Optimization of FBN and antioxidant response of cowpea (Vigna unguiculata [L.] Walp.) with and without saline stress

A fim de mitigar os efeitos deletérios do estresse abiótico, tem sido crescente o uso de bactérias promotoras de crescimento em plantas (BPCP) em associação com bactérias diazotróficas. Tal associação pode promover um ambiente favorável para o crescimento vegetal e levar ao incremento da fixação biológica de nitrogênio (FBN). Neste contexto, o trabalho teve como objetivos avaliar o sinergismo da coinoculação com Bradyrhizobium sp. e BPCP como alternativa para otimizar a performance simbiótica e o desenvolvimento do feijão-caupi com e sem indução de estresse salino, assim como investigar as enzimas chaves no processo da FBN referentes ao metabolismo nitrogênio-carbono e de estresse/proteção oxidativo. Foram conduzidos dois experimentos em casa-de-vegetação do Instituto Agronômico de Pernambuco (IPA), com feijão-caupi cv. “IPA 206” e foram inoculadas com Bradyrhizobium sp. (UFLA 03-84) e coinoculadas com diferentes estirpes de BPCP. No experimento I, as plantas foram cultivadas em condições axênicas, inoculadas com Bradyrhizobium sp. isoladamente e coinoculadas com Bradyrhizobium sp. e 15 estirpes de BPCP, sendo mantidas com 50 mmol L-1 de NaCl e sem estresse salino, usando o delineamento em blocos casualizados, com arranjo fatorial (16 x 2) + 1 controle absoluto, com três repetições. No experimento II, o delineamento experimental adotado foi em blocos ao acaso com arranjo fatorial (5 x 2) + 1 controle absoluto, com quatro repetições, sendo uma inoculação com Bradyrhizobium sp. e quatro coinoculações com Bradyrhizobium sp. e BPCP. Foram avaliados vários parâmetros referentes à simbiose, indicadores bioquímicos relacionados ao metabolismo nitrogênio-carbono e ao estresse/proteção oxidativo. As respostas em relação ao sinergismo dos micro-organismos, crescimento, nodulação e mecanismos de tolerância à salinidade foram observadas nas plantas coinoculadas com Bradyrhizobium. sp. e Actinomadura sp.; Bradyrhizobium sp. e Bacillus sp.; Bradyrhizobium sp. e Streptomyces sp.; Bradyrhizobium sp. e Paenibacillus graminis; e Bradyrhizobium sp. e Paenibacillus durus. Estas associações foram promissoras para otimizar a performance simbiótica e o desenvolvimento do feijão-caupi cv. “IPA206”. A salinidade afetou alguns parâmetros no metabolismo nitrogênio-carbono nas plantas de feijão-caupi, promovendo diminuição nos teores do nitrogênio total em nódulos, aminoácidos, amônia livre, ureídeos, proteínas, e no aumento dos teores de sacarose e açúcares solúveis, assim como no aumento do teor de sódio, peróxido de hidrogênio, peroxidação de lipídeos, atividade da superóxido dismutase e diminuição do status redox da glutationa. A coinoculação de Bradyrhizobium sp. e Bacillus sp. no feijão-caupi cv. “IPA 206” proporcionou uma melhor performance simbiótica, mitigando os efeitos deletérios do estresse salino e foi promissora na resposta ao estresse oxidativo.In order to mitigate the deleterious effects of abiotic stress has been increasing the use of growth-promoting bacteria in plants in association with diazotrophic bacteria. Such association may promote a favorable environment for plant growth and lead to the increase of biological nitrogen fixation. In this context, the aim of this work was to evaluate the synergism of the co-inoculation with Bradyrhizobium sp. and PGPB as an alternative to optimize the symbiotic performance and development of cowpea with or without induction of saline stress, as well as to investigate the key enzymes in the BNF process related to nitrogen-carbon metabolism and oxidative stress/protection. Two experiments were conducted in a greenhouse at the Agronomical Institute of Pernanbuco (IPA), with cowpea cv. "IPA 206" and were inoculated with Bradyrhizobium sp. (UFLA 03-84) and coinoculated with different strains of PGPB. In the first experiment the plants were cultivated under axenic conditions, inoculated with Bradyrhizobium sp. Inoculated and coinoculated with Bradyrhizobium sp. e 15 PGPB strains, being maintained with 50 mmol L-1 NaCl and without salt stress, using a randomized block design with (16 x 2) + 1 factorial arrangement, one inoculation with Bradyrhizobium sp. and four co-inoculations with Bradyrhizobium sp. and PGPB and one absolute control with three replications. In the second experiment, the experimental design was randomized blocks with (5 x 2) + 1 factorial arrangement and one absolute control with four replications. Several parameters related to symbiosis were measured, biochemical indicators related to nitrogen-carbon metabolism and oxidative stress/protection. The responses regarding the synergism of microorganisms, growth, nodulation and mechanisms of tolerance to salinity were observed in the plants coinoculated with Bradyrhizobium. sp. and Actinomadura sp.; Bradyrhizobium sp. and Bacillus sp.; Bradyrhizobium sp. and Streptomyces sp.; Bradyrhizobium sp. and Paenibacillus graminis and Bradyrhizobium sp. and Paenibacillus durus, were promising to optimize symbiotic performance and the development of cowpea cv. "IPA206". The salinity affected some parameters in the nitrogen-carbon metabolism in cowpea plants, showing a decrease in nodule total nitrogen, amino acids, free ammonia, ureides, proteins, and in the increase of sucrose and soluble sugars, as well as in the increase of sodium content, hydrogen peroxide, lipid peroxidation, superoxide dismutase activity and decreased redox status of glutathione. Co-inoculation Bradyrhizobium sp. and Bacillus sp. in the cowpea cv. "IPA 206" provided better symbiotic performance, mitigating the deleterious effects of stress and was promising the response to oxidative stress.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPE