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20/11/2019 1 MICRORGANISMOS DO SOLO Baseado em Moreira et al. (2018) Microrganismos do solo desempenham atividades imprescindíveis para a sustentabilidade do ecossistema. São bastante diversos (termos metabólicos e taxonômicos) 1 grama de solo 10 12 bactérias 10 5 leveduras 25 km de hifas de fungos Milhares de outros microrganismos Grupos Espécies cultiváveis Espécies não cultiváveis Archeae 407 2393 Bactéria 10339 165206 Fungo 22231 44659 NÚMERO DE ESPÉCIES CULTIVÁVEIS E NÃO CULTIVÁVEIS (2011) 99% ainda não são cultiváveis Maioria das espécies é ainda desconhecida 1 2 3 4

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MICRORGANISMOS DO SOLO

Baseado em Moreira et al. (2018)

Microrganismos do solo – desempenham atividadesimprescindíveis para a sustentabilidade do ecossistema.

São bastante diversos (termos metabólicos e taxonômicos)

1 grama de solo

1012 bactérias

105 leveduras

25 km de hifas de fungos

Milhares de outros microrganismos

Grupos Espécies cultiváveis Espécies não cultiváveis

Archeae 407 2393

Bactéria 10339 165206

Fungo 22231 44659

NÚMERO DE ESPÉCIES CULTIVÁVEIS E NÃO CULTIVÁVEIS (2011)

99% ainda não são cultiváveis

Maioria das espécies é ainda desconhecida

1 2

3 4

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Fonte de elétrons

Fonte de carbono

Fonte de energia

Luz Química

Inorgânica CO2 Fotolitotróficose.g. bactérias púrpuras metabolizantes do S

Quimiolitotróficose.g. bactérias nitrificadoras

Orgânica Substâncias orgânicas

Fotorganotróficose.g. bactérias púrpuras, exceto metabolizantes do S

Quimiorganotróficose.g. decompositores (a maioria das bactérias e fungos), animais

Água CO2 Fotoaquatróficose.g. plantas superiores, algas verdes cianobactérias

TIPOS DE METABOLISMO DOS ORGANISMOS DO SOLO CARACTERIZAÇÃO CITOLÓGICA MICROBIANA

Bactérias

-Envoltórios celulares constituído por parede celular e membrana plasmática

CARACTERIZAÇÃO CITOLÓGICA MICROBIANA

Bactérias

Gram +

Gram -

Grossa camada de peptídeoglicano

Fina camada de peptídeoglicano

CARACTERIZAÇÃO CITOLÓGICA MICROBIANA

Fungos filamentosos

-Parede celular com quitina e beta-glucanos

Fonte: @josedelacruz

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CARACTERIZAÇÃO CITOLÓGICA MICROBIANA

Leveduras

-Parede celular com mananas e glicanas

CARACTERIZAÇÃO CITOLÓGICA MICROBIANA

Protozoários

-Não possuem parede celular (apenas membrana plasmática)

EXTRAÇÃO DE DNA MICROBIANO DO SOLO

Lise/Precipitação demacromoléculas

Filtração Limpeza DNA puro

TÉCNICAS MOLECULARES UTILIZADAS PARA ESTUDO DO SOLO

- Importância na classificação microbiana do solo;- Estudos de diversidade;- Sensibilidade para detectar cultiváveis e não cultiváveis.

A técnica a ser utilizada vai variar de acordo com o objetivopretendido.

Mais utilizada: PCR

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REAÇÃO EM CADEIA DE POLIMERASE (PCR) ELETROFORESE EM GEL DE AGAROSE

VISUALIZAÇÃO DOS FRAGMENTOS DE DNA VISUALIZAÇÃO DOS FRAGMENTOS DE DNA

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BACTÉRIAS FIXADORAS DE NITROGÊNIO

Nitrogênio: constituinte importante das proteínas, dos ácidos nucleicos e da clorofila.

Fertilização do solo com N:- Adubação nitrogenada - Adubação orgânica- Utilização de bactérias fixadoras de nitrogênio atmosférico

BACTÉRIAS FIXADORAS DE NITROGÊNIO

Fixação biológica do nitrogênio

nitrogenase

N2 + 8H+ + 16 ATP + 8 e- 2 NH3 + H2 + 16 ADP + 16 Pi

Nitrogenase:Fe-proteína (coleta a força redutora e energia)Fe-Mo-proteína (coleta e reduz o nitrogênio)

FIXAÇÃO BIOLÓGICA DE NITROGÊNIO

Bactérias fixadoras de nitrogênio (diazotróficas)

