Desenvolvimento de tecnologias de inoculação visando maximizar a Fixação Biológica de Nitrogênio em feijoeiro sob diferentes sistemas

Código: 04.2000.041

Líder do projeto: Rosângela Straliotto

Resumo:

A cultura do feijoeiro (Phaseolus vulgaris) no Brasil, destaca-se nos sistemas produtivos vinculados à agricultura familiar. Apesar da inexistência de registros mais recentes, vale ressaltar que em 1985 cerca de 51% da produção brasileira de feijão foram obtidos em áreas entre 10 e 100 hectares, com uma produtividade média de 394 kg/ha. Nos últimos anos a produtividade média do feijoeiro tem apresentado incrementos, passando de 559 kg/ha em 1990 para 732 kg/ha em 1994. O aumento da produtividade neste período deveu-se em grande parte à introdução de variedades mais produtivas e resistentes à doenças e à expansão do cultivo em áreas com irrigação por aspersão, com melhor aplicação de tecnologias. A produtividade por estratos de áreas reflete bem as condições dos dois sistemas produtivos, uma vez que já em 1985 o estrato de áreas com menos de 10 hectares registrou uma produtividade média de 352 kg/ha enquanto que no estrato de 10.000 hectares ou mais, a produtividade média foi de 731kg/ha, o que representa uma diferença média de 108% (Yokoyama, 1996). A associação do feijoeiro com bactérias do grupo dos rizóbios (várias espécies e pelo menos dois gêneros importantes ecologicamente), capazes de fixar o nitrogênio atmosférico e fornecê-lo à cultura, é uma tecnologia capaz de substituir, pelo menos parcialmente, a adubação nitrogenada resultando em benefícios ao pequeno produtor. Apesar do conceito geral de que o feijoeiro apresenta baixa capacidade fixadora, não sendo atualmente capaz de atingir o seu potencial produtivo dependente apenas desta associação, os resultados indicam que é possível que a planta se beneficie da inoculação, atingindo níveis de produtividade de até três vezes a média nacional. Recentemente percebeu-se a inadequação às condições tropicais do rizóbio que vinha tradicionalmente sendo recomendado como inoculante. Novas espécies de rizóbio capazes de nodular esta planta foram identificadas e caracterizadas como resultado de diversos levantamentos. Vários fatores bióticos e abióticos interferem na resposta à inoculação do feijoeiro em condições de campo, e a recomendação generalizada de um único inoculante para o feijoeiro, como tem sido a prática no Brasil, pode ser inadequada e responsável pela grande variabilidade nos resultados obtidos. Este projeto tem como objetivo geral desenvolver tecnologias para a produção de um inoculante mais eficiente para o feijoeiro, a partir do conhecimento da ecologia dos principais grupos de rizóbio que apresentam ocorrência significativa em nossos solos. Para atingir este objetivo geral, o projeto pretende abranger duas áreas principais de estudo, quais sejam o estudo da competitividade e sobrevivência saprofítica dos principais grupos de rizóbio que ocorrem nas áreas de desenvolvimento dos subprojetos, e, paralelamente, o aproveitamento das diferentes interações microbianas (rizobactérias promotoras de crescimento e actinomicetos) e bioquímicas (aumento na expressão dos fatores de nodulação) que ocorrem na rizosfera visando a produção de um inoculante mais eficiente para estes locais, favorecendo o estabelecimento e a nodulação inicial do feijoeiro. Além destes aspectos, no decorrer do projeto serão avaliados quanto à eficiência simbiótica os genótipos de feijoeiro recomendados para as regiões de desenvolvimento dos subprojetos, bem como genótipos provenientes de pequenos agricultores para os quais a tecnologia apresenta maior adequação.

 

Subprojetos:

Ø 04.2000.041-01 - Competitividade e eficiência simbiótica dos diferentes grupos de rizóbio que nodulam o feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.).

Resumo:

O potencial da fixação biológica de nitrogênio em feijoeiro tem sido historicamente considerado baixo, principalmente devido a grande variabilidade na resposta à inoculação com o rizóbio. No entanto, muitos estudos tem sido conduzidos visando identificar os fatores responsáveis por esta variabilidade. A promiscuidade do feijoeiro, capaz de se associar a uma grande diversidade de espécies de rizóbio indígenas de nossos solos tropiciais pode ser apontada como um dos fatores de insucesso da inoculação. A recomendação de uma mesma estirpe para o feijoeiro no Brasil, apesar da conhecida diversidade genética do rizóbio que nodula esta planta pode ser um dos fatores da sua ineficiência simbiótica em muitos locais. Além disso, a manutenção de variedades locais, de cultivo tradicional por pequenos agricultores é uma prática comum em muitas áreas de produção de feijoeiro. Este germoplasma pode muitas vezes se constituir numa importante fonte de variabilidade genética que precisa ser avaliado quanto às suas características simbióticas em relação aos diferentes grupos de rizóbio que nodulam o feijoeiro. Estudos de diversidade de rizóbio que nodulam o feijoeiro tem demonstrado uma grande variedade genotípica, e que, apesar de mais adaptadas às condições tropicais, as estirpes de R. tropici não são predominantes nos nódulos de feijoeiro em campo sob cultivo sucessivo. Novos grupos de rizóbio que nodulam esta planta tem sido identificados e estudos de sua eficiência simbiótica e competitividade são necessários visando a identificação combinações simbióticas mais adequadas à diferentes condições agroecológicas. O estudo de muitos aspectos ecológicos da interação rizóbio-leguminosas tem sido grandemente facilitado pelo uso de estirpes modificadas geneticamente, como por exemplo, pela introdução de genes repórteres tais como o gene gusA. Pelo lado da hospedeira, modificações genéticas também tem sido testadas para viabilizar uma maior eficiência simbiótica, como no caso da obtenção de uma cultivar mutante supernodulante de feijoeiro. Seus resultados a nível de campo são ainda bastante controversos, mas merecem maiores estudos em diferentes condições de campo e na presença de diferentes populações de rizóbio. Estas ferramentas são aliadas na busca combinações simbióticas mais eficientes, tanto para os pequenos produtores, quanto para suprir, pelo menos parcialmente, o nitrogênio necessário para as grandes produtividades da agricultura mais tecnificada. Sendo assim são objetivos deste subprojeto: - Avaliar germoplasma de feijoeiro mantidos e cultivados por longo tempo pelos pequenos agricultores, quanto à eficiência simbiótica frente à estirpes pertencentes aos principais grupos de rizóbio que nodulam esta leguminosa. - Avaliar estirpes selecionadas pertencentes aos principais grupos de rizóbio que nodulam o feijoeiro quanto à competitividade para ocupação nodular, através do uso de estirpes de referência marcadas geneticamente com o gene gusA, em condições de casa de vegetação de biossegurança, utilizando vasos com amostras de solo provenientes de diferentes áreas de cultivo do feijoeiro. - Avaliar uma cultivar supernodulante em fase de avaliação na Embrapa Arroz e Feijão, quanto à eficiência simbiótica quando inoculada com estes grupos de isolados, em comparação com as cultivares consideradas simbioticamente eficientes. Selecionar combinações simbióticas mais eficientes visando a recomendação de inoculação para o feijoeiro nos Estados do Rio de Janeiro e Rio Grande do Sul.

 

Ø 04.2000.041-02 - Obtenção de inoculante eficiente para maximização da fixação biológica de nitrogênio na cultura do feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.)

rojeto coordenado pela Embrapa Agropecuária Oeste

 

Ø 04.2000.041-03 - Eficiência no estabelecimento de estirpes de rizóbio pertencentes aos principais grupos que nodulam o feijoeiro em solos de Cerrado

Subprojeto coordenado pela Embrapa Cerrados

 

Ø 04.2000.041-04 - Influência das populações bacterianas na simbiose feijão-rizóbio

Resumo:

Atualmente existe um potencial de incremento na produtividade da cultura do feijão (Phaseolus vulgaris), através da fixação biológica de nitrogênio. Entretanto, a inoculação desta leguminosa com estirpes de rizóbio mais eficientes, não tem resultado em maior produtividade da cultura. A eficiência da simbiose é determinada por uma série fatores relacionados com a planta, com a bactéria e com as condições existentes no meio ambiente. A nodulação e a fixação biológica do N2 podem ser influenciadas pela interação do rizóbio com as demais populações microbianas do solo, especialmente na rizosfera onde as atividades biológicas são intensas. Tem-se evidenciado que bactérias promotoras de crescimento beneficia a simbiose, aumentando a nodulação das leguminosas pelo rizóbio. Estas bactérias são denominadas rizobactérias promotoras de nodulação (RPN), pertencentes aos gêneros Azospirillum, Pseudomonas e Bacillus. Por outro lado, os rizóbios podem ser influenciados pelo amensalismo produzido por diversas populações na comunidade microbiana. Entre estes destacam-se os actinomicetos, conhecidos produtores de vários metabólicos secundários, principalmente antibióticos. Assim, as interações microbianas benéficas ou antagônicas às populações de rizóbio no solo são determinantes da eficiência da simbiose. Desta forma, torna-se importante avaliar as influências das relações microbiológicas de diversas naturezas, cujos fatores são determinantes da simbiose feijão-rizóbio. A identificação destes fatores e a quantificação dos seus efeitos, resultará na maximização da fixação biológica do N2 no feijoeiro, com conseqüentes aumentos na produtividade da cultura.