Diversity of rhizobacteria and co-inoculation with mycorrhizal fungi and phosphorus nutrition on gene expression in common bean

Currently the common bean (Phaseolus vulgaris L.) occupies an area of over 4 million ha in Brazil, being cultivated in various management systems and technological level. The state of Santa Catarina has to feature family farms into small holdings, where the bean crop is conducted in small plots for subsistence and low technology. Under these conditions it is normal to use Creole bean genotypes, where the reproduction of seeds is carried by the producer and the use of technologies such as rhizobial inoculation and fertilizer application is rarely performed in order to achieve maximum crop yield potential. The characterization of landraces of common bean associated with the efficient use of nitrogen-fixing microorganisms (N) and mycorrhizal associations can be of great value, since most likely to contain alleles for local adaptation, disease resistance and tolerance to major climatic adversities. The objectives of this study were to evaluate the occurrence and diversity of rhizobacteria on roots of bean plants grown on small farms in West and Mid-western state of Santa Catarina and evaluate the response in nutrition and gene expression of bean genotypes submitted to inoculation with divergent strains of rhizobacteria and AMF (Glomus clarum nicol. & Schenck). The analysis of occurrence and genetic and physiological characterization of rhizobacteria in bean roots showed a high density of rhizobacteria and the isolation and physiological characterization of strains was observed in the potential auxin production and biological nitrogen fixation. The identification of the strains showed the presence of the rhizobacteria Pseudomonas sp. Rhizobium sp. Pseudomonas moraviensis and Stenotrophomonas maltophilia. The sequencing of the strains allowed us to observe that there is a predominance of Pseudomonas sp.: 13 out of 15 strains identified. In assessing the effect of bean genotypes, phosphorus and inoculation with Glomus clarum nutrition and gene expression, the results show that the dose effect of P provided in shoot dry weight, the maximum value of dry mass observed with 400 mg P kg-1. The effect of genotype was observed in P and P accumulated in the harvest at 28 days after sowing, and the genotype BAF55 was superior to genotype commercial BAF115. The P present effect on mycorrhizal colonization in two harvests. In the harvest at 28 days after sowing, the genotype inoculated with commercial BAF115 G. clarum and 100 mg P kg-1 was 123% increase in root colonization in comparison with the treatment without application of P. In genotype BAF55 conditions of inoculation with G. clarum and indigenous AMF was observed that the treatment without P application showed the lowest values of mycorrhizal colonization. At the time of harvest to 48 days after sowing, the genotype BAF55 inoculation with G. clarum increased colonization in relation to the status of indigenous AMF. The analysis of gene expression PVPT gene demonstrated that there is an effect of the genotypes studied, rates of P and inoculation with G. clarum. Was observed in gene expression of the gene PVPT that genotype BAF55 responded with both inoculation with G. clarum as with the native AMF population, while the genotype trade BAF115 (Valente) answered only in the AMF treatment with native soil. In both genotypes was possible to observe the response of gene expression occurred in a dose of 100 mg P kg-1, and this response is associated with the native soil and mycorrhizal inoculation with non G. clarum. In the study with co-inoculation observed positive effect of inoculation with rhizobacteria and G. clarum dry matter yield, P and N uptake of shoots in bean plants. The best treatment was observed co-inoculation G. clarum and strain of Pseudomonas moraviensis Fe55, which obtained the highest values of dry matter, N and P accumulated in shoots and dry weight of nodules. A strain Fe55 of Pseudomonas moraviensis performed better than strain Ai27 the parameters analyzed in this trialAtualmente a cultura do feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.) ocupa