Vida livre Associativas Simbiose

FIXAÇÃO BIOLÓGICA DE NITROGÊNIO

Além de fixar nitrogênio, essas bactérias podem:1. Solubilizar fosfatos2. Produzir hormônios (auxinas, giberelinas...)3. Serem antagonistas a patógenos4. Degradar compostos poluentes5. Promover o crescimento vegetal

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BACTÉRIAS DIAZOTRÓFICAS ASSOCIATIVAS

Essas bactérias podem ser isoladas de solo, raízes, colmos e folhas

Mais comum em associação com Poaceae

Azospirillum brasilense

BACTÉRIAS DIAZOTRÓFICAS ASSOCIATIVAS

Efficiency of inoculant with Azospirillum brasilense on the growth and yield of second-harvest maize (Costa et al., 2015)

FIXAÇÃO BIOLÓGICA DE NITROGÊNIO

As bactérias que nodulam leguminosas são conhecidas como rizóbios

- Cerca de 88% de 5 mil espécies de leguminosas analisadas formam simbiose com rizóbios.Exceções importantes:

Cerejeira(Amburana acreana)

Jatobá(Hymenaea courbaril)

Pau-brasil(Caesalpinia echinata)

BACTÉRIAS QUE NODULAM LEGUMINOSAS

Atualmente são conhecidas mais de 100 espécies de rizóbios(principalmente da família Rhizobiaceae)

1. A simbiose se inicia com uma troca de sinais moleculares entre osrizóbios e as raízes da planta

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BACTÉRIAS QUE NODULAM LEGUMINOSAS

2. Os rizóbios penetram no interior das raízes (por meio de um cordão de infecção ou por rupturas nas raízes)

BACTÉRIAS QUE NODULAM LEGUMINOSAS

3. Formação dos nódulos, onde os rizóbios passam a viver e fixarbiologicamente o nitrogênio4. O nitrogênio fixado é então assimilado pela planta hospedeira. Emtroca, a planta oferece carboidratos para a as bactérias

COLETA DE NÓDULOS NO CAMPO

Plantas herbáceas

Não devem ser puxadas pela parte aérea!Escavar ao redor da planta com uma enxada, afofar a terra e retirar a planta cuidadosamente. Eliminar o solo das raízes com água.

Plantas arbóreas

Seguir uma raiz a partir do tronco da árvore, retirar o solo cuidadosamente em busca de raízes secundárias (onde se formam os nódulos)

COLETA DE NÓDULOS NO CAMPO

Cultivo em meio de cultura

Fonte:Projeto Caatinga

(UFERSA)

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INOCULAÇÃO DE RIZÓBIOS EM SEMENTES

Inoculante: mistura de rizóbios com um produto líquido ousólido que servirá como veículo e protegerá os rizóbios

Atualmente: rizóbios selecionados p/ cerca de 100 sps vegetaisUtilização aprovada no MAPA

INOCULAÇÃO DE RIZÓBIOS EM SEMENTES

Inoculação:1. Umidificação das sementes (água ou água açucarada)2. Dose recomendada pelo fabricante3. Deve ser realizado no momento do plantio e à sombra

ESTRATÉGIAS PARA AUMENTAR A CONTRIBUIÇÃO DA FIXAÇÃOBIOLÓGICA DE NITROGÊNIO NOS AGROECOSSISTEMAS

1. Selecionando combinações hospedeiro-microssimbiontesmais eficientes2. Adubação verde3. Rotação de culturas4. Consórcio entre plantas5. Sistemas Agroflorestais

PROCEDIMENTOS PARA A AULA PRÁTICA (MACROFAUNA)

Método TSBF (Anderson & Ingram, 1993)

Materiais necessários:- Jaleco- Pá/Enxada- Bandejas brancas (quatro)- Frascos com álcool 70% (quatro)- Lupa de mão- Régua

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PROCEDIMENTOS PARA A AULA PRÁTICA (MACROFAUNA)

Método TSBF (Anderson & Ingram, 1993)

Demarcar a área a ser estudada (25 x 25 cm)

25 cm25 cm

0-10 cm

10-20 cm

20-30 cm

MICRORGANISMOS DO SOLO: FUNGOS

Grupo bastante diversificado (morfologia e filogenia)Compreendem a maior biomassa microbiana do solo

Características comuns a todos os fungos:

1. Talo eucariótico

2. Absorção de nutrientes

3. Heterotrofismo

4. Formação de esporos

5. Parede celular com quitina

ESTRUTURAS REPRODUTIVAS

A estrutura básica de reprodução dos fungos é o esporo, capaz degerar um novo indivíduo.

Ciclo de vida

Fase anamórfica (assexuada)

Fase teleomórfica (sexuada)

CICLO DE VIDA DOS FUNGOS

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ESPOROS ASSEXUAIS

A estrutura básica de reprodução dos fungos é o esporo, capaz degerar um novo indivíduo. Esporos assexuais: CONÍDIOS

ESPOROS SEXUAIS

Resultam da meiose. Oósporos, zigósporos, ascósporos ebasidiósporos.

ESPOROS SEXUAIS

Rhizopus stolonifer

ESPOROS SEXUAIS

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ESPOROS SEXUAIS IMPORTÂNCIA DOS FUNGOS

- Decomposição de matéria orgânica;- Associações simbióticas;- Ciclagem de nutrientes;- Preparo de alimentos;- Formulações de medicamentos;- Patógenos.

MODO DE VIDA DOS FUNGOS

Saprófitas: vivem sobre a matéria orgânica proveniente de organismos mortos.

Simbiontes: folhas (endófitos), raízes (micorrizas), algas e cianobactérias (liquens)

Patógenos: de animais e de plantas (fitopatógenos)

A maioria dos fungos exige alta umidade e temperaturas elevadas para o seu

desenvolvimento e crescimento (com poucas exceções)

CLASSIFICAÇÃO DOS FUNGOS

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FUNGOS DO SOLO

Fungos Saprófitas

Maior proporção de espécies fúngicas

Decomposição de polímeros estruturaisde plantas:

Celulose, hemicelulose e lignina

Produção de enzimas de interessebiotecnológico

FUNGOS DO SOLO

Fungos Fitopatogênicos

Grupo que mais causa doenças em plantas

+ 70% das doenças de plantas

Grande diversidade de agentesAltas perdas de produção

FUNGOS DO SOLO

Fungos Benéficos

Micorrizas (endo e ectomicorrizas)

Promotores de crescimento de plantas

Supressão de doenças causadas poroutros microrganismos

MICORRIZAS

mykes = fungos rhiza = raiz

Associação simbiótica mutualística entre raízes de plantas e fungos do solo

Simbioses mais abundantes na natureza Possibilitaram a adaptação das plantas ao ambiente terrestreOcorrem em mais de 90% das plantas vasculares Importante para a agricultura e manutenção dos ecossistemas

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MICORRIZAS

90% das famíliasbotânicas conhecidas

Angiospermas

Gimnospermas

Pteridófitas

Briófitas

Pode ser encontrada em todos os biomas brasileiros!

MICORRIZAS

Importância

Aumentam a absorção de nutrientes pela planta (P, Cu, Zn...) Aumentam a tolerância a elementos tóxicos (Mn, Cd)Aumentam a tolerância a estresses hídricosAumentam a estabilidade dos agregados do soloPodem aumentar a tolerância a fitopatógenos

Podem transferir nutrientes em diferentes plantas colonizadas simultaneamente pelo mesmo fungo

MICORRIZAS

Endomicorrizas: foram estruturas especializadas no córtex da raiz epenetram na parede celular da planta.

- Micorrizas arbusculares- Micorrizas ericóides- Micorrizas orquidóides- Micorrizas eriquóides

Ectomicorrizas: crescem entre as células do córtex da raiz,formando uma estrutura chamada de rede de Hartig e nãopenetram na parede celular da planta.

MICORRIZAS

(a) ectomicorrizas(b) micorrizas arbusculares(c) micorrizas ericóides(d) micorrizas de orquídeas(e) micorrizas arbutóides(f) micorrizas monotrepóides

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MICORRIZAS ARBUSCULARES

Filo Glomeromycota (19 gêneros e 230 espécies)Fungos Micorrízicos Arbusculares (FMAs)

MICORRIZAS ARBUSCULARES

MICORRIZAS ARBUSCULARES

É a associação micorrízica mais abundante e comumBaixa especificidade de hospedeirosSão considerados biotróficos obrigatórios na naturezaApenas a reprodução assexuada é conhecida atualmente.

Arbúsculos superfície de troca de nutrientesVesículas estrutura de reservaHifas externas absorção de nutrientes e águaEsporos propagação

MICORRIZAS ARBUSCULARES

Principais gêneros:FunneliformisGlomusGigasporaScutellosporaAcaulospora

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ECTOMICORRIZAS

Filos Basidiomycota e Ascomycota (6 mil espécies de fungos)ECM (ectomicorrizas)Podem ser saprofíticos e não apresentam ampla gama dehospedeiras

ECTOMICORRIZAS

As raízes são morfologicamente modificadasFormação do manto fúngico

ECTOMICORRIZAS

São importantes para a silvicultura brasileiraEucalyptus sppPinus spp

Scleroderma

Pisolithus

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ECTENDOMICORRIZAS

Formada por fungos dos filos Basidiomycota e AscomycotaGimnospermas e AngiospermasAusência de manto e presença da rede de Hartig com penetraçãona parece celular do hospedeiro.

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