RO125651B1 - Tulpină de paenibacillus graminis care favorizează nodularea plantelor leguminoase - Google Patents

Tulpină de paenibacillus graminis care favorizează nodularea plantelor leguminoase Download PDF

Info

Publication number
RO125651B1
RO125651B1 ROA200900142A RO200900142A RO125651B1 RO 125651 B1 RO125651 B1 RO 125651B1 RO A200900142 A ROA200900142 A RO A200900142A RO 200900142 A RO200900142 A RO 200900142A RO 125651 B1 RO125651 B1 RO 125651B1
Authority
RO
Romania
Prior art keywords
strain
plants
graminis
paenibacillus
solution
Prior art date
Application number
ROA200900142A
Other languages
English (en)
Other versions
RO125651A2 (ro
Inventor
Florin Oancea
Sorina Dinu
Ana Popescu
Istvan Mathe
Abraham Beata
Szabolcs Lanyi
Original Assignee
Institutul De Cercetare-Dezvoltare Pentru Protecţia Plantelor
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institutul De Cercetare-Dezvoltare Pentru Protecţia Plantelor filed Critical Institutul De Cercetare-Dezvoltare Pentru Protecţia Plantelor
Priority to ROA200900142A priority Critical patent/RO125651B1/ro
Publication of RO125651A2 publication Critical patent/RO125651A2/ro
Publication of RO125651B1 publication Critical patent/RO125651B1/ro

Links

Landscapes

  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Description

Invenția se referă la o tulpină de Paenibacillusgraminis care, aplicată ca bioinoculant, pentru tratamentul solului și/sau al seminței, are o acțiune de favorizare a formării nodozităților fixatoare de azot, la plantele leguminoase.
Sunt cunoscute tulpini de microorganisme care au o acțiune de favorizare a formării nodozităților plantelor leguminoase. EP 0227336 B1 descrie o serie de caracteristici ale acestui tip de rizobacterii, respectiv, chemotaxia față de asparagină; capacitatea ridicată de colonizare a rădăcinilor plantelor; stimularea formării nodozităților (creșterea numărului și a masei nodulilor formați pe rădăcinile plantelor); sporirea eficacității de fixare a azotului (mărirea activității acetilenreductazice). în urma aplicării acestor criterii, au fost selectate mai multe tulpini aparținând specii lor Bacillus megaterium, Pseudomonas putida, Ps. fluroescens, Serratia liquefaciens, Serratia fonticola. Respectivele tulpini au fost depozitate la ATCC și brevetate ca tulpini de favorizare a nodulării (NPB - nodulation promotion bacteria).
Tulpina de Bacillus cereus ATCC 53522 (US 4878936) este principalul component al unui procedeu biotehnologic de ameliorare a nodulării rădăcinilor de legume. Tulpina Streptomyces lydicus WYEC108 (prezentată ca un agent de control biologic de US 5403584) a fost descrisă și ca având o acțiune semnificativă de stimulare a nodulării plantelor de mazăre (Tokalaetal., “Novei Plant-Microbe Rhizosphere Interaction Involving Streptomyces lydicus WYC108 and the Pea Plant (Pisum sativum), Appl. Environ. Microbiol., 68:2161...2171, 2002).
US 5484464 A prezintă o serie de tulpini de Penicillium bilaji (cunoscut și ca Penicillium bilaii), cu numerele de depozit ATCC 22348, ATCC 18309 și ATCC 20851, care cresc beneficiile aduse productivității legumelor de inocularea semințelor cu rizobii.
US 5951978 descrie tulpina SAB MKB, de Azospirillum brasilense (număr de acces NRRL B-30082), care are și capacitatea de a stimula formarea nodozităților de către plantele de fasole, lupin și soia, inoculate cu tulpini de Rhizobium specifice.
Problema pe care urmărește să o rezolve invenția de față este creșterea producției agricole la culturile de leguminoase, fără impact negativ asupra mediului.
Prezenta invenție descrie o tulpină de Paenibacillus graminis FL400 (cu număr de depozit NCAIM (P) B 001365) care, având capacitatea de a se dezvolta endofit în nodozitățile formate de plantele leguminoase cu rizobii, reprezintă o soluție pentru stimularea formării nodozităților la plantele de leguminoase și creșterea eficienței fixării biologice a azotului în nodozități.
Tulpina de Paenibacillus graminis FL400 prezintă următoarele avantaje:
- creștere bogată pe mediile uzuale, inclusiv, pe cele cu polioli, utilizate pentru creșterea rizobilor;
- capacitate de a forma consorții microbiene de consens cu rizobii și alte bacterii utilizate ca bioinoculanți, datorită capacității de formare de biofilme mixte și a producerii de glucani ciclici;
- stimularea creșterii plantelor de leguminoase (și, în special, a celor de fasole).
Prezenta invenție se ilustrează prin următorul exemplu.
Exemplu. Tulpina FL400 de Paenibacillus graminis a fost izolată din noduli de pe rădăcinile unei plante de năut. Plantele de năut au fost prelevate dintr-o cultură de năut amplasată în NE localității Unirea, la 44° 26' 9,1 N și 27° 46' 11,4 E. Din nodulii recoltați de pe rădăcinile plantelor de năut, s-au separat cei de culoare roz, care au fost dezinfectați prin spălări repetate cu soluție 0,01% de clorură de alchil-dimetil-benzil amoniu (obținută prin diluarea de 1000 ori a unei soluții concentrate de dezinfectant tehnic 10%) și apă distilată sterilă. După sterilizarea la suprafață, nodulii au fost sfărâmați aseptic în tampon fosfat salin steril, în raport 1 g noduli la 10 ml TFS steril. Din suspensia rezultată, s-au realizat diluții
RO 125651 Β1 zecimale. Din diluția 1:1000, s-au prelevat 0,1 ml, care au fost răspândiți uniform, cuspatula 1 Drigalski, pe suprafața unui mediu YEM - roșu de Congo. Coloniile identificate prin nepreluarea colorantului au fost reluate și purificate prin pasaje repetate pe mediu agarizat, 3 cu următoarea formulă: manitol - 10 g/l; K2HPO4 - 0,5 g/l; MgSO4 · 7H2O - 0,2 g/l; NaCI 0,2 g/l; CaSO4-0,1 g/l; MnSO4-0,005 g/l; (NH4)2MoO4 · 2H2O - 0,002 g/l; extract de drojdii - 5 g/l, agar 20 g/l, pH 6,8.
Tulpina FL400 a prezentat o creștere abundentă, pe mediul agarizat de mai sus, 7 formând colonii netede, bombate, mucoase, cu margini bine delimintate. Microscopic, se prezintă ca bacili, de 0,5...1 x 3...4 pm, care apar izolați sau în lanțuri scurte. Celulele 9 bacteriene ale acestei tulpini produc spori ovali - elipsoidali, localizați în porțiunea terminală a celulei sporulante. Au o colorație gram pozitivă. Coloniile formate pe nutrient agar sunt de 11 culoare alb-crem, netede, cu margini regulate și dimensiuni de 1...2 mm. Pe medii cu 2% glucoză sau cu polioli, produc exopolizaharide, iar coloniile sunt mucoase. Produc catalază 13 și nu produc oxidază. Hidrolizează esculina, iar nitratul este redus la nitrit. în tulpina FL400 de Paenibacillus graminis, este prezentă gena nifH, care se evidențiază fenotipic, prin 15 reducerea acetilenei la etilenă.
Pentru evidențierea genelor nifH la bacteriile fixatoare de azot, s-a procedat la izolarea 17
ADN-ul bacterian și la amplificarea genei nifH, prin tehnica PCR, folosind primerii nifH 40F și nifH 817R (Vinuesa și colab., 2005). Amestecul de reacție utilizat a fost următorul: 10 x 19 tampon PCR 2,5 pl; dNTP 5 pl; Primer nifH 40F (GGNATCGGCAAGTCSACSAC) 0,25 pl;
Primer nifH 817R (TCRAMCAGCATGTCCTCSAGCTC) 0,25 pl; Taq polimerază 1 pl, MgCI2 21 pl; BSA 0,5 pl; H2O 12,5 pl; ADN 1 pl. Volumul final de reacție a fost de 25 pl.
Programul de amplificare utilizat a fost de 30 cicluri de: denaturare la 94°C, 30 s; 23 atașarea primerilor la 55°C, 30 s; extensie la 72°C, 60 s, urmată de o extensie finală la 72°C, pentru 7 min. în final, s-a procedat la detectarea genelor nifH prin electroforeză în gel de 25 agaroză de 1%, demonstrându-se că tulpina FL400 conține această genă.
Principalele caracteristici fenotipice sunt prezentate în tabelul 1, comparativ pentru 27 tulpina FL400 (cu număr de depozit NCAIM (Ρ) B 001365) și tulpina tip RSA-19 (ATCC BAA95, BCCM/LMG 19080). 29
Tabelul 1 31
Caracteristicile fenotipice ale tulpinii FL400 de Paenibacillus graminis, comparativ cu tulpina tip RSA-19 (A TCC BAA-95, BCCM/LMG 19080) 33
Caracter fiziologic Tulpina tip RSA-19 ATCC BAA-95, BCCM/LMG 19080 Tulpina FL400
Creștere anaerobă + +
Oxidază - -
Reducere nitrați + +
Gaz din carbohidrați + +
Acid din:
Metil a-D-glucozidă + +
Metil a-D-manozidă - -
RO 125651 Β1
Tabelul 1 (continuare)
Caracter fiziologic Tulpina tip RSA-19 ATCC BAA-95, BCCM/LMG 19080 Tulpina FL400
D-Arabinoză - -
D-Xiloză + +
Glicerol + +
Inulină V +
L-Arabinoză + +
Lactoză + +
Manitol + +
Melezitoză + +
Ramnoză - -
Riboză - -
Metil D-xilozidă + +
Trehaloză + +
Creștere la:
5°C V +
10°C + +
Conținut GC (mol%) 52±1 52,4
Pentru încadrarea taxonomică exactă a tulpinii FL400, s-a procedat la secvențierea genei care codifică pentru ARN-ul ribozomal de 16S (16S rADN).
Izolarea ADN-ului bacterian s-a realizat conform următorului procedeu:
- s-au adus 25 pl soluție NaOH 0,5 N peste 0,1 ul de sediment bacterian;
- s-a incubat la temperatura camerei, timp de 15 min;
- s-au adăugat 25 pl tampon TRIS (pH = 8) și 300 pl apă distilată;
- s-a centrifugat la 10000 g;
- s-a separat și s-a păstrat supernatantului (care conține ADN-ul) la temperatura de
-20°C;
- pe un alicot din ADN-ul izolat, s-a evidențiat puritatea ADN-ului prin electroforeză în gel de agaroză de 1%.
Amplificarea segmentelor de gene 16S rADN prin tehnica PCR s-a realizat prin folosirea primerilor27 Forward, respectiv, 1492 Reverse, care au caracteristicile descrise în tabelul 2.
RO 125651 Β1
Tabelul 2 1
Caracteristicile primerilor folosiți pentru amplificarea segmentelor de gene 16S rADN prin tehnica PCR 3
Denu- mire primeri Structura* Lungime (perechi de baze - pb) Tm (°C) GC (%)
27F 5' AGAGTTTGATCMTGGCTCAG 3' 20 54,2 47,5
1492R 5TACGGYTACCTTGTTACGACTT3' 22 55-57,1 40,9-45,5
* M = A sau C; Y = C sau T 9
Amestecul de reacție pentru PCR este cel de mai jos: 10 x PCR buffer 5 pi; 1 mM 11 dNTP 10 μΙ; Primer 27F (32,5 μΜ) 0,5 μΙ; Primer 1492R (32,5 μΜ) 0,5 μΙ; Taq polimerază 1 μΙ; 25 mM MgCI2 4 μΙ; H2O 28 μΙ; ADN 1 μΙ. Volumul final a fost de 50 μΙ. Programul de 13 amplificare folosit a fost: denaturare la 94°C, 30 s; atașarea primerilor la 55°C, 30 s; extensie la 72°C, 60 s, urmată de o extensie finală la 72°C, pentru 7 min. După amplificare, s-au 15 evidențiat produșii de amplificare (16S rADN) prin electroforeză în gel de agaroză 1%.
înainte de secvențiere, a fost utilizat kitul de secvențiere ciclică a ADN-ului 17 AmpliTaq® FS Big Dye™ Terminators (Applied Biosystems). Amestecul de reacție utilizat a fost următorul: 5 x Big Dye buffer 3 μΙ; Big Dye 2 μΙ; Primer 519 Reverse 1 μΙ; ADN 7 μΙ; 19 H2O 7 μΙ. Volumul final a fost de 20 μΙ.
Precipitarea cu etanol a 16S rADN-ului amplificat s-a realizat după următorul 21 procedeu:
a) s-a făcut un premix, cu următoarea compoziție: etanol absolut 62,5 μΙ; H2O 14,5 23 μΙ, acetat de sodiu 3 μΙ; ADN 20 μΙ. Volum final al premixu-lui rezultat a fost de 100 μΙ;
b) s-a agitat premix-ul; 25
c) s-a incubat la temperatura camerei, timp de 15 min;
d) s-a centrifugat (14000 rpm, 20 min, 4°C); 27
e) s-a îndepărtat supernatantul;
f) s-au adăugat 250 μΙ etanol de 70%; 29
g) s-a agitat;
h) s-a centrifugat (14000 rpm, 10 min, 4°C); 31
i) s-a îndepărtat supernatantul;
j) s-a uscat în centrifugă (sub vid) - timp de 15...20 min. 33
Secvențierea 16S rADN a fost realizată cu metoda Dye Terminator Cycle Sequencing (Perkin Elmer, 1998), folosind un secvențiator automat de tip ABI PRISM 310(Perkin Elmer). 35 Secvențele rezultate au fost analizate, folosind programul CHROMAS 2.33 (Technelysium Pty Ltd). Compararea secvențelor 16S rADN obținute cu secvențele existente în Banca de 37 gene NCBI (National Center for Biotechnology Information) s-a realizat cu ajutorul programului BLAST (Basic Local AlignmentSearch Tool). BLAST este un algoritm utilizat de 39 o familie de cinci programe, care vor alinia secvența dată față de secvențele deja introduse în baza de date moleculară. Sunt folosite metode statistice, pentru a aprecia semnificația 41 potrivirilor. Alinierile raportate (adică secvențele din baza de date care pot fi identice cu secvența dată) sunt raportate în ordinea semnificativității, respectiv, a gradului de similaritate. 43 Dacă similaritatea secvențelor 16S rADN al bacteriilor studiate cu secvențele existente în banca de gene este mai mare de 99%, atunci tulpinile pot fi considerate ca făcând parte din 45 aceeași specie.
RO 125651 Β1
Pe baza rezultatelor comparării secvențelor 16S rADN ale tulpinii FL400 cu secvențele existente în Banca de gene NCBI (folosind programul BLAST), s-a demonstrat că tulpina aparține speciei Paenibacillus graminis. Secvențele 16S rADN ale tulpinii FL400 (464 perechi de baze) prezintă o asemănare de peste 99,7% cu secvența tulpinii bacteriene Paenibacillus graminis IM-2 din Banca de gene NCBI (nr. de referință: AB28571- http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/ viewer.fcqi?db=nuccore&val=170172237), tulpină fixatoare de azot, care a fost izolată în Japonia (Nagashima și Uozumi 2008), din spațiul intercelular al rădăcinii plantei Poa acroleuca.
Specia bacteriană Paenibacillus graminis a fost descrisă în anul 2002, de către Berge și colab. (Int. J. Syst. Evol. Microbiol., 52, 697-616), tulpina tip fiind considerată RSA-19 (ATCC BAA-95, BCCM/LMG 19080).
Lungimea și compoziția nucleotidică a secvenței 16S rADN (464 perechi de baze) de la tulpina FL400 de Paenibacillus graminis (descrisă în cadrul acestei invenții), care a fost utilizată pentru încadrarea taxonomică, este prezentată în tabelul 3.
Tabelul 3
Lungimea și compoziția nucleotidică a secvențelor 16S rADN la tulpina FL400 de Paenibacillus graminis, utilizată pentru încadrarea taxonomică
Lungimea secvenței 16S rADN obținut (perechi de baze - pb) Compoziția nucleotidică a secvenței 16S rADN
464 pb CTGGCTCAGGACGAACGCTGGCGGCGTGCTTAATACATGCAAGTCGAGCGGAT TTACTGGAGTGCTTGCACTCCAGTAGGTTAGCGGCGGACGGGTGAGTAACACG TAGGCAACCTACCCTCTAGACTGGGATAACTACCGGAAACGGTAGCTAATACCG GATAATTCCCTGACCCTCCTGGGCTAGGGATGAAAGGCGGAGCAATCTGCTGC TAGAGGATGGGCCTGCGGCGCATTAGCTAGTTGGTGGGGTAACGGCCTACCAA GGCGACGATGCGTAGCCGACCTGAGAGGGTGAACGGCCACACTGGGACTGAG ACACGGCCCAGACTCCTACGGGAGGCAGCAGTAGGGAATCTTCCGCAATGGG CGAAAGCCTGACGGAGCAACGCCGCGTGAGTGATGAAGGTTTTCGGATCGTAA AGCTCTGTTGCCAGGGAAGAACGTCCGGTAGAGTAACTGCT
Capacitatea tulpinii FL400 de a produce glucani ciclici a fost determinată printr-o analiză de cromatografie în strat subțire. Tulpina de Paenibacillus graminis FL400 a fost crescută pe mediu lichid cu 2,0% amidon solubil (Merck); 0,5% polipeptone (Oxoid); 0,5% extract drojdie (Oxoid); 0,1% K2HPO4 (Merck); 0,02% MgSO4x7H2O (Merck) 1,0% Na2CO3 (Merck), timp de 24 h, la 28°C și la o rată de agitare de 120 rpm. Celulele au fost separate prin centrifugare (4°C, 10,000 g, 30 min), iar supernatantul a fost recuperat și uscat la vid. Reziduul sec s-a reluat în 70% etanol (1 ml de etanol pentru fiecare 10 mg de extract) și s-a centrifugat din nou (4°C, 5,000 g, 20 min). Din supernatantul etanolic, s-a realizat o separare prin cromatografie în strat subțire pe plăci de silica gel-60 (Merck) cu amestec 1-butanol/etanol/apă (5:5:4, vol/vol). Glucanii ciclici au fost relevați prin incubarea plăcilor pentru 10 min, la 125°C, după scufundarea plăcii în soluție de 5% acid sulfuric în etanol. S-a lucrat cu etaloane, substanțe pure, provenite de Sigma-AIdrich, identificarea făcându-se prin Rf comun etaloane - compuși din extract. Testul a dovedit că tulpina FL400 produce glucani ciclici cu 16...18 reziduuri glucozil, legate prin legături β-1,2 glicozidice.
RO 125651 Β1
Capacitatea tulpinii FL400 de a forma bioilme a fost testată prin tehnica cultivării pe 1 microgodeuri, singuri sau în cultură mixtă cu tulpini de rizobi. Testele au dovedit că bacteriile FL400 au capacitatea de a forma biofilme atât în cultură pură, cât și în cultură mixtă cu 3 rizobii.
S-a testat influența tulpinii FL400 de Paenibacillus graminis asupra numărului de 5 noduli și a dezvoltării acestor noduli la plante de fasole, soia și mazăre, provenite din semințe inoculate cu rizobii specifice. 7
Tulpinile de rizobi specifici pentru plantele de fasole, soia și mazăre (Rhizobium leguminosarum bv. phaseoli FL220; Bradyrhizobium japonicum SO600, respectiv, Rhizobium 9 leguminosarum bv. viciae Mz269) au fost cultivate timp de 4 zile (tulpinile de Rhizobium), respectiv, 7 zile (tulpina de Bradyrhizobium), la temperatura de 28°C, în eprubete cu mediu 11 agarizatînclinat, cu următoarea compoziție: manitol -10 g/l; K2HPO4-0,5 g/l; MgSO4-7H2O - 0,2 g/l; NaCI - 0,2 g/l; CaSO4 - 0,1 g/l; MnSO4 - 0,005 g/l; (NH4)2MoO4 · 2H2O - 0,002 g/l; 13 extract de drojdii - 1 g/l, agar 20 g. Tulpina FL400 a fost crescută în eprubete cu mediu agarizat înclinat cu aceeași compoziție. în eprubetele pe care au crescut tulpinile de testat, 15 s-au adăugat câte 5 ml de tampon fosfat salin steril. S-a omogenizat, iar din omogenizat s-au prelevat 0,1 ml care au fost diluați aseptic până la o densitate optică de 0,5 la 660 nm. Din 17 diluția normalizată la DO660, s-a prelevat câte 1 ml, care a fost folosit pentru inocularea aseptică a 100 boabe de fasole, soia sau mazăre. Boabele de fasole (cv. Avans), soia (cv. 19 Atlas) și mazăre (cv. Diana) au fost sterilizate, în prealabil, la suprafață, prin spălări succesive cu hipoclorit 2%, alcool etilic 30% și apă distilată sterilă. 21
Boabele inoculate au fost depuse apoi în vase Leonard cu perlit irigat, cu mediu lipsit de azot. Plantele rezultate au fost crescute în condiții controlate (temperatură de 22°C±0,2°C, 23 iluminare 12 h pe zi cu 250 umol fotoni m 2s1). După 20 de zile de cultivare, s-au recoltat nodulii plantelor de fasole, soia sau mazăre. Spălarea rădăcinilor s-a efectuat deasupra unei 25 site cu ochiuri mai mici de 0,25 mm, pentru a se recupera eventualele nodozități desprinse prin spălare. Nodulii formați pe rădăcinile plantelor au fost numărați, uscați la 105°C și apoi 27 cântăriți cu precizie (±0,1 mg).
Mediul fără azot, pe care au fost cultivate plantele de leguminoase, a fost mediul 29 nutritiv Crone, modificat de Bryan (Hewit, 1965), a cărui formulă este prezentat în tabelul 4 (macroelemente nutritive), la care se adaugă 5 ml/l din soluția de (oligo și microelemente 31 nutritive), prezentată în tabelul 5.
Tabelul 4
Soluția nutritivă Crone, modificată de Bryan (soluție nutritivă fără azot), utilizată pentru 35 cultivarea plantelor inoculate cu rizobi
Sare minerală Formula g/i mg/l - ppm (soluția finală)
Clorură de potasiu KCI 10,0 g 393,3 ppm, K
Sulfat de calciu CaSO4 · 2(H2O) 2,5 g 116,3 ppm, Ca
Sulfat de magneziu MgSO4 · 7(H2O) 2,5 g 18,5 ppm, Mg
Fosfat tricalcic Ca3(PO4)2 2,5 g 80,2 ppm, P
Fosfat feric cu citrat de fer 2,5 g 26,2 ppm, Fe
RO 125651 Β1
Tabelul 5
Soluția de oligo și microelemente care se adaugă la soluția Crone
Sare minerală Formula grame/l mg/l - ppm (soluția finală)
Acid boric H3BO3 0,57 0,50 ppm B
Sulfat de mangan MnSO4 · H2O 0,31 0,50 Mn
Sulfat de zinc ZnSO4 · 7(H2O) 0,09 0,10 Zn
Sulfat de cupru CuSO4 · 5(H2O) 0,08 0,08 Cu
Molibdat de sodiu Na2MoO4 · 2H2O 0,098 0,04 Mo
Clorură de cobalt CoCI2 · 6(H2O) 0,0008 0,001 Co
Rezultatele experimentului realizat sunt prezentate în tabelul 6. Aceste rezultate demonstrează faptul că tulpina FL400 stimulează formarea nodozităților la plantele de leguminoase atât prin creșterea numărului de noduli, cât și prin acumularea de mai multă biomasă uscată în acești noduli.
Tabelul 6
Influența tratamentului cu tulpina FL400 de Paenibacillus graminis asupra numărului și dezvoltării nodulilor formați pe rădăcinile plantelor de leguminoase inoculate cu rizobii
Variantă experimentală Număr noduli per plantă Masa uscată totală a nodulilor (mg/plantă)
Phaseolus vulgaris cv. Avans - Rhizobium leguminosarum bv. phaseoli FL220 47,3 ±8,6 54,6 ±7,3
Phaseolus vulgaris cv. Avans - R. leguminosarum bv. phaseoli FL220 -Paenibacillus graminis FL400 64,6 ±7,3 141,2±18,3
Glycine max cv. Atlas - Bradyrhizobium japonicum SO600 27,3±12,6 67,3 ±15,3
Glycine max cv. Atlas - B. japonicum SO600 Paenibacillus graminis FL400 42,6 ±9,3 165,2±17,3
Pisum sativum cv. Diana Rhizobium leguminosarum bv. viciae Mz269 34,6±8,6 48,1±14,8
Pisum sativum cv. Diana R. leguminosarum bv. viciae Mz269 Paenibacillus graminis FL400 52,3±11,3 117,6±20,3
Pentru a se demonstra creșterea eficienței fixării biologice a azotului în nodozitățile formate sub influența coinoculării cu tulpina FL400, s-a realizat un experiment în care s-a folosit o tulpina Mz269 de Rhizobium leguminosarum bv. viciae, care are un spectru mare de gazde. S-a testat eficiența fixării azotului în nodozitățile formate de tulpina Mz269, cu următoarele specii de leguminoase: Vicia hirsuta (cosiță); Vicia sativa (măzăriche de primăvară); Vicia villosa (măzăriche de toamnă, măzăriche păroasă); Pisum sativum (mazăre);
RO 125651 Β1
Lathyrus pratensis (lintea pratului), aplicată singură sau co-inoculată cu tulpina FL400. 1
Tulpinile (Mz. 269 și FL400) au fost cultivate timp de 3 zile, la temperatura de 28°C, pe eprubete cu mediu agarizat înclinat (mediu agarizat cu compoziția conformă celei descrise 3 mai sus). în eprubetele pe care au crescut tulpinile de testat, s-au adăugat câte 5 ml de tampon fosfat salin steril. S-a omogenizat, iar din omogenizat s-au prelevat 0,1 ml, care au 5 fost diluați aseptic, până la o densitate optică de 0,5 la 660 nm. Din diluția normalizată la DO660, s-au prelevat 0,1 ml, care au fost depuși pe rădăcinile unor plantule de 5...6 mm, 7 rezultate din semințe de leguminoase (speciile descrise mai sus), sterilizate la suprafață, prin spălări succesive cu hipoclorit 2%, alcool etilic 30% și apă distilată sterilă. Semințele 9 sterilizate au fost germinate, în prealabil, timp de 2 zile, pe apă agarizată, în condiții aseptice. Plantulele inoculate au fost cultivate apoi în pungi de creștere sterile (furnizate de Mega 11 International), care conțineau mediu semiagarizat, lipsit de azot. Mediul semiagarizat fără azot, pe care au fost cultivate plantulele de măzăriche păroasă, a fost mediul nutritiv Crone, 13 modificat de Bryan (Hewit, 1965), a cărui formulă este prezentată în tabelul 4 (macroelemente nutritive), la care se adaugă 5 ml/l din soluția de oligo și microelemente nutritive, pre- 15 zentată în tabelul 5, și se agarizează cu 10 g/l.
Pungile de creștere cu mediu de cultură fără azot semiagarizat și plantule inoculate 17 au fost depuse pe standurile lor de creștere, învelite în folie de staniol și trecute într-o cameră de creștere. Plantele au fost crescute în condiții controlate (temperatură de 19 22±0,2°C, iluminare 12 h pe zi cu 250 umol fotoni m 2s1). După 20 de zile de cultivare, s-au recoltat nodulii plantelor de măzăriche păroasă. Spălarea rădăcinilor s-a efectuat deasupra 21 unei site cu ochiuri mai mici de 0,25 mm, pentru a se recupera eventualele nodozități desprinse prin spălare. Nodozitățile radiculare, proaspăt recoltate, de pe fiecare plantă, au 23 fost cântărite cu precizie (±1 mg) și s-au repartizat în două părți egale.
O primă parte s-a introdus imediat într-un flacon de sticlă brună de 1000 ml, prevăzut 25 cu dop din cauciuc, fixat cu dop metalic înșurubat (flacon vaccin), care conținea 25 ml soluție glucoză 1% în tampon TRIS-HCI pH=7,4 și acetilenă la o presiune parțială (paceti|ena) de 27 0,1 atm.
Presiunea parțială de acetilenă s-a realizat prin injectarea a 100 ml acetilenă într-un 29 flacon de 1000 ml, cu ajutorul unei seringi de 10 ml, prin dopul din cauciuc al flaconului. S-a incubat 4...8 h la temperatura de 20°C. La terminarea perioadei de incubare, din flacoane s- 31 au prelevat volume bine determinate de gaz, cu ajutorul unor (micro)seringi prin dopul din cauciuc al flaconului. Probele de gaz s-au injectat în injectorul unui gaz-cromatograf, în capul 33 unei coloane cromatografice de 1,5...2 x 2...2,5 m, umplută cu Porapak N și menținută la 50°C. S-a utilizat azotul ca gaz purtător, iar detectarea etenei și a acetilenei s-a realizat cu 35 un detector de ionizare în flacără.
în cea de- a doua parte a nodozităților, s-a determinat leghemoglobina, cu ajutorul 37 metodei piridină - hemocrom, descrisă de Appleby și Bergersen (1980) și proteina totală cu reactiv Bradford (1976), după extragerea proteinelortotaleîn tampon fosfat salin. Rezultatele 39 experimentului sunt prezentate în tabelul 7. Aceste rezultate demonstrează rolul coinoculării cu Paenibacillus graminis FL400, în creșterea eficienței fixării biologice a azotului în 41 nodozitățile plantelor de leguminoase.
Pentru a se stabili efectul fitostimulator al tulpinii FL400 asupra plantelor de fasole, 43 a fost realizat un experiment, în care s-a inoculat 1 ml de suspensie bacteriană din tulpina
FL400 (preparat ca mai sus, după creștere pe mediu agarizat cu manitol, ca sursă de 45 carbon) peste 100 boobe de fasole (cv. Avans) sterilizate. Boabele de fasole au fost trecute apoi pe ghivece cu perlit umectat cu soluție nutritivă Arnon. 47
RO 125651 Β1
Tabelul 7
Influența coinoculării cu tulpina FL400 de Paenibacillus graminis asupra eficienței fixării azotului în nodozitățile formate de diferitele plante gazdă cu o tulpină de Rhizobium leguminosarum bv. viciae (Rlbv Mz269)
Nodozități Leghemoglobină1 Activitate acetilenreductazică2 Proteină totală noduli3
Vicia hirsuta (cosită) - Rlbv Mz269 77,1b 69,7b 9,2b
Vicia hirsuta (cosiță) - Rlbv Mz269 P. graminis FL400 102,8a 103,2a 12,1a
Vicia sativa (măzăriche de primăvară) - Rlbv Mz269 79,3ab 76,5a 9,1b
Vicia sativa (măzăriche de primăvară) - Rlbv Mz269 - P. graminis FL400 93,3a 96,5a 11,8a
Vicia villosa (măzăriche de toamnă) Rlbv Mz269 64,5b 67,8b 9,8b
Vicia villosa (măzăriche de toamnă) Rlbv Mz269 - P. graminis FL400 87,5a 84,8b 12,8a
Pisum sativum (mazăre) -Rlbv Rlbv Mz269 57,2c 62,4c 7,6c
Pisum sativum (mazăre) -Rlbv Mz269 - P. graminis FL400 77,2ab 87,4b 9,5b
Lathyrus pratensis (lintea prafului) Rlbv Mz269 69,7ba 76,3c 7,9c
Lathyrus pratensis (lintea prafului) Rlbv Mz269 - P. graminis FL400 89,7a 96,3a 12,9a
- nmol hem/g nod sp; 2 - μΜ etenă/g nod su oră; 3 - mg prot/g nod su. Valorile urmate de aceeași literă nu diferă semnificativ pentru P<0,05. Valori medii rotunjite la o zecimală, obținute din cel puțin patru repetiții.
Plantele rezultate din boabele inoculate au fost crescute în condiții controlate (temperatură de 22±0,2°C, iluminare 12 h pe zi cu 250 pmol fotoni m 2s1) timp de 30 zile. Rezultatele experimentului sunt prezentate în tabelul 8. Aceste rezultate demonstrează că tulpina FL400 are un efect de stimulare a dezvoltării plantelor de fasole.
Efectul (co)inoculării cu tulpina FL400 asupra producției de fasole s-a determinat în cadrul unor experimente de câmp, amplasate la ICDPP (București -Băneasa).
Aplicarea microorganismelor s-a realizat în condiții controlate. S-au realizat 2 I de soluție (de aplicare), cu următoarea compoziție: 3,0 g/l zaharoză; 0,5 g/l K2HPO4; 0,2 g/l MgSO4.7H2O; 0,1 g/l NaCI; 0,1 g/l extract de drojdie; 0,5 g/l glutamat de sodiu, 0,2 g/l K2MoO4. Ingredientele au fost dizolvate pe rând în apă dură standard (considerată în literatura de specialitate, ca fiind un etalon pentru apa de fântână). Apa dură standard s-a obținut prin amestecarea a 68,5 ml soluție A cu 17 ml soluție B într-un berzelius de 1000 ml. S-a diluat apoi cu circa 800 ml apă distilată și s-a adus pH-ul la 6...7 prin adăugare de NaOH 0,1 N. S-a transferat într-un vas cotat de 1000 ml și s-a adus la semn cu apă distilată.
RO 125651 Β1
Tabelul 8 1
Efectul tratamentului cu Paenibacillus graminis FL400 asupra dezvoltării plantelor de fasole 3
Varianta experimentală înălțimea plantei de fasole Masa uscată a plantelor de fasole (mg)
Martor, boabe de fasole neinoculate 47,3 ±6,7 726±52
Baobe de fasole inoculate cu P. graminis FL400 62,5±3,5 1280 ±67
Soluțiile A și B, folosite pentru prepararea apei dure standard, s-au preparat după cum urmează. 15
Soluția A s-a preparat astfel: s-au cântărit 4 g carbonat de calciu și s-au transferat într-un flacon conic de 50 ml, cu o cantitate minimă de apă distilată. S-au adăugat încet 82 17 ml HCI 1N, agitând conținutul. Când tot carbonatul de calciu s-a dizolvat, s-a diluat soluția, la circa 400 ml, cu apă distilată și s-a fiert pentru eliminarea CO2. S-a răcit soluția și apoi s-au 19 adăugat 2 picături soluție roșu de metil și s-a neutralizat cu soluție de amoniac 1 N, până la culoare intermediară portocalie. S-a transferat cantitativ într-un balon cotat de 1000 ml, s-a 21 adus la semn cu apă distilată și apoi s-a transvazat pentru păstrare într-un flacon de polietilenă. 23
Soluția B s-a preparat astfel: s-au cântărit exact 1,613 g oxid de magneziu și s-au transferat într-un flacon de 500 ml cu o cantitate minimă de apă distilată. S-au adăugat 82 ml 25 HCI 1 N. S-a reîncălzit încet, până la dizolvare, s-a diluat, la circa 400 ml, cu apă distilată și s-a fiert pentru eliminarea CO2. S-a răcit soluția și apoi s-au adăugat 2 picături soluție roșu 27 de metil și s-a neutralizat cu o soluție de amoniac 1 N, până la culoare intermediară portocalie. S-a transferat cantitativ într-un balon cotat de 1000 ml, s-a adus la semn cu apă 29 distilată și s-a transvazat pentru păstrare într-un flacon de polietilenă.
în această apă dură standard, s-au adăugat suspensii de microorganisme conținând 31 109 ufc ml, obținute prin cultivarea pe medii lichide a tulpinilortestate (Rhizobium leguminosarum bv. phaseoli FL220 și Paenibacillus graminis FL400). Raportul de diluare al suspensiilor în 33 apă dură a fost de 1:10. Suspensia diluată a fost apoi inoculată pe boabe de fasole (cv. Avans), în raport de 0,1 I la 10 kg boabe, corespunzând unei inoculări de 105 ufc, pentru fiecare bob 35 de fasole. Experiența a fost amplasată în pătrat latin, pe parcele de 9,6 mp. Rezultatele sunt prezentate în tabelul 9. 37
RO 125651 Β1
Tabelul 9
Influența coinoculării cu Paenibacillus graminis FL400 asupra producției de fasole boabe
Varianta experimentală Producția (kg/ha) % față de martor Semnificați e
Martor neinoculat 752 100%
Inoculat cu P. graminis FL400, 105 ufc/bob 1020 135,64% ***
Inoculat cu R. leguminosarum bv. phaseolî FL200, 105 ufc/bob 812 107,98% -
Inoculat cu R. leguminosarum bv. phaseolî FL200, 105 ufc/bob și P. graminis FL400, 105 ufc/bob 1080 143,62% ***
Rezultatele demonstrează că inocularea cu tulpina FL400 de Paenibacillus graminis este mai eficientă decât inocularea cu o tulpină specifică de rizobi în creșterea producției de fasole boabe. Această creștere de producție agricolă se realizează prin utilizarea durabilă a unor resurse regenerabile - și deci cu un impact redus asupra mediului.