uma área de mais de 4 milhões de ha no Brasil, sendo cultivada em diversos sistemas de manejo e grau tecnológico. O estado de Santa Catarina tem com característica a agricultura familiar em pequenas propriedades, onde a cultura do feijoeiro é conduzida em pequenas áreas para subsistência e com baixa tecnologia. Nestas condições é normal o uso de genótipos crioulos de feijoeiro, onde a reprodução das sementes é realizada pelo próprio produtor e o uso de tecnologias como a inoculação com rizóbios e a aplicação de fertilizantes é raramente realizada de forma a obter o máximo potencial produtivo da cultura. A caracterização de acessos crioulos de feijoeiro associada ao uso eficiente de microrganismos fixadores de nitrogênio (N) e associações com FMAs pode ser de grande valor, já que apresentam maior probabilidade de conter alelos para adaptação local, resistência a doenças e tolerância as principais adversidades edafoclimáticas. Os objetivos deste estudo foram avaliar a ocorrência e a diversidade de rizobactérias em raízes de feijoeiro cultivados em pequenas propriedades, no Oeste e Meio-oeste do estado de Santa Catarina e avaliar a resposta na nutrição e expressão gênica de genótipos crioulos de feijoeiro submetidos à inoculação com estirpes divergentes de rizobactérias e FMA (Glomus clarum nicol. & schenck). A análise de ocorrência e caracterização fisiológica e genética de rizobactérias em raízes de feijoeiro mostrou uma alta densidade de rizobactérias, com o isolamento e caracterização fisiológica das estirpes foi observado o potencial de produção de auxina e fixação biológica de nitrogênio. A identificação das estirpes demonstrou a presença de rizobactérias do gênero Pseudomonas sp.; Rhizobium sp.; Pseudomonas moraviensis e Stenotrophomonas maltophilia. O seqüenciamento das estirpes permitiu contatar um predomínio do gênero Pseudomonas sp.: 13 de um total de 15 estirpes identificadas. Na avaliação do efeito dos genótipos de feijoeiro, doses de fósforo e inoculação com Glomus clarum na nutrição e expressão gênica, os resultados demonstram que a dose de P proporcionou efeito na massa seca da parte aérea, sendo o valor máximo de massa seca observado com a dose de 400 mg de P kg-1. O efeito do genótipo foi observado no teor de P e P acumulado, sendo que o genótipo crioulo BAF55 foi superior ao genótipo comercial BAF115. As doses de P proporcionaram efeito na colonização micorrízica nas duas épocas de coleta (28 e 48 dias após a semeadura). Na coleta aos 28 dias, no genótipo comercial BAF115 com inoculação de G. clarum e dose de 100 mg P kg-1 houve elevação de 123% na colonização micorrízica em comparação com o tratamento sem aplicação de P. No genótipo crioulo BAF55 nas condições de inoculação com G. clarum e FMAs nativos foi possível observar que o tratamento sem aplicação de P apresentou os menores valores de colonização micorrízica. Na época de coleta aos 48 dias, no genótipo BAF55 a inoculação com G. clarum aumentou a colonização em relação à condição de FMAs nativos. A análise da expressão genética demonstrou que existe efeito dos genótipos analisados, doses de P e inoculação com G. clarum no gene PVPT. Foi observado na expressão gênica do gene PVPT que o genótipo crioulo BAF55 respondeu tanto com a inoculação com G. clarum quanto com a população de FMAs nativas, enquanto que o genótipo comercial BAF115 (Valente) respondeu somente no tratamento com FMAs nativos do solo. Em ambos os genótipos foi possível observar a resposta da expressão genética ocorreu na dose de 100 mg de P kg-1, sendo que esta resposta está associada aos FMAs nativos do solo e não inoculação com G. clarum. No estudo com coinoculação foi observado efeito positivo da inoculação com rizobactérias e G. clarum na massa seca, P e N acumulado da parte aérea em plantas de feijoeiro. O melhor tratamento observado foi a coinoculação de G. clarum e a estirpe Fe55 de Pseudomonas moraviensis, que obteve os maiores valores de massa seca, P e N acumulado na parte aérea e na massa seca dos nódulos. A estirpe Fe55 de Pseudomonas moraviensis apresentou melhor desempenho que a estirpe Ai27 nos parâmetros analisados neste ensaioCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio