Effect of halophilic bacteria from Aveiro salt pans in the attenuation of saline stress in plants

Abstract

Soil salinization is a globally growing problem, and several approaches have been proposed to mitigate its effects on the productivity of plants of economic interest. The use of halophilic or halotolerant bacteria as plant growth promoters is one of the strategies recommended for the mitigation of salt stress. However, halotolerant bacteria isolated from the rhizosphere of halophyte plants are the most commonly used inoculum. The objective of this work was to evaluate the potential of halophilic bacteria, isolated from a salt pan, in the attenuation of saline stress Lactuca sativa, used as a model crop glycophyte. A collection of strains isolated from Santiago da Fonte saltpans (Aveiro) representing the genera Bacillus, Halobacillus, Idiomarina and Marinobacter, was analyzed for some characteristics considered as advantageous in the colonization and promotion of growth of host plants. The production of extracellular enzymes in presence of 0, 20 and 100 NaCl, as well as the ability to solubilize phosphate and produce 1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase were tested. H. locisalis and I. seosinesis, considered as more interesting in terms of plant growth promoting traits, were tested separately and together as inoculum in lettuce seeds. A factorial experimental design was applied to test the effect of inoculation and salinity of the irrigation water on the efficiency of seed germination and plant growth. Germination efficiency was strongly affected by salinity and no significant effects of inoculation were observed. The germination efficiency was lower at 10 NaCl than at salinity 0 and the weight of the plants was significantly lower in the plants inoculated with the consortium of isolates than in the uninoculated plants. Plants inoculated with the consortium and grown at salinity 10 had lower water content. When used separately, H. locisalis or I. seosinesis caused an increase in leaf size in plants cultivated in salinity, in relation to the inoculated control. Inoculation did not cause a significant effect on chlorophyll fluorescence. Although no evidence of attenuation of saline stress by inoculation was detected, H. locisalis inoculum showed a positive effect on the growth of plants in non-saline conditions, indicating a potential as a growth promoting bacterium of plants of agricultural interest.

A salinização dos solos é um problema crescente a nível global e têm sido várias as abordagens propostas para atenuar os seus efeitos na produtividade de plantas de interesse económico. O uso de bactérias halófilas ou halotolerantes como promotoras do crescimento de plantas, é uma das estratégias preconizadas para a mitigação do stresse salino. No entanto, são normalmente usadas como inóculo bactérias halotolerantes isoladas da rizosfera de plantas halófitas. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial de bactérias halófilas, isoladas de uma marinha de sal, na atenuação do stresse salino em Lactuca sativa, usada como modelo de glicófita de interesse agrícola. Uma coleção de estirpes isoladas da marinha de Santiago da Fonte (Aveiro) representando os géneros Bacillus, Halobacillus, Idiomarina e Marinobacter, foi analisada quanto a algumas caraterísticas consideradas como vantajosas na colonização e promoção do crescimento de plantas. Testou-se a produção de enzimas extracelulares em salinidades 0, 20 e 100 de NaCl bem como a capacidade para solubilizar fosfato e produzir ácido 1-aminociclopropano-1-carboxilato desaminase. H. locisalis e I. seosinesis, considerados como mais interessantes face às características promotoras do crescimento, foram testados separadamente e em conjunto, como inóculo em sementes de alface. Foi aplicado um desenho experimental fatorial para testar o efeito da inoculação e da salinidade da água de irrigação sobre a eficiência de germinação das sementes e crescimento das plantas. A eficiência de germinação foi fortemente afetada pela salinidade não tendo sido observados efeitos significativos de nenhum dos inóculos testados. Na condição de salinidade 10, a eficiência de germinação foi mais baixa do que com salinidade 0 e o peso das plantas foi significativamente menor nas plantas inoculadas com o consórcio de isolados do que nas plantas não inoculadas. As plantas inoculadas com o consórcio e cultivadas na salinidade 10 apresentaram menor teor de água. As plantas inoculadas separadamente com H. locisalis ou com I. seosinesis cultivadas em salinidade 0, revelaram um aumento do tamanho das folhas relativamente ao controle não inoculado. Embora não tenham sido encontradas evidências de atenuação do stresse salino, o inóculo H. locisalis apresentou um efeito positivo no crescimento das plantas em condições não-salinas, o que demonstra um potencial como bactéria promotora do crescimento de plantas de interesse agrícola.