Characterization of Bacillus isolates of potato rhizosphere from andean soils of Peru and their potential PGPR characteristics

Resumo

Os Bacillus spp. são residentes bem conhecidos da rizosfera de muitas culturas e geralmente apresentam atividades de promoção do crescimento vegetal (PGP) que incluem a capacidade de biocontrole contra alguns fungos fitopatogênicos. As plantações de batata nas montanhas andinas do Peru enfrentam muitos problemas nutricionais e fitopatogênicos que têm um impacto significativo na produção. Nesse contexto, é importante investigar a presença natural desses microrganismos na rizosfera da batata e propor uma triagem seletiva para encontrar cepas promissoras de PGP. Neste estudo, sessenta e três cepas de Bacillus isoladas da rizosfera de variedades nativas de batata cultivadas nos planaltos andinos do Peru foram examinadas quanto ao antagonismo in vitro contra Rhizoctonia solani e Fusarium solani. Foi encontrada uma alta prevalência (68%) de antagonistas contra R. solani. Noventa e um por cento dessas cepas também inibiram o crescimento de F. solani. As cepas antagônicas também foram testadas quanto a outras atividades de promoção do crescimento das plantas. Oitenta e um por cento produziram algum nível da auxina ácido indol-3-acético e 58% solubilizaram fosfato tricálcico. A análise filogenética revelou que a maioria das cepas pertencia à espécie B. amyloliquefaciens, enquanto as cepas Bac17M11, Bac20M1 e Bac20M2 podem corresponder a uma nova espécie putativa de Bacillus. Os resultados sugerem que a rizosfera de batatas nativas que crescem em seu habitat natural nos Andes é uma fonte rica de antagonistas de fungos Bacillus, que têm potencial para serem usados no futuro como inoculantes de PGP para melhorar a cultura da batata.

Abstract

Bacillus spp. are well known rhizosphere residents of many crops and usually show plant growth promoting (PGP) activities that include biocontrol capacity against some phytopatogenic fungi. Potato crops in the Andean Highlands of Peru face many nutritional and phytophatogenic problems that have a significant impact on production. In this context is important to investigate the natural presence of these microorganisms in the potato rhizosphere and propose a selective screening to find promising PGP strains. In this study, sixty three Bacillus strains isolated from the rhizosphere of native potato varieties growing in the Andean highlands of Peru were screened for in vitro antagonism against Rhizoctonia solani and Fusarium solani. A high prevalence (68%) of antagonists against R. solani was found. Ninety one percent of those strains also inhibited the growth of F. solani. The antagonistic strains were also tested for other plant growth promotion activities. Eighty one percent produced some level of the auxin indole-3-acetic acid, and 58% solubilized tricalcium phosphate. Phylogenetic analysis revealed that the majority of the strains belonged to the B. amyloliquefaciens species, while strains Bac17M11, Bac20M1 and Bac20M2 may correspond to a putative new Bacillus species. The results suggested that the rhizosphere of native potatoes growing in their natural habitat in the Andes is a rich source of Bacillus fungal antagonists, which have a potential to be used in the future as PGP inoculants to improve potato crop.