Diversidade de bactérias diazotróficas endofíticas associadas a plantas de milho Diversity of diazotrophic endophytic bacteria associated with maize plants

Abstract

Bactérias diazotróficas endofíticas são capazes de promover o crescimento do milho por meio da fixação biológica do nitrogênio (FBN) ou pela produção de fitormônios. Neste estudo, objetivou-se caracterizar a diversidade de bactérias diazotróficas endofíticas associadas a plantas de milho em diferentes locais do Rio Grande do Sul, que apresentavam variações de clima e solo. Para isso, foi usado um método baseado na amplificação do gene nifH grupo I, na análise de fragmentos de restrição (PCR-RFLP) e no seqüenciamento dos genes amplificados. Foram calculados os índices de Shannon-Weaver e Equitabilidade para estimar a diversidade dos diazotróficos, bem como a diversidade de nucleotídeos e divergência entre seqüências, para estimar a diversidade genética das comunidades amostradas. Na avaliação da diferenciação entre as comunidades foi utilizado o teste F ST. Foi detectada maior variação entre as comunidades das diferentes regiões do Estado do que dentro das comunidades de cada região avaliada, particularmente entre comunidades provenientes de diferentes tipos de solo, regime pluviométrico e regiões geográficas. O índice de diversidade de Shannon-Weaver indicou diferenças em termos de diversidade de unidades taxonômicas entre as comunidades avaliadas. As comunidades amostradas da região norte do Rio Grande do Sul, que mostrou maior disponibilidade de água e conteúdo de argila, tenderam a apresentar maior diversidade quando comparada às comunidades amostradas na região sul. A análise de Equitabilidade mostrou a dominância de unidades taxonômicas dentro de cada comunidade avaliada, independentemente da região amostrada. Todas as seqüências obtidas foram classificadas como pertencentes ao gene nifH grupo I. Foram obtidas seqüências pertencentes às classes Alfa, Beta e Gama-proteobactéria. Esses resultados demonstraram que existe grande diversidade de bactérias endofíticas fixadoras de N capazes de colonizar o interior de plantas de milho e que as diferentes condições edafoclimáticas estão correlacionadas com a diversidade dos genes nifH.Endophytic diazotrophic bacteria are capable of promoting maize growth through biological nitrogen fixation (BNF) or by the production of plant hormones. The aim of this study was to characterize diversity of endophytic bacteria in maize at sites with different climate and soil conditions in Rio Grande do Sul, Brazil. A PCR-RFLP approach and sequence analysis of nifH Cluster I clone libraries were used to assess diversity in maize plants. The Shannon-Weaver and Equitability indices were calculated to estimate the diazotroph diversity as well as the nucleotide diversity and the average sequence divergence to estimate genetic diversity. To evaluate the variability in populations we performed the F ST test. A greater variation in bacterial communities was detected between rather than within regions, particularly among communities of different soil types and varying water regimes and geographical regions. The Shannon-Weaver index indicated a high difference in terms of diversity of taxonomic units among the communities. The diversity of the communities in the northern region, with higher precipitation and clay content, tended to be higher than that in the south. The Equitability index indicated that there was a dominant taxonomic unit within each community. All clones grouped into nifH gene cluster I. The nifH sequence types from Alpha, Beta and Gammaproteobacteria were recovered. These results demonstrate that there is a large diversity of endophytic nitrogen-fixing bacteria able to colonize maize tissue and that nifH diversity is correlated with the different environmental conditions.

Keywords

• gene nifH
• PCR-RFLP
• seqüenciamento
• comunidade endofítica
• nifH gene
• PCR-RFLP
• sequencing
• endophytic community