Isolamento e seleção de rizobactérias promotoras do crescimento de Pinus taeda

Isolation and selection of Pinus taeda growth promoting rhizobacteria

Resumos

The objectives of this research were to isolate and select P. taeda growth promoting rhizobacteria. The bacteria were isolated from 150 day-old pine seedlings and the selection was carried out with the strains inoculation (10(8) u.f.c/mL) in the proportion of 0.1 mL/cm³. After 150 days of sowing, aerial part height, stem diameter and roots and aerial part dry matter weight were evaluated. From the 99 tested strains, six (UFV AL9, UFV-AM5, UFV-AM2, UFV-F3, UFV-G2 and UFV-G4) stood out due to their capacity of stimulating the growth and quality improvement of P. taeda seedlings. Significant differences were not observed between the control and the other tested strains.

Pinus; Rhizobacterias and Seedling quality

Isolamento e seleção de rizobactérias promotoras do crescimento de Pinus taeda

Isolation and selection of Pinus taeda growth promoting rhizobacteria

Juliana Margarido Fonseca Couto Brunetta^I; Acelino Couto Alfenas^II; Reginaldo Gonçalves Mafia^III; José Mauro Gomes^II; Daniel Breda Binoti^III; Nilva Aparecida Nicolao Fonseca^IV

^IProgama de Pós-Graduação em Ciência Florestal na Universidade Federal de Viçosa, Brasil. E-mail: <[e-mail]>

^IIUniversidade Federal de Viçosa, UFV, Brasil. E-mail: <[e-mail]>

^IIIAracruz Celulose S.A., Aracruz, Brasil

^IVUniversidade Estadual de Londrina, UEL, Brasil

RESUMO

Este trabalho teve como objetivos isolar e selecionar rizobactérias promotoras do crescimento de P. taeda. O isolamento foi realizado a partir de mudas com 150 dias de idade, realizando-se a seleção por meio da inoculação dos isolados (10⁸ u.f.c mL^-1) na proporção de 0,1 mL de inóculo.cm^-3 de substrato. Aos 150 dias de semeadura, avaliaram-se as seguintes variáveis: altura da parte aérea, diâmetro do coleto e pesos de matéria seca de raízes e da parte aérea. Entre 99 isolados testados em P. taeda, apenas seis (UFV-AL9, UFV-AM5, UFV-AM2, UFV-F3, UFV-G2 e UFV-G4) destacaram-se quanto à indução de crescimento e ao melhor índice de qualidade de muda. Não se observaram diferenças significativas entre a testemunha e os demais isolados testados.

Palavras-chave: Pinu, Rizobactérias e Qualidade de mudas.

ABSTRACT

The objectives of this research were to isolate and select P. taeda growth promoting rhizobacteria. The bacteria were isolated from 150 day-old pine seedlings and the selection was carried out with the strains inoculation (10⁸ u.f.c/mL) in the proportion of 0.1 mL/cm³. After 150 days of sowing, aerial part height, stem diameter and roots and aerial part dry matter weight were evaluated. From the 99 tested strains, six (UFV AL9, UFV-AM5, UFV-AM2, UFV-F3, UFV-G2 and UFV-G4) stood out due to their capacity of stimulating the growth and quality improvement of P. taeda seedlings. Significant differences were not observed between the control and the other tested strains.

Keywords:Pinus, Rhizobacterias and Seedling quality.

1. INTRODUÇÃO

Os plantios florestais com espécies de rápido crescimento ocupam, no Brasil, aproximadamente 4,8 milhões de hectares, dos quais cerca de 1,87 milhão de hectares correspondem a espécies de Pinus (ABRAF, 2009). A madeira oriunda desses plantios tem sido utilizada para produção de carvão, celulose, compensados, aglomerados, chapas de fibras e painéis, entre outros. Diante da crescente demanda de madeira e da importância econômica do setor, torna-se necessário otimizar as diferentes fases da cadeia produtiva de Pinus, incluindo a produção de mudas (CARNEIRO, 1995). Nesse sentido, é fundamental desenvolver formas alternativas, visando reduzir o tempo de produção e melhorar a qualidade das mudas. Estas devem apresentar características que possam oferecer certa resistência às condições climáticas adversas que poderão ocorrer no pós-plantio, mesmo que este tenha sido efetuado em condições favoráveis de umidade do solo (FONSECA, 2002).

Estudos recentes comprovaram o efeito benéfico da aplicação de rizobactérias em substrato de produção de mudas sobre o enraizamento, o crescimento e o biocontrole de doenças do eucalipto (TEIXEIRA, 2001; MAFIA et al., 2005; TEIXEIRA et al., 2005). A região do solo, ou substrato, sob a influência do sistema radicular das plantas, definida como rizosfera, é intensamente colonizada por vários microrganismos, sendo as bactérias que colonizam essa região denominadas rizobactérias (SCHROTH; HANCOCK, 1982). As rizobactérias interagem com as raízes (KUNC; MACURA, 1988), o que pode resultar em efeito benéfico, prejudicial ou neutro à planta. Bactérias que beneficiam são denominadas "rizobactérias promotoras do crescimento de plantas", pois são capazes de colonizar as raízes e estimular o crescimento, quando aplicadas na rizosfera, nos tubérculos ou em sementes (KLOEPPER et al., 1989).

Em experimentos com várias espécies de Pinus, constataram-se aumento no crescimento e desenvolvimento de mudas (CHANWAY et al., 2000), colonização do sistema radicular (BENT et al., 2002), indução de resistência sistêmica a doença (ENEBAK; CAREY, 2004) e alteração nos níveis hormonais e na respiração de raízes inoculadas com rizobactérias (BENT et al., 2001).

Neste trabalho, objetivaram isolar e selecionar rizobactérias com potencial para utilização na produção de mudas de P. taeda L., visando aumentar o crescimento e a qualidade de mudas.

2. MATERIAL E MÉTODOS

2.1. Isolamento de rizobactérias

Foram realizados isolamentos de rizobactérias da rizosfera e de segmentos radiculares de mudas de P. taeda cultivadas em tubetes cônicos de 50 mL, com 150 dias de idade, oriundos de Telêmaco Borba (PR) e de Mogi-Guaçu (SP). Para isso, cerca de 1 g de substrato rizosférico e de segmentos radiculares foi colocado em erlenmeyers contendo 20 mL de água destilada esterilizada. Após agitação por 40 seg, em minishaker a 1.000 rpm, a suspensão foi filtrada em camada dupla de gaze esterilizada.

Realizou-se então, em tubos de ensaio, a diluição seriada na razão de 1:10 do filtrado até a diluição 1 x 10^-5, procedendo-se à transferência de 1 mL das três últimas diluições em meio B de King (KING et al., 1954). Na sequência, os mesmos tubos de ensaio contendo as três últimas diluições foram aquecidos a 80 ºC e mantidos nessa temperatura, em banho-maria, por 20 min, antes da transferência de 1 mL para meio de Kado e Heskett (1970), para isolamento seletivo de Bacillus spp.

Para purificar as colônias com diferentes características morfológicas, após a incubação por 24 h a 28 ºC, no escuro, elas foram repicadas por três vezes e, então, transferidas individualmente para tubos de ensaio contendo meio de Kado e Heskett inclinado e armazenadas a 5 ºC.

2.2. Seleção dos isolados de rizobactérias

Para seleção dos isolados foram conduzidos quatro ensaios independentes no viveiro de Pesquisa do Departamento de Engenharia Florestal da UFV, em Viçosa-MG, sendo um instalado em abril, outro em agosto e dois em setembro de 2004.

As sementes de P. taeda (procedentes da APS – Telêmaco Borba/Klabin Florestal S.A.) empregadas no ensaio foram previamente submetidas à quebra de dormência, por meio da estratificação em areia umedecida a 10 ºC, por 26 dias.

Para produção de inóculo, cada isolado de rizobactéria foi cultivado, separadamente, em placa de Petri com meio recomendado por Kado e Heskett (1970). Após a incubação por 24 h a 28 ºC, no escuro, procedeu-se à raspagem do crescimento das rizobactérias, utilizando-se solução salina (NaCl, 0,85%). A densidade ótica de cada suspensão foi ajustada para 0,2 de absorbância em 540 nm, o que corresponde, aproximadamente, a 10⁸ u.f.c./mL, conforme correlação entre densidade ótica e número de unidades formadoras de colônias (ufc), com base em Teixeira (2001).

O inóculo foi aplicado ao substrato de produção de mudas (Plantmax^®), na proporção de 0,1 mL/cm³ de substrato antes da semeadura, em tubetes de 50 cm³. Os substrato umedecido com solução salina, autoclavada na mesma proporção, serviu como testemunha. Além da inoculação com os isolados de rizobactérias, realizou-se a aplicação de acículas picadas de Pinus, como fonte inicial de fungos micorrízicos, antes do plantio, na proporção de 1:6 (p/p).

Os experimentos foram conduzidos em delineamento inteiramente casualizado, composto de cinco repetições por tratamento, sendo cada parcela constituída de 20 mudas. Os tratamentos constaram da inoculação de mudas de P. taeda cultivadas em tubetes com 50 cm³ de substrato comercial Plantmax^®, com cada um dos isolados de rizobactéria, separadamente. Foi mantido um controle sem inoculação.

A semeadura foi realizada diretamente nos tubetes, e aos 20 dias realizou-se o raleio, deixando apenas uma muda vigorosa no centro de cada tubete. Os tubetes foram mantidos inicialmente em casa de sombreamento (50% de luminosidade natural), acondicionados em bandejas planas com capacidade para 1.200 tubetes, suspensas a 80 cm do solo. Imediatamente após o raleio das plântulas, estas foram transferidas para casa de vegetação coberta com lona plástica transparente e com abertura lateral.

A ocupação das bandejas nos primeiros 30 dias foi de 100%, deixando-se apenas uma linha vazia entre cada repetição; após esse período, as mudas foram espaçadas, para capacidade de 50%.

A irrigação das mudas e os demais tratos culturais foram realizados conforme recomendações específicas para produção de mudas de pinus.

A adubação de base do substrato foi feita com 10 kg de NPK (20-0-20) e 4 kg de Fosmag 400^® (fosfato magnesiano) por m³ de substrato. A adubação de formação iniciou-se aos 10 dias após a operação de raleio, em intervalos de 15 dias, com aplicação de 5 mL de solução, contendo 25 kg de superfosfato simples, 11 kg de sulfato de amônia e 5 kg de cloreto de potássio em 1.000 L de água.

2.3. Avaliações, delineamento experimental e análises estatísticas

Aos 150 dias após a semeadura, avaliaram-se a altura da parte aérea e o diâmetro do coleto, bem como o peso de matéria seca de raízes e da parte aérea. A determinação da matéria seca foi realizada após a separação da parte aérea do sistema radicular e secagem em estufa a 70 ºC, por 24 h. Os dados da altura da parte aérea (APA), do diâmetro do coleto (DC) e do peso de matéria seca de raízes (PMSR) e da parte aérea (PMSPA) foram empregados para cálculo do índice de qualidade de Dickson (IQD), definido por Dickson et al. (1960).

IQD = (PMSPA+PMSR) / ((APA/DC)+(PMSPA/PMSR))

em que:

APA = altura da parte aérea da muda, do colo até a ponta do broto mais alto (cm);

DC = diâmetro do coleto (na altura do colo da planta) (mm);

PMSR = peso de matéria seca de raízes (g); e

PMSPA = peso de matéria seca da parte aérea (g).

Os experimentos de seleção de isolados foram conduzidos em delineamento inteiramente casualizado, compostos de cinco repetições por tratamento, cada uma constituída de 20 unidades amostrais. Os dados de cada ensaio foram submetidos à análise de variância (ANOVA), aplicando-se o teste F a 5% de probabilidade, e as médias foram comparadas pelo teste de Scott-Knot (5% de probabilidade), com o auxílio do programa SAEG (EUCLYDES, 1983).

Os dados de cada ensaio foram submetidos à análise de variância (ANOVA), aplicando-se o teste F a 5% de probabilidade, sendo as médias comparadas pelo teste de Scott-Knot (5% de probabilidade), com o auxílio do programa SAEG (EUCLYDES, 1983).

3. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Na primeira etapa do trabalho, obtiveram-se 196 isolados de rizobactérias, com uma média de cinco isolados por planta, oriundas de 20 amostras de raízes. Os isolados apresentaram grande variação quanto à morfologia da colônia, incluindo consistência, elevação, cor, velocidade e forma de crescimento. Esses isolados se encontram devidamente identificados e armazenados a 5 ºC, no Departamento de Fitopatologia da Universidade Federal de Viçosa, em Viçosa – Minas Gerais.

A seleção dos melhores isolados foi baseada na altura da parte aérea das mudas, juntamente com o índice de qualidade de Dickson.

Em quatro seleções, utilizando-se 99 das rizobactérias isoladas, constatou-se que houve efeito benéfico da inoculação sobre o crescimento das mudas, julgando-se pelos incrementos observados na altura da parte aérea e no peso de matéria seca de raízes e da parte aérea, bem como sobre a qualidade, definida pelo índice de qualidade de Dickson.

Na primeira seleção, não houve diferença significativa da altura da parte aérea e do diâmetro de coleto em função da inoculação das rizobactérias. No entanto, quatro (UFV-E2, UFV-F4, UFV-C4 e UFV-B3) dos 26 isolados utilizados nesse mesmo ensaio induziram ao incremento do peso de matéria seca da parte aérea, e oito (UFV-F4, UFV B3, UFV-D6, UFV-E2, UFV-F9, UFV-A3, UFV-E6 e UFV-C4) promoveram aumento do peso de matéria seca do sistema radicular de P. taeda (Tabela 1).

No segundo ensaio, dos 15 isolados de rizobactérias testados, seis (UFV-A4, UFV-F3, UFV-F6, UFV-I1, UFV-G2, UFV-G4 e UFV-R6) demonstraram diferenças significativas de diâmetro do coleto em relação às mudas-testemunha (UFV-G2, UFV F3, UFV-G4 e UFV-F6) e quatro estimularam significativamente o crescimento em altura da parte aérea das mudas. Todavia, não se observou aumento do peso de matéria seca do sistema radicular e da parte aérea das mudas. Entre esses isolados, três (UFV G2, UFV-F3 e UFV-G4) apresentaram diferenças significativas pelo índice de qualidade de Dickson, porém com valores superiores a 0,50 atingido pelas mudas-testemunha (Tabela 2).

No terceiro ensaio, dos 35 isolados testados, três (UFV-AM2, UFV-AL9 e UFV AM5) contribuíram significativamente para o aumento do crescimento em altura da parte aérea das mudas e do índice de qualidade de Dickson, em relação às mudas-testemunha (Tabela 3). Não foram observadas diferenças significativas quanto ao diâmetro do coleto e peso da matéria seca da parte aérea e do sistema radicular das mudas de P. taeda.

No quarto ensaio, nenhum dos 24 isolados testados promoveu influência positiva no crescimento em altura da parte aérea das mudas. No entanto, nas mudas desenvolvidas em substrato contendo 15 isolados (UFV-AC1, UFV-AE2, UFV-Y3, UFV-I1, UFV-I6, UFV-Ai4, UFV-AJ3, UFV-J8, UFV-O6, UFV-J3, UFV-X2, UFV-T3, UFV-U1, UFV-V5 e UFV-K2) foram observados o aumento do diâmetro do coleto em relação às mudas-testemunha, em oito isolados (UFV-AC1, UFV-AE2, UFV-Y3, UFV-I1, UFV-I6, UFV-Ai4, UFV-X2 e UFV-K2); o aumento do peso de matéria seca da parte aérea; e em 10 (UFV-AC1, UFV-AE2, UFV-I1, UFV-Ai4, UFV-AJ3, UFV-J8, UFV-U1, UFV-T3 e UFV-L3), o aumento do peso de matéria seca do sistema radicular (Tabela 4).

Neste estudo presente estudo, comprovou-se a promoção de crescimento de mudas de P. taeda, quando o substrato foi inoculado com isolados de rizobactérias promotoras do crescimento de plantas.

A seleção dos melhores isolados foi estabelecida e baseada em médias de altura da parte aérea, que diferenciaram significativamente das mudas-testemunha e apresentaram índice de qualidade de Dickson acima do preestabelecido. Os isolados que não foram selecionados poderão ser utilizados em testes futuros.

Entre os 99 isolados testados nos ensaios de seleção, seis (UFV-AL9, UFV-AM5, UFV-AM2, UFV-F3, UFV-G2 e UFV-G4) influenciaram positivamente na qualidade das mudas, ou seja, cerca de 6% do total de isolados de rizobactérias apresentaram efeitos de PGPR. Esses resultados estão compatíveis com os dados obtidos por Teixeira (2001), que constatou que aproximadamente 10% dos isolados obtidos da rizosfera de eucalipto foram eficientes quanto à indução da rizogênese e à promoção de crescimento de mudas.

