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Biblioteca(s): | Embrapa Agrobiologia.
Data corrente: | 07/10/1999
Data da última atualização: | 07/10/1999
Autoria: | CUNHA, C. de O.
Título: | Rhizobia nodulating Phaseolus vulgaris and legume trees: study of some aspects dealing with heat tolerance and nodulation control.
Ano de publicação: | 1992
Fonte/Imprenta: | Leuven: Katholieke Universiteit Leuven, 1992. 98p.
Páginas: | 98p.
Descrição Física: | Tese de Mestrado.
Idioma: | Inglês
Notas: | Tese de Mestrado. Orientada por Jos Vanderleyden; Avilio Antonio Franc.
Conteúdo: | The effect of high temperatures on the early growth and N2 fixation of 10 legume trees was studied. The majority of species used were drastically affected by high temperatures. Plants supplied with mineral N wre less affected than plants dependent from symbiotic nitrogen. Nitrogenase activity was more affected than nodulation. Plant tolerance to high temperatures, when receiving combined nitrogen, was correlated with the ability, of nodulated plants, to increase the number of nodules as temperature was increased. Prosopis juliflora was the most heat-tolerant species, while Mimosa flocculosa was the most heat-sensitive. No correlation was found between the heat-tolerance levels of plants and that of their specific rhizobia. Strains isolated from P, juliflora and their maximum growth temperature between 35 and 40§C, while one isolate from M. flocculosa (BR3459) had a normal growth at 40§C. Nevertheless, no nodules were formed when M. flocculosa was grown at 40§C. Todiscover if blocking of M. flocculosa nodulation at 40§C was caused by a plant or by a bacteria limitation, strain BR3459 was grown at 40§C and inoculated on plants not subjected to heat stress. Symbiotic performance of this strain was improved by this procedure. Successive subcultures of BR3459 at 40§C, lead to an improved derivative of this strain. This improved isolate, CLA1, formed more nodules and fixed more nitrogen than the parent strain. We did not succeed in an attempt to find a heat-tolerant host for this strain, but an unexpected result was the ineffective hypernodulation of bean. Coinoculation of bean with CLA1 and Rhizobium tropici strains resulted in an effective hypernodulation of a bean cultivar widely used in Brazilian agriculture. More nodules were formed, and more nitrogen was fixed when cultivar Carioca-80 was inoculated with both strains. In addition, the ineffective strain was present only in a few double occupied nodules. Coinoculation of another cultivar (Negro-Argel), well known to form a great number of nodules independent of the strain used, resulted in inhibition of nodulation. Even though, when inoculated alone, the ineffective strain was able to form in this cultivar, twice as much nodules than in cv. Carioca-80. Such results led us to study expression of nodulation (nod) genes in strain CLA1. Using reported genes fused to nod gene promoters we have found that root exudates of Mimosa, bean, leucaena, or siratro did not affect nod genes expression in strain CLA1, even though, this strain can form nodules in these species. Under the same conditions, in all other rhizobia strains used, nod genes expression was increased or inhibited by these root exudates. In addition, nod genes in strain CLA1 were not affected by exposition of bacteria to naringenin or genistein. These flavonoids are effective inducers of bean nodulating rhizobia. Growth of bean under low light conditions resulted in the production of root exudate able to inhibit nod genes expression in all strains used, but did not affected nod gene expression in strain CLA1. Our results give evidence that in strain CLA1 nod genes are plant independent, and this may be the reason why this strain can overcome bean control of nodulation. Foi estudado o efeito de altas temperaturas diurnas no desenvolvimento inicial e fixacao de N2 em 10 leguminosas arboreas. A maioria das especies estudadas foi drasticamente afetada pelas temperaturas elevadas. Planatas recebendo N mineral foram menos afetadas do que as plantas dependentes do nitrogenio simbiotico. A atividade da nitrogenase foi mais afetada