Universidade Estadual de Montes ClarosCentro de Ciências Exatas e Tecnológicas

Departamento de Ciências AgráriasPrograma de Produção Vegetal no Semiárido

Fisiologia das Plantas CultivadasProf. Dsc. Carlos Eduardo Corsato

BACTÉRIAS ENDOFÍTICAS

Gevaldo Oliveira

Leandro Fernandes Andrade

Janaúba/MG

Junho/2010

SUMÁRIO

1 Introdução..............................................................................................................................3

2 Revisão de literatura..............................................................................................................5

2.1 As bactérias endofíticas......................................................................................................5

2.2 Colonização da planta por endofíticos..............................................................................6

2.3 Bactérias endofíticas como promotoras do crescimento vegetal....................................7

2.4 Fixação Biológica do Nitrogênio........................................................................................7

2.5 Bactérias endofíticas produtoras de fitohormônios.........................................................8

2.6 Bactérias solubilizadoras de fosfato..................................................................................9

2.7 Controle de fitopatógenos por bactérias endofíticas......................................................10

3 Casos de Sucesso..................................................................................................................13

4 Considerações finais.............................................................................................................18

REFERÊNCIA........................................................................................................................19

1 Introdução

Na natureza, as bactérias são principalmente encontradas compondo comunidades

bacterianas, que podem ser formadas por algumas ou milhares de diferetes espécies. Estes

grupos de espécies podem ocupar os nichos terrestres colonizando o ambiente de maneira

associada livre ou formando biofilmes, sendo em ambos os casos o equilíbrio entre as

espécies determinado por diferentes fatores, que, quando alterados, levam diretamente a

alterações na composição da comunidade bacteriana.

Em plantas, comunidades bacterianas são encontradas em associação com

diferentes tecidos vegetais, podendo atuar em processos essenciais para o desenvolvimento

vegetal, como por exemplo, no auxílio para a obtenção de nutrientes, promovendo o

crescimento vegetal por meio de produção de fitormônios, ou até mesmo protegendo contra

patógenos, seja por antibiose direta ou pela indução de resistência sistêmica vegetal.

Dentre as comunidades bacterianas em associação com as plantas, são destacadas

as comunidades bacterianas da rizosfera e endofíticas. A rizosfera é a fração do solo que sofre

influência da liberação de exsudatos de raiz, onde bactérias, presentes no solo e que tem a

capacidade de responder a esta liberação, aumentam suas respectivas populações e passam a

interagir de maneira mais intensa com a espécie vegetal em desenvolvimento. Os endófitos

são bactérias que colonizam os tecidos internos das plantas sem características patogênicas.

Desta maneira, estas bactérias podem ser de extrema importância na suplementação

nutricional das plantas e na interação direta com fitopatógenos que coexistem neste ambiente.

Vale ressaltar que algumas bactérias da rizosfera são capazes de colonizar as plantas

endofiticamente, mostrando a especificidade da interação bactéria-planta. A colonização de

plantas por bactérias endofíticas pode causar alterações, que podem ocorrer no nível

transcricional, traducional ou catalítico do metabolismo vegetal.

Estas comunidades bacterianas em interação com as plantas respondem

rapidamente à alterações neste ambiente, seja esta alteração relativa à planta hospedeira ou

aos componentes desta comunidade. Desta forma, as comunidades bacterianas podem ser

usadas como indicadores de alterações ambientais, sendo estas comunidades as primeiras a

serem afetadas em caso de impactos ambientais, que podem posteriormente atingir outras

espécies componentes do ecossistema.

Os microrganismos endofíticos podem promover o crescimento vegetal por vários

mecanismos, incluindo entre outros, a solubilização de fosfato, produção de ácido-indol-

acético e produção de sideróforos (COSTA; LOPER, 1994). Além disso, outros efeitos

benéficos para o crescimento das plantas são atribuídos aos microrganismos endofíticos, que

incluem o ajuste osmótico, regulação de estômatos, modificação morfológica da raiz, o

reforço na absorção de minerais e alteração do metabolismo da planta (COMPANT et al.,

2005).

Os genótipos das plantas cultivadas são consideradas como importantes fatores

para determinar a composição das comunidades bacterianas associadas às plantas. A presença

de espécies bacterianas no ambiente também é um importante fator na determinação da

composição da comunidade bacteriana.

2 Revisão de literatura

2.1 As bactérias endofíticas

Uma extensa variedade de definições já foi utilizada para o termo endófito e

considerações sobre cada definição podem levar a diferentes interpretações. Petrini (1991)

define bactérias endofíticas como sendo microrganismos que residem durante alguma fase de

seu ciclo de vida dentro de tecidos vivos de plantas. Já Azevedo et al. (2000) complementam

essa definição, sendo microrganismos endofíticos os que residem dentro de tecidos de plantas

sem causar doenças, não causando nenhum dano aparente ao hospedeiro e sem produzir

estruturas externas visíveis.

O fato dessas bactérias serem capazes de colonizar os tecidos internos das plantas,

confere vantagens sobre outros microrganismos por poderem sobreviver em um ambiente

mais uniforme onde são menos afetadas pela temperatura, potencial osmótico e radiação ultra

violeta (LODEWYCKX et al., 2002). Os endófitos podem ser encontrados nas folhas, ramos,

raízes e até mesmo em sementes, maneira pela qual são transmitidos planta a planta.

Entre as rizobactérias existe um gradiente de proximidade e intimidade com a

raiz: bactérias vivendo no solo ao redor das raízes (utilizando metabólitos liberados pelas

raízes como fontes de C e N), bactérias colonizando o rizoplano (superfície da raiz), bactérias

residindo no tecido radicular e bactérias vivendo no interior das células em estruturas

radiculares especializadas (nódulos, como é o caso da interação rizóbio-leguminosas).

Rizobactérias que se instalam no interior das raízes das plantas, formando associações, são

endofíticas. Mas o conceito se estende ainda para bactérias que podem ser isoladas de plantas

cujos tecidos foram desinfectados superficialmente ou extraídas do interior das plantas, e que

não causam prejuízo visível nas plantas (GRAY e SMITH, 2005).

A interação de bactérias diazotróficas com diversas culturas tem sido tema de

pesquisas no mundo todo, devido ao seu potencial biotecnológico, evidenciado no aumento da

produtividade das culturas, possibilidade de redução dos custos de produção ao diminuir o

volume de adubos nitrogenados que são aplicados e, conseqüentemente, melhor conservação

dos recursos ambientais. As contribuições na fixação biológica de nitrogênio foram

verificadas inicialmente em leguminosas, mas plantas da família Graminae utilizadas em

diversos experimentos têm apresentado potencial significativo, respondendo com aumento na

produção quando inoculadas com bactérias diazotróficas (BALDANI et al., 2002). Em

sistemas de cultivo intensivo, como na Ásia, que produzem 70% do arroz consumido no

planeta, considera-se a disponibilidade de N como o principal fator limitante para atingir o

potencial de rendimento das culturas. Conseqüentemente, grandes quantidades de N mineral

são utilizadas como adubos, e destes, 50% são perdidos por volatilização em forma de amônia

e desnitrificação (KUSS, 2006).

2.2 Colonização da planta por endofíticos

O conhecimento da dinâmica populacional de comunidade bacteriana da rizosfera

é de grande interesse para determinar os fatores que determinam qualitativa e

quantitativamente a composição destas comunidades. O perfil de espécies que associam a

rizosfera ou a uma raiz vegetal pode ser afetado por diversos fatores como os compostos

exsudados pela raiz ou a disponibilidade de água e nutrientes. Esses fatores são alterados ao

longo do desenvolvimento da planta, o que sugere a ocorrência de uma sucessão de espécies

bacterianas colonizando ativamente a rizosfera e interagindo com a planta. Deve-se somar,

ainda, a esta complexidade os fatores de interação entre espécies que colonizam a mesma

rizosfera em dado momento do desenvolvimento vegetal. Diferentes bactérias atuam na

competição por nutrientes, colonização de nichos, além de produzirem compostos

antibióticos, sideróforos e bacteriocinas, que podem atuar de maneira decisiva no competitivo

ambiente rizosférifo (ANDREOTE, 2007).

As bactérias endofíticas possuem, da mesma forma que patógenos, a capacidade

de penetrar na planta e colonizar sistematicamente o hospedeiro, podendo habitar o apoplasto,

vasos condutores e ocasionalmente o meio intracelular. Com esta colonização sistêmica da

planta, estas bactérias podem alterar as condições fisiológicas e morfológicas do hospedeiro,

além de atuar sobre as populações de outros microrganismos presentes no interior da planta

(ANDREOTE et al., 2006). Sua penetração nos vegetais dá-se por aberturas naturais ou

artificiais, tais como: estômatos, ferimentos causados por instrumentos agrícolas,

microferimentos nas raízes ocasionados pelo atrito destas com as partículas do solo, etc.,

disseminando de maneira sistêmica ou restrita as diversas partes da planta, habitando de

forma ativa o apoplasto, vasos condutores e, em alguns casos, pode ocorrer colonização

intracelular (HALLMANN et al., 1997).

2.3 Bactérias endofíticas como promotoras do crescimento vegetal

Os microrganismos endofíticos podem promover o crescimento vegetal por vários

mecanismos, incluindo entre outros, a solubilização de fosfato, produção de ácido-indol-

acético e produção de sideróforos, além de apresentar outros efeitos benéficos para

crescimento das plantas, que incluem o ajuste osmótico, regulação de estômatos, modificação

morfológica da raiz, o reforço na absorção de minerais e alteração do metabolismo da planta.

A capacidade de estímulo do crescimento das plantas pode ocorrer por mecanismos diretos

(fixação de nitrogênio ou produção de fitormônios) e por mecanismos indiretos, exercendo

antagonismos contra patógenos ou resistência a drogas, promovendo o crescimento da planta

pelo aumento dos níveis de AIA e citocininas, pela redução dos níveis de etileno na planta,

aumentando a resistência à doenças e aumentando a produtividade das culturas, produzindo

substâncias análogas aos fitohormônios e/ou fixando nitrogênio e por meio da solubilização

de fosfato insolúvel (LUZZIVOTO, 2008).

