Acessibilidade / Reportar erro

Sobrevivência de Bradyrhizobium e Azorhizobium em misturas de solo contaminadas com metais pesados

Survival of Bradyrhizobium and Azorhizobium in heavy metal contaminated soil

Resumos

Estudos foram realizados no Departamento de Ciência do Solo da Universidade Federal de Lavras (MG), no período de novembro/1999 a janeiro/2000, com o objetivo de avaliar a sobrevivência de estirpe e isolados de rizóbio em solo contaminado com metais pesados e verificar a relação entre tolerância do rizóbio a metais pesados em meio de cultura e sua sobrevivência em solo contaminado. Foram utilizados os dois microrganismos mais tolerantes [BR-4406 (estirpe recomendada para Enterolobium spp.) e UFLA-01-457 (isolado de solo contaminado), ambos pertencentes ao gênero Bradyrhizobium ] e os dois mais sensíveis (UFLA-01-486 e UFLA-01-510, isolados de solo contaminado, pertencentes ao gênero Azorhizobium ), todos selecionados de um grupo de 60estirpes/isolados em estudos prévios deste laboratório, em meio de cultura suplementado com metais pesados.Empregaram-se misturas de um Latossolo Vermelho-Escuro (LE) que continham 0, 15 e 45% (v/v) de um Latossolo Vermelho-Amarelo plíntico contaminado com Zn, Cd, Pb e Cu. As misturas de solo contaminado foram inoculadas com 20mL de cultura em YM na fase log das estirpes mencionadas, as quais foram testadas separadamente com três repetições. A avaliação do número de células viáveis no solo, realizada aos 0, 7, 14, 21 e 28dias de incubação, pelo método das diluições sucessivas e inoculação em placas com meio YMA, revelou comportamento diferenciado entre os organismos estudados. O número médio de células que sobreviveram ao final de 28 dias de incubação foi de (em UFCg-1de solo): 10(10,36), 10(10,29) e 10(9,70), para Bradyrhizobium, e 10(9,36), 10(7,54) e 0, para Azorhizobium em misturas de 0, 15 e 45% de solo contaminado, respectivamente. Portanto, houve maior sobrevivência de Bradyrhizobium do que de Azorhizobium , indicando maior tolerância a metais pesados do primeiro gênero.Como Bradyrhizobium foi também mais tolerante "in vitro", os resultados indicam haver relação entre o comportamento em solo contaminado e em meio de cultura com metais pesados.

rizóbio; zinco; cobre; cádmio; chumbo; tolerância; poluição do solo


An experiment was carried out at the Soil Science Department of Federal University of Lavras (MG), from November/1999 to January/2000, aiming to evaluate the survival of strain and isolates of rhizobia, in heavy metal contaminated soil.The possible relationship between rhizobia tolerance in culture medium and its survival in contaminated soil was also verified.From a group of 60strains/isolates tested at a previous study for metal tolerance in YMA medium, two out of the most tolerant microorganisms [BR-4406 (strain recommended as inoculant of Enterolobium spp.) and UFLA-01-457 (isolated from contaminated soil), both belonging to the genus Bradyrhizobium] and the two most sensitive microorganisms (UFLA-01-486 and UFLA-01-510, both isolated from contaminated soil and belonging to the genus Azorhizobium) were selected.A heavy metal contaminated Latosol (Oxisol) was mixed with a natural low fertility Latosol at different proportions: 0, 15 and 45% (v/v).The mixtures were inoculated with 20mL of log phase culture in YM of the above strains, tested separately with three replications.Evaluation of viable cell number at 0, 7, 14, 21, and 28days of incubation by the method of successive dilutions inoculated in YMA medium revealed differentiated behavior among the microorganisms.The average cell numbers (CFU g-1 of soil) which survived to the end of 28days of incubation were for Bradyrhizobium: 10(10.36), 10(10.29) and 10(9.70), and for Azorhizobium 10(9.36), 10(7.54) and 0, at mixtures with 0%, 15% and 45% of contaminated soil, respectively, indicating that Azorhizobium survival was more affected by heavy metals than Bradyrhizobium survival.As Bradyrhizobium was also more tolerant to heavy metals "in vitro", results indicated that there was a relationship of tolerance between both substrates.

rhizobia; zinc; copper; cadmium; plumb; tolerance; soil pollution


SEÇÃO IX - POLUIÇÃO DO SOLO E QUALIDADE AMBIENTAL

Sobrevivência de Bradyrhizobium e Azorhizobium em misturas de solo contaminadas com metais pesados(1 (1 ) Parte da Tese de Mestrado do primeiro autor, apresentada ao Departamento de Ciência do Solo da Universidade Federal de Lavras - UFLA. Trabalho financiado pelo convênio FAEPE/CMM e FAPEMIG. )

Survival of Bradyrhizobium and Azorhizobium in heavy metal contaminated soil

A. MatsudaI; F. M. S. MoreiraII; J. O. SiqueiraII

IEngenheiro-Agrônomo do CPGSNP, Departamento de Ciência do Solo, Universidade Federal de Lavras - UFLA. Caixa Postal37, CEP 37200-000 Lavras (MG). Bolsista da CAPES

IIProfessor do Departamento de Ciência do Solo, UFLA. Bolsista do CNPq. E-mail: fmoreira@ufla.br; siqueira@ufla.br

RESUMO

Estudos foram realizados no Departamento de Ciência do Solo da Universidade Federal de Lavras (MG), no período de novembro/1999 a janeiro/2000, com o objetivo de avaliar a sobrevivência de estirpe e isolados de rizóbio em solo contaminado com metais pesados e verificar a relação entre tolerância do rizóbio a metais pesados em meio de cultura e sua sobrevivência em solo contaminado. Foram utilizados os dois microrganismos mais tolerantes [BR-4406 (estirpe recomendada para Enterolobium spp.) e UFLA-01-457 (isolado de solo contaminado), ambos pertencentes ao gênero Bradyrhizobium ] e os dois mais sensíveis (UFLA-01-486 e UFLA-01-510, isolados de solo contaminado, pertencentes ao gênero Azorhizobium ), todos selecionados de um grupo de 60estirpes/isolados em estudos prévios deste laboratório, em meio de cultura suplementado com metais pesados.Empregaram-se misturas de um Latossolo Vermelho-Escuro (LE) que continham 0, 15 e 45% (v/v) de um Latossolo Vermelho-Amarelo plíntico contaminado com Zn, Cd, Pb e Cu. As misturas de solo contaminado foram inoculadas com 20mL de cultura em YM na fase log das estirpes mencionadas, as quais foram testadas separadamente com três repetições. A avaliação do número de células viáveis no solo, realizada aos 0, 7, 14, 21 e 28dias de incubação, pelo método das diluições sucessivas e inoculação em placas com meio YMA, revelou comportamento diferenciado entre os organismos estudados. O número médio de células que sobreviveram ao final de 28 dias de incubação foi de (em UFCg-1de solo): 1010,36, 1010,29 e 109,70, para Bradyrhizobium, e 109,36, 107,54 e 0, para Azorhizobium em misturas de 0, 15 e 45% de solo contaminado, respectivamente. Portanto, houve maior sobrevivência de Bradyrhizobium do que de Azorhizobium , indicando maior tolerância a metais pesados do primeiro gênero.Como Bradyrhizobium foi também mais tolerante "in vitro", os resultados indicam haver relação entre o comportamento em solo contaminado e em meio de cultura com metais pesados.

Termos de indexação: rizóbio, zinco, cobre, cádmio, chumbo, tolerância, poluição do solo.

SUMMARY

An experiment was carried out at the Soil Science Department of Federal University of Lavras (MG), from November/1999 to January/2000, aiming to evaluate the survival of strain and isolates of rhizobia, in heavy metal contaminated soil.The possible relationship between rhizobia tolerance in culture medium and its survival in contaminated soil was also verified.From a group of 60strains/isolates tested at a previous study for metal tolerance in YMA medium, two out of the most tolerant microorganisms [BR-4406 (strain recommended as inoculant of Enterolobium spp.) and UFLA-01-457 (isolated from contaminated soil), both belonging to the genus Bradyrhizobium] and the two most sensitive microorganisms (UFLA-01-486 and UFLA-01-510, both isolated from contaminated soil and belonging to the genus Azorhizobium) were selected.A heavy metal contaminated Latosol (Oxisol) was mixed with a natural low fertility Latosol at different proportions: 0, 15 and 45% (v/v).The mixtures were inoculated with 20mL of log phase culture in YM of the above strains, tested separately with three replications.Evaluation of viable cell number at 0, 7, 14, 21, and 28days of incubation by the method of successive dilutions inoculated in YMA medium revealed differentiated behavior among the microorganisms.The average cell numbers (CFU g-1 of soil) which survived to the end of 28days of incubation were for Bradyrhizobium: 1010.36, 1010.29 and 109.70, and for Azorhizobium 109.36, 107.54 and 0, at mixtures with 0%, 15% and 45% of contaminated soil, respectively, indicating that Azorhizobium survival was more affected by heavy metals than Bradyrhizobium survival.As Bradyrhizobium was also more tolerant to heavy metals "in vitro", results indicated that there was a relationship of tolerance between both substrates.

Index terms: rhizobia, zinc, copper, cadmium, plumb, tolerance, soil pollution.

Texto completo disponível apenas em PDF.

Full text available only in PDF format.

LITERATURA CITADA

Recebido para publicação em setembro de 2000

Aprovado em agosto de 2001

  • AISLABIE, J. & LOUTIT, M.W. Accumulation of Cr (III) by bacteria isolated from polluted sediment. Marine Environ. Res., 20:221-232, 1986.
  • ANGLE, J.S.; McGRATH, S.P.; CHAUDRI, A.M.; CHANEY, R.L.; GILLER, K.E. Inoculation effects on legumes grown in soil previously treated with sewage sludge. Soil Biol. Biochem., 25:575-580, 1993.
  • CHAUDRI, A.M.; McGRATH, S.P. & GILLER, K.E. Metal survival of the indigenous population of Rhizobium leguminosarum biovar trifolii in soil spiked with Cd, Zn, Cu and Ni salts. Soil Biol. Biochem., 24:625-632, 1992a.
  • CHAUDRI, A.M.; McGRATH, S.P. & GILLER, K.E. Metal tolerance of isolates of Rhizobium leguminosarum biovar trifolii from soil contaminated by past aplication of sewage sludge. Soil Biol. Biochem., 24:83-88, 1992b.
  • COSTERTON, J.W.; IRWIN, R.T. & CHENG, K.Y. The bacterial glycocalyx in nature and disease. Ann. Rev. Microbiol., 35:299-324, 1981.
  • CRIST, D.K.; WYZA, R.E.; MILLS, K.K.; BAUER, W.D. & EVANS, W.R. Preservation of Rhizobium viability and symbiotic infectivity by suspension in suspension in water. Appl. Environ. Microbiol., 47:595-600, 1984.
  • DIAS-JUNIOR, H.E.; MOREIRA, F.M.S.; SIQUEIRA, J.O. & SILVA, R. Metais pesados, densidade e atividade microbiana em solo contaminado por rejeitos da indústria de zinco. R. Bras. Ci. Solo, 22:631-640, 1998.
  • DÍAZ-RAVIÑA, M. & BAATH, E. Development of metal tolerance in soil bacterial communities exposed to experimentally increased metal levels. Appl. Environ. Microbiol., 62:2970-2977, 1996.
  • DOELMAN, P. & HAANSTRA, L. Short-term and long-term effects of cadmium, chromium, copper, nickel, lead and zinc on soil microbial respiration in relation to abiotic soil factors. Plant Soil, 79:317-327, 1984.
  • FRANCO, A.A.; CAMPELLO, E.F.C.; SILVA, E.M.R. & FARIA, S.M.. Revegetação de solos degradados. Seropédica, Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária, 1992. 11p. (EMBRAPA-CNPAB, comunicado técnico, 9)
  • GARCIA Jr., O. Microrganismos e metais. In: MELO, I.S. & AZEVEDO, J.L., eds. Microbiologia ambiental. Jaguariúna, Emprêsa Brasileira de Pesquisa Agropecuária, 1997. 440p.
  • GILLER, K.E.; McGRATH, S.P. & HIRSCH, P.R. Absence of nitrogen-fixation in clover grown on soil subject to long term contamination with heavy metals is due to survival of only ineffective Rhizobium. Soil Biol. Biochem., 21:841-848, 1989.
  • GILLER, K.E.; NUSSBAUM, R.; CHAUDRI, A.M. & McGRATH, S.P. Rhizobium meliloti is less sensitive to heavy-metal contamination in soil than R. leguminosarum bv.trifolii or R. loti. Soil Biol. Biochem., 25:273-278, 1993.
  • HECKMAN, J.R.; ANGLE, J.S. & CHANEY, R.L. Residual effects of sewage sludge on soybean. I. Accumulation of heavy metals. J. Environ. Qual., 16:113-117, 1987a.
  • HECKMAN, J.R.; ANGLE, J.S. & CHANEY, R.L. Residual effects of sewage sludge on soybean. II. Accumulation of soil and symbiotically fixed nitrogen. J. Environ. Qual., 16:117-124, 1987b.
  • KINKLE, B.K.; ANGLE, J.S. & KEYSER, H.H. Long term effects of metal-rich sewage sludge application on soil population of Bradyrhizobium japonicum. Appl. Environ. Microbiol., 53:315-319, 1987.
  • MATSUDA, A.; MOREIRA, F.M.S. & SIQUEIRA, J.O. Tolerância de rizóbio de diferentes procedências ao zinco, cobre e cádmio. Pesq. Agrop. Bras., 37:343-355, 2002.
  • MCGRATH, S.P. Long-term studies of metal transfer following applications of sewage sludge. In: COUGHTREY, P.J.; MARTIN, M.H. & UNSWORTH, M.H., eds. Pollutant transport and fate in ecosystems. Oxford, Blackwell Scientific, 1987. p.301-317.
  • MILES, A.A. & MISRA, S.S. The estimation of the bactericidal power of blood. J. Hygiene, 38:732-748, 1938.
  • MOREIRA, F.M.S.; SILVA, M.F.& FARIA, S.M. Ocurrence of nodulation in legume species in the Amazon region of Brazil. New Phytol., 121:563-570, 1992.
  • MOREIRA, F.M.S.; GILLIS, M.; POT, B.; KERSTERS, K. & FRANCO, A.A. Characterization of rhizobia isolated from different divergence groups of tropical Leguminosae by comparative polycrylamide gel electroforesis or their total proteins. Syst. Appl. Microbiol., 16:135-146, 1993.
  • NUTMAN, P.S. Rhizobium in soil. In: WALKER, N., ed. Soil microbiology. A critical review. London, Butterworths, 1975. p.11-131.
  • REDDY, G.B.; CHENG, C.N. & DUNN, S.J. Survival of Rhizobium japonicum in soil-sludge environment. Soil Biol. Biochem., 15:343-345, 1983.
  • RIBEIRO Jr., W.Q.; FRANCO, A.A. & LOPES, E.S. Eficiência e competitividade de estirpes de Bradyrhizobium spp., para Enterolobium contortisiliquum, em latossolo ácido. R. Bras. Ci. Solo, 10:219-225, 1986.
  • RUDD, T.; STERRITT, R.M. & LESTER, J.N. Formation and stability constants of complexes formed between heavy metals and bacterial extracellular polymers. Water Res., 18:379-384, 1984.
  • SMITH, S.R. & GILLER, K.E. Effective Rhizobium leguminosarum bv. trifolii present in five soils contaminated with heavy metals from long-term applications of sewage sludge or metal mine spoil. Soil Biol. Biochem., 24:781-788, 1992.
  • TRANNIN, I.C.B.; MOREIRA, F.M.S.; SIQUEIRA, J.O. & LIMA, A.S. Tolerância de estirpes e isolados de Bradyrhizobium e Azorhizobium a zinco, cobre e cádmio. R. Bras. Ci. Solo, 25:305-316, 2001a.
  • TRANNIN, I.C.B.; MOREIRA, F.M.S. & SIQUEIRA, J.O.. Crescimento e nodulação de Enterolobium contortsiliquum, Acacia mangium e Sesbania virgata em solo contaminado com metais pesados. R. Bras. Ci. Solo, 25:743-753, 2001b.
  • TURNER, A.P.; GILLER, K.E. & McGRATH, S.P. Long term effects on Rhizobium leguminosarum biovar trifolii of heavy metal contamination of land from the application of sewage sludge. In: ALLAN, R.J. & NRIAGU, J.O., eds. Heavy metals in the environment. Toronto, 1995. p.442-445.
  • VINCENT, J.M. A Manual for the practical study of root-nodule bacteria. London, JBP, 1970. 164p. (Handlbook, 15)
  • ZONTA, E.P.; MACHADO, A.A. & SILVEIRA JUNIOR, P. Sistema de análise estatística para microcomputadores (SANEST). Pelotas, Universidade Federal de Pelotas, 1984. 151p.
  • (1
    ) Parte da Tese de Mestrado do primeiro autor, apresentada ao Departamento de Ciência do Solo da Universidade Federal de Lavras - UFLA. Trabalho financiado pelo convênio FAEPE/CMM e FAPEMIG.
  • Datas de Publicação

    • Publicação nesta coleção
      30 Set 2014
    • Data do Fascículo
      Mar 2002

    Histórico

    • Aceito
      Ago 2001
    • Recebido
      Set 2000
    Sociedade Brasileira de Ciência do Solo Sociedade Brasileira de Ciência do Solo, Departamento de Solos - Edifício Silvio Brandão, s/n, Caixa Postal 231 - Campus da UFV, CEP 36570-900 - Viçosa-MG, Tel.: (31) 3612-4542 - Viçosa - MG - Brazil
    E-mail: sbcs@sbcs.org.br