Bioinoculants in integrated system of sorghum and paiaguás grass in the semi-arid region: in silico and phenotypic evidence

Authors

  • Iara dos Santos Pereira Instituto Federal do Norte de Minas Gerais
  • Cíntia Rocha Santos Instituto Federal do Norte de Minas Gerais
  • Larissa Cordeiro Gandra Instituto Federal do Norte de Minas Gerais
  • Wagner Silva dos Santos Instituto Federal do Norte de Minas Gerais https://orcid.org/0000-0002-7379-7124
  • Fernanda Soares de Oliveira Instituto Federal do Norte de Minas Gerais
  • Hércules Otacílio Santos Instituto Federal do Norte de Minas Gerais
  • Irã Pinheiro Neiva Instituto Federal do Norte de Minas Gerais
  • Marco Aurélio Noce Instituto Federal do Norte de Minas Gerais
  • Eliane Macedo Sobrinho Santos Instituto Federal do Norte de Minas Gerais

DOI:

https://doi.org/10.6008/CBPC2237-9290.2023.001.0003%20

Keywords:

Bioinformatics, Protein interaction networks, Azospirillum, Bacillus, Sorghum bicolor

Abstract

The objective of the present study was to seek evidence of the performance of Biomaphos® and Azotrop® bioinoculants in the development of sorghum, through bioinformatic analysis, and finally, to know the response of sorghum, integrated with paiaguás grass, to commercial bioinoculants combined with different doses of chemical fertilization under rainfed conditions. For this, the online platforms STRING and STITCH were used to create protein interaction networks and chemical-protein interaction networks, respectively. Then, a study was designed in randomized blocks, with 2 replications, using the BRS Ponta Negra sorghum hybrid and paiaguás grass, and treatments with Biomaphos® and Azotrop® bioinoculants (0.2g of each product for 20g of sorghum seeds) alone or combined and associated with different fertilization doses. The following agronomic characteristics were evaluated: plant height, plant population, stem diameter and influence of pests and diseases. At the time of sorghum harvest, the fresh and dry biomass of the aerial part was quantified and the sorghum productivity was calculated using the rapid method. In the protein interaction networks produced from the input molecule await, the presence of proteins not yet characterized in the sorghum network can be observed, such as Sb05g010020.1 and Sb09g020710.1. In the protein network of Azospirilum brasilense, the ATPase proteins that export cations (fixI), dehydrogenase - subunit A (fdhA) and iron protein nitrogenase (nifH) stand out. Finally, even if in a less expressive way, microorganisms of the genus Bacillus can act in the fixation of what remains through different proteins. The protein interaction networks of the different species, formed from the molecule, also met proteins not yet characteristic in sorghum. In Azospirillum brasilense, the ppnK protein appears at the center of the network interconnecting a large number of lists. In Bacillus subtilis, the protein with the highest number of connections in the network is ppnK1. In the Bacillus megaterium protein network, the BMQ_0729 protein stands out. In the results obtained in the phenotypic analyses, it was not possible to observe the effect of bioinoculants on the performance of sorghum planted in an integrated system with paiaguás grass. Additional studies are needed to elucidate the effects of bioinoculants on the agronomic characteristics and productivity of sorghum under edaphoclimatic conditions in the Jequitinhonha Valley, since the results obtained in the present work have not yet been conclusive, possibly due to the atypical climatic conditions of the 2021-2022. 

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Author Biographies

Iara dos Santos Pereira, Instituto Federal do Norte de Minas Gerais

Acadêmica do curso de Engenharia Agrícola e Ambiental do IFNMG-Campus Araçuaí, formada no curso Técnico em Agropecuária pela Instituição de Ensino Escola Família Agroecológica de Araçuaí (2017). Atuou como bolsista em projeto de extensão Bolsista PIBIC/FAPEMIG no "Projeto Festival Intercampi de Culturas: Encantos dos Vales, Montes e Sertões " sob Coordenação do Ma. Shirlene Aparecida Rocha - de Junho 2018 a Novembro de 2018. Atuou como Bolsista PIBIC/FAPEMIG projeto de pesquisa "Plataforma Virtual Indígena: múltiplas linguagens para a promoção da valorização cultural e identidade do Povo Pankararu Pataxó do Vale do Jequitinhonha" sob Coordenação da Dra. Lilian Gonçalves de Melo - de 2019 a dezembro de 2020. Atuou como Bolsista no projeto de pesquisa CNPQ intitulado "Projeto desafios e possibilidades na promoção e divulgação de periódicos científicos: em estudo de caso na revista ReviVale" sob Coordenação da Dra. Lilian Gonçalves de Melo - de janeiro 2021 a agosto de 2021. Atua no projeto de pesquisa " Transferências de tecnologias para adoção da estratégia de integração lavoura-pecuária nas condições edafoclimáticas do Vale do Jequitinhonha" sob coordenação da Dra. Eliane Macedo Sobrinho Santos. Possui experiência profissional em 2017 na empresa Máquinas e Irrigações Cardoso, Escola Família Agrícola de Virgem da Lapa, Propriedade Familiar de Paulo Henrique e Propriedade Familiar Piabanha, Agrotécnica Araçuaí (2021) com o cargo de Estagiária.

Cíntia Rocha Santos, Instituto Federal do Norte de Minas Gerais

Natural de Araçuaí, Vale do Jequitinhonha - Mg, tem experiência em ciências agrarias, Técnica em Agroecologia formada pelo Instituto Federal do Norte de Minas Gerais Campus Araçuaí. Tem competência na organização de eventos como seminário, simpósio, fórum, encontro e feira. Está graduando em Engenharia Agrícola e Ambiental no Instituto Federal do Norte de Minas Gerais Campus Araçuaí - de março de 2018 a junho de 2023. Bolsista PIBIC/FAPEMIG no projeto "Projeto Piloto de Arborização do Bairro São Francisco - Araçuaí MG" sob Coordenação do M.e Edílson Luiz Cândido - de 2014 a janeiro de 2015. Bolsista CNPQ no projeto "Manutenção do Núcleo de Estudos em Agroecologia e Produção Orgânica do IFNMG, Campus Araçuaí" sob Coordenação da Dra. Eliane Macedo Sobrinho Santos - de março de 2018 a novembro de 2019. Bolsista CNPQ no projeto de pesquisa "Mecanismos Moleculares Envolvidos na Atuação de Fitoterápicos Sobre ecto e Endoparasitas de Animais de Produção: Abordagem em vitro e in sílico" sob Coordenação da Dra. Eliane Macedo Sobrinho Santos - de Março de 2020 a Julho 2020. Bolsista CNPQ no projeto de pesquisa "Mecanismos Moleculares Envolvidos na Atuação de Fitoterápicos Sobre ecto e Endoparasitas de Animais de Produção: Abordagem em vitro e in sílico" - (Foco na Bioinformática e analise de redes) sob Coordenação da Dra. Eliane Macedo Sobrinho Santos - de Setembro de 2020 a Agosto 2021. Bolsista voluntaria no projeto de pesquisa com interface em extensão intitulado ?Transferência de tecnologias para adoção da estratégia de integração lavoura-pecuária nas condições edafoclimáticas do Vale do Jequitinhonha? - sob Coordenação da Dra. Eliane Macedo Sobrinho Santos - Inicio em Novembro de 2021 (em andamento). Bolsista FAPEMIG no projeto de pesquisa "Projeto de Apoio Técnico ao Desenvolvimento Acadêmico Administrativo da Inovação no IFNMG" - sob Coordenação da Dra. Eliane Macedo Sobrinho Santos - Início em Março de 2022 (em andamento). 

Larissa Cordeiro Gandra, Instituto Federal do Norte de Minas Gerais

Graduanda de Engenharia Agrícola e Ambiental no Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Norte de Minas Gerais. Concluiu estágio obrigatório pelo Sindicato dos Produtores Rurais de Itamarandiba.

Wagner Silva dos Santos, Instituto Federal do Norte de Minas Gerais

Engenheiro Agrícola e Ambiental pelo Instituto Federal do Norte de Minas Gerais. Durante a graduação foi bolsista pelo Programa Institucional de bolsa treinamento no Núcleo de Estudos e Pesquisas Rurais e no Núcleo de Produção do IFNMG campus Araçuaí, no período de abril a dezembro de 2022. Foi bolsista de iniciação científica do CNPq de janeiro de 2023 a fevereiro de 2024, onde desenvolveu um trabalho de conclusão de curso com o objetivo de automatizar análises físico-químicas da qualidade do mel, além de outras atividades. Participou também, como voluntário em diversos projetos de ensino, extensão, inovação e principalmente pesquisa, desenvolvidos no IFNMG. Hoje, ainda integra o grupo de pesquisa Vale Bee do IFNMG, projeto que visa o fortalecimento da cadeia produtiva da apicultura e meliponicultuta no Vale do Jequitinhonha. Atualmente é mestrando em Engenharia Agrícola, na área de concentração em Mecanização Agrícola/Agricultura de Precisão, pela Universidade Federal de Viçosa - UFV.

Hércules Otacílio Santos, Instituto Federal do Norte de Minas Gerais

Doutorando em Medicina Veterinária Preventiva na UFMG. Mestrado em Biotecnologia na Universidade de São Paulo, Especialização em biotecnologia na Universidade Federal de Lavras, Graduação em Medicina Veterinária pela Universidade Federal de Viçosa. Médico Veterinário do quadro efetivo do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Norte de Minas-IFNMG. Possui experiência em áreas da Biotecnologia, como reprodução animal, bioprocessos, cultura de células (inclusive utilizando microcarrier), cultivo de bactérias e vírus em bancada e em escala industrial em biorreatores, anticorpos monoclonais, produção e desenvolvimento de vacinas Veterinárias para Aftosa e Raiva, produção e desenvolvimento de vacinas para uso humano, implantação e operação de laboratórios de segurança máxima (Nível 4). Prestou serviços a projetos de produção, controle de qualidade e desenvolvimento de imunobiológicos/biofármacos ao Centro Bioindustrial do INSTITUTO BUTANTAN e a indústrias farmacêuticas veterinárias. Atuou como Professor de Medicina Veterinária Preventiva e de reprodução animal na Faculdade de Medicina Veterinária do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Norte de Minas-IFNMG e nas Faculdades Integradas do Norte de Minas-FUNORTE/SOEBRAS. Atualmente está prestando serviços na área de reprodução animal, no desenvolvimento e produção de Vacinas, Biofármacos e Imunobiológicos, e exercendo atividade docente na área de medicina veterinária preventiva e Biotecnologia. Colaborador de cursos superiores e técnicos ligados a Biotecnologia. É especialista em produção em escala industrial de imunobiológicos. Possui estágio/Treinamento no Centers for Diseases Control and Prevention-CDC. Possui treinamentos em cultivo de células, vírus, bactérias, Bioprocessos, controle de qualidade, filtração industrial, BPF e documentação Industrial. 

Irã Pinheiro Neiva, Instituto Federal do Norte de Minas Gerais

Possui graduação em Agronomia pela Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri - UFVJM (2004/2008), Mestrado em Produção Vegetal pela UFVJM/UFLA (2009/2011) e Doutorado em Fitotecnia pela Universidade Federal de Lavras - UFLA (2013/2016). É professor do Instituto Federal do Norte de Minas Gerais/IFNMG - Campus Araçuaí, atuando na área de Agricultura.

Marco Aurélio Noce, Instituto Federal do Norte de Minas Gerais

Graduado em Agronomia pela Universidade Federal de Viçosa (1986) e mestre em Fitotecnia pela Universidade Federal de Lavras (2008). Doutorado em Extensão Rural pela Universidade Federal de Viçosa (2017). Atualmente é analista A da Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária, Embrapa Milho e Sorgo. Experiência em manejo de culturas de grãos, sistema de plantio direto, sistema de integração Lavoura-Pecuária, fertilização orgânica, manejo integrado de plantas daninhas. A área de atuação atual é a transferência de tecnologias (TT) agropecuárias geradas pela Embrapa, às instituições de assistência técnica e extensão rural e produtores rurais em geral. Em tal função é responsável pela elaboração, coordenação e desenvolvimento de projetos de transferência de tecnologia em todo o território nacional, conduzindo e/ou participando de todas as atividades inerentes ao processo de TT.

Eliane Macedo Sobrinho Santos, Instituto Federal do Norte de Minas Gerais

Doutora em Ciências da Saúde pela Unimontes/MG. Mestre em ciências agrárias pela Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG (2008), com área de concentração em Agroecologia. Especialista em gerência de projetos pela Fundação Getúlio Vargas - FGV (2007). Possui graduação em Medicina Veterinária pela Universidade Federal de Viçosa - UFV (2004). Tem experiência na área de Bioterismo e Medicina Veterinária, com ênfase em imunologia, Medicina Veterinária preventiva e Sanidade Animal, atuando principalmente nos seguintes temas: controle de qualidade de produtos veterinários (Saúde Animal), desenvolvimento de projetos e biotecnologia. Atuou como docente em Química na UNIPAC e realizou atividades de pesquisa, com animais de laboratório, no Instituto Nacional do Câncer (INCA). Atualmente é coordenadora de Pesquisa, Pós-graduação e Inovação do IFNMG - Campus Araçuaí. Atua como professora efetiva do Instituto Federal do Norte de Minas Gerais (IFNMG), atuando nas áreas de Agroecologia e Produção Animal. Realiza projetos nas seguintes áreas: Biologia Molecular, Bioinformática, Medicina Veterinária, Pecuária 4.0.

Published

2023-06-19

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