2.4 Fixação Biológica do Nitrogênio

O nitrogênio é um nutriente essencial para a vida e, em regiões tropicais, sendo

freqüentemente limitante na produção agrícola. A maioria dos solos das regiões tropicais

possui deficiência em nitrogênio, causando limitações à produção de alimentos. Este elemento

é fundamental na formação de biomoléculas como proteínas, aminoácidos e ácidos nucléicos.

Porém, a maior parte do nitrogênio está na forma gasosa (N2), inerte para animais e vegetais.

Na natureza, a incorporação do nitrogênio ao ecossistema é feita, principalmente, pelas

bactérias fixadoras de nitrogênio, também chamadas de diazotróficas, que possuem um

complexo enzimático chamado nitrogenase, necessário para transformar o nitrogênio

atmosférico em amônio, que é subseqüentemente assimilado em aminoácidos e proteínas.

Esse processo é chamado de fixação biológica de nitrogênio (FBN) (NEVES; RUMJANEK,

1998). Esse processo fornece compostos nitrogenados diretamente para as plantas por meio de

associações, ou quando os organismos morrem e os liberam no ambiente, fornecendo o

nitrogênio necessário para o desenvolvimento vegetal (LINDERMANN e GLOVER, 2003)

A FBN é responsável por cerca de 140 toneladas de nitrogênio fixado por ano, só

nos ecossistemas terrestres, dando a esse processo enorme importância na manutenção da vida

no planeta, situandose como o segundo processo biológico mais abundante na terra,

juntamente com a decomposição da matéria orgânica, estando atrás somente da fotossíntese.

A FBN é realizada por uma série de bactérias denominadas fixadoras de nitrogênio ou

diazotróficas, que podem ser de vida livre, associativas ou mutualísticas (MOREIRA;

SIQUEIRA, 2002). Algumas destas bactérias podem ter evoluído no sentido de colonizar a

rizosfera das plantas, beneficiando-se assim dos compostos ricos em carbono, que são

exsudados pelas raízes (SPRENT; FARIA, 1989). Pesquisadores brasileiros têm identificado

várias bactérias diazotróficas endofíticas, pertencentes principalmente aos gêneros

Azospirillum, Gluconacetobacter, Herbaspirillum e Burkholderia. (CAVALCANTE;

DOBEREINER, 1988; BALDANI et al., 1997; REIS et al., 2004; WEBER et al., 2001).

2.5 Bactérias endofíticas produtoras de fitohormônios

Recentemente, tem aumentado a evidência de que bactérias diazotróficas

apresentam papel importante no desenvolvimento vegetal através da síntese e exportação de

fitormônios ou reguladores de crescimento vegetal (Plant Growth Regulators – PGRs). PGRs

são substâncias orgânicas que, sob concentrações muito baixas, influenciam processos

fisiológicos nas plantas e podem ser:

a) Auxinas – a capacidade de sintetizar auxinas é largamente observada em

microrganismo do solo e associados a plantas. Estimativas apontam para 80% das bactérias

isoladas da rizosfera com capacidade de produzir auxinas reguladoras de crescimento vegetal.

A presença de auxinas determina aumento do comprimento da raiz e do número de pêlos e

raízes laterais – alterações morfológicas da raiz, sendo conhecido por estimular tanto 17

respostas rápidas (aumento da elongação celular) como respostas lentas (divisão e

diferenciação celular) nas plantas (LUVIZOTTO, 2008). As alterações radiculares detectadas

em plantas inoculadas com Azospirillum podem explicar a melhor absorção de minerais pela

planta. Apesar da grande produção de AIA em culturas puras, não se conhece ainda como

ocorre o processo no interior das plantas ou na região rizosférica. Experimentos de isolamento

de bactérias endofíticas têm revelado grande variabilidade de microrganismos capazes de

produzir elevadas quantidades de auxinas “in vitro” que, quando inoculados em plantas,

promovem o aumento do crescimento vegetal em relação aos tratamentos controle (ASGHAR

et al., 2002).

b) Citocininas – o isolamento e a quantificação de citocininas em bactérias

diazotróficas têm recebido pouca atenção, pois compreendem um grupo de compostos

presentes em pequenas quantidades em amostras biológicas, dificultando sua identificação e

quantificação. A aplicação exógena de citocinina sobre as plantas apresenta inúmeros efeitos,

mas o mais notável é que induz a divisão celular, embora a formação de pêlos radiculares e

desenvolvimento da raiz também são citados. Tem se verificado em plantas e microrganismos

associados a plantas mais de 30 compostos promotores de crescimento do grupo das

citocininas. Mais de 90% dos microrganismos encontrados na rizosfera são capazes de liberar

citocinina quando cultivadas “in vitro”. As citocininas se movem das raízes para os caules e

raízes expostas a citocininas podem afetar o crescimento e desenvolvimento vegetal

(LUVIZOTTO, 2008).

c) Giberelinas – têm surgido várias publicações sobre a produção de giberelinas

por bactérias diazotróficas. Mais de 89 giberelinas (GA – ácido giberélico) são conhecidas e

numeradas de GA1 até GA89, na ordem em que foram descobertas.A giberelina mais

conhecida é a GA3 e a mais ativa em plantas é a GA1, que é responsável pelo alongamento do

caule. Muitas observações sugerem que as giberelinas podem ser produzidas por

microrganismos, induzindo ou promovendo o crescimento de plantas hospedeiras

(LUVOZOTTO, 2008).

d) Etileno – a resposta das plantas a diferentes formas de estresse, inclusive

infecções fitopatogênicas, envolve a produção endógena de etileno. Quando as células

vegetais percebem as moléculas de etileno, desencadeiam processos de resposta ao estresse,

levando à senescência as células próximas ao sítio de produção de etileno, pois embora seja

considerada molécula mensageira secundária, estimula a senescência, a abcissão de frutos ou

folhas, o desenvolvimento de doenças, a inibição do crescimento, a síntese de enzimas 18

(quitinase) e antibióticos. Muitas bactérias promotoras de crescimento produzem a enzima 1 –

aminociclopropano-1-ácido carboxílico desaminase (ACC desaminase). Supõe-se que essa

enzima, sem função conhecida na bactéria, pode ser parte de um mecanismo para estimular o

crescimento vegetal, garantindo que o aumento dos níveis de etileno sejam menores em

plantas em desenvolvimento ou estressadas (LUVIZOTTO, 2008).

2.6 Bactérias solubilizadoras de fosfato

O fósforo é o nutriente mais limitante no crescimento vegetal, apesar de ser

encontrado comumente nos solos, onde ocorre em diferentes formas orgânicas e inorgânicas.

Sua função além de estrutural e funcional é imprescindível na transferência de energia.

Muitos solos são deficientes de fosfato na forma disponível para as plantas (fósforo livre), e

mesmo em solos férteis a concentração deste nutriente é baixa, (BARROTI; NAHAS, 2000)

e, de acordo com BRAGA et al. (1991), os solos brasileiros são geralmente carentes em

fósforo.

O fósforo é um elemento essencial para o estabelecimento e desenvolvimento das

plantas, pois melhora todo o sistema radicular e, conseqüentemente, a parte aérea

(GONÇALVES et al., 2000). Em estágios mais avançados do crescimento, a falta de fósforo

pode levar a atrofia dos caules e a morte das folhas (RAVEN; EVERT; EICHHORN, 2001).

Dentre as possíveis medidas para evitar a deficiência nutricional de fósforo está utilização de

processos microbiológicos para aperfeiçoar o aproveitamento do fosfato, cuja maior reserva

mineral ocorre nas rochas, ou na forma não disponível para as plantas (RODRIGUEZ;

FRAGA, 1999).

Microrganismos da rizosfera desenvolveram a habilidade de solubilização de

fosfato, convertendo o fosfato insolúvel em formas solúveis nos solos, e tornando-o

disponível para as plantas. Dessa maneira, em solos, a solubilização de fosfato por bactérias é

responsável por frações que variam de 1–50% do total de fosfato disponível as plantas,

enquanto que a solubilização de fosfato por fungos representa 0,5%– 0,1% do total. A alta

proporção de microrganismos solubilizadores de fosfato está concentrada na rizosfera por ser

uma região metabolicamente muito ativa e, que possui diversas fontes de fosfato, dependendo

de cada tipo de rizosfera (SILVA, 2002). Vários estudos têm examinado a habilidade de

diferentes espécies bacterianas em solubilizar compostos de fosfato inorgânico. Entre os

gêneros com esta capacidade estão: Pseudomonas, Bacillus, Rhizobium, Burkholderia,

Achromobacter, Agrobacterium, Micrococcus, Flavobacterium e Erwinia (RODRIGUEZ;

FRAGA, 1999).

2.7 Controle de fitopatógenos por bactérias endofíticas

Ambientes naturais tendem a estar em equilíbrio, onde os organismos estão

interrelacionados, podendo restringir uns aos outros devido à competição por fontes de

alimento, parasitismo, predação, entre outros mecanismos. A ação humana pode influenciar

esse sistema, e isso pode ser facilmente exemplificado quando um organismo exógeno é

introduzido, propositalmente ou por acidente, em um novo ambiente. Dessa forma pode-se

sugerir que o surgimento de algumas doenças de plantas é conseqüência direta ou indireta da

introdução de organismos estrangeiros. Nesse caso, o organismo originado de outro local

pode encontrar um novo ambiente favorável, livre de competição e predação, e assim se

estabelecer de forma descontrolada, podendo se tornar uma doença (DEACON, 2005;

FLEMING, 1968). Sendo assim, os agentes biológicos com propriedades antagonistas têm

recebido considerável atenção no controle de doenças de plantas, como alternativa aos

pesticidas químicos. Uma alternativa no controle biológico é o uso de bactérias endofíticas,

que são capazes de reduzir ou evitar os efeitos deletérios de certos organismos patogênicos.

Doenças causadas por fungos, bactérias, vírus e, em alguns casos, até mesmo danos causados

por insetos e nematóides, podem ser reduzidas após prévia inoculação de endófitos

(HALLMANN et al., 1997). Os microrganismos endofíticos e sua ação no controle biológico

pode ser resultado de vários fatores como a produção de antibióticos, promoção de

crescimento e indução de resistência sistêmica.

