Polyphasic characterization of bacterial isolates obtained from common bean nodules

A pesquisa sobre a fixação biológica de nitrogênio (FBN) no feijoeiro teve bastante progresso nos últimos anos, especialmente no conhecimento do microsimbionte e no estudo de novas abordagens buscando maior variabilidade no macrosimbionte para maior eficiência da FBN. Os estudos da diversidade e taxonomia bacteriana, especialmente aplicados aos simbiontes do feijoeiro-comum apresentou uma grande evolução devido às novas metodologias moleculares de avaliação e caracterização. Este trabalho teve como objetivo avaliar a resistência à salinidade e temperatura, caracterizar molecularmente e avaliar a eficiência simbiótica de isolados de nódulos de feijoeiro-comum oriundos dos estados de GO, MG e PR. Os isolados foram avaliadas quanto à salinidade e temperatura em meio YMA com diferentes concentrações de NaCl (0%; 1%; 2%; 4% e 6%) em diferentes temperaturas (28ºC; 33ºC; 38ºC; 43ºC e 48ºC). Para a caracterização molecular os isolados foram crescidos em meio YMA líquido por 24 horas e logo em seguida foi realizada a extração do DNA. Foram avaliados perfis BOX-PCR e REP-PCR. A avaliação da eficiência simbiótica dos isolados foi conduzida em casa-de-vegetação com vasos tipo Leonard com a cultivar Pérola inoculada com diferentes isolados selecionados na análise anterior. Foi avaliado o número de nódulos (NN), massa seca de nódulos (MSN), massa específica de nódulos (MEN), massa seca de raiz (MSR), matéria seca da parte aérea (MSPA), relação raiz/parte aérea (R/PA), nitrogênio total (N) e área foliar (AF). Observou-se que 41,12% dos isolados cresceram em condições mais restritivas que as estirpes padrão SEMIA 4077, SEMIA 4080 e SEMIA 4088, e 29,90% dos isolados cresceram em condições menos restritivas que as SEMIAs. Os perfis BOX-PCR e REP-PCR apresentaram grande diversidade genética entre os isolados avaliados, demonstrando um alto grau de polimorfismo. Os isolados JPrG8A7 e JPrG8A6 apresentaram desempenho superior as estirpes padrão quando comparados o NN, MEN e MSN. Esta última apresentou correlação positiva com a MSPA, N-Total e AF. Foi observado que alguns isolados apresentaram características competitivas iguais ou superiores as estirpes-padrões comerciais, apresentando resultados que podem melhorar o processo de simbiose entre a planta e a bactéria, gerando assim uma maior produtividade para a cultura do feijoeiro-comum.Research on biological nitrogen fixation (BNF) in common bean had a great progress in recent years, especially in the knowledge of microsimbiont and exploring new approaches seeking greater variability in macrosimbiont for efficiency of BNF. Studies of bacterial diversity and taxonomy, especially applied to common bean symbionts showed a great evolution due to new molecular methodologies for evaluation and characterization. This study aimed to evaluate the tolerance to salinity and temperature, to characterize based on molecular markers and to evaluate the symbiotic efficiency of bacterial isolates obtained from nodules of common bean cultivated on soil samples from the States of Goiás, Minas Gerais and Paraná. The isolates were evaluated for salinity and temperature on YMA medium with different NaCl concentrations (0%, 1%, 2%, 4% and 6%) at different temperatures (28ºC, 33ºC, 38ºC, 43ºC and 48ºC). For molecular characterization based on BOX-PCR and REP-PCR profiles the isolates were grown in liquid YMA for 24 hours and then DNA extraction was performed. Evaluation of symbiotic efficiency of the isolates was conducted under greenhouse conditions in Leonard jars. Seeds of common bean (var. Pérola) were inoculated with different isolates selected in the previous analysis. Nodule number (NN), dry mass of nodules (DMN), specific mass of nodules (SMN), root dry weight (RDW), dry matter of aerial part (DMAP), relation root/shoot (R/S), total nitrogen (N) and leaf area (LA) were evaluated. It was observed that 41.12% of the isolates grew in more restrictive conditions than standard strains SEMIA 4077, SEMIA 4080 and SEMIA 4088, and 29.90% of the isolates grew in less restrictive conditions than SEMIAs strains.BOX-PCR and REP-PCR profiles showed high genetic diversity among the evaluated isolates, demonstrating a high degree of polymorphism. JPrG8A7 and JPrG8A6 isolates exhibited superior performance compared to standard strains when compared the NN , SMN and DMN. The latter showed a positive correlation with the DMAP, Total-N and LA. It was observed that some isolates showed competitive features equal or superior than commercial standards strains, with results that can improve the process of symbiosis between plant and bacteria, thereby generating greater productivity for the common bean cultivation