dc.creator | Shimoia, Eduardo Pereira | |
dc.date.accessioned | 2025-09-25T17:53:34Z | |
dc.date.available | 2025-09-25 | |
dc.date.available | 2025-09-25T17:53:34Z | |
dc.date.issued | 2025-05-30 | |
dc.identifier.citation | SHIMOIA, Pereira Eduardo. Respostas fisiológicas de plantas de soja coinoculadas com diferentes microorganismos e submetidas ao alagamento em condições de elevado CO2. 2025. 150 f. Tese (Doutorado em Fisiologia Vegetal) - Instituto de Biologia,
Universidade Federal de Pelotas, Pelotas, 2025. | pt_BR |
dc.identifier.uri | http://guaiaca.ufpel.edu.br/xmlui/handle/prefix/17639 | |
dc.description.abstract | The increase in atmospheric CO₂ has prompted extensive research into its impacts on
terrestrial life, with projections indicating that current levels (419 µmol mol⁻¹) may double by
the end of the century. Simultaneously, the area affected by flooding due to irregular rainfall
is expanding, with approximately 17 million km² considered vulnerable. Brazil, the world’s
largest soybean producer, relies heavily on inoculation with diazotrophic bacteria to achieve
high yields. In Rio Grande do Sul, the country’s fourth largest soybean-producing state,
cultivation often occurs in rotation with irrigated rice, in areas with a history of flooding.
Although elevated CO₂ benefits carbon and nitrogen metabolism in C₃ plants such as soybean,
flooding impairs photosynthesis and biological nitrogen fixation by Bradyrhizobium.
Coinoculation with Rhizophagus intraradices and Azospirillum brasilense has emerged as a
promising strategy to mitigate abiotic stresses and enhance the metabolic performance of
plants. In this context, it is essential to investigate the combined effects of elevated
atmospheric CO₂ and root-zone flooding, also considering the influence of coinoculation on
the physiological response of soybean under these conditions. Therefore, the objective of this
study was to elucidate the carbon and nitrogen metabolic adaptations in soybean plants
coinoculated with Bradyrhizobium elkanii, Azospirillum brasilense, and Rhizophagus
intraradices, grown under elevated CO₂ and subjected to flooding. To this end, soybean plants
were exposed to high CO₂ levels (750 µmol mol⁻¹) and flooding. In the first chapter, plants
were grown in pots filled with soil, inside open-top chambers under ambient CO₂ (a[CO₂],
420 µmol mol⁻¹) and elevated CO₂ (e[CO₂], 750 µmol mol⁻¹). At the V5 stage, plants were
subjected to seven days of flooding followed by four days of drainage. Fermentative (alcohol
dehydrogenase and lactate dehydrogenase) and antioxidant (superoxide dismutase, catalase,
and ascorbate peroxidase) enzyme activities, as well as biometric parameters such as shoot
and root dry mass, were evaluated. Coinoculation under e[CO₂] attenuated the negative effects
of flooding. Notably, plants inoculated only with B. elkanii under e[CO₂] showed similar
performance to coinoculated plants under a[CO₂], indicating that coinoculation alleviates
flood-induced stress, yielding physiological responses comparable to those of plants grown
under e[CO₂]. In the second chapter, under similar conditions, foliar gas exchange, glycolate
oxidase, glutamine synthetase, glutamate synthase, and biometric characteristics were
assessed. Elevated CO₂ significantly enhanced gas exchange, especially in plants coinoculated
with Azospirillum (CA). Overall, e[CO₂] improved photosynthesis and suppressed
photorespiration, while CA mitigated photorespiratory stress caused by flooding and
preserved nitrogen metabolism. The results demonstrate that coinoculation with Azospirillum
under e[CO₂] synergistically enhances soybean resilience to flooding, offering a sustainable
strategy for agriculture. Finally, in the third chapter, foliar coinoculation with Azospirillum
was evaluated in soybean plants initially inoculated with Bradyrhizobium. Using the same
variables as in Chapter 2, high efficiency of foliar coinoculation with Azospirillum was
observed. Under normal CO₂ conditions, foliar coinoculation emerged as an alternative
approach that effectively mitigates the harmful effects of flooding. In conclusion,
coinoculation with Azospirillum or Rhizophagus is a promising strategy to increase soybean
tolerance to flooding, particularly in the context of climate change and elevated CO₂. These
findings contribute to the development of stress-tolerant cultivars and the advancement of
coinoculation techniques in soybean cultivation. | pt_BR |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | pt_BR |
dc.language | por | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal de Pelotas | pt_BR |
dc.rights | OpenAccess | pt_BR |
dc.subject | Assimilação de CO2 | pt_BR |
dc.subject | Assimilação de nitrogênio | pt_BR |
dc.subject | Bactérias diazotróficas | pt_BR |
dc.subject | Fungos micorrízicos | pt_BR |
dc.subject | Glycine max (L) Merril | pt_BR |
dc.subject | Hipóxia | pt_BR |
dc.subject | CO₂ assimilation | pt_BR |
dc.subject | Diazotrophic bacteria | pt_BR |
dc.subject | Hypoxia | pt_BR |
dc.subject | Mycorrhizal fungi | pt_BR |
dc.subject | Nitrogen assimilation | pt_BR |