As bactérias que habitam as plantas estão expostas a microambientes altamente

competitivos com a interface solo-raiz ou rizosfera, a filosfera e o sistema vascular. Nestes

ambientes, as bactérias freqüentemente competem por nutrientes e pela ocupação do nicho

ecológico. Como conseqüência, tais organismos necessitam desenvolver ferramentas para a

competição intra e interespecífica, tais como a produção de antibióticos, enzimas degradativas

e bacteriolíticas e bacteriocinas (DEACON, 2005). Várias bactérias associadas às plantas

produzem bacteriocinas, compostos proteináceos sintetizados pelo ribossomo, que são ativas

contra outras bactérias similares filogeneticamente. Bacteriocinas podem ser usadas no

controle biológico tomando como vantagem suas propriedades bactericidas específicas, o que

as torna muito seguras para a utilização no ambiente (JABRANE et al., 2002).

Dentre as bactérias endofíticas mais estudadas, utilizadas para o controle

biológico, destacam-se os gêneros Bacillus e Pseudomonas. Entretanto, um grande número de

bactérias apresenta antagonismo contra vários tipos de fungos e bactérias fitopatogênicas. A

comunidade bacteriana endofítica de batata foi amplamente estudada, tendo sido verificada a

alta ocorrência de isolados que apresentam antibiose ao fungo patogênico Rhizoctonia solani

(STURZ; CRHISTIE; MATHESON, 1998). Em arroz, a presença de bactérias endofíticas do

gênero Pseudomonascom atividade sobre os patógenos Achlya klesbiana e Phytium spunosum

foi verificada (ADHIKARI et al., 2001).

A atividade endofítica no controle biológico pode ser resultado de vários fatores,

como produção de antibióticos, promoção de crescimento e indução de resistência sistêmica.

A produção de antibióticos é considerada um importante fator de antagonismo nas raízes,

onde também atuam outros compostos, como enzimas que impedem o desenvolvimento de

patógenos. Foi constatada também o controle de patógenos por parasitismo, onde uma

linhagem de Burkholderia cepacia, isolada de aspargos colonizou os espaços intercelulares de

raízes de banana, levando ao controle de Fusarium oxysporum f. sp. cubense. Os autores

observaram in vitro, que esta bactéria coloniza a superfície da hifa do patógeno, causando

protuberâncias, que resultam em deformação do micélio e consequentemente redução no

potencial patogênico do fungo. Em tomate, a aplicação da bactéria Pseudomonas sp.

(linhagem PsJN) induziu resistência sistêmica a Verticilium dahliae, mostrando que a

colonização do endófito é capaz de ativar o sistema de defesa da planta, resultando na

resistência ao patógeno. Alguns autores sugerem que a penetração ativa da bactéria endofítica

no hospedeiro, com hidrólise de celulose, pode causar uma reação de hipersensibilidade,

ativando os mecanismos de defesa da planta (QUADTHALLAMNN; BENHAMOU;

KLOEPPER, 1997).

3 Casos de Sucesso

(Sobral, 2003) Avaliando a promoção de crescimento vegetal por bactérias

endofíticas, obteve os resultados observados na figura abaixo:

O peso fresco e o peso seco da raiz e da parte aérea das plântulas foram avaliadas

após 17 dias da semeadura, período em que as mesmas estavam em fase de desenvolvimento

V3, foi observado que as três bactérias endofíticas, EN 263 (R. pickettii). EM 268 e EM 345

(P.oryzihabitans) promoveram aumento do peso fresco e seco da raiz e, que o isolado EM 195

(Pantoea sp.) foi capaz de aumentar somente o peso da raiz.

A análise do peso fresco e seco da parte aérea das plântulas revelou que os

isolados EN 306 (Pantoea sp.) e EM 345 (P. oryzihabitans) apresentaram um efeito

significativo sobre esta região da soja. Contudo, apenas o isolado EM 345, que produz auxina,

solubiliza fosfato e fixa N2, promoveu aumento no peso dos tecidos radiculares e no

crescimento da parte aérea das plântulas analisadas. Os resultados possibilitaram também a

observação que bactérias com o mesmo haplótipo interagem de forma diferente com o

hospedeiro, com por exemplo, dos três isolados de haplótipo B empregados, dois promoveram

o crescimento vegetal (EN268 e EN345) enquanto que o isolado EN303 não apresentou efeito

significativo sobre as plântulas.

(Sala, 2002) Avaliando a atividade microbiana do solo e a interação de

diazotróficos endofíticos e fungos micorrízicos arbusculares na cultura do trigo, observou os

seguintes resultados apresentados na tabela seguinte, com relação ao crescimento da raiz

principal, observou-se que as plantas do genótipo ITD-19, colonizadas por qualquer dos

isolados testados, apresentaram comprimento de raízes significativamente maior em relação à

testemunha,

(SHIOMI et al., 2008), avaliando bactérias com ação antagônica a fitopatógenos,

obtiveram os seguintes resultados (Tabela 2).

Dentre os isolados mais promissores, foram identificados Bacillus subtilis OG,

Bacilus Ientimorbus,Bacilus agaradhaeress Nielson, e Escherichia coli Escherich GC

subgrupo B. Embora Streptomyces sp. não tenha inibido o crescimento micelial de S. rolfsii.

Verificou-se que este isolado, juntamente com B subtilis OG e B lentimorbus, apresetaram

atividade antagônica superior aos demais, com taxas de inibição entre 32% e 53%.

