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UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA
CENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS E DA SAÚDE
DEPARTAMENTO DE MICROBIOLOGIA
MBI 150 – Microbiologia do Solo
Os microrganismos do solo
- importância e distribuição -
Total de espécies no mundo
Grupo Espécies 
descritas
Espécies estimadas
Animais
-peixes
-pássaros
-mamíferos
-répteis
-insetos
Nematóides
19.000
9.000
4.000
9.000
800.000
15.000
21.000
9.100
4.000
9.500
2.000.000 a 80.000.000
500.000
Plantas
-dicotiledôneas
-monocotiledôneas
-fetos
-musgos e hepáticas
170.000
50.000
10.000
17.000
250.000 a 300.000
Fungos
Algas
Protozoários
Bactérias
Vírus
69.000
40.000
30.000
4.000
5.000
1.500.000
60.000
100.000
30.000
130.000
Diversidade Microbiana do Solo Características Gerais dos 
Microrganismos do Solo
1. Capacidade metabólica diversa, codificada pelo
genoma e não necessariamente expressa
fenotipicamente;
2. Reprodução;
3. Estrutura celular definida;
4. Formam estrutura de repouso ou dormência;
5. Catalisam reações no solo;
6. Constituem elo entre os processo do solo e e os
demais processos que ocorrem no ambiente
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Populações microbianas do solo
• Autóctones ou indígenas
• Alóctones ou invasoras
• Estrategistas k (estáveis, permanentes na comunidade)
• Estrategistas r (flutuações na população)
• Oligotróficos
• Copiotróficos
Vírus
Polio, adeno
Herpes
TMV Influenza
Parainfluenza “Rabies” Poxivírus Fago-T
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Presença de bacteriófagos infectantes de Sinorhizobium 
meliloti (rizóbio de alfafa
Solo pH Idade do “stand” Bacteriófago
Florestal 4,9 NS -
Florestal 5,0 NS -
Pastagem 5,3 NS -
Alfafa 5,3 6 +
Alfafa 5,9 3 +
Alfafa 6,1 8 +
Trigo 6,1 NS +
Pastagem 6,2 NS -
Alfafa 7,4 1 +
Tipos de metabolismo dos organismos do solo
Fontes 
de 
elétrons
Fonte de 
Carbono
Fonte de energia
Inorgânica CO2
Luz Química
Fotolitoautotróficos
(bactérias púrpuras do S)
Quimiolitoautotróficos
(bactérias nitrificadoras)
Orgânica Substâncias 
Orgânicas
Fotorganoheterotróficos
(bactérias que não 
metabolizam o S)
Quimiorganoheterotróficos
ou Heterotróficos 
(decompositores: fungos, 
bactérias, animais) 
Água CO2 Fotolitoautotróficos
(plantas superiores, algas 
verdes, cianobactérias)
Comparação estrutural das células 
eucarióticas e eucarióticas
Organela Procariotos Eucariotos 
Bactérias & 
Archaeas
Fungos Algas Protozoários
Membrana citoplasmática + + + +
Divisão celular + + + +
Membrana nuclear - + + +
Ribossomos 70S + + +
Retículo endoplasmático - + + +
Complexo de Golgi - + + +
Mitocôndria - + + +
Citoesqueletos - + + +
Cloroplastos - + + +
Vacúolos - + + +
Comparação estrutural das células 
procarióticas e eucarióticas
Organela Procariotos Eucariotos
Bactéria & Archaea Fungos Algas Protozoários
Membrana citoplasmática
Divisão nuclear
Membrana nuclear
Ribossomos
Retículo endoplasmático
Complexos de Golgi
Mitocôndria
Citoesqueletos
Cloroplastos
Vacúolos
Parede celular
+
+
-
70S
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
80S
+
+
+
+
-
+
+
+
+
+
80S
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
80S
+
+
+
+
-
+
+
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Bactérias
Bactérias & 
Archaeas)
(Nitrosomonas,
Rhizobium, Bacillus, 
Pseudomonas, etc)
Cianobactérias
Actinomicetos
Exemplos de bactérias mais comuns no solo:
- Pseudomonas
- Bacillus – B. thuringiensis
– B. antracis
- Clostridium – C. Tetani
– C. botulinum
– C. butyricum
– C. pateuranum
- Fixadores de N2 – Rhizobium, Bradyrhizobium, 
Azotobaxter, Azospirillum, Beijerinkia
- Formadores de galha - Agrobacterium
- Fermentadores – Lactobacillus
Exemplos de bactérias quimioautotróficas
I. Compostos de nitrogênio
• Nitrosomonas
• NH4+ +1 1/2 O2  NO2- + 2H+ + H2O
• Nitrobacter
• NO2- + 1/2 O2  NO3-
II.Compostos inorgânicos de enxofre convertido para sulfato
• Thiobacillus, alguns estritos 
• S0 + 1 ½ O2  H2SO4
III. Ion ferroso convertido para férrico
• Thiobacillus ferrooxidans
• Fe++ + O2 + 4H+  4Fe+++ + 2H2O
IV.Oxidantes de hidrogênio - vários gêneros
• Nutrição autotrófica facultativa:
