Avaliação in vitro da resposta de genótipos de trigo à interação com Azospirillum brasilense

Orientador(a): Prof(a). Dr(a). Eliane Cristina Gruszka Vendruscolo

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor Palotina, Programa de Pós-Graduação em Biotecnologia. Defesa : Palotina, 25/04/2025

Inclui referências

Área de concentração: Biotecnologia

Resumo: O trigo é o cereal mais consumido no mundo, sendo um alimento básico para dieta humana. O Brasil apesar de produzir toneladas deste grão, não é suficiente para suprir a demanda do país, necessitando a importação de outros países. Um dos gargalos da produção brasileira é o alto custo de fertilizantes químicos que poderiam ser parcialmente substituídos por bactérias promotoras de crescimento vegetal (BPCV). Estas bactérias podem fixar N2 atmosférico, aumentar a sanidade vegetal, produzir fitohormônios que estimulam o crescimento radicular redundando em uma maior superfície de absorção de nutrientes, promovendo maior crescimento vegetal. Azospirillum brasilense é uma proteobacteria gram-negativa, amplamente recomendada em diversas culturas e que possui diversas cepas registradas comercialmente. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da inoculação da bactéria Azospirillum brasilense com duas estirpes distintas AbV5/6 e HM053 com diferentes genótipos Biotrigo, quantificando características morfológicas e verificando as alterações na arquitetura radicular promovidas por esta associação. Na primeira fase foram investigados 8 genótipos Biotrigo, submetidos a 4 tratamentos diferentes, com e sem nitrogênio e com a bactéria A. brasilense AbV5/6. Na segunda fase foram selecionados 3 genótipos que apresentaram características de melhor e pior desempenho de crescimento, avaliados em 3 tratamentos: sem nitrogênio e com duas estirpes (AbV5/6 e HM053). Em ambas as etapas, as plântulas cresceram in vitro por 21 dias. Foram realizadas as seguintes análises: biomassa fresca e seca, medidas de área e perímetro pelos programas ImageJ e Whinrhizo; nitrogênio total (NT%), população epifítica e endofítica. Também foi caracterizada a presença endofítica das estirpes por microscopia de varredura. Como resultados obtidos, pode-se concluir que as medidas morfológicas de comprimento, biomassa fresca e seca não foram eficientes para a distinção de genótipos responsivos ou não responsivos (modelos) à interação planta-bactéria. O uso dos parâmetros de área e perímetro radicular foram mais eficientes para selecionar 3 genótipos entre os 8 avaliados por uma performance distinta: G4 (com resposta negativa à presença de N2 e/ou Azospirillum); G5 e G6 com a melhor e pior área e perímetro radicular na presença de Azospirillum, respectivamente. Os resultados demonstram que os genótipos de trigo responderam mais à presença de nitrogênio no meio de cultura do que propriamente à bactéria. As estirpes AbV5/6 e HM053 foram encontradas endofiticamente nos genótipos avaliados com formação de um maciço bacteriano promovido por uma população de 107 a 109 UFC.mL-1. Os resultados da avaliação de área e perímetro radicular pelos softwares ImageJ e Winrhizo foram divergentes pela metodologia inerente a cada um, sendo que o Winrhizo obteve os maiores valores de área e perímetro radicular. Em relação ao efeito das estirpes bacterianas, a estirpe AbV5/6 aumentou a área e o perímetro radicular em todos os genótipos em relação ao controle, enquanto o HM053 diminui o perímetro do G4 e G5

Abstract: Wheat is the most consumed cereal in the world, being a basic food for human diet. Despite producing tons of this grain, it is not sufficient to supply the country's demand, requiring imports from other countries. One of the bottlenecks of Brazilian production is the high cost of chemical fertilizers that could be partially replaced by bacteria promoting plant growth (BPCV). These bacteria can fix N2 atmospheric, increase plant health, produce phytohormones that stimulate root growth in a higher surface of nutrient absorption, resulting in higher plant growth. Azospirillum brasilense is a Gram-Negative Proteobacteria, widely recommended in various cultures and has several commercially registered strains. The objective of this paper was to evaluate the effect of the inoculation of the bacteria Azospirillum brasilense with two distinct sparkles AbV5/6 and HM053 with different Biotrigo genotypes, quantifying morphological characteristics and checking changes in root architecture promoted by this association. In the first phase, 8 Biotrigo genotypes were investigated, submitted to 4 different treatments, with and without nitrogen and the Bacteria A. brasilense AbV5/6. In the second phase 3 genotypes were selected that had better and worse growth performance characteristics, evaluated in 3 treatments: without nitrogen and two strains (AbV5/6 and HM053). In both stages, seedlings grew in vitro for 21 days. The following analyzes were performed: fresh and dry biomass, area and perimeter measurements by Imagej and Whinrhizo programs; Total nitrogen (NT%), epiphytic and endophytic population. Also characterized was the endophytic presence of scan microscopy strains. As obtained results, it can be concluded that the morphological measures of length, fresh and dry biomass were not efficient for the distinction of responsive or non-responsive genotypes (models) to plant-bacteria interaction. The use of root area and perimeter parameters were more efficient to select 3 genotypes among the 8 evaluated by a distinct performance: G4 (with a negative response to the presence of N2 and/or Azospirillum); G5 and G6 with the best and worst root area and perimeter in the presence of Azospirillum, respectively. The results show that wheat genotypes responded more to the presence of nitrogen in the culture environment than to the bacteria. AbV5/6 and HM053 strains were found endophytically in the genotypes evaluated with a bacterial massive promoted by a population of 107 to 109 UFC.ML-1. The results of the root area and perimeter evaluation by the Imagej and Winrhizo software were divergent by the methodology inherent in each one, and Winrhizo obtained the highest values of area and root perimeter. Regarding the effect of bacterial strains, AbV5/6 strain increased the area and root perimeter in all genotypes in relation to control, while HM053 decreases the perimeter of G4 and G5