Resultaldos semelhantes foram obtidos por MELO e VALSRINI (1995), que observaram uma

forte ação antagonística de B subtilis OG sobre Fusarium solani (Mart.) Sacc., Scherotina

sclerotiorum (Lib.) de Bary e R. solani, em testes in vitro. Em testes in vivo, o isolado

apresentou um controle de 100% sobre a podridão radicular em plantas de pepino, causada

por F. solani. Da mesma forma, AMORIM E MELO (2002) observarama inibição do

crescimento micelial de Phytophora parasítica Dastur e Phytophora citrophthora (Sm. &

SM.) Leonian pela ação de Bacillus subtilis OG e Bacillus RC2, na ordem de 52% em testes

in vitro. Em plântulas de citros, Bacillus subtilis OG e Bacillus RC2 conferiram uma proteção

de 100% e 85%, respectivamente. Segundo os mesmos autores, os mecanismos envolvidos no

controle desses patógenos estariam relacionados à produção de compostos tóxicos (antibiose)

e de sideróforos (competição por ferro).

BARRETTI, 2008 Avaliando a altura de plantas de tomateiro tratadas com

isolados de bactérias endofíticas após a segunda seleção e efeito dos isolados sobre Ralstonia

solanacearum (in vitro), dez isolados proporcionaram aumento significativo da altura das

plantas em relação à testemunha.

Destes, os isolados UFV-17 e UFLA 06-LS também promoveram a inibição

Ralstonia solanacearum. Barreti (2001) verificou em plantas de tomate tratadas com o isolado

UFV-13 crescimento maior em relação às plantas não tratadas com bactéria endofítica. De

forma semelhante. Silva (2004) observou que a altura de plantas de tomateiro foi afetada pela

introdução de algumas bactérias endofíticas, sendo que Acinetobacter johnsonii e Bacillus

pumilis promoveram a maior altura das plantas em 9.5% e 20.2% respectivamente.Marques

et al., 2007, Verificou-se estímulo significativo no crescimento da parte aérea pelo controle

nos toletes tratados termicamente com uso de AH, H. seropedicae estirpe HRC 54 e pelo uso

em conjunto de AH com as bactérias diazotróficas endofíticas (Figura 1). Nos toletes que não

sofreram tratamento térmico, o estímulo do crescimento da parte aérea foi observado somente

no tratamento com AH. Os toletes não tratados apresentaram, naturalmente, uma microbiota

nativa. A elevada densidade de inóculo de bactérias endofíticas aplicada, além dos

microrganismos nativos, leva a uma competição por carboidratos e outras biomacromoléculas.

Este fato pode representar um dreno adicional consumindo a reserva dos microtoletes. Assim,

o decréscimo no acúmulo de matéria seca na parte aérea dos tratamentos que receberam a

bactéria em toletes não tratados termicamente no período experimental pode ser justificado,

pelo menos em parte, pelo dreno de fotoassimilados promovidos pela competição com a flora

natural dos toletes na colonização. Uma explicação adicional reside da competição entre a

estirpe inoculada (HRC 54) e as bactérias que naturalmente colonizam o tolete, limitando o

estabelecimento endofítico da mesma e, por via de conseqüência, as respostas positivas sobre

o incremento de biomassa da planta hospedeira.

 

 

As bactérias estimularam o crescimento radicular dos toletes tratados

termicamente, ocasionando incremento de massa ao redor de 120 % em relação às plantas-

controle, semelhantemente ao efeito observado com AH (Figura 1). O uso em conjunto de

bactérias e AH promoveu aumento de 81 % na matéria seca de raízes em relação ao controle,

nos toletes tratados termicamente; contudo, este aumento não foi significativo para o teste de

médias de Tukey (5 %). Na ausência de tratamento térmico, a aplicação de AH resultou em

incremento significativo de massa radicular (Figura 1). O uso em conjunto de AH e H.

seropedicae em microtoletes sem termoterapia também resultou em incremento de matéria

seca de raízes porém em menor magnitude e não-significativo pelo teste de médias de Tukey

(5 %).

4 Considerações finais

As comunidades bacterianas são encontradas em associação com as espécies

vegetais conhecidas, colonizando as partes externas e internas das plantas, onde podem

desempenhar várias funções que resultam em vantagens à planta hospedeira. A regulação

desta interação envolve muitos fatores bióticos e abióticos, os quais quando alterados, causam

modificações na composição qualitativa e quantitativa destas comunidades.

Essa associação é uma condição vital para as espécies incapazes de conseguir por

si mesma os seus meios de sobrevivência, incluindo nutrientes e proteção contra espécies

predatórias.

O desenvolvimento das plantas sofre constantemente influência da vida

microbiana ao seu redor, seja por meio de espécies endofíticas, habitantes da rizosfera,

distribuídas no solo ou até mesmo dispersas no ar. Neste aspecto, se torna interessante um

maior entendimento sobre a vida microbiana relacionada às plantas.

REFERÊNCIA

ADHIKARI, T.B.;et al. Evaluation of bacteria isolated from rice for plant growth promotion

and biological control of seedling disease of rice. Canadian Journal of Microbiology,

Ottawa, v. 47, p. 916-924, 2001.

