Facilitation of phosphorus uptake in maize plants by mycorrhizosphere bacteria

Resumo

Um grande desafio para a agricultura é fornecer nutrientes suficientes para as plantas, como o fósforo (P), para atender à demanda global de alimentos. A suficiência de P é uma preocupação devido à sua função essencial no crescimento das plantas, à disponibilidade finita de rochas de P para a produção de fertilizantes e à baixa disponibilidade de P no solo para as plantas. Este estudo investigou se os biofertilizantes e os bioaumentadores, como os fungos micorrízicos arbusculares (FMA) e suas bactérias associadas, poderiam melhorar o crescimento e a absorção de P no milho. As plantas foram cultivadas com ou sem micorrizas em vasos compartimentados com marcadores radioativos de P e foram inoculadas com cada uma das 10 bactérias selecionadas isoladas de esporos de FMA. A colonização da raiz pelo FMA produziu grandes respostas de crescimento da planta, enquanto sete cepas bacterianas facilitaram ainda mais o crescimento da raiz e a absorção de P ao promover o desenvolvimento do micélio extrarradical do FMA. Entre as cepas testadas, a Streptomyces sp. W94 produziu os maiores aumentos na absorção e translocação de 33P, enquanto a Streptomyces sp. W77 melhorou muito a absorção específica de 33P pelo comprimento das hifas. A relação positiva entre a absorção de P mediada por FMA e o conteúdo de P do broto foi significativamente influenciada pelos inoculantes de bactérias, e esses resultados enfatizam a importância potencial de gerenciar tanto o FMA quanto sua microbiota para melhorar a aquisição de P pelas culturas.

Abstract

A major challenge for agriculture is to provide sufficient plant nutrients such as phosphorus (P) to meet the global food demand. The sufficiency of P is a concern because of it’s essential role in plant growth, the finite availability of P-rock for fertilizer production and the poor plant availability of soil P. This study investigated whether biofertilizers and bioenhancers, such as arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) and their associated bacteria could enhance growth and P uptake in maize. Plants were grown with or without mycorrhizas in compartmented pots with radioactive P tracers and were inoculated with each of 10 selected bacteria isolated from AMF spores. Root colonization by AMF produced large plant growth responses, while seven bacterial strains further facilitated root growth and P uptake by promoting the development of AMF extraradical mycelium. Among the tested strains, Streptomyces sp. W94 produced the largest increases in uptake and translocation of ³³P, while Streptomyces sp. W77 highly enhanced hyphal length specific uptake of ³³P. The positive relationship between AMF-mediated P absorption and shoot P content was significantly influenced by the bacteria inoculants and such results emphasize the potential importance of managing both AMF and their microbiota for improving P acquisition by crops.