Identification of Pseudomonas Spp. That Increase Ornamental Crop Quality During Abiotic Stress
Resumo
A sustentabilidade da produção de culturas ornamentais é uma preocupação cada vez maior tanto para os produtores quanto para os consumidores. À medida que os recursos se tornam mais limitados, é importante que os produtores de estufas reduzam os insumos de produção, como água e fertilizantes químicos, sem sacrificar a qualidade da cultura. As rizobactérias promotoras de crescimento vegetal (RPCP) podem estimular o crescimento das plantas em condições de limitação de recursos, aumentando a tolerância ao estresse abiótico e a disponibilidade, absorção e assimilação de nutrientes. As RPCP são bactérias benéficas que colonizam a rizosfera, a zona estreita do solo nas proximidades das raízes que é influenciada pelos exsudatos das raízes. Neste estudo, foram utilizados experimentos in vitro para selecionar uma coleção de 44 cepas de Pseudomonas quanto à sua capacidade de resistir ao estresse osmótico. Em seguida, um experimento de alto rendimento em estufa foi utilizado para avaliar as cepas selecionadas quanto à sua capacidade de estimular o crescimento das plantas em condições de limitação de recursos quando aplicadas a sistemas de produção de culturas ornamentais. O desenvolvimento de um experimento de alto rendimento em estufa identificou duas pseudomonadas, P. poae 29G9 e P. fluorescens 90F12-2, que aumentaram o número de flores de petúnia e a biomassa da planta em condições de seca e baixo teor de nutrientes. Essas duas cepas foram validadas em um experimento em escala de produção para avaliar os efeitos na promoção do crescimento de três culturas economicamente importantes: Petunia × hybrida, Impatiens walleriana e Viola × wittrockiana. As plantas tratadas com as duas cepas de bactérias apresentaram maior biomassa de brotos do que as plantas de controle não tratadas quando cultivadas em condições de baixo teor de nutrientes e após a recuperação do déficit hídrico. O tratamento com bactérias resultou no aumento do número de flores em P. hybrida e I. walleriana estressadas pela seca. Além disso, as plantas tratadas com bactérias cultivadas em condições de baixo teor de nutrientes apresentaram maior teor de nutrientes nas folhas em comparação com as plantas não tratadas. Coletivamente, esses resultados mostram que a combinação de experimentos in vitro e em estufa pode identificar com eficiência cepas de Pseudomonas benéficas que aumentam a qualidade das culturas ornamentais cultivadas em condições de limitação de recursos.
Abstract
The sustainability of ornamental crop production is of increasing concern to both producers and consumers. As resources become more limited, it is important for greenhouse growers to reduce production inputs such as water and chemical fertilizers, without sacrificing crop quality. Plant growth promoting rhizobacteria (PGPR) can stimulate plant growth under resource-limiting conditions by enhancing tolerance to abiotic stress and increasing nutrient availability, uptake, and assimilation. PGPR are beneficial bacteria that colonize the rhizosphere, the narrow zone of soil in the vicinity of the roots that is influenced by root exudates. In this study, in vitro experiments were utilized to screen a collection of 44 Pseudomonas strains for their ability to withstand osmotic stress. A high-throughput greenhouse experiment was then utilized to evaluate selected strains for their ability to stimulate plant growth under resource-limiting conditions when applied to ornamental crop production systems. The development of a high-throughput greenhouse trial identified two pseudomonads, P. poae 29G9 and P. fluorescens 90F12-2, that increased petunia flower number and plant biomass under drought and low-nutrient conditions. These two strains were validated in a production-scale experiment to evaluate the effects on growth promotion of three economically important crops: Petunia × hybrida, Impatiens walleriana, and Viola × wittrockiana. Plants treated with the two bacteria strains had greater shoot biomass than untreated control plants when grown under low-nutrient conditions and after recovery from drought stress. Bacteria treatment resulted in increased flower numbers in drought-stressed P. hybrida and I. walleriana. In addition, bacteria-treated plants grown under low-nutrient conditions had higher leaf nutrient content compared to the untreated plants. Collectively, these results show that the combination of in vitro and greenhouse experiments can efficiently identify beneficial Pseudomonas strains that increase the quality of ornamental crops grown under resource-limiting conditions.
N. P. Nordstedt
L. J. Chapin
C. G. Taylor
M. L. Jones
2020 - Frontiers in Plant Science