AMORIM, E. P.R.; MELO,I.S. Ação antagônica de rizobactérias contra Phyththora

parasítica e P. citrophthora e seu efeito no desenvolvimento de plântulas de citros. Revista

Brasileira de Fruticultura, v. 24, n. 2, p. 565-568, 2002.

ANDREOTE, F. D. Fatores determinantes na composição da comunidade bacteriana

associada às plantas. 2007. 184 p. Tese (Doutorado em Genética e Melhoramento de

Plantas). Universidade de São Paulo / Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”,

Piracicaba, 2007.

ANDREOTE, F.D.;et al. Model plants for studying the interaction between Methylobacterium

mesophilicum and Xylella fastidiosa. Canadian Journal of Microbiology, Ottawa, v. 52, p.

419-426, 2006.

ASGHAR, H.N.; ZAHIR, Z.A.; ARSHAD, M.; KHALIQ, A. Relationship between in vitro

production of auxins by rhizobacteria and their growth-promoting activities in Brassica

juncea L. Biology and Fertility of Soils, Berlin, v. 35, p. 231–237, 2002.

AZEVEDO, J. L. et al. Endophytic microrganisms: a review on insect control and recent

advances on tropical plants. Eletronic Journal of Biotechnology. Valparaíso, v. 3, p. 40-65,

2000.

BALDANI, J. I.; et al. Potencial biotecnológico de bactérias diazotróficas associativas e

endofíticas. In: SERAFINI, L. A.; BARROS, N. M.; AZEVEDO, J. L. (org) Biotecnologia:

Avanços na agricultura e na agroindústria. EDUCS, Caxias do Sul, p, 433, 2002.

BALDANI, J.I.; CARUSO, L.; BALDANI, V.L.D.; GOI, S.R.; DÖBEREINER, J. Recent

advances in BNF with non-legume plants. Soil Biology and Biochemistry, Paris, v. 29, p.

911– 922, 1997.

BARRETTI. P. B. Isolamento e seleção de bactérias endofíticas com potencialidade para

o biocontrole de enfermidades do tomateiro. 2001. 38 f. Dissertação (Mestrado em

Fitopatologia) – Universidade Federal de Viçosa. Viçosa, 2001.

BARRETTI. P. B.; S. R. M.; P. A. E. Bactérias endofíticas como agentes promotores do

crescimento de plantas de tomateiro e de inibição in vitro de Ralstonia solanacearum.

Ciência Agrotecnológica ., Lavras. V. 32. n. p. 731-739. maio/jun., 2008.

BARROTI, G.; NAHAS, E. População microbiana total e solubilizadora de fosfato em solo

submetido a diferentes sistemas de cultivo. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Rio de

Janeiro, v. 35, p. 2043-2050, 2000.

BRAGA, N.R.;et al. Eficiência agronômica de nove fosfatos em quatro cultivos consecutivos

de soja. Revista Brasileira de Ciência do Solo, Campinas, v. 4, p. 315-319, 1991.

CAVALCANTE, V.A.; DÖBEREINER, J. A new acid-tolerant nitrogen-fixing bacterium

associated with sugarcane. Plant and Soil, Dordrecht, v.108, p. 23-31, 1988.

COMPANT, S.; DUFFY, B.; NOWAK, J.; CLEMENT, C.; BARKAI, E.A. Minireview: Use

of Plant Growth-Promoting Bacteria for Biocontrol of Plant Diseases: Principles, Mechanisms

of Action, and Future Prospects. Applied and Environmental Microbiology, Washington, v.

71, p. 4951–4959, 2005b.

COSTA, J.M., LOPER, J.E. Characterization of siderophore production by the biological

control agent Enterobacter cloacae. Molecular Plant-Microbe Interactions, St Paul, v. 7, p.

440–448, 1994.

DEACON, J. The microbial world: biological control: Bacillus poppilliae. Institute of cell

and molecular biology, The University of Edinburg, 2005. Disponível em:

<http://www.biology.ed.ac.uk/research/groups/jdeacon/microbes/control.htm>. Acesso em:

17 mai. 2010.

DOBBELAERE, S.; VANDELEYDEN, J.; OKON, Y. Plant growth-promoting effects of

diazotrophs in the rhizosphere. Critical Reviews in Plant Sciences, Boca Raton, v. 22, p.

107– 149, 2003.

DÖBEREINER, J.; BALDANI, V.L.D.; BALDANI, J.L. Como isolar e identificar

bactérias diazotróficas de plantas não-leguminosas. Brasília: Embrapa - SPI, 1995, v.1. 60

p.

FLEMING, W. E. Biological control of the Japanese beetle. Washington, D.C.: U.S.

Department of Agriculture, 1968. (Technical Bulletin 1383)

GONÇALVES, J.L.M.; et al. Produção de mudas de espécies nativas: substrato, nutrição,

sombreamento e fertilização. In: GONÇALVES, J.L.M; BENEDETTI, V (Ed.). Nutrição e

fertilização florestal. Piracicaba: IPEF, 2000. p. 310-350.

GRAY, E.J.; SMITH, D.L. Intracellular and extracellular PGPR: commonalities and

distinctions in the plant-bacterium signaling processes. Soil Biology and Biochemistry, n.

37, p.395-412, 2005.

