Slides - Rizosfera - Prof Lucas W Mendes

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Universidade de São Paulo USP
Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz” ESALQ
Centro de Energia Nuclear na Agricultura CENA
Prof. Lucas William Mendes
LSO0400 | Biologia do Solo
RIZOSFERA e promoção biológica do 
desenvolvimento da planta
1. Microbioma da planta
2. O que é rizosfera?
3. Como a rizosfera molda o 
microbioma?
4. O que influencia a rizosfera?
5. Aplicações
1. 
MICROBIOMA 
DA PLANTA
A totalidade dos micro-organismos, seus 
genomas e suas funções
O microbioma
Humano
Animal
Alimentos
Aquático
Agrícola
Natural
micro
bioma
CO
M
PO
N
EN
TE
S 
DO
 M
IC
RO
BI
O
M
A
Peso de 1 célula = 2,5 x 10-13 g
E. coli
Crescimento de 20 min
Depois de 48h…
2,2 x 1024 Kg 5,97 x 1024 Kg
O microbioma
CÉLULAS GENES
10 tri humano
100 tri microbiano
90%
Microbial
20 k humano
20 mi microbiano
99%
Microbial
HOLOBIONTE
Filosfera
Rizosfera
EndosferaO
M
IC
RO
BI
O
M
A 
DA
 P
LA
N
TA
Crescimento
Nutrição
Saúde
Tolerancia à estresses
Supressão de doenças
O microbioma da planta
Funções do microbioma da planta
Banerjee & van der Heiden 2022 Nat Rev Microbiol
2. 
O QUE É 
RIZOSFERA?
“Porção do solo em torno da raíz da planta habitada por uma 
comunidade microbiana que é influenciada por compostos 
químicos liberados pela raiz da planta”
Hiltner, 1904
Sokol et al., 2022 | Nat Rev Microbiol
Philippot et al., 2013 | Nat Rev Microbiol
A rizosfera
3. 
COMO A RIZOSFERA
MOLDA O 
MICROBIOMA?
Exsudação radicular específica
desses:
40% passiva (células, escamação, parede celular, extravasamento de líquidos)
60% ativa (compostos que ela produz – maioria Carbono)
até 40% dos fotoassimilados
pH
Alterações químicas, físicas e biológicas
Oxigênio
água
compactaçãoporosidade
CO2
CO2 CO2
CO2
Composição dos exsudatos
Carboidratos
Proteínas
Lipídeos
Ácidos orgânicos
Compostos fenólicos
Rizodepósitos
Outros
Vitaminas
Hormônios
Antimicrobianos
Nematicidas
Flavonóides
Alterações químicas, físicas e biológicas
CO2
CO2 CO2
CO2
R Mendes et al., 2013 | FEMS Microbiology Reviews 
O
M
IC
RO
BI
O
M
A 
DA
 R
IZ
O
SF
ER
A
R Mendes et al., 2013 | FEMS Microbiology Reviews 
Tipos de interações bióticas
Sokol et al., 2022 | Nat Rev Microbiol
Proteção
O
M
IC
RO
BI
O
M
A 
DA
 P
LA
N
TA
Antibiose
Indução de resistência
Diminuição do estresse 
hídrico
Etc...
Nutrição
Nitrogênio
Fósforo
Postássio
Enxofre
Etc...
4. 
O QUE INFLUENCIA A 
RIZOSFERA?
O microbioma da rizosfera
tipo de solo > rizosfera > cultivar
Philippot et al., 2013 Nat Rev Microbiol
A rizosfera e a biodiversidade do solo
solo
em equilíbrio
rizosfera
solo
em desequilíbrio
rizosfera
Todo problema radicular tem sua ocorrência correlacionada com o desequilíbrio 
biológico do solo
Hong et al., 2022 | New Phytologist
SuppressiveConducive
Solos nos quais a incidência ou severidade de doenças permanecem baixas ou inexistentes,
apesar da presença de um determinado patógeno, sua planta hospedeira suscetível e
condições ambientais favoráveis para o desenvolvimento de doenças
Solos supressivos
R Mendes et al., 2011 | Science
Solos supressivos
Barros et al., 2022 | App Env Mic
Diversidade microbiana x nematóides
Meloidogyne javanica
Nematóide-das-galhas
Barros et al., 2022 | App Env Mic
Diversidade microbiana x nematóides
Dilution-to-extinction
10-1 10-3 10-6
Diversidade
Barros et al., 2022 | App Env Mic
Diversidade microbiana x nematóides
10-1 10-3 10-6
Diversidade
Produtividade
Infecção
Pérez-Jaramillo et al., 2016 Plant Mol Biol
Melhoramento genético e domesticação
Produtividade (Kg/ha)
Estabilidade
Adaptabilidade
Estrutura
Arquitetura de raíz
Qualidade nutricional
Tamanho do grão
Cor do grão
Tempo de cozimento
Resistência a doenças
Melhoramento genético e domesticação
Banana
Cenoura
Melancia
Fonte: Genetic Literacy Project
Melhoramento genético e domesticação
Fonte: Genetic Literacy Project
Milho
Beringela
Repolho
Melhoramento genético e domesticação
Melhoramento genético e domesticação
Rossman et al., 2020 | FEMS Microbiol Ecol
DO
M
ES
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CA
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O
 D
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TR
IG
O
Rossman et al., 2020 | FEMS Microbiol Ecol
DO
M
ES
TI
CA
ÇÃ
O
 D
E 
TR
IG
O
crioulo cultivar
IAC Milênio
Resistente
IAC Imperador
Moderad. Resistente
BRS Estilo
Moderad. Suscetível
IAC Alvorada
Suscetível
Fusarium oxysporum Fusariose
Resistente Suscetível
Melhoramento de Feijão
X
RESISTENTE SUSCETÍVEL
M
EL
HO
RA
M
EN
TO
 D
E 
FE
IJÃ
O
Mendes et al., 2018a, 2018b ISME Journal; Mendes et al., 2019 Front Microbiol
Estrutura da comunidade
Estrutura diferente
Maior diversidade
Maior abundância
Grupos mais abundantes
Pseudomonas, Bacillus
Paenibacillus
Funções
Phenazine
Colicin V
Chitinase
Dinâmica da comunidade
Network mais complexa
Atividade fisiológica
Comunidade mais ativa
Melhoramento de Feijão
RS5_10	
SC5_10	
B5_10	
RE
SI
ST
EN
TE
SU
SC
ET
ÍV
EL
BU
LK
Mendes et al., 2018a, 2018b ISME Journal; Mendes et al., 2019 Front Microbiol
Fungo
Fusarium oxysporum
Bactéria
Pseudomonas
Bactéria
Paenibacillus
Melhoramento de Feijão
A quem a planta recorre?
5. 
APLICAÇÕES
MELHORAMENTODIRIGIDO
+ + Chiaramonte, Mendes, Mendes 2020 | Rhizosp Biol
PLANT-SOILFEEDBACK
lwmendes@cena.usp.br 
CAPÍTULO 4 - Rizosfera