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Alterações na rizosfera e seus efeitos nas interações hospedeiro-patógeno

Célia Regina Tremacoldi

Embrapa Amazônia Oriental. Setor de Fitopatologia, tremacol@cpatu.embrapa.br

Estratégias normalmente utilizadas para o controle de doen-ças de plantas. como a aplicação de defensi vos químicos e ouso de cultivares resistentes. são geralmente mais eficientescontra patógcnos de parte aérea do que aqueles de solo. O usode métodos culturais. especialmente os agentes de controlebiológico capazes de colonizar os solos. e a adição de compos-tos orgânicos apresenta efeito supressivo contra doenças de

RESUMO

plantas causadas por fungos e bactérias de solo. assim comopor nernutóides, em vários sistemas agrícolas. contribuindo tam-bém para reduzir a utilização de defensivos químicos. O objeti-vo deste trabalho é apresentar um estudo sobre o efeito derizobuctérias promotoras do crescimento e de compostos orgâ-nicos sobre o desenvolvimento de plantas e a estrutura da co-munidade microbiana da rizosfera.

ABSTRACT

Cornmon plant discase managcment str.uegies. for exarnple,applicution 01' chernicals and use 01' resistant cultivars, aregenerally more cftectivc against aerial plant pathogens thansoil-borne counterparts. The use of cultural methods, especiallybiological control agents able to multiply within soils and organicrnauer cornpost has been found to be suppressive aguinst plant

diseases causcd by soilborne Iungi, bactéria or nernatodes invarious cropping systerns and can be to reduce the widespreadapplication of chernicals. The aim of this work is prescnt a studyabout the effect of the plant growth-promoting rhizobacreriaand the organic matter compost on plant growth and microbialcornrnunity structure in the rhizosphere.

Palavras-chave: composto orgânico. Pseudomonasjluorescens. supressividade. controle biológico

Estratégias como o uso de defensivos químicos e de cultivaresresistentes. cornumente utilizadas no manejo de doenças de cultu-ras agrícolas. geralmente são mais eficientes contra patógenos departe aérea do que aqueles de solo. Um dos obstáculos ao contro-le destes últimos é que. tecnicamente. é difícil tratar grandes volu-mes de solo com produtos químicos e alguns vêm sendo retiradosdo mercado. por razões toxicológicas e ambientais. Outro fatordesfavorável é que propágulos de vários patógenos são altamen-te resistentes e permanecem viáveis nos solos por muitos anos.Assim, métodos culturais e que se utilizam de agentes de con-trole biológico, visando a supressividade de doenças veicula-das pelo solo. despertam um interesse cada vez mai.ir,

Summa Phytopathol., Borucatu, v. 32. supl., p. J ()f)-I-: L 2()llh

Na busca da supressividade dos solos contra importantespatógenos que afetam muitos sistemas agrícolas. a adição decompostos orgânicos e de microrganismos antagônicos. isola-damente ou em conjunto, é a técnica mais estudada nos últimosanos. Os antibióticos produzidos por rizobuctérias promotorasdo crescimento de plantas. ou bactérias rizocompetentes, são omecanismo chave da supressão de doenças. principalmente o2.4-diacetilfloroglucinol e as fenazinas. produzidos porPseudomonas./luorescens. Por outro lado. exsudatos de raizesinfluenciam diretamente organismos patogênicos, simbiontesou saprófitas que habitam a superficie radicular ou o córtex epodem atuar como fatores decisivos na manutenção dos agen-

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tes de biocontrole adicionados ao solo.Neste contexto. esta palestra abordará o impacto da adição de

compostos orgânicos e de isolados de P fluorescens sobre a co-munidade microbiana e a supressividade do solo a doenças.Rizosfera

A rizosfera é a parte do solo imediata às raizes. com um adois milímetros de espessura. a partir da superfície radicular. Deforma mais ampla. devido à densidade de raizes que as plantasemitem. considera-se a rizosfera como a porção de solo queenvolve essas raízes e onde ocorrem relações físicas e químicasque afetam a estrutura do solo e os microrganismos que alivivem. A absorção de nutrientes pela planta. a decomposiçãoda matéria orgânica e uma variedade de interações entre osmicrorganismos são algumas dessas importantes relações.

A maior concentração de microrganismos. no solo. é encon-trada na rizosfera, devido aos exsudatos das raizes. como açú-cares. arninoácidos. ácidos orgânicos. lipídios, vitaminas. pro-teínas. enzimas. entre outros (I). Estes compostos liberadospelas raíz e s podem atrair tanto fungos e bactériasdecornpositores como aqueles patogênicos e. dependendo daquantidade e natureza das substâncias, pode haver ofavorecimento dos patógenos ou das relações de antagonis-mo. desfavoráveis aos mesmos. O estabelecimento de antago-nistas. no mesmo campo de atuação do patógeno. é considera-do um fator de fundamental importância para tornar um solosupressivo it doença. Denominar um solo como supressivo nãosignifica a eliminação do patógcno, mas a ausência ou supres-são da doença nos casos em que plantas suscetíveis são culti-vadas nesse solo (2).Pseudomonas fluorescens e biocontrole na rizosfcra

Durante a década de 60. solos com propriedades que supri-miam determinadas doenças de plantas começaram a ser melhorestudados. Foram identificados. assim. vários microrganismoscom capacidade de interferir no desenvolvimento de patógcnos,vislumbrando-se seu uso como agentes de controle biológicode doenças de plantas (3). Nos últimos vinte anos. são numero-sos os trabalhos sobre os efeitos benéficos de P.\Cllc!0Il10110Sfluorescens sobre o crescimento das plantas. independente-mente da presença de patógenos (4). Assim. muitas espécies dePseudomonas são descritas como eficazes para controlar do-enças radiculares causadas por fungos e por bactérias (5). Umdos mecanismos pelos quais as Pseudomonas fluorescentespromovem o crescimento vegetal. sendo chamadas derizobactérias promotoras do crescimento de plantas ou bactéri-as rizocompetentes. é a supressão de microrganismospatogênicos. Estas bactérias também podem manifestar seusefeitos indiretamente, estimulando a ação de organismos bené-ficos associados às raizes, como as micorrizas. Diferentes me-canismos estão associados à supressão de doenças porPseudomonas, como a antibiose, a competição por nutrientes epelos sítios de colonização, e a indução de mecanismos de de-fesa nas plantas (6). Os antibióticos produzidos por rizobactériaspromotoras do crescimento de plantas, ou bactériasrizocompetentes, são o mecanismo chave da supressão de do-enças, principalmente o 2,4-diacetilