Responses of Low-Cost Input Combinations on the Microbial Structure of the Maize Rhizosphere for Greenhouse Gas Mitigation and Plant Biomass Production

Autor(es)

Yoshiura, Caio Augusto ^[1] ; Venturini, Andressa Monteiro ^[1] ; Perez Braga, Lucas Palma ^[1] ; da Franca, Aline Giovana ^[1] ; Catanho Pereira de Lyra, Maria do Carmo ^[2] ; Tsai, Siu Mui ^[1] ; Rodrigues, Jorge Luiz Mazza ^[3]

Afiliação do(s) autor(es)

^[1] Univ Sao Paulo, Ctr Nucl Energy Agr, Cell & Mol Biol Lab, Piracicaba - Brazil

^[2] Agron Inst Pernambuco, Genome Lab, Recife, PE - Brazil

^[3] Univ Calif Davis, Soil EcoGen Lab, Davis, CA 95616 - USA

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: FRONTIERS IN PLANT SCIENCE; v. 12, JUN 30 2021.
• Citações Web of Science: 0

Resumo

The microbial composition of the rhizosphere and greenhouse gas (GHG) emissions under the most common input combinations in maize (Zea mays L.) cultivated in Brazil have not been characterized yet. In this study, we evaluated the influence of maize stover coverage (S), urea-topdressing fertilization (F), and the microbial inoculant Azospirillum brasilense (I) on soil GHG emissions and rhizosphere microbial communities during maize development. We conducted a greenhouse experiment and measured methane (CH4), carbon dioxide (CO2), and nitrous oxide (N2O) fluxes from soil cultivated with maize plants under factorial combinations of the inputs and a control treatment (F, I, S, FI, FS, IS, FIS, and control). Plant biomass was evaluated, and rhizosphere soil samples were collected at V5 and V15 stages and DNA was extracted. The abundance of functional genes (mcrA, pmoA, nifH, and nosZ) was determined by quantitative PCR (qPCR) and the structure of the microbial community was assessed through 16S rRNA amplicon sequencing. Our results corroborate with previous studies which used fewer input combinations and revealed different responses for the following three inputs: F increased N2O emissions around 1 week after application; I tended to reduce CH4 and CO2 emissions, acting as a plant growth stimulator through phytohormones; S showed an increment for CO2 emissions by increasing carbon-use efficiency. IS and FIS treatments presented significant gains in biomass that could be related to Actinobacteria (19.0%) and Bacilli (10.0%) in IS, and Bacilli (9.7%) in FIS, which are the microbial taxa commonly associated with lignocellulose degradation. Comparing all factors, the IS (inoculant + maize stover) treatment was considered the best option for plant biomass production and GHG mitigation since FIS provides small gains toward the management effort of F application. (AU)

• Processo FAPESP: 13/22845-2 - Interações entre comunidade microbiana do solo de canavial e minhocas na decomposição da palhada e na emissão de gases do efeito estufa (GEE)
• Beneficiário: Lucas Palma Perez Braga
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 15/19979-2 - Integrando as dimensões da biodiversidade microbiana ao longo de áreas de alteração do uso da terra em florestas tropicais
• Beneficiário: Aline Giovana da França
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico
• Processo FAPESP: 15/13546-7 - Capacidade de resiliência de comunidades microbianas avaliada por metagenômica e metatranscriptômica em solos de floresta e pastagem da Amazônia
• Beneficiário: Andressa Monteiro Venturini
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 15/08564-6 - Prospecção de bioindicadores moleculares da microbiota na rizosfera do milho sob efeito de palhada na mitigação do gás N2O
• Beneficiário: Caio Augusto Yoshiura
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 16/11268-2 - Descobrindo os mediadores microbianos do fluxo de gases do efeito estufa: como Azospirillum brasiliense mitiga as emissões?
• Beneficiário: Caio Augusto Yoshiura
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Processo FAPESP: 14/50320-4 - Dimensões US-BIOTA - São Paulo: pesquisa colaborativa: integrando as dimensões da biodiversidade microbiana ao longo de áreas de alteração do uso da terra em florestas tropicais
• Beneficiário: Tsai Siu Mui
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOTA - Temático
• Processo FAPESP: 19/25931-3 - Avaliação taxonômica e funcional da comunidade microbiana envolvida na ciclagem do metano em solos da Amazônia Brasileira
• Beneficiário: Andressa Monteiro Venturini
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado