Phosphate-solubilising rhizobacteria associated with Coffea arabica L. in natural coffee forests of southwestern Ethiopia

Resumo

Foram investigadas as rizobactérias solubilizadoras de fosfato associadas a Coffea arabica L. em florestas naturais de café no sudoeste da Etiópia. O objetivo principal foi triar potenciais biofertilizantes microbianos, avaliando as estirpes isoladas quanto à eficiência de solubilização de fosfato e produção de ácidos orgânicos em diferentes meios. A triagem inicial foi realizada em ágar Pikovskaya (PVK). Estimativas colorimétricas quantitativas de fosfato mobilizado foram feitas em diferentes meios de cultura líquidos na presença de duas fontes de fosfato. A cromatografia líquida de alta eficiência (em inglês, High performance liquid chromatography, HPLC) foi empregada para a detecção de ácidos orgânicos. De um total de 395 isolados de rizobactérias testados para solubilização de P, mais de 72% (principalmente Pseudomonas spp.) formaram halos de dissolução visíveis em PVK. Duas espécies de Erwinia e uma estirpe de P. chlororaphis produziram os maiores índices de solubilização e também solubilizaram fortemente a hidroxiapatita em meio líquido. A solubilização de hidroxiapatita (HAP)/fosfato tricálcico (TCP) por todos os isolados coincidiu com uma diminuição no pH do meio. Análises por HPLC dos sobrenadantes das culturas confirmaram a presença de vários ácidos orgânicos, com predominância do ácido 2-cetoglucônico. A produção de ácidos orgânicos por essas fosfobactérias associadas ao café pode ser considerada o principal mecanismo envolvido na solubilização de HAP/TCP insolúveis. Certos isolados merecem atenção particular para o desenvolvimento de bioinoculantes devido à sua notável eficiência de solubilização de fosfato insolúvel. O presente estudo pode, portanto, ser importante no que diz respeito à triagem de rizobactérias associadas a Coffea arabica que possuem características diretas de promoção de crescimento vegetal para estender o uso de micróbios indígenas como biofertilizantes microbianos.

Abstract

Phosphate-solubilising rhizobacteria associated with Coffea arabica L. in natural coffee forests of southwestern Ethiopia were investigated. The main purpose was to screen for potential microbial biofertilisers by assessing isolated strains for phosphate solubilisation efficiency and organic acid production in different media. Initial screening was performed on Pikovskaya’s agar (PA). Quantitative colorimetric estimations of mobilised phosphate were made in different broth media in the presence of two phosphate sources. HPLC was employed for the detection of organic acids. From a total of 395 rhizobacterial isolates tested for P solubilisation, over 72% (mostly Pseudomonas spp.) formed visible dissolution haloes on PA. Two Erwinia species and a P. chlororaphis strain produced the largest solubilisation indices and also solubilised hydroxyapatite strongly in broth medium. Solubilisation of hydroxyapatite (HAP)/tricalcium phosphate (TCP) by all isolates coincided with a decrease in medium pH. HPLC analyses of culture supernatants confirmed the presence of several organic acids, with 2-ketogluconic acid dominating. The production of organic acids by these coffee-associated phosphobacteria could be considered the major mechanism involved in the solubilisation of insoluble HAP/TCP. Certain isolates deserve particular attention for bioinoculant development due to their remarkable efficiency of insoluble phosphate solubilisation. The present study could therefore be important with respect to screening of Coffea arabica-associated rhizobacteria that possess direct plant growth-promoting traits for extending the use of indigenous microbes as microbial biofertilisers.