do que a formacao dos nodulos. Tolerancia das plantas, quando supridas com nitrogenio mineral, as temperaturas elevadas, correlacionou-se com a capacidade, das plantas inoculadas, de aumentar o numero de nodulos em resposta ao aumento da temperatura de crescimento. Prosopis juliflora (algaroba) foi a especie mais tolerante, enquanto Mimosa flocculosa (bracatinga-do-campo) foi a especie mais afetada pelas elevadas temperaturas. A tolerancia das leguminosas arboreas as altas temperaturas, nao se correlacionou com a tolerancia das suas estirpes especificos de rizobio. Estirpes isoladas de P. juliflora tiveram a sua temperatura maxima de crescimento entre 35 e 40§C, enquanto um isolado de M. flocculosa (BR3459) cresceu normalmente em 40§C. Contudo, nodulacao da M. flocculosa foi completamente inibida quando as plantas foram crescidas em 40§C. Para verificar se a inibicao da nodulacao de M. flocculosa, em 40§C, foi causada por uma limitacao da planata ou do rizobio, a estirpe BR3459 foi crescida em 40§C, e inoculada em plantas mantidas sob temperatura normal. Simbiose desta estirpe com M. flocculosa foi mais eficiente atraves deste procedimento. Sucessivos crescimentos desta estirpe em 40§C deu origem a uma variante mais eficiente. Esta variante, CLA1, formou mais nodulos e fixou mais nitrogenio do que a estirpe original. A busca por uma planta, mais tolerante as altas temperaturas e capaz de se associar com esta estirpe de rizobio, nao foi bem sucedida; mas, um resultado inesperado foi a formacao de numerosos nodulos inefetivos em feijoeiro. Coinoculacao do feijoeiro, cultivar Carioca-80, com a estirpe CLA1 e estirpes de Rhizobium tropici resultou na formacao de um grande numero de nodulos efetivos. Um maior numero de nodulos foi formado, e mais nitrogenio foi fixado, quando as plantas foram inoculadas com a estirpe inefetiva juntamente com a estirpe efetiva, do que quando a estirpe efetiva foi inoculada sozinha. Alem disso, a estirpe inefetiva estava presente em apenas alguns nodulos duplamente ocupados. Coinoculacao de uma outra cultivar (Negro-Argel), que normalmenete forma um grande numero de nodulos independentemente da estirpe inoculada, resultou em uma inibicao da nodulacao. Apesar de que, quando foi inoculada sozinha, a estirpe inefetiva formou duas vezes mais nodulos nesta cultivar do que na cultivar Carioca-80. Estes resultados nos levaram a estudar a expressao dos genes de nodulacao (nod) na estirpe CLA1, atraves do uso de fusoes de genes cujos produtos podem ser facilmente quantificados (genes lakZ e gusA de Escherichia coli), com regioes promotoras de transcricao dos genes de nodulacao de rizobio. Surpreendentemente, exsudatos radiculares de Mimosa, feijoeiro, leucena, ou siratro nao afetaram a expressao dos genes de nodulacao na estirpe CLA1, mesmo sendo esta estirpe capaz de nodular essas leguminosas. Nas mesmas condicoes experimentais, em todas as outras estirpes de rizobio utilizadas, a expressao dos genes de nodulacao foi aumentada ou inibida pela exposicao das bacterias aos exsudatos radiculares. Alem disso, essas construcoes geneticas nao tiveram suas atividades afetadas quando a estirpe CLA1 foi crescida na presenca dos flavonoides naringenin ou genistein. Estes compostos sao indutores efetivos dos genes de nodulacao do rizobio capaz de nodular o feijoeiro. Crescimento do feijoeiro sob baixa intensidade luminosa resultou na producao de exsudatos radiculares capazes de inibirem a expressao dos genes de nodulacao em todas as estirpes utilizadas, mas nao afetou a expressao desses genes na estirpe CLA1. Nossos resultados evidenciam que, na estirpe CLA1, a expressao dos genes de nodulacao nao esta sob um controle da planta hospedeira. Esta talvez seja a razao pela qual esta estirpe e capaz de superar a capacidade do feijoeiro de controlar a formacao de nodulos, e induzir uma supernodulacao.
Palavras-Chave: | Root nodulation.
Thesagro: | Árvore; Feijão; Legume; Nodulação; Phaseolus Vulgaris.
Thesaurus Nal: | kidney beans; legumes; trees.
Categoria do assunto: | --
Registro original: | Embrapa Agrobiologia (CNPAB)
Exemplares: | CNPAB - (25370-1) - ADD - TS - -- - 582.16 - C972r - 1994.00024 - DIS