• 2H2 + O2  2H2O
Actinomicetos
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Actinomicetos Actinomicetos
• São competidores fracos
• Decomposição de certos componentes resistentes à degradação
• Formação de húmus
• Transformações que ocorrem a altas temperaturas (esterqueiras e 
compostagens) Thermoactinomyces
• Doenças em plantas  Streptomyces scabies e S. spomoede
• Infecções em animais e homens  Nocardia asteroides, N. otitidiscaviam
• Produção de antibiótico
Principais características dos gêneros de 
actinomicetos mais encontrados nos solos
Gênero Características
Micromonospora Filamentos não crescem sobre o meio; produção de esporos 
simples dentro ou no meio; crescimento lento das colônias
Nocardia Filamentos instáveis; fragmentação em unidades semelhantes 
às bactérias; geralmente os fragmentos não crescem sobre os 
meios e raramente produzem esporos
Streptomyces Esporos em cadeias longas sobre filamentos crescendo sobre 
os meios; espécies muito numerosos nos solos e produtores 
de muitos antibióticos
Streptosporangium Esporos produzidos em esporângios ou em cadeias sobre 
filamentos sobre o meio; colônia semelhante a de 
Streptomyces
Thermoactinomyces Esporos simples formado nos filamentos sobre ou dentro dos 
meios; esporos resistentes a altas temperaturas; todas as 
espécies são termófilas
Cianobactérias
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Cianobactérias
Fungos 
PAREDE 
CELULAR 
presente ausente Mixomycota/
Plasmodiophoromycota
Composição 
da parede 
celular
Celulose QuitinaΒ-Glucana
Oomycota
Reino fungi
Eumycota Reino ProtozoaReino Chromista
Classificação 
Reprodução 
sexuada
Ausente 
Presente
Anamorfo 
Ascomycota 
Basidiomycota 
Endógenos 
Exógenos 
Teleomorfo Esporossexuais 
Ascomycota e alguns basidiomycota que 
se reproduzem assexuadamente
Eumycota Hifa
Cenocítica Apocítica 
Esporo
assexuado
móvel
Zygomycota 
Glomeromycota
Biotrófico
FMAs
Arbúsculos 
Esporo
assexuado
imóvel 
Chytridiomycota
Esporos 
sexuais
Ausente
Presente
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Fungos Fungos
Micélio Filo Esporo assexual Esporo sexual
Cenocítico
Chytridiomycota
Ex. Allomyces
Zoósporos
(endógenos e móveis)
Variável (ex. oósporos)
Ausentes na maioria
Zygomycota
Ex.: Rhizopus sp.
Aplanósporos
(endógenos e imóveis)
Zigósporos
Apocítico
Ascomycota
(Ex: Neurosopora sp.
Conídios
(exógenos)
Ascósporos
(endógenos em ascos)
Basidiomycota
Ex: Agaricus
bisporus)
Conídios 
(exógenos)
Basidiósporos
(exógenos em basídios) 
Leveduras
• Exemplos: Candida; 
Pichia, Torulopsis, 
Saccharomyces, 
Zygosaccharomyces
• Contagem: 200 a 
100.000  comum 
103/g de solo
Persistência de estruturas fúngicas 
viáveis no solo
Estrutura Fungo Persistência
(anos)
Clamidósporos Tilletia >5
Oósporo Aphanomyces >10
Escleródio Phymatotrichum >12
Microescleródio Verticillium até 14
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Algas
• Fotoautotróficos
• Eucariotos
• Unicelulares ou filamentosas
• Mais abundantes em regiões mais úmidas
• Nos solos: na superfície  5-10 cm 
• Tolerância ao sal (0 a 100%) 
• Colonizadores primários
• 100 a 50.000/g de solo  mais freqüente: <10.000
Líquens
Associação fungo:alga ou 
fungo:cianobactéria 
•Colonizadores primários 
•Membros fúngicos: Ascomycota 
(principal) ±15.000 espécies 
Basidiomycota e Deuteromycota 
 ± 3.000 espécies
• A associação permite a 
sobrevivência dos simbiontes em 
ambientes inóspitos, onde cada 
um, individualmente, não 
sobreviveria
Protozoários
- Três grupos: 
1. Mastigophora: um ou mais 
flagelos
2. Sarcodina: rizópodos ou 
amebas
3. Ciliata: cílios curtos ao redor 
das células
- Efeito sobre a estrutura e 
funcionamento da 
comunidade microbiana
- Auxiliam na decomposição 
de resíduos orgânicos
Artrópodes
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Nematóides
Vida livre x parasitas
Interação espacial entre os
componentes bióticos e
abióticos do solo
Diâmetro de poro de 1,0 mm permite a entrada de todos os
microrganismose da maioria dos invertebrados do solo (mesofauna),
exceto minhocas e artrópodes maiores
Diâmetro de 0,005 mm permite somente a entrada de microrganismos.
Dias Diâmetro do mesh (mm)
0,005 1,00
% do material decomposto
7 2 4
14 4 8
28 8 14
56 20 28
112 30 60
224 35 85
Interação entre a microbiota e a fauna do solo
Profundidade Controle Lumbricus 
rubellus
Lumbricus 
terrestris
Apporectodea 
trapezoides
P. fluorescens (células/g de solo) (x1000)
0-5 5248 5888 3236 6760
5-10 35 616 813 724
10-15 0 19 93 178
15-20 0 0,2 64 96
20-25 0 0 5 63
25-30 0 0 5 10
30-35 0 0 0,9 1,6
35-40 0 0 0,9 1,4
Adaptado de Daane et al., 1996)
Transporte de Pseudomonas fluorescens através do perfil do solo
associado à atividade de minhocas
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Tamanho, número e biomassa dos grupos de microrganismos 
encontrados no solo
Grupo Exemplo Tamanho 
(m)
Número
(nº. g-1)
Biomassa
(Kg massa fresca ha-1 )
Vírus
Bactérias
Actinomicetos
Fungos
Algas
Protozoários
Nematóides
Minhocas
TMV
Pseudomonas
Streptomyces
Mucor
Chlorella
Euglena
Pratylenchus
Lumbricus
0,02 x 0,3
0,5 x 1,5
0,5 x 2,0
8,0*
5 x 13
15x 50
1.000**
100.000**
1010 - 1011
108 – 109
107 – 108
105 – 106
103 – 106
103 – 105
101 – 102
300 – 3.000
300 – 3.000
500 – 5.000
10 – 1.500
5 –200
1 – 100
10 – 1.000
*diâmetro; ** comprimento
Total: 1.200 – 14.000 Kg ha-1
Principais funções dos microrganismos do solo
• Decomposição da matéria orgânica do solo
• Produção de húmus
• Ciclagem de nutrientes
• Reservatório de nutrientes
• Fixação do N atmosférico
• Agregação do solo
• Decomposição de compostos xenobióticos
• Controle biológico de pragas e doenças
• Indicador de qualidade do solo
• Diversidade metabólica/diversidade genética
A biomassa microbiana do solo
Importância: Kg ha-1, g g-1
•Ciclagem (decompositores)
•Reservatório de nutrientes
•Indicador da qualidade do solo
•Diversidade metabólica/diversidade genética
A biomassa microbiana pode ser analisada por meio de:
• Contagem direta de células microbianas;
• Análises de componentes celulares específicos tais como o trifosfato de
adenosina (ATP), fosfolipídeos ou ácido murâmico;
• Medição de processos microbianos específicos tais como a
mineralização de nitrogênio ou a redução de dimetilsulfóxido a
dimetilsulfeto;
• Medição da taxa de respiração;
• Análise direta de componentes celulares solubilizados pela fumigação
com clorofórmio (método da fumigação-incubação, método da
fumigação-extração) e pelo método da irradiação extração.
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Diversidade Microbiana do Solo
 1 – 10% da diversidade de espécies é conhecida.
 Diversidade da comunidade bacteriana do solo é 170 vezes
maior do que a observada in vitro.
 4.000 a 7.000 genomas diferentes g-1 de solo (Torsvik et al., 1990).
 Solo pode conter, em alguns casos, até 10.000 espécies de
bactérias (Torsvic et al., 1996).
Limitações da avaliação da diversidade microbiana 
do solo in vitro
 Meios de cultura não são capazes de suprir todas as
condições físico-químicas necessárias ao crescimento de
todas as espécies microbianas presentes no solo;
 As populações microbianas do solo mantêm entre si relações
ecológicas de interdependência (cooperação, simbiose etc)
que não são reproduzidas nos meios de cultura de laboratório;
 Microrganismos de crescimento lento ou que formam colônias
microscópicas são ignorados;
Medidas de biomassa microbiana
 Constitui parte da fração da M.O. ativa do solo, contendo em média de 2 a
5% do C orgânico (Jenkinson & Ladd,1981) e de 1 a 5% do N total do solo
(Smith & Paul, 1990)
 A BM tem sido proposta como um indicador do estado e das mudanças da
matéria orgânica total do solo.
 Mudanças graduais e pequenas na M.O. do solo podem ser difíceis de
monitorar e detectar no curto prazo (Sparling, 1992).
 A BM, a qual possui, uma taxa de giro (formação e decomposição) rápida
(1 a 2 anos) (Jenkinson & Ladd,1981), tem sido sugerida como uma medida
mais sensível de aumento ou decréscimo na quantidade total da M.O. do
solo.
C e N da Biomassa Microbiana 
- Parte da matéria orgânica do solo constituído de organismos vivos
menores que 5 a 10 µm3.
- O processo de fumigação com clorofórmio ou a aplicação do
microondas mata e lisa as células com a liberação do material
citoplasmático para o solo. Assim, o material pode ser extraído do
solo.
- A fumigação do solo mata os microrganismos mas não afeta a matéria
orgânica morta.assim, o fluxo de CO2 origina somente da biomassa
microbiana;
- O número de microrganismos mortos nos solos não fumigados é
muito pequeno comparado com solo fumigado
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250 de solo ou 
sedimento
Amostras 
de solo
50 mL de 
CHCl3 ou 
micronda
Fumigação 
por 18 a 24 
horas
Remover CHCl3
Adicionar 1g 
de solo 
fresco
Repetir com solo não 
fumigado (controle)
FUMIGAÇÃO-INCUBAÇÃO
RESPIRAÇÃO
- Incubar por 10 dias a 25ºC
- Coletar o CO2 evoluído no 
NaOH 1 N
- Quantificar o CO2 por 
titulação com HCl 
Biomassa microbiana =
CO2 solo fumigado - CO2 solo não fumigado
K
250 de solo ou 
sedimento
Amostras 
de solo
50 mL de 
CHCl3 ou 
microondas
Fumigação 
por 18 a 24 
horas
Remover CHCl3
Repetir com solo não 
fumigado (controle)
FUMIGAÇÃO-EXTRAÇÃO
EXTRAÇÃO DO C, 
N, P, ETC
Extração com K2Cr2O7 0,17M + H2SO4
concentrado;
Realizar a digestão de um composto 
com quantidade de C conhecida 
(sacarose); 
Medir a absorção em espectrofotômetro;
Calcular o CTMB 
CTMB = CEXTMW / KME
Onde:
CEXTMW = fluxo líquido de C (diferença 
entre o C extraído do solo 
submetido à fumigação, menos o C 
extraído do solo não fumigado)
KME = 0,213, a fração de CTMB extraível 
por K2SO4 0,5M (pH 6,5 a 6,8)
Biomassa Microbiana 
Carbono da Biomassa = FC - KC
FC = (CO2-C evoluído de solos fumigados - CO2-C evoluído de solos 
não fumigados)
KC = 0,45  calibração obtida a partir da fumigação de uma 
quantidade conhecida de microrganismo.
Nitrogênio da biomassa = FN - KN
FN de uma quantidade conhecida de microrganismo = (N-NH4 +NO3
mineralizado solos fumigados - N-NH4 +NO3 mineralizado de solos não 
fumigados)
KN=0,57  calibração obtida a partir da fumigação 
Quociente microbiano (qMIC):
C da biomassa microbiana x 100
C orgânico do solo
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Teoria da “Sucessão de Ecossistemas” (Odum, 1969)
Um baixo coeficiente indica uma economia na utilização de energiaa e, 
supostamente, reflete um ecossistema mais estável.
 Quociente Metabólico (qCO2)
Relação entre a Tx. Respiração microbiana e o C biomassa
Anderson & Domsch (1985)
qCO2= C-CO2 evoluído do solo (mg/mg)
C da biomassa
Quociente metabólico (qCO2)
À medida que a determinada BM se torna mais eficiente na
utilização do recursos do ecossistema, menos C é perdido e maior
proporção de C é incorporada aos tecidos microbianos.
 Uma BM eficiente (< qCO2) tem menor taxa de respiração em
relação a uma mesma BM ineficiente (>qCO2).
Resposta a um estresse (ex. pH baixo) ou 
distúrbio no solo (ex. aração)
Alta tx. respiratória
Alta produtividade do ecossistema