas. O presente trabalho analisou in vitro a ocorrência de características de promoção de crescimento vegetal em isolados de R. leguminosarum biovar trifolii nativos de solos do Rio Grande do Sul. Os isolados foram obtidos de 11 localidades e avaliados quanto à produção de ácido indolacético, produção de sideróforos e solubilização de fosfato. Dez isolados foram também caracterizados molecularmente e testados com relação a antagonismo a um fungo fitopatogênico e promoção de crescimento em plântulas de arroz. De um total de 252 isolados, 59 produziram ácido indolacético, 20 produziram sideróforos e 107 solubilizaram fosfato. Todos os isolados apresentaram algum grau de antagonismo a Verticillium sp., reduzindo o crescimento micelial em meio líquido. O isolado AGR-3 destacou-se por aumentar o crescimento radicular das plântulas de arroz, enquanto o isolado ELD-18, além de aumentar o comprimento das raízes em comparação com o controle não inoculado, também aumentou o índice de velocidade de germinação, o comprimento da parte aérea e a massa das plântulas secas. Esses resultados confirmam o potencial de R. leguminosarum biovar trifolii como rizobactéria promotora de crescimento de plantas.

In the last decades, the use of plant growth-promoting rhizobacteria has become an alternative to improve crop production. Rhizobium leguminosarum biovar trifolii is one of the most promising rhizobacteria and is even used with non-legume plants. This study investigated in vitro the occurrence of plant growth-promoting characteristics in several indigenous R. leguminosarum biovar trifolii isolated from soils in the State of Rio Grande do Sul, Brazil. Isolates were obtained at 11 locations and evaluated for indoleacetic acid and siderophore production and inorganic phosphate solubilization. Ten isolates were also molecularly characterized and tested for antagonism against a phytopathogenic fungus and for plant growth promotion of rice seedlings. Of a total of 252 isolates, 59 produced indoleacetic acid, 20 produced siderophores and 107 solubilized phosphate. Some degree of antagonism against Verticillium sp. was observed in all tested isolates, reducing mycelial growth in culture broth. Isolate AGR-3 stood out for increasing root length of rice seedlings, while isolate ELD-18, besides increasing root length in comparison to the uninoculated control, also increased the germination speed index, shoot length, and seedling dry weight. These results confirm the potential of some strains of R. leguminosarum biovar trifolii as plant growth-promoting rhizobacteria.

Foi avaliado um método baseado em PCR do gene do RNAr 16S, desenvolvido com a finalidade de um diagnóstico molecular rápido na identificação das espécies filogeneticamente relacionadas Bradyrhizobium japonicum e B. elkanii, isoladas de nódulos de soja, visando ao seu emprego na identificação de estirpes mais competitivas e com maior capacidade de fixação de nitrogênio para uso na formulação de inoculantes comerciais. O método usado foi capaz de discriminar dez estirpes-padrão pertencentes a essas duas espécies de Bradyrhizobium, assim como identificar eficientemente 37 estirpes isoladas de lavouras cultivadas com soja.

A 16S rRNA gene PCR-based assay was developed aiming at a fast molecular diagnostic method to differentiate the two phylogenetically closely related species Bradyrhizobium japonicum and B. elkanii, isolated from soybean nodules, in order to identify those more competitive and comprising greater nitrogen fixation ability for use in the formulation of commercial inoculants. The assay used was able to discriminate ten reference strains belonging to these two Bradyrhizobium species, as well as to efficiently identify 37 strains isolated from fields cultivated with soybean.

Variantes em estirpes de rizóbio usadas na produção de inoculantes não são desejáveis e podem propiciar resultados inesperados na inoculação da leguminosa. Estudou-se a variabilidade nas características fenotípicas e a estabilidade genética das estirpes de Bradyrizobium recomendadas para a inoculação em soja. Foram isolados variantes com morfologia colonial estável das estirpes SEMIA 5080 de Bradyrhizobium japonicum e SEMIA 5019 de B. elkanii. Variantes da estirpe SEMIA 587, obtidas por outro autor, também foram estudadas. As variantes diferiram nas características coloniais, capacidade de nodulação, eficiência na fixação de nitrogênio, e competitividade para formação de nódulos em duas variedades de soja (Jacui 7 e IAS 5). O comportamento simbiótico das variantes diferiu de acordo com as variedades onde foram inoculadas. Somente as variantes 5019 G e 5019 P, originadas da estirpe SEMIA 5019, diferiram quanto ao perfil isoenzimático. Observou-se diferenças na resistência a antibióticos entre as variantes das duas estirpes. Análises relacionando as características simbióticas com morfologia colonial ou resistência a antibióticos não foram conclusivas. A variabilidade em estirpes de rizóbio pode ser um fator importante a ser considerado nos programas de seleção de estirpes e no monitoramento da preservação das culturas bacterianas para a produção de inoculantes.

Variation in rhizobia strains isn’t a desirable fact based mainly on the possibility of unexpected results on legume inoculation. In this work, we studied the variability on phenotypic characteristics and genetic stability of rhizobia strains recommended for soybean inoculation. Variants with stable colony morphology were obtained from Bradyrhizobium japonicum strain SEMIA 5080 and from B. elkanii SEMIA 5019. Variants from SEMIA 587 obtained by another author were also used. The variants differed on colony characteristics, nodulation capacity, nitrogen fixation efficiency and competitive ability for nodule formation in two soybean varieties (Jacui 7 and IAS 5). Symbiotic behavior varied according to plant variety. Only the variants 5019 G and 5019 P differed on the isoenzymatic profile. There were differences in antibiotic resistance between variants from two strains. Correlation between symbiotic characteristics and colony morphology or antibiotic resistance wasn’t conclusive. The results indicate that the variability in rhizobia strains might be an important factor to be considered in strain selection and preservation of cultures for inoculant production.