Skip to main content Skip to main navigation menu Skip to site footer
Agricultural Science
Published: 2021-08-30

The importance of nitrogen fixing bacteria in the cultivation of cowpea bean vigna unguiculata l. (walp)

Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho
Universidade Federal da Paraíba
Universidade Federal da Paraíba
Cowpea, rhizobia, BNF

Abstract

The cowpea, Vigna unguiculata (L.) Walp. is a legume of African origin and propagated in Brazil during the colonization period. It is one of the main subsistence crops in the North and Northeast regions of the country. The estimated cultivated area reaches approximately 1 million hectares, and in 2018/19, 643 thousand tons were harvested. Abiotic factors strongly influence the productivity of cowpea, and biological nitrogen fixation is one alternative to improve production. In addition to the low cost, it also has a low environmental impact, contributing to the protection and conservation of soils. However, to be effective, the symbiosis between nitrogen-fixing bacteria and the plant, an adequate selection of adapted strains is necessary. In addition, the crop must be under adequate fertilization, healthy, and in favorable edaphoclimatic conditions to nodulation and nitrogen fixation occur satisfactorily. Factors such as salinity, acidity, aluminum toxicity, and mineral nitrogen levels may limit the symbiosis process. The cowpea has great importance in Brazilian agriculture, and tools that can reduce costs and increase productivity in this crop are necessary. Rhizobial bacteria are fundamental to achieve this goal. However, favorable environmental conditions and selected strains adapted to different Brazilian environmental conditions are necessary. 

References

  1. BAIS, H.P.; PARK, S.; WEIR, T. L.; CALLAWAY, R.M. E VIVANCO, J.M. How plants communicate using the underground information superhighway. Trends in Plant Science. vol.9, n.1, p.26-32, 2004.
  2. BEZERRA, A.K.P.; LACERDA, C.F.; HERNANDEZ, F.F.F; SILVA, F.B.; GHEYSI, H.G. Rotação cultural feijão-caupi/milho utilizando-se águas de salinidades diferentes. Ciência Rural, Santa Maria, v.40, n.5, p.1075-1082, 2010.
  3. DAMATTA, F. M. Ecophysiology of tropical tree crops: an introduction. Brazilian Journal of Plant Physiology, v. 19, n. 4, p. 239-244, 2007.
  4. DOMINGUÉZ-FERRERAS, A.; MUÑOZ, S.; OLIVARES, J.; SOTO, M.J.; SANJUÁN, J. Role of potassium uptake systems in Sinorhizobium meliloti osmoadaptation and symbiotic performance. Journal of Bacteriology, v.191, n.7, p.2133-2143, 2009.
  5. EMBRAPA. Dados conjunturais da produção de feijão comum (Phaseolus vulgaris L.) e caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp) no Brasil (1985 a 2014): área, produção e rendimento. Santo Antônio de Goiás: Embrapa Arroz e Feijão, 2015. Disponível em: .http://www.cnpaf.embrapa.br/socioeconomia/docs/feijao/dadosConjunturais_feijao_santacatarina.htm Acesso em: 29 de abril de 2021.
  6. EMBRAPA. Pulses desenvolvidas na Embrapa MeioNorte. 2019. Disponível em: https://www.gov.br/agricultura/pt-br/assuntos/camaras-setoriais-tematicas/documentos/camaras-setoriais/feijao/2019/42a-ro/app_42ro_feijao_pesquisa.pdf> Acesso em: 21 de abril de 2021.
  7. EMBRAPA. Sistema brasileiro de classificação de solos. 3.ed. Brasília, 353p. 2013.
  8. EPSTEIN, E.; BLOOM, A. J. Nutrição mineral de plantas: princípios e perspectivas. Londrina - PR: Editora Planta, 2006.
  9. FAO, 2015. PRODUÇÃO MUNDIAL DE FEIJÃO-CAUPI. Disponível em: (http://faostat3.fao.org/browse/Q/QC/E). Acesso em: 07 de jan. 2018.
  10. FREIRE FILHO, F. R. Origem, evolução e domesticação do caupi. In: ARAÚJO, J. P. P. de; WATT, E. E. (Org.). O caupi no Brasil. Brasília, DF: Embrapa, 1988. p. 26-46.
  11. FREIRE FILHO, F. R.; RIBEIRO, V.Q.; ROCHA, M.M.; SILVA, K.J.D.; NOGUEIRA, M.S.R.; RODRIGUES, E.V. Feijão-caupi no Brasil: produção, melhoramento genético, avanços e desafios. Teresina: Embrapa Meio-Norte, 2011. 84 p.
  12. FREITAS, A. D. S.; VIEIRA, C.L.; SANTOS, C.E.R.S.; STAMFORD, N.P.; LYRA, M.C.C.P. Caracterização de rizóbios isolados de Jacatupé cultivado em solo salino do estado de Pernambuco, Brasil. Bragantia. V. 66, n.3, p. 497-504, 2007.
  13. GIANLUPPI, D. Características pedoclimáticas dos cerrados. Boa Vista: Embrapa Roraima, 1997. 2p. (Embrapa Roraima. Comunicado Técnico, 04).
  14. HARA, F.A. S.; OLIVEIRA, L.A. Características fisiológicas e ecológicas de isolados de rizóbios oriundos de solos ácidos e álicos de Presidente Figueiredo, Amazonas. Acta Amazônica, v.34, p.343-357, 2007.
  15. HIRSCH, A.M.; BAUER, W.D.; BIRD, D.M.; CULLIMORE, J.; TYLER, B. e YODER, J.I. Molecular signals and receptors: controlling rhizosphere interactions between plants and other organisms. Ecology, v.84, n.4, p.858- 868, 2003.
  16. HUNGRIA, Mariangela; STACEY, Gary. Molecular signals exchanged between host plants and rhizobia: basic aspects and potential application in agriculture. Soil Biology & Biochemistry, v.29, p.819-830, 1997.
  17. LIEVEN-ANTONIOU, C.A. e WHITTAM, T.S. Specificity in the symbiotic association of Lotus corniculatus and Rhizobium loti from natural populations. Molecular Ecology, v.6, p.629-639, 1997.
  18. LIMA, C. J. G. S.; OLIVEIRA, F. A.; MEDEIROS J. F.; OLIVEIRA M. K. T.; ALMEIDA JÚNIOR, A. B.; Resposta do Feijão Caupi a Salinidade da Água de Irrigação. Revista verde de agroecologia e desenvolvimento sustentável, RN. v.2, n.2, p. 79–86, 2007.
  19. MAHMOOD, A.; ATHAR, M.; QADRI, R.; MAHMOOD, N. Effect of NaCl salinity on growth, nodulation and total nitrogen content in Sesbania sesban. Agriculturae Conspectus Scientificus, Zagreb, v.73, n.3, p.137-141, 2008.
  20. MANCHANDA, G.; GARG, N. Salinity and its effects on the funcional biology of legumes. Acta Physiologial Plantarum, Berlin, n.30, p.595-618, 2008.
  21. MARTINS, L. M.; XAVIER, G.R.; RANGEL, F.W.; RIBEIRO, J.R.A.; NEVES, M.C.P.; MORGADO, L.B.; RUMJANE, N.G. Contribution of biological nitrogen fixation to cowpea: a strategy for improving grain yield in the semi-arid region of Brazil. Biology and Fertility of Soils, v.38, n. 6, p.333–339, 2003.
  22. MEDEIROS, E.V.; SILVA, K.J.P.; MARTINS, C.M.; BORGES, W.L. Tolerância de bactérias fixadoras de nitrogênio provenientes de municípios do Rio Grande do Norte à temperatura e salinidade. Revista de biologia e ciência da terra. v.7. n.2, 2007.
  23. MELO, E.B.S. Parâmetros fisiológicos em genótipos de amendoim inoculados com Bradyrhizobium. Dissertação (Mestre em Ciência Agrárias), Universidade Estadual da Paraíba, p. 44. 2013.
  24. MOREIRA, F. M. M.; SIQUEIRA, J. O. Microbiologia e bioquímica do solo. Lavras: UFLA, 726 p. 2006.
