Inoculation with Azospirillum argentinense Az19improves the yield of maize subjected to water deficitat key stages of plant development

Abstract

Water deficit constitutes a severe limitation to agricultural productivity. In the context of sustainable crop production, the potential of microbial biotechnology to increase plant drought tolerance and improve crop yields under adverse conditions is gaining relevance. This work aimed to compare the performance of Azospirillum argentinense strain Az19 to that of strain Az39, the most widely used for commercial inoculants, when inoculated in maize plants exposed to water deficit. For this purpose, greenhouse and field assays were conducted. In the greenhouse experiment, strain Az19 prevented the adverse effect of water deficit at V2 stage on maize growth. Moreover, the percentage of fertile plants and the ear weight decreased significantly under water deficits imposed at V2 and flowering in Az39-inoculated plants but not in Az19-inoculated plants. In the first field trial with the commercial maize hybrid DOW DS 515 PW, Az19-inoculated plants were those which better tolerated the water deficit imposed. In the second field trial, two maize genotypes with differential drought sensitivity (LP 29 × LP 2542, sensitive; LP 882 (923) × LP 4703, tolerant) were tested. Higher tolerance to water deficit was detected in plants inoculated with A. argentinense Az19, with a noticeable effect on grain yield components in the sensitive genotype. Based on these results, we propose the use of A. argentinense Az19 for the formulation of more targeted Azospirillum-based inoculants, suitable for agroecological areas subjected to seasonal water deficits.

El déficit hídrico constituye una severa limitación a la productividad agrícola. En el marco de la producción sostenible de cultivos, la biotecnología microbiana está cobrando relevancia para aumentar la tolerancia a la sequía y mejorar el rendimiento de los cultivos en condiciones adversas. El propósito de este trabajo fue comparar la acción de la cepa de Azospirillum argentinense Az19, con tolerancia in vitro a estresores abióticos, con la cepa Az39, utilizada ampliamente para la formulación de inoculantes comerciales, al inocularlas en plantas sometidas a déficit hídrico. Se realizaron ensayos de invernadero y de campo. En invernadero, la cepa Az19 evitó el impacto adverso del déficit hídrico en el estadio V2 sobre el crecimiento del maíz. Además, el porcentaje de plantas con espigas y el peso de la espiga disminuyó significativamente con la restricción hídrica aplicada en V2 y en floración en plantas inoculadas con la cepa Az39, pero no en las inoculadas con Az19. En el primer ensayo de campo con el maíz híbrido comercial DOW DS 515 PW las plantas inoculadas con Az19 fueron las que mejor toleraron la deficiencia hídrica. En el segundo ensayo de campo se utilizaron dos genotipos de maíz con sensibilidad diferencial a la sequía. La inoculación con Az19 condujo a una mayor tolerancia al déficit hídrico, con un efecto detectable en algunos componentes del rendimiento en el genotipo sensible. Sobre la base de estos resultados, proponemos el empleo de A. argentinense Az19 para la formulación de inoculantes basados en Azospirillum especialmente indicados para áreas agroecológicas que experimenten períodos de déficit hídrico.