Claims (1)

  1. Revendicare 1
    Tulpină de Paenibacillus graminis FL400, cu număr de depozit NCAIM (P) B 001365, 3 caracterizată prin aceea că are capacitatea de a se dezvolta endofitîn nodozitățile formate de plantele leguminoase cu bacterii din genul Rhizobium, stimulează formarea nodozităților 5 pe rădăcinile plantelor de leguminoase și crește eficiența fixării biologice a azotului în nodozități. 7
ROA200900142A 2009-02-16 2009-02-16 Tulpină de paenibacillus graminis care favorizează nodularea plantelor leguminoase RO125651B1 (ro)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA200900142A RO125651B1 (ro) 2009-02-16 2009-02-16 Tulpină de paenibacillus graminis care favorizează nodularea plantelor leguminoase

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA200900142A RO125651B1 (ro) 2009-02-16 2009-02-16 Tulpină de paenibacillus graminis care favorizează nodularea plantelor leguminoase

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RO125651A2 RO125651A2 (ro) 2010-08-30
RO125651B1 true RO125651B1 (ro) 2013-04-30

Family

ID=48170308

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ROA200900142A RO125651B1 (ro) 2009-02-16 2009-02-16 Tulpină de paenibacillus graminis care favorizează nodularea plantelor leguminoase

Country Status (1)

Country Link
RO (1) RO125651B1 (ro)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4658077A2 (en) * 2023-02-01 2025-12-10 Novonesis Plant Biosolutions A/S Paenibacillus isolates and uses thereof

Also Published As

Publication number Publication date
RO125651A2 (ro) 2010-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Govindarajan et al. Improved yield of micropropagated sugarcane following inoculation by endophytic Burkholderia vietnamiensis
KR100940615B1 (ko) 토양 처리용 미생물 및 이를 얻기 위한 방법
Aarab et al. Isolation and screening of bacteria from rhizospheric soils of rice fields in Northwestern Morocco for different plant growth promotion (PGP) activities: An in vitro study
CN106987541B (zh) 一株具有抗逆、促生性能的高效苜蓿根瘤菌及其应用
CN112553122B (zh) 一株解淀粉芽孢杆菌、菌剂及其制备方法和应用
CN101845410B (zh) 一株植物内生枯草芽胞杆菌tr21及其应用
US11180727B2 (en) Selection and use of cold-tolerant bacillus strains as biological phytostimulators
EP2324108A1 (en) Microorganism capable of solubilizing phosphate and iron and its applications
CN111117924B (zh) 复合菌剂及制备方法、肥料及防治根腐病的方法
CN111019856A (zh) 玫瑰色考克氏菌sdb9及其制备方法和应用
CN110452832A (zh) 一株耐酸性解淀粉芽孢杆菌Kc-5及其应用
Fürnkranz et al. Characterization of plant growth promoting bacteria from crops in Bolivia
Shen et al. Antagonistic activity of combined bacteria strains against southern blight pathogen of Dendrobium officinale
CN117025483A (zh) 一株暹罗芽孢杆菌cau-gf1、生物菌剂和应用
CN117431195B (zh) 一种耐盐碱的促生菌、促生菌菌剂及其应用
CN117229950A (zh) 一株暹罗芽孢杆菌cau-y3、生物菌剂和应用
CN108220210A (zh) 一株防治棉花黄萎病的拮抗菌z-18及应用
CN111423995A (zh) 菌株glutamicibacter soli 1-3-3的耐盐促生效果及其应用
KR20130042861A (ko) 헤어리베치 근류 내염성 리조비움 속 균주
JP2021090395A (ja) 新規ダイズ根粒菌、植物生育促進剤、及びダイズ植物の栽培方法
Hussain et al. Lotus japonicus nodulates and fixes nitrogen with the broad host range Rhizobium sp. NGR234
CN105907665B (zh) 一株水稻根瘤菌及其在固氮产碱中的应用
CN111763634A (zh) 一种防治马铃薯黑胫病的生防菌剂及其制备方法
RO125651B1 (ro) Tulpină de paenibacillus graminis care favorizează nodularea plantelor leguminoase
CN118620764A (zh) 一株Halomonas alkaliantarcticae M23菌及应用