ALTERAÇÕES NA ESTRUTURA E DIVERSIDADE DA COMUNIDADE BACTERIANA DA RIZOSFERA DE CANA-DE-AÇÚCAR APÓS APLICAÇÃO DE SILÍCIO

Abstract

RESUMO: A fertilização com silício (Si) no cultivo da cana-de-açúcar, tem promovido benefícios que resultam em maiores rendimentos de colmo e açúcar. A interação do Si com os microrganismos do solo pode aumentar potencialmente a disponibilidade de nutrientes, a fixação biológica de N, e contribuir na maior tolerância a estresses bióticos e abióticos. O uso de fontes fluidas de Si tem-se mostrado eficaz no fornecimento desse elemento. Este estudo propôs uma investigação aprofundada do efeito da fertilização com Si fluido na comunidade bacteriana da rizosfera de cana-de-açúcar. Assim, dois ensaios foram realizados, um em condições de campo e o outro em casa de vegetação. No ensaio de campo foi avaliado o efeito da adubação com Si sobre as comunidades microbianas na rizosfera de três genótipos de cana-de-açúcar durante dois ciclos (planta e soca). No ensaio em casa de vegetação avaliou-se o efeito de duas fontes fluidas de Si (silicato de sódio e silicato de potássio) sobre as comunidades microbianas da rizosfera na fase inicial de crescimento da cultura. Ambos os ensaios utilizaram o sequenciamento do gene 16S rRNA. Os resultados demonstraram diferentes padrões na abundância de filos entre a rizosfera da cana planta e soca. A fertilização com Si e os genótipos de cana-de-açúcar influenciaram a diversidade e composição da comunidade microbiana na rizosfera, enriquecendo-a com alguns grupos bacterianos, como fixadores de N e outros promotores de crescimento. A aplicação de silicato de sódio teve um efeito mais pronunciado na comunidade procariótica do que o silicato de potássio, o que resultou em uma mudança na estrutura da comunidade. O fornecimento de silicato de sódio levou a um aumento na abundância relativa de Proteobacteria e Bacteriodetes, enquanto o silicato de potássio promoveu um enriquecimento de Chloroflexi e Acidobacteriota. As respostas distintas das fontes de Si sobre a comunidade microbiana, pode ser atribuída à composição de cada fertilizante, que possivelmente promoveram alterações no perfil de exsudação radicular, recrutando grupos específicos de bactérias que desempenham importantes funções na rizosfera da cana-de-açúcar. Novos estudos são recomendados para avaliar o microbioma da rizosfera de cana-de-açúcar fertilizada com Si, bem como o impacto de grupos promotores de crescimento e fixadores de N no crescimento, desempenho e rendimento da cana-de-açúcar.

ABSTRACT: Fertilization with silicon (Si) in sugarcane cultivation has promoted benefits that result in higher stalk and sugar yields. The interaction of Si with soil microorganisms can potentially increase nutrient availability, biological N fixation, and contribute to greater tolerance to biotic and abiotic stresses. The use of Si fluid sources has been shown to be effective in supplying this element. This study proposed an in-depth investigation of the effect of fluid Si fertilization on the bacterial community of the sugarcane rhizosphere. In this way, two tests were carried out, one in field conditions and the other in a greenhouse. In the field trial, the effect of Si fertilization on microbial communities in the rhizosphere of three sugarcane genotypes during two cycles (cane plant and ratoon) was evaluated. In the greenhouse test, the effect of two fluid sources of Si (sodium silicate and potassium silicate) on the microbial communities of the rhizosphere in the initial phase of culture growth was evaluated. Both assays used 16S rRNA gene sequencing. The results showed different patterns in the abundance of phyla between the cane plant and ratoon rhizosphere. Si fertilization and sugarcane genotypes influenced the diversity and composition of the microbial community in the rhizosphere, enriching it with some bacterial groups, such as N fixers and other growth promoters. Sodium silicate application had a more pronounced effect on the prokaryotic community than potassium silicate, which resulted in a change in community structure. The supply of sodium silicate led to an increase in the relative abundance of Proteobacteria and Bacteriodetes, while potassium silicate promoted an enrichment of Chloroflexi and Acidobacteriota. The distinct responses of Si sources on the microbial community can be attributed to the composition of each fertilizer, which possibly promoted changes in the root exudation profile, recruiting specific groups of bacteria that play important roles in the sugarcane rhizosphere. Further studies are recommended to evaluate the rhizosphere microbiome of sugarcane fertilized with Si, as well as the impact of growth promoting groups and N fixers on growth, performance and yield of sugarcane.