Publicado
Promoción del crecimiento en algodón por bacterias endófitas diazotróficas
Cotton growth promotion by diazotrophic endophytic bacteria
DOI:
https://doi.org/10.15446/abc.v31n2.122572Palabras clave:
Biofertilizante, Bioinoculantes, Gossypium hirsutum (es)Biofertilizers, Bioinoculants, Gossypium hirsutum (en)
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Las bacterias endófitas pueden estimular la absorción de nutrientes y el crecimiento vegetal mediante mecanismos bioquímicos y fisiológicos; sin embargo, aún son limitados los estudios en el algodonero (Gossypium hirsutum L.), cultivo de alta relevancia económica en Brasil. En este contexto, el objetivo de este estudio fue aislar, caracterizar y evaluar cepas diazotróficas de vida libre, determinando su potencial funcional in vitro. Se obtuvieron 77 cepas a partir de tres variedades cultivadas en Sapezal-MT (TMG47B2RF, TMG44B2RF y FM985GLTP), utilizando los medios NFb (medio semisólido libre de nitrógeno) y YMA (agar extracto de levadura-manitol). Las cepas fueron evaluadas en fijación de nitrógeno, producción de ácido indolacético (AIA), solubilización de fosfato y silicato de potasio, y promoción de crecimiento in vitro en TMG47B2RF con 50 % de la dosis recomendada de N, en diseño completamente aleatorizado con tres repeticiones. Los datos fueron sometidos a análisis multivariado. De las cepas evaluadas, 61 presentaron fijación de N y 20 produjeron AIA por encima de 3,87 µg.mL⁻¹. Se destacaron en pruebas específicas: AL263 (AIA), AL046 (K₂SiO₄) y AL226 (N y Ca₃(PO₄)₂). El análisis multivariado identificó a AL232 y AL039 como las más promisorias, promoviendo incrementos significativos en la biomasa aérea y radicular, incluso con reducción del 50 % de N, con desempeño comparable al control con 100 % de N y a Azospirillum brasilense Ab-V5. Estos resultados demuestran que cepas endófitas nativas multifuncionales pueden sostener el crecimiento del algodonero bajo menor fertilización nitrogenada, evidenciando su potencial como base para el desarrollo de bioinoculantes más eficientes y sostenibles.
Endophytic bacteria can stimulate nutrient uptake and plant growth through diverse biochemical and physiological mechanisms; however, studies in cotton (Gossypium hirsutum L.), a crop of high economic relevance in Brazil, remain limited. In this context, the objective of this study was to isolate, characterize, and evaluate free-living diazotrophic strains, determining their functional potential in vitro. A total of 77 strains were obtained from three cultivars grown in Sapezal-MT (TMG47B2RF, TMG44B2RF, and FM985GLTP), using NFb medium (nitrogen-free semi-solid medium) and YMA (yeast extract mannitol agar). The strains were evaluated for nitrogen fixation, indole-3-acetic acid (IAA) production, phosphate and potassium silicate solubilization, and in vitro plant growth promotion in TMG47B2RF under 50 % of the recommended N dose, in a completely randomized design with three replications. Data were subjected to multivariate analysis. Among the evaluated strains, 61 showed nitrogen fixation ability and 20 produced IAA above 3.87 µg.mL⁻¹. Strains AL263 (IAA), AL046 (K₂SiO₄), and AL226 (N and Ca₃(PO₄)₂) stood out. Multivariate analysis identified AL232 and AL039 as the most promising strains, promoting significant increases in shoot and root biomass even under 50 % N reduction, with performance comparable to the 100 % N control and to Azospirillum brasilense Ab-V5. These results demonstrate that native multifunctional endophytic strains can sustain cotton growth under reduced nitrogen fertilization, highlighting their potential as a basis for the development of more efficient and sustainable bioinoculants.
Referencias
Adeleke, B. S., Babalola, O. O. and Glick, B. R. (2021). Plant growth-promoting root-colonizing bacterial endophytes. Rhizosphere, 20, 100433. https://doi.org/10.1016/j.rhisph.2021.100433
Aleksandrov, V. G., Blagodvr, R. N. and Il’ev, I. P. (1967). Phosphorus acid isolation from apatite produced by silicate bacteria. Mikrobiol Zhurnal, 29, 111–114.
Asghar, H. N., Zahir, Z., Arshad, M. and Khaliq, A. (2002). Relationship between in vitro production of auxins by rhizobacteria and their growth-promoting activities in Brassica juncea L. Biology and Fertility of Soils, 35, 231–237. https://doi.org/10.1007/s00374-002-0462-8
Basak, B. B., Maity, A., Ray, P., Biswas, D. R. and Roy, S. (2022). Potassium supply in agriculture through biological potassium fertilizer: a promising and sustainable option for developing countries. Archives of Agronomy and Soil Science, 68(1), 101–114. https://doi.org/10.1080/03650340.2020.1821191
Berraquero, F. R., Baya, A. M. and Cormenzana, A. R. (1976). Establecimento de índices para el estúdio de la solubilización de fosfatos por bacterias del suelo. Ars Pharmaceutica, 17, 399–406
Companhia Nacional de Abastecimento (CONAB). (2024). Acompanhamento da safra brasileira de grãos, safra 2024/25, terceiro levantamento. Brasília, DF, 12(3).
Compant, S., Cambon M. C., Vacher, C., Mitter, B., Samad, A., Sessitsch, A. (2021). The plant endosphere world – bacterial life withim plants. Environmental Microbiology, 23(4), 1812-1829. https://doi.org/10.1111/1462-2920.15240
Dobereiner, J., Baldani, V. and Baldani, I. (1995). Como isolar e identificar bactérias diazotróficas de plantas não-leguminosas. Embrapa-CNPAD, Brasília, 60 p.
El-Beltagi, H. S., El-Waraky, E. A., Almutairi, H. H., Al-Daej, M. I., El-Nady, M. F. and Shehata, W. F. (2024). Morphophysiological and biochemical responses of cotton (Gossypium barbadense L.) to nano zinc (ZnO-NPs) and Azospirillum sp. under water deficit stress conditions. Journal of Plant Nutrition, 48(2), 326–344. https://doi.org/10.1080/01904167.2024.2402882
Fernandes, A. C. V., Lisboa, P. H. G., Andrade, P. H. M., Vigna, B. B. Z., Nogueira, S. R., Fávero, A. P. and Lacava, P. T. (2023). Bactérias endófitas associadas a Paspalum vaginatum Swartz com potencial para promoção de crescimento vegetal e biocontrole. Brazilian Journal of Animal and Environmental Research, 6(2), 1071–1089. https://doi.org/10.34188/bjaerv6n2-010
Ferreira, B. N., Montebello, A. E. S., Santos, J. A. and Marjotta-Maistro, M. C. (2022). Cotton production chain in Brasil. Research, Society and Development, 11(10), e298111031730. https://doi.org/10.33448/rsd-v11i10.31730
Guzmán, A., Obando, M., Rivera, D. and Bonilla, R. (2012). Selección y caracterización de rizobactérias promotoras de crecimiento vegetal (RPCV) asociadas al cultivo de algodón (Gossypium hirsutum). Revista Colombiana de Biotecnología, 14(1), 182–190.
Hoagland, D. R. and Arnon, D. I. (1950). The water culture method for growing plants without soil. California Agricultural Experimental Station, 347 p.
Hofling, J. F. and Gonçalves, R. B. (2011). Microscopia de luz em microbiologia: Morfologia bacteriana e fúngica. ArtMed, 261 p.
Kandasamy, G. D. and Kathirvel, P. K (2023). Insights into bacterial endophytic diversity and isolation with a focus on their potential applications – A review. Microbiological Research, 266, 127256. https://doi.org/10.1016/j.micres.2022.127256
Kassambara, A. (2017). Practical guide to cluster analysis in R: Unsupervised machine learning. STHDA.
Ladha, J. K., Tirol-Padre, A., Reddy, C. K., Cassman, K. G., Verma, S., Powlson, D. S., Kessel, C., Richter, D. B. Chakraborty, D. and Himanshu, P. (2016). Global nitrogen budgets in cereals: A 50-year assessment for maize, rice and wheat production systems. Scientific Reports, 6, 19355. https://doi.org/10.1038/srep19355
Liu, H., Brettell, L. E., Qiu, Z. and Singh, B. K. (2020). Microbiome-mediated stress resistance in plants. Trends in Plant Science, 25(8), 733–743. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2020.03.014
Matoso, E. S., Avancini, A. R., Maciel, K. F. K., Alves, M. C., Simon, E. D. T., Silva, M. T., Dias, N. L. and dos Anjos e Silva, S. D. (2023). Influência do uso de um mix de bactérias diazotróficas na biometria e no conteúdo da clorofila de plantas de cana-de-açúcar. Brazilian Journal of Development, 6(2), 7261–7274. https://doi.org/10.34117/bjdv6n2-141
Oliveira-Paiva, C. A., Alves, V. M. C., Gomes, E. A., Sousa, S. M., Lana, U. G. P. and Marriel, I. E. (2022). Microrganismos solubilizadores de fósforo e potássio na cultura da soja. In: Bioinsumos na cultura da soja. Brasília, 550 p.
Pattnaik, S., Mohapatra, B. and Gupta, A. (2021). Plant growth-promoting microbe mediated uptake of essential nutrients (Fe, P, K) for crop stress management: microbe–soil–plant continuum. Frontiers in Agronomy, 3, 689972. DOI: https://doi.org/10.3389/fagro.2021.689972
Pereira, M. M. A., Araujo, R. C., Martins, A. D., Rodrigues, F. A., Pasqual, M. and Doria, J. (2021). Isolamento e identificação de microrganismos promotores de crescimento e inoculação em mudas de bananeira in vitro. Research, Society and Development, 10(1), 1–11. https://doi.org/10.33448/rsd-v10i1.12080
Pérez-Pérez, R., Hernández, F. I., Zanabria Álvarez, Y. O., Salcedo Benítez, J. C., Sosa-Del, D. and Pérez-Martínez, S. (2021). Characterization of potassium solubilizing bacteria isolated from corn rhizoplane. Agronomía Colombiana, 39(3), 415–425. https://doi.org/10.15446/agron.colomb.v39n3.98522
RStudio Team. (2018). RStudio: Integrated development for R. RStudio, Inc., Boston, MA. Recuperado el 15 de diciembre de 2024 de: http://www.rstudio.com/
Romero-Perdomo, F., Abril, J., Camelo, M., Moreno-Galván, A., Pastrana, I., Rojas-Tapias, D. and Bonilla, R. (2017). Azotobacter chroococcum as a potentially useful bacterial biofertilizer for cotton (Gossypium hirsutum): Effect in reducing N fertilization. Argentinean Journal of Microbiology, 49(4), 340–350. https://doi.org/10.1016/j.ram.2017.04.006
Saboya, R. C. C., Tavares, A. J. F., Silva, A. A. R., Saboya, L. M. F., Nascimento, R. and Costa, M. M. M. N. (2023). Crescimento e produção de algodoeiro sob estresse salino e inoculação com Azospirillum brasilense. Irriga, 28(1), 124–133. DOI: https://doi.org/10.15809/irriga.2023v28n1p124-133.
Santos, D. M. S., Lima, I. M. O., Silva, K. C. and Steiner, F. (2020). Manejo da adubação nitrogenada para o algodoeiro no sistema de integração lavoura-pecuária. In: Zuffo, A. M. and Aguilera, J. G. (Eds.). Agricultura 4.0. Pantanal Editora, 6–25.
Sarmiento, L. H., Da Silva, F. B., Treichel, B., Beneduzi, A. and De Sá, E. L. S. (2024). Selection of multi-purpose native rhizobia from a new red clover cultivar developed in Brazil. Rhizosphere, 29, 1–5. https://doi.org/10.1016/j.rhisph.2023.100847
Sun, F., Ou, Q., Wang, N., Guo, Z. X., Ou, Y., Li, N. and Peng, C. (2020). Isolation and identification of potassium-solubilizing bacteria from Mikania micrantha rhizospheric soil and their effect on M. micrantha plants. Global Ecology and Conservation, 23, e01141. https://doi.org/10.3390/plants14020267
Sun, W., Shahrajabian, M. H. and Wang, N. (2025) A study of the different strains of the genus Azospirillum spp. On increasing productivity and stress resilience in plants. Plants, 14(2), 267. https://doi.org/10.3390/plants14020267
Verma, S. C., Ladha, J. K. and Tripathi, A. K. (2001). Evaluation of plant growth promoting and colonization ability of endophytic diazotrophs from deep water rice. Journal of Biotechnology, 91(2-3), 127–141. https://doi.org/10.1016/S0168-1656(01)00333-9
Vincent, J. M. (1970). Manual for the practical study of root nodule bacteria. Oxford: Blackwell Scientific, 164 p.
Wu, Wang, Y., Zhang, W., Wei, W., Kuzyakov, Y. and Ding, X. (2021). Fertilization effects on microbial community composition and aggregate formation in saline-alkaline soil. Plant and Soil, 463, 523–535. https://doi.org/10.1007/s11104-021-04909-w
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