  25. MOREIRA, F.M.S.; SIQUEIRA, J.O. Microbiologia e Bioquímica do Solo. In: MOREIRA, F.M.S. e SIQUEIRA, J.O. Fixação biológica de nitrogênio atmosférico. 2 ed. Lavras. Editora UFLA, p.449-541, 2005.
  26. NOGALES, J.; CAMPOS, R.; ABDELKHALEK, H.B.; OLIVARES, J.; LLUCH, C.; SANJUAN, J. Rhizobium tropici genes involved in free-living salt tolerance are required for the establishment of efficient nitrogen-fixing symbiosis with Phaseolus vulgaris. Molecular Plant-Microbe Interactions, v.15, n.3, p.225-232, 2002.
  27. PADULOSI, S.; NG, N. Q. Origin taxonomy, and morphology of Vigna unguiculata (L.) Walp. In: SINGH, B. B. et al. (Ed.). Advances in cowpea research. Ibadan: International Institute of Tropical Agriculture; Tsukuba: Japan International Research Center for Agricultural Sciences, 1997. p. 1-12.
  28. PELEGRIN, R.; MERCANTE, F.M.; OTSUBO, I.M.N.; OTSUBO, A.A. Resposta da cultura do feijoeiro à adubação nitrogenada e à inoculação com rizóbio. Revista Brasileira de Ciência do Solo, n.33, p.219-226, 2009.
  29. PRAZERES, S.S.; LACERDA, C.F.; BARBOSA, F.E.L.; AMORIM, A.V.; ARAUJO, I.C.S.; CAVALCANTE, F.F. Crescimento e trocas gasosas de plantas de feijão-caupi sob irrigação salina e doses de potássio. Revista Agro@mbiente On-line, v. 9, n. 2, p. 111-118, 2015.
  30. PRISCO, J.T.; GOMES FILHO, G. Fisiologia e bioquímica do estresse salino em plantas. In: GHEYI, H.R.; DIAS, N. da S.; LACERDA, C.F. de (Eds.). Manejo da salinidade na agricultura: estudos básicos e aplicados. Fortaleza: INCTSal, p.143–159. 2010.
  31. SANTOS, R. F.; CARLESSO, R. Déficit hídrico e os processos morfológico e fisiológico das plantas. Revista Brasileira Engenharia Agrícola e Ambiental, v. 2, n. 3, p. 287-294, 1998.
  32. SILVA, E.F.L.; ARAÚJO, A.S.F.; SANTOS, V.B.; NUNES, L.A.P.L.; CARNEIRO, R.F.V. Fixação biológica do n2 em feijão-caupi sob diferentes doses e fontes de fósforo solúvel. Bioscience Journal, v. 26, n. 3, p. 394-402, 2010.
  33. SILVA, K.J.D.; ROCHA, M.M.; MENEZES JÚNIOR, J.A. Cultura do Feijão-caupi no Brasil. Teresina: Embrapa Meio-Norte, 2016. 10p. (Embrapa Meio-norte. Circular Técnica, 01).
  34. SILVA, V.N.; SILVA, L.E.S.F; FIGUEIREDO, M.V.B. Atuação de rizóbios com rizobactéria promotora de crescimento em plantas na cultura do caupi (Vigna unguiculata [L.] Walp.). Acta Scienciarum Agronomy, v.28, n. 3, 2006, p. 407-412.
  35. SINGH, B.; KAUR, R.; SINGH, K. Characterization of Rhizobium strain isolated from the roots of Trigonella foenumgraecum (fenugreek). African Journal of Biotechnology, Nairobi, v.7, n.20, p.3671-3676, 2008.
  36. SINGLETON, P.W.; SWAIFY, S.A.; BOHLOOL, B.B. Effect of salinity on Rhizobium growth and survival. Applied and Environmental Microbiology, Washington, v.44, n.4, p.884-890, 1982.
  37. STROSCHEIN, M.R.D. Seleção de rizóbios e efeito do nitrogênio na simbiose com alfafa e cornichão. Tese (Doutor em Ciência do Solo) – Faculdade de Agronomia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, p. 140. 2011.
  38. TONON, B. C. A compatibilidade simbiótica e caracterização de rizóbios de Lotus spp., isolados de solos do rio grande do sul. Dissertação (Mestre em Ciência do Solo) – Faculdade de Agronomia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, p. 80. 2008.
  39. VARGAS, M. A. T.; HUNGRIA, M. Biologia dos solos do cerrado. Planaltina: EMBRAPACPAC, 524 p. 1997.
  40. WILLEMS A. The taxonomy of rhizobia: an overview. In: VELAZQUEZ, E; BARRUECO, C. (Ed.) First international meeting on microbial phosphate solubilization. Springer, 2007. p. 314
  41. XAVIER, G. R.; MARTINS, L. M. V.; RIBEIRO, J. R. A.; RUMJANEK, N. G. Especificidade simbiótica entre rizóbios e acessos de feijão-caupi de diferentes nacionalidades. Caatinga, v. 19, p. 25-33, 2006.
  42. XAVIER, G. R.; MARTINS, L. M.; RUMJANEK, N. G.; NEVES, M. C. P. Tolerância de rizóbio de feijão-caupi à salinidade e à temperatura em condição in vitro. Caatinga, v. 20, n. 4, p. 01-09, 2007.
  43. XAVIER, T. F.; ARAÚJO, A. S. F.; SANTOS, V. B.; CAMPOS, F. L. Influência da inoculação e adubação nitrogenada sobre a nodulação e produtividade de grãos de feijão-caupi. Ciência Rural, v. 38, p. 2037-2041, 2008.
  44. XAVIER, T. F.; ARAÚJO, A. S. F.; SANTOS, V. B.; CAMPOS, F. L. Ontogenia da nodulação em duas cultivares de feijão-caupi. Ciência Rural, v. 37, p. 572-575, 2007.
  45. ZAKHIA, F.; LAJUDIE, P. Taxonomy of Rhizobia. Agronomie, v. 21. n. 6, p. 569-576. 2001.
  46. ZILLI, J. É; MARSON, L. C.; MARSON, B. F; RUMJANEK, N. G; XAVIER, G. R.Contribuição de estirpes de rizóbio para o desenvolvimento e produtividade de grãos de feijão-caupi em Roraima. Revista ACTA Amazônica. 2009.

How to Cite

Souza, J. da S. ., Martins, A. F. ., & Pedrosa, L. M. . (2021). The importance of nitrogen fixing bacteria in the cultivation of cowpea bean vigna unguiculata l. (walp). Scientific Electronic Archives, 14(9). https://doi.org/10.36560/14920211456