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MICROBIOTA DO SOLO Profa. Dra. Maria Gorete Mendes de Souza Carrijo MICROBIOTA DO SOLO Constituintes da Microbiota do Solo Bactérias Actinomicetos Fungos Algas Protozoários Microbiota do Solo Solo um ambiente estressante, limitado por nutrientes: Somente 15% a 30% das bactérias e 10% dos fungos encontram-se em estado ativo Biomassa microbiana Bactérias Pseudomonas Bacillus Arthrobacter Achromobacter Xanthomonas Micrococcus Nitrosomonas Nitrobacter Thiobacillus Methanobacillus Ferrobacillus Nitrosomonas Bactérias Thiobacillus Rhizobium Bradyrhizobium Azorhizobium Fixadores de nitrogênio em simbiose com leguminosas Nódulos nas raízes de uma planta de soja Bactérias Rhizobium Bradyrhizobium Actinomicetos Sheptomyces (70 - 90 %) Nocardia Actinomyces Micromonospora Frankia Representam um grupo bastante heterogêneo com características de fungos e bactérias. Fungos Aspergillus Penicillium Rhizoctonia Humicola Alternaria Phytium Fusarium Rhizopus Algas São os principais micro-organismos fotossintetizantes Clorophycofita = Algas verdes Chrysophycofita = diatomáceas e algas verdes-amareladas Euglenophycofita = euglenóides - unicelulares móveis Rhodophycofita = Algas avermelhadas. Microfauna < 0,2 mm Mesofauna 0,2 a 10 mm Macrofauna > 10 mm Protozoários Nematóides Rotíferos Ácaros Colêmbolas Enquitríqueos Minhocas Cumpins Formigas Coleópteros Arachnida Macrofauna Microbiota do Solo Rizobactérias Promotoras do crescimento de plantas (RPCPs) Vivem na rizosfera (ao redor das raízes), geralmente com 1 a 3 mm, onde há crescimento bacteriano Rizosfera “a região do solo que recebe influência direta das raízes, possibilitando proliferação microbiana” Micro-organismos Permitem que os nutrientes sejam, gradualmente, liberados para a nutrição das plantas A diminuição da microbiota do solo prejudica a fixação temporária dos nutrientes, incrementando suas perdas e resultando no empobrecimento do solo Microbiota do Solo Microbiota do Solo Uso de práticas agrícolas (permitem a cobertura vegetal do solo) Incorporação de restos vegetais Adubação orgânica Rotação de culturas Emprego de húmus de minhoca Pode resultar na melhoria da produtividade associada com qualidade e sustentabilidade. •Decomposição e síntese da matéria orgânica •Ciclagem de nutrientes •Transformações bioquímicas específicas (nitrificação, desnitrificação, oxidação e redução do enxofre) •Fixação biológica do nitrogênio •Ação antagônica aos patógenos •Produção de substâncias promotoras ou inibidoras de crescimento, entre outros. Microbiota e seus processos: Microbiota do Solo São associações simbióticas mutualistas formadas entre fungos Zigomicetos da ordem Glomales Raízes da maioria das plantas superiores Micorrizas arbusculares Microbiota do Solo Fungos micorrízicos arbusculares (FMAs) Relação simbiótica com a planta, caracterizada pela penetração do micélio fúngico intracelularmente às raízes Microbiota do Solo Maior atividade fotossintética Maior atividade enzimática Produção de substâncias reguladoras de crescimento Plantas micorrizadas Microbiota do Solo Natureza biótica (pragas e doenças) Abiótica (déficits hídricos e nutricionais ou estresses térmicos) Melhor utilização e conservação dos nutrientes Melhor adaptação ao ecossistema Maior capacidade de adaptação de mudas transplantadas Plantas micorrizadas Microbiota do Solo Fatores de Estresse: Fatores Físicos Fatores Químicos Fatores Biológicos Afetam a microbiota e a qualidade do solo Microbiota do Solo Temperaturas extremas Potenciais mátricos extremos (umedecimento e secagem) Compactação e destruição da estrutura. Fatores Físicos Afetam a microbiota e a qualidade do solo Microbiota do Solo Extremos de índices de pH Limitação de nutrientes orgânicos e inorgânicos Anaerobiose Salinidade e biocidas como metais pesados Poluentes radioativos Agrotóxicos e hidrocarbonetos. Fatores químicos Afetam a microbiota e a qualidade do solo Microbiota do Solo Introdução de organismos exógenos com alta competitividade Crescimento descontrolado de organismos específicos como patógenos ou predadores. Fatores Biológicos Raramente um fator opera de modo isolado, ou seja, um estresse físico, por exemplo, pode alterar condições químicas e biológicas Afetam a microbiota e a qualidade do solo Microbiota do Solo Densidade Infiltração e capacidade de retenção de água C e N orgânico total Condutividade elétrica pH Nutrientes disponíveis Biomassa e atividade microbiana Indicadores da qualidade do solo Microbiota do Solo Indicador Microbiológico A diversidade microbiana tem sido utilizada como indicador da qualidade do solo Com o surgimento e aprimoramento de técnicas de biologia molecular Microbiota do Solo Eletroforese em gel de poliacrilamida PCR (primers) Separar e identificar espécies de bactérias importantes no solo: Rizóbios Microbiota do Solo a) alta sensibilidade a perturbações antropogênicas b) armazenamento e disponibilidade de água, decomposição de resíduos orgânicos, transformação e ciclagem de nutrientes, biorremediação, controle de fitopatógenos c) conversão de nutrientes em formas disponíveis às plantas d) supressão de organismos nocivos, formação da estrutura do solo e) facilidade de avaliação e baixo custo. Os micro-organismos apresentam grande potencial de utilização: Microbiota do Solo Contagem de micro-organismos do solo Método mais comum de se avaliar a diversidade microbiana do solo Métodos de estudos da diversidade microbiana do solo: Microscopia direta Microbiota do Solo Interação de rizobactérias e bactérias fitopatogênicas Microbiota do Solo Pseudomonas fluorescens Produção de 2,4-diacetilfloroglucinol (DAPG) Responsável pelo biocontrole da podridão mole da batata causada por Erwinia carotovora Microbiota do Solo Microbiota do Solo Mecanismos de Supressão de Fungos Fitopatogênicos por Rizobactérias Microbiota do Solo NH4+, butirolactonas, 2,4- diacetilfluoroglucinol (DAPG), HCN, canosamina, oligomicina A, oomicina A, ácido fenazina carboxílico (PCA),piluterina (Plt), pirrolnitrina (Pln), vicosinamida, xantobaccina e zitermicina A Produção de metabólitos antifúngicos produzidos in vitro por rizobactérias Antibiose Microbiota do Solo Pseudomonas aureofasciens Produção de ácido fenazina carboxílico (PCA) Inibe o crescimento de Gaeumannomyces graminis var. tritici em trigo (“mal-do-pé”) Antibiose Microbiota do Solo Competição por ferro Em condições limitantes de ferro: Rizobactérias produzem agentes quelantes de ferro (sideróforos). Os sideróforos retiram ferro existente no solo, tornando-o indisponível para os fungos fitopatogênicos, restringindo o seu crescimento Microbiota do Solo Controle de Phythium ultimum na rizosfera de beterraba de mesa Parasitismo e Produção de Enzimas Extracelulares Enzimas quitinolíticaspor Bacillus cereus e Pantoea agglomerans Parecem estar envolvidas no controle de Rhizoctonia solani Stenotrophomonas maltophila Proteases extracelulares Microbiota do Solo Indução de Resistência Ocorrência de resistência induzida por rizobactérias promotoras de crescimento vegetal (RPCPs) Microbiota do Solo A maioria das rizobactérias tem a capacidade de produzir toxinas e outros produtos metabólicos Interação de Rizobactérias e Nematóides Atividade nematicida Microbiota do Solo Interações entre Fungos e Fungos Fitopatogênicos Microbiota do Solo Competição Competição por carbono, nitrogênio e ferro Biocontrole ou supressão de espécies de Fusarium Espécies de Fusarium não patogênicas e Trichoderma Microbiota do Solo Ação Antagônica do Trichoderma Sobre o Fusarium Microbiota do Solo Microbiota do Solo Produção de antibióticos por fungos envolvidos em biocontrole Os relatos mais comuns de fungos produzindo antibióticos: Trichoderma/Gliocladium e Talaromyces flavus Antibiose Trichoderma Gliocladium Microbiota do Solo Indução de Resistência Semelhantemente às bactérias, os fungos também são capazes de induzir resistência em plantas Microbiota do Solo Micoparasitismo Capacidade de fungos em parasitar esporos, hifas e outras estruturas fúngicas: Ligados ao controle de doenças Hifas de Trichoderma Hifas de Trichoderma enroladas sobre as hifas de Phytophthora BIORREMEDIAÇÃO É definida como estratégia ou processo que utiliza tecnologicamente micro- organismos para remover ou reduzir (remediar) poluentes no solo BIORREMEDIAÇÃO Biodegradação de Xenobióticos por micro-organismos Xenobióticos Xenos = estrangeiro (grego) Moléculas sintéticas introduzidas por tecnologias industriais modernas e estranhas ao ambiente natural Agrotóxicos, corantes, fármacos, plásticos e polímeros BIORREMEDIAÇÃO Biodegradação de Xenobióticos por micro-organismos Processos biológicos de descontaminação: Micro-organismos autóctones (do próprio ambiente) ou Introduzidos (estado nativo ou geneticamente modificados) BIORREMEDIAÇÃO Biodegradação de Xenobióticos por micro-organismos Estratégias: 1- Caracterizar o tipo e quantidade do poluente 2- Em laboratório: otimização da biodegradação do composto Bioestimulação: adição de nutrientes Bioaugmentação: adição de culturas de micro-organismos biodegradadores BIORREMEDIAÇÃO A Biorremediação por ser um processo complexo de Biotecnologia: Muitos problemas podem ocorrer : A poluição envolve muitos compostos: necessários vários micro-organismos Concentrações muito baixas dos poluentes: os micro-organismos não produzem as enzimas necessárias Concentrações muito altas: os micro-organismos podem ser inibidos BIORREMEDIAÇÃO A Biorremediação por ser um processo complexo de Biotecnologia: Muitos problemas podem ocorrer : Alguns poluentes podem ser incompatíveis com o processo de biodegradação implementado Alguns compostos são rapidamente diluídos pelo solo (água e /ou sedimento): não ativando a biodegradação www.unifran.edu.br Av. Dr. Armando Salles Oliveira, 201 14404 600 Franca SP Brasil T 55 16 3711 8888 F 55 16 3711 8886
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