Selection of soybean lines under biotic stresses and endophytic bacteria as an alleviating factor of drought during lentil cultivation | Seleção de linhagens de soja sob estresses bióticos e bactéria endofítica como fator mitigador do estresse hídrico em lentilha

Biotic and abiotic stresses are predicted to raise in the future scenario of agricultural production due to escalated climate change. Those factors are going to be responsible for increasing challenges in crop production, and can possibly lower grain yield worldwide. Consequently, plant exposition to a combination of both biotic and abiotic stresses is more likely to occur in the future. Higher incidence of stink bugs and drought stresses are common issues that pose an additional threat to soybean and lentil crop productions. In this scenario, breeding programs have a crucial role in developing tolerant lines to main pests. Due to the significant attack of stink bugs on soybeans, especially Euschistus heros, which can considerably compromise grain yield and seed quality, the development of superior lines is crucial. The selection based on positive correlations between grain yield and a higher number of pods and weight of seeds has demonstrated to be an important indicator of soybean resistance to stink bug attack. Twenty-three soybean F8 lines developed by the Soybean Breeding Program of Federal University of Uberlândia and four cultivars (Msoy 8527, UFUS Xavante, Msoy 8787, and UFUS Milionária) were evaluated during the growing season of 2015/2016 and 16 agronomic traits were accessed. The lines G1, G2, and G24 are very promising genotypes as they have shown valuable agronomic traits for stink bug resistance. Besides, another concern that can drastically impact crop yields is the occurrence of drought stress. An alternative to alleviate the negative effect of drought, other than genetic breeding, is the association of crop species with beneficial growth-promoting bacteria. Thus, the direct benefit of plant growth and tolerance to drought stress by bacterially produced phytohormones could minimize the negative effect of water scarcity on lentil production. A vegetative stage experiment was aimed to evaluate the performance of lentil plants during 25 day-long period of complete water withdrawal (terminal drought). Lentil seeds were inoculated with Methylobacterium at the time of planting by adding bacterial solution to half of the pots of the experiment. Through the analysis of morphological, biometrical, and physiological parameters, the positive effect of inoculated lentils was to a high extent a result of visibly improved plant vigor, plant growth, nutrient uptake (electrolyte content), as well as optimized water management parameters (WUE, LWL). Consequently, a sustainable growth enhancer of bacterial origin could lower the negative effect of drought on lentil cultivation. Thus, plant breeding and sustainable technologies together could minimize concerning issues in the agricultural scenario such as the high incidence of stink bugs in soybeans and drought stress in lentils.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais

Dissertação (Mestrado)

A ocorrência de estresses bióticos e abióticos cada vez mais frequentes no cenário agrícola, provavelmente serão agravadas em função de mudanças climáticas. Estes fatores serão responsáveis por aumentar desafios na produção de alimentos podendo reduzir a produtividade de grãos no mundo. A alta incidência de percevejos e estresses hídricos são fatores que representam uma ameaça na produção comercial de soja e lentilha. Nesse cenário, programas de melhoramento têm um papel crucial no desenvolvimento de linhagens tolerantes às principais pragas em leguminosas. Devido ao significante ataque de percevejos na cultura da soja, principalmente o percevejo Euschistus heros, que compromete a produtividade de grãos e a qualidade de sementes da cultura, o desenvolvimento de linhagens superiores é necessário. A seleção baseada em correlações positivas entre a produtividade de grãos e maior número de vagens e peso de sementes tem demonstrado ser um importante indicativo da resistência da cultura da soja ao ataque de percevejos. Foram avaliadas 23 linhagens de soja na geração F8 desenvolvidas pelo Programa de Melhoramento Genético de Soja da Universidade Federal de Uberlândia e quatro cultivares (Msoy 8527, UFUS Xavante, Msoy 8787 e UFUS Milionária) durante a safra 2015/2016 e 16 caracteres agronômicos foram mensurados. As linhagens G1, G2 e G24 apresentaram caracteres agronômicos promissores para a resistência ao percevejo marrom da soja. Outro fator preocupante que pode drasticamente impactar a produtividade de grãos é a ocorrência de estresse hídrico em leguminosas. Uma alternativa para aliviar o efeito negativo da seca, além do emprego do melhoramento genético, é a associação de espécies de plantas com bactérias promotoras de crescimento. Assim, o benefício direto no crescimento de plantas e aumento da tolerância ao déficit hídrico em função de fito hormônios produzidos por bactérias podem minimizar o efeito negativo da falta de água na produção comercial de lentilha. Um experimento no estádio vegetativo foi desenvolvido para avaliar o desempenho de lentilha durante 25 dias de seca. Partes das sementes de lentilha foram inoculadas com a estirpe selecionada de Methylobacterium no momento da semeadura adicionando a solução contendo as bactérias diretamente no solo. Pelas análises de parâmetros morfológicos, biométricos e fisiológicos, o efeito positivo da inoculação em lentilha foi constatado na melhoria do vigor e crescimento de plântulas, absorção de nutrientes (conteúdo de eletrólitos), bem como um melhor aproveitamento de água pelas plantas (maior eficiência no uso da água e menor perda de água nas folhas). Logo, um sustentável inoculante promotor de crescimento, poderia minimizar o efeito negativo da seca no cultivo de lentilha. Assim, o melhoramento de plantas junto ao emprego de tecnologias sustentáveis, poderia minimizar problemas no cenário agrícola como a alta incidência de percevejos na cultura da soja e o estresse hídrico em lentilha.