dc.title | Respostas fisiológicas de plantas de soja coinoculadas com diferentes microorganismos e submetidas ao alagamento em condições de elevado CO2 | pt_BR |
dc.title.alternative | Physiological responses of soybean plants coinoculated with different microorganisms and applied to flooding under high CO2 conditions | pt_BR |
dc.type | doctoralThesis | pt_BR |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/9401813597192809 | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/2414061342279670 | pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 | Silva, Cristiane Jovelina da | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4331356385996243 | pt_BR |
dc.contributor.advisor-co2 | Posso, Douglas Antônio | |
dc.contributor.advisor-co2Lattes | http://lattes.cnpq.br/7552164828646097 | pt_BR |
dc.description.resumo | O aumento do CO2 atmosférico tem motivado pesquisas sobre seus impactos na vida terrestre,
com projeções indicando que os níveis atuais (419 µmol mol⁻¹) podem dobrar até o fim do
século. Simultaneamente, cresce a área sujeita a alagamentos por irregularidades nas chuvas,
com cerca de 17 milhões de km2 vulneráveis. O Brasil, maior produtor mundial de soja,
depende da inoculação com bactérias diazotróficas para altos rendimentos. No Rio Grande do
Sul, quarto maior produtor do pais, a soja é cultivada em rotação com arroz irrigado, em áreas
com histórico de alagamentos. Embora o aumento de CO2 beneficie o metabolismo de
carbono e nitrogênio em plantas C3, como a soja, o alagamento reduz fotossíntese e fixação
biológica de nitrogênio por Bradyrhizobium. A coinoculação com Rhizophagus intraradices e
Azospirillum brasilense destaca-se por mitigar estresses abióticos e melhorar o desempenho
metabólico das plantas. Nesse contexto, é essencial investigar os efeitos combinados do
aumento do CO2 atmosférico e do alagamento radicular, considerando também a influência da
coinoculação na resposta fisiológica da soja a essas condicoes. Assim, este trabalho teve como
objetivo elucidar adaptações no metabolismo do carbono e nitrogênio em plantas de soja
coinoculadas com Bradyrhizobium elkanii, Azospirillum brasilense e Rhizophagus
intraradices, cultivadas sob enriquecimento de CO2 e submetidas ao alagamento. Para isso,
plantas de soja foram expostas a elevado CO2 (750 µmol mol⁻¹) e alagamento. No primeiro
capítulo, plantas de soja foram cultivadas em vasos com solo, em câmaras de topo aberto com
CO₂ ambiente (a[CO2], 420 µmol mol⁻¹) e elevado (e[CO2], 750 µmol mol-1). No estágio V5,
foram submetidas a sete dias de alagamento seguidos por quatro dias de drenagem.
Avaliaram-se as enzimas fermentativas (álcool desidrogenase e lactato desidrogenase),
antioxidantes (superóxido dismutase, catalase e ascorbato peroxidase) e parâmetros
biométricos, como massa seca da parte aérea e raízes. A coinoculação sob e[CO2] atenuou os
efeitos do alagamento. Notavelmente, plantas inoculadas apenas com B. elkanii sob e[CO2]
mostraram desempenho semelhante às coinoculadas sob a[CO2], indicando que a
coinoculação reduz o estresse por alagamento com respostas fisiológicas comparáveis às de
plantas sob e[CO2]. No segundo capítulo, em condições similares, foram avaliadas as trocas
gasosas foliares, glicolato oxidase, glutamina sintetase, glutamato sintase e características
biométricas. O e[CO2] aumentou significativamente as trocas gasosas, principalmente em
plantas coinoculadas com Azospirillum (CA). De modo geral, o e[CO2] melhorou a
fotossíntese e suprimiu a fotorrespiração, enquanto o CA mitigou o estresse fotorrespiratório
causado pelo alagamento e preservou o metabolismo do nitrogênio. Os resultados mostram
que a coinoculação com Azospirillum sob e[CO₂] aumenta sinergicamente a resiliência da soja
ao alagamento, configurando uma estratégia sustentável para a agricultura. Por fim, no
terceiro capítulo, avaliou-se a coinoculação foliar de Azospirillum em plantas de soja
inoculadas inicialmente com Bradyrhizobium. Usando as mesmas variáveis do capitulo dois,
foi possível verificar uma alta eficiência da coinoculação foliar de Azospirillum. Em
condições normais de CO2, a coinoculação foliar é uma mais uma alternativa de coinoculação
que resulta na mitigação dos efeitos deletérios do algamento. Conclui-se que a coinoculação
com Azospirillum ou Rhizophagus é uma estratégia promissora para aumentar a tolerância da
soja ao alagamento, especialmente em cenários de mudanças climáticas e CO2 elevado. Os
resultados contribuem para o melhoramento de cultivares tolerantes e o avanço das técnicas
de coinoculação em soja. | pt_BR |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Fisiologia Vegetal | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFPel | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CIENCIAS BIOLOGICAS | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.rights.license | CC BY-NC-SA | pt_BR |
dc.contributor.advisor1 | Amarante, Luciano do | |
dc.subject.cnpq1 | BOTANICA | pt_BR |
dc.subject.cnpq2 | FISIOLOGIA VEGETAL | pt_BR |
dc.contributor.advisor-co3 | Ávila, Luis Antonio de | |
dc.contributor.advisor-co3Lattes | http://lattes.cnpq.br/5245663326931142 | pt_BR |
dc.contributor.advisor-co3ID | https://orcid.org/0000-0002-2532-7152 | pt_BR |