Pseudomonas entomophila PE3 and its exopolysaccharides as biostimulants for enhancing growth, yield and tolerance responses of sunflower under saline conditions

Resumo

A avaliação de bactérias promotoras de crescimento de plantas e de seus metabólitos associados em condições salinas pode ser uma estratégia ecologicamente correta de remediação e de aumento da produtividade. Pseudomonas entomophila PE3, tolerante ao sal, foi isolada de solo salino e avaliada quanto às características de promoção do crescimento vegetal (PCV). O isolado produziu ácido indolacético (AIA), ácido giberélico (AG), exopolissacarídeos (EPS) e sideróforos, além de apresentar potencial para solubilizar potássio (K), zinco (Zn) e fósforo (P). O estímulo máximo dos atributos de PCV foi registrado na concentração de 2% de NaCl. Para determinar o papel dos EPS, sua composição foi analisada em diferentes concentrações salinas e comparada para verificar as mudanças decorrentes da exposição à salinidade. Os EPS mostraram-se ricos em carboidratos, proteínas e compostos fenólicos. Os EPS extraídos também apresentaram propriedades de tolerância ao sal, incluindo atividade antioxidante, capacidade de sequestro de radicais hidroxila, poder redutor, potencial de emulsificação e floculação e capacidade de acúmulo de Na+. Curiosamente, as propriedades de tolerância salina dos EPS foram intensificadas com a exposição à salinidade (2% de NaCl). Por fim, a bioformulação do isolado PE3 à base de EPS foi avaliada em ensaio de campo em solo salino. Com resultados promissores na promoção do crescimento e na melhoria dos atributos de tolerância à salinidade das plantas de girassol inoculadas, a bioformulação de PE3 enriquecida com EPS pode representar um avanço para a remediação de agroecossistemas salinos.

Abstract

Evaluation of plant growth promoting bacteria and the associated metabolites under saline conditions can be a potential eco-friendly remediation and productivity enhancement strategy. Salt-tolerant Pseudomonas entomophila PE3 was isolated from saline soil and screened for plant growth promoting (PGP) traits. The isolate produced indole acetic acid (IAA), gibberellic acid (GA), exopolysaccharides (EPS) and siderophore along with the potential to solubilize potassium (K), zinc (Zn) and phosphorus (P). Maximum stimulation of PGP attributes was recorded at 2% NaCl concentration. To determine the role of EPS, their composition was analyzed (at different salt concentrations) and comparison was done to determine the changes upon exposure to salinity. EPS was found to be rich in carbohydrates, proteins and phenolic compounds. The extracted EPS were also found to possess salt-tolerance properties including antioxidant, hydroxyl scavenging activity, reducing power, emulsification and flocculation potential, and Na+ accumulation ability. Interestingly, the salt tolerance properties of EPS were enhanced upon exposure to salinity (2% NaCl). Finally, EPS based bioformulation of isolate PE3 was checked through field assay in saline soil. With promising results on growth promotion and improved salinity tolerance attributes of inoculated sunflower plants, the bioformulation of PE3 amended with EPS can be a breakthrough for remediation of saline-agroecosystems.