HALLMANN, J.;et al. Bacterial endophytes in agricultural crops. Canadian Journal of

Microbiology, Ottawa, v. 43, p. 895-914, 1997.

JABRANE, A.; et al. Characterization of serracin, a phagetail-like bacteriocin, and its

activity against Erwinia amylovora, the first blight pathogen. Applied and Environmental

Microbiology, Washington, v. 68, p. 5704-5710, 2002.

Júnior, R. B. M.; Canellas, L. P.; Silva, L. G.; Olivares, F. L. Promoção de enraizamento de

microtoletes de cana-de-açúcar pelo uso conjunto de substâncias húmicas e bactérias

diazotróficas endofíticas. , 2007.

KUSS, A. V. Fixação de nitrogênio por bactérias diazotróficas em cultivares de arroz

irrigado. 2006. 100 p. Tese (Doutorado em Ciência do Solo) – Universidade Federal de Santa

Maria, Santa Maria, 2006.

LINDERMANN, W. C.; GLOVER, C. R. Nitrogen fixation by legumes. Cooperative

Extension Service – College of Agriculture and home Economics. Guide A-129, may, 4p,

2003.

LODEWYCKX, C.; et al. Endophytic bacteria and their potential applications. Critical

Reviews in Plant Sciences, v. 21, p. 583-606, 2002

LUVIZOTTO, D. M. Caracterização Fisiológica e Molecular de Burkholderia spp.

associadas às raízes de canade-açúcar. 2008. 94 p. Dissertação (Mestrado em Microbiologia

Agrícola). Universidade de São Paulo / Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”,

Piracicaba, 2008.

MELO, I. S.; VALARINI, P. J. Potencial de rizobacérias no controle de Fusarium solani

( Mart.) Sacc. em pepino (Cucumis sativum). Scientia Agrícola, v. 52, n. 2, p. 326-330, 1995.

MOREIRA, F.M.S.; SIQUEIRA, J.O. Microbiologia e bioquímica do solo. Lavras: Editora

UFLA, 2002, 626 p.

NEVES, M.C.P.; RUMJANEK, N.G. Ecologia das bactérias diazotróficas nos solos tropicais.

In: MELO, I.S. de; AZEVEDO, J.L (Ed.). Ecologia microbiana. Jaguariúna: Embrapa-

CNPMA, 1998. cap. 1, p. 15-60.

PETRINI, O. Fungal endophyte of tree leaves. In: ANDREWS, J. e HIRANO, S. S.

Microbial Ecology of leaves. New York: String-verlag, 1991. 179-197

RAVEN, H.P.; EVERT, F.R.; EICHHORN E.S. Biologia vegetal. Rio de Janeiro: Ed.

Guanabara Koogan S.A., 2001. 738 p.

REIS, V.M.;et al. Burkholderia tropica sp. nov., a novel nitrogenfixing, plant-associated

bacterium. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology,

Washington, v. 54, p. 2155-2162, 2004.

RODRIGUEZ, H.; FRAGA, R. Phosphate solubilizing bacteria and their role in plant growth

promotion. Biotechnology Advances, Amsterdam, v. 17, p. 319-339, 1999.

SALA, V. M. R. Atividade microbiana do solo e a interação de diazotróficos endofíticos e

fungos micorrízicos arbusculares na cultura do trigo. 2002. 124 p. Dissertação (Mestrado

em Microbiologia Agrícola) Escola Superior de Agricultura Luiz de Queiroz, Piracicaba,

2002

SHIOMI, H. F.; MELO. I. S.; NINHONI, M. T. A. Seleção de bactérias com ação antagônica

a fitopatógenos. Scientia Agrária, Curitiba, v. 9, n. 4, p. 535-538, 2008.

SILVA, D.M. Bactérias diazotróficas na cultura do arroz irrigado. 2002. 161 p.

Dissertação (Mestrado em Agronomia) - Universidade Federal de Santa Maria, Rio Grande do

sul, Santa Maria, 2002.

Silva, J.R.C. Bactérias endofíticas no controle da mancha (Xanthomonas vesicatoria) e a

da pinta preta do tomateiro. 2004. 160 p. Dissertação (Mestrado em Fitopatologia) –

Universadade Federal de Lavras, Lavras, 2004.

SOBRAL, J. K. A comunidade bacteriana endofítica e epifítica de soja (Glycine max) e

estudo da interação endófitos-planta. 2003. 174 p. Tese (doutorado) Escola Superior de

Agricultura Luiz de Queiroz, Piracicaba, 2003.

SPRENT, J.; FARIA, S.M. Mechanisms of infection of plants by nitrogen fixing organisms.

In: SKINNER, F.A.; BODDEY, R.M.; FENDRINK, K.L. (Ed.). Nitrogen fixation with

nonlegumes. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 1989. p. 3-11.

STURZ, A.V.; CHRISTIE, B.R.; MATHESON, B.G. Associations of bacterial endophyte

populations from red clover and potato crops with potential for beneficial allelopathy.

Canadian Journal of Microbiology, Ottawa, v. 44, p. 162-167, 1998.

WEBER, O.B.; et al. Herbaspirillum-like bacteria in banana plants. Brazilian Journal of

Microbiology, Rio de Janeiro, v. 32, p. 201- 205, 2001.