Polyphasic approach to taxonomy, phylogeny and efficiency of biological nitrogen fixation of rhizobial symbionts bean

O feijoeiro comum (Phaseolus vulgaris L.) é uma leguminosa com baixa especificidade em nodular com uma variedade de estirpes de rizóbios, os quais muitas vezes têm baixa efetividade na fixação de nitrogênio. O objetivo geral desta tese foi o de estudar a eficiência simbiótica e a filogenia de um grupo elite de estirpes de rizóbios, microssimbiontes do feijoeiro, utilizando uma abordagem polifásica. Avaliaram-se a eficiência simbiótica, características fenotípicas e genotípicas de estirpes de rizóbios isoladas de sementes, nódulos de feijoeiro, nódulos de amendoinzeiro (Arachis hypogaea L.) e mucuna anã (Mucuna pruriens) cultivadas em solos de diversos agroecossistemas. Quarenta e cinco estirpes elite foram analisadas quanto às propriedades simbióticas (nodulação, massa da parte aérea seca, N- total na parte aérea, porcentagem de N-ureído da seiva do xilema) em casa de vegetação, em vasos contendo solo arenoso não estéril cultivado com feijoeiro. As estirpes elite também foram caracterizadas em relação às propriedades morfo-fisiológicas, perfis genéticos de rep-PCR (BOX) e polimorfismo de comprimento de fragmentos de restrição (RFLP ? Restriction Fragment of Length Polymorphism) do gene 16S rRNA, utilizando-se quatro enzimas de restrição. Na análise parcial das sequências do 16S rRNA, foram utilizadas 17 estirpes representantes obtidas dos principais grupos resultantes das análises anteriores. A estirpe mais eficiente foi a IPR-Pv2608, que agrupou com Rhizobium sp, enquanto a IPR-Pv583, mostrando menor eficácia na fixação do N2 foi agrupada com Herbaspirillum lusitanum. Estirpes 2 eficientes foram agrupadas com espécies simbióticas e gêneros pouco comuns entre simbióticos, incluindo Leifsonia xyli, Stenotrophomonas maltophilia, Burkholderia e Enterobacter. As seis estirpes que apresentaram dissimilaridade do gene 16S RNA do gênero Rhizobium foram submetidas às análises do MLSA (Multilocus Sequence Analyses) e do gene nifH. Os índices de diversidade (Shannon), com base nas características fenótipicas (eficiência simbiótica, morfo-fisiológicas) e genéticas (BOX-PCR, RFLP do 16S rRNA e sequências do gene 16S rRNAs), calculados em função do número de grupos e de estirpes em cada grupo, apresentaram valores de 1,50 e 1,47, respectivamente. Algumas estirpes utilizadas neste estudo se destacaram quanto à sua capacidade de fixação de nitrogênio e, portanto, mostraram alto potencial biotecnológico para a utilização em inoculantes comerciais.Common bean (Phaseolus vulgaris L.) is a leguminous that has been reported with low specificty in nodulating with a variety of rhizobial strains, which one effective in fixing nitrogen. The aims of this work were to assess the symbiotic effectiveness, phenotypic and genotypic characteristics of rhizobial strains isolated from seeds and nodules of common bean and nodules of peanut (Arachis hypogaea L.) and mucuna (Mucuna pruriens L.) cropped in soils from various Brazilian agroecosystems. Forty-five elite strains were analyzed for symbiotic properties (nodulation, plant-growth and nitrogen-fixation parameters) under greenhouse conditions in pots containing non-sterile sandy soil. Elite strains were also characterized for morpho-physiological properties, genetic profiles of rep-PCR (BOX), and RFLP-PCR of the 16S rRNA gene, four restriction enzymes. Partial sequencing of the 16S rRNA was obtained for seventeen strains representative of the main groups resulting from all previous analyses. The most effective strain, IPR-Pv2608, was clustered with Rhizobium sp, whereas strain IPR-Pv583, showing lower effectiveness in fixing N2, was clustered with Herbaspirillum lusitanum. Surprisingly, effective strains were clustered with unusual symbiotic genera/species, including Leifsonia xyli, Stenotrophomonas maltophilia, Burkholderia and Enterobacter. The six strains that presented dissimilarity of 16S RNA gene with the Rhizobium genera were analyzed by using the MLSA technique and presence the nifH gene. Diversity indices (Shannon), based on phenotypic characteristics (symbiotic efficiency, morphological and physiological) and genetic (BOX-PCR and RFLP of 16S rRNA sequences of the 16S rRNAs), calculated according to the number of 4 groups and strains in each group, values were 1.50 and 1.47, respectively. Some strains recognized in this study were outstanding in their nitrogen-fixing capacity and, therefore, show high biotechnological potential for use in commercial inoculants