Em outros trabalhos de seleção de isolados para outras culturas, o porcentual de rizobactérias benéficas variaram de 1 a 5% (KLOEPPER et al., 1980; BURR e CAESAR, 1984). Embora ainda não se conheçam as causas dessas variações, acredita-se que o uso de substrato obtido de compostagem, utilizado para produção das mudas, possa favorecer a predominância de microrganismos benéficos, incluindo as rizobactérias (HOITINK; FAHY, 1986; TEIXEIRA, 2001).

A maioria das rizobactérias benéficas isoladas pertence aos gêneros Pseudomonas e Bacillus e com menor frequência nos gêneros Azotobacter, Arthrobacter, Clostridium, Hydrogenophaga, Enterobacter, Serratia e Azospirillum, entre outros (BENIZRI et al., 2001).

Em estudos conduzidos por Shishido et al. (1995) e por Bal e Chanway (2000), foram obtidos isolados dos gêneros Bacillus e Paenibacillus, a partir de solo da rizosfera de mudas e de florestas de P. contorta var latifolia (Dougl.) Engelm.

As menores médias observadas em mudas do primeiro e segundo ensaios podem ser explicadas em função da época de semeadura e do fato de desenvolvimento das mudas ter ocorrido em períodos mais frios, devendo ser ressaltado que as mudas do terceiro e quarto ensaios de seleção ocorreram em período mais quente. Segundo Carneiro (1995), o ideal é que as sementes de Pinus sp. sejam semeadas na primavera, geralmente na segunda quinzena de setembro até final de outubro. Nessa época, a velocidade de emergência de plântulas é maior e o risco de ataque de fungos patogênicos, menor (ENEBAK et al., 1998). Considerando que ocorram melhores condições para o crescimento e desenvolvimento das plantas, espera-se que haja também maior efeito da aplicação de rizobactérias benéficas.

A aplicação de diferentes isolados de rizobactérias, em especial os da terceira seleção no substrato para produção de mudas de P. taeda, resultou no aumento da altura da parte aérea das plantas e dos pesos de matéria seca de raiz e da parte aérea. Segundo Carneiro (1995), a altura de mudas não deve ser considerada como variável isolada para expressar a qualidade de mudas, principalmente se não houver equilíbrio adequado entre a parte aérea e o sistema radicular. Assim, empregou-se o índice de qualidade de Dickson (DICKSON et al., 1960), por ser capaz de predizer a qualidade das mudas antes de seu plantio definitivo no campo. O índice é uma combinação de variáveis morfológicas e quanto maior o seu valor, melhor a qualidade das mudas. Hunt (1990) recomendou o índice de qualidade de Dickson (IQD) e, com base em resultados de trabalhos de pesquisa, estabeleceu o valor mínimo de 0,20 como bom indicador da qualidade das mudas de Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco (douglas-fir) e Picea abies L. (norway-spruce), crescidas em recipientes com capacidade para 50 ou 60 mL. Neste trabalho foram encontrados valores bem superiores a esse índice, apesar de não ter ocorrido diferença significativa nas mudas desenvolvidas na presença de seis isolados utilizados.

Esses isolados foram selecionados para a realização de estudos futuros que procurarão viabilizar o uso comercial de rizobactérias promotoras do crescimento para produção de mudas de Pinus.

4. CONCLUSÕES

Os resultados deste trabalho permitiram concluir que, entre as 99 rizobactérias testadas, os isolados UFV-AM5, UFV-AM2, UFV-G2, UFV-G4, UFV-F3 e UFV-AL9 foram selecionados por promoverem ganhos que variaram de 10 a 16% no crescimento em altura da parte aérea das mudas e por apresentarem índice de qualidade de Dickson entre 0,19 e 0,61.

5. REFERÊNCIAS

Recebido em 15.01.2007 e aceito para publicação em 02.03.2010.

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  23 Ago 2010
• Data do Fascículo
  Jun 2010

Histórico

• Aceito
  02 Mar 2010
• Recebido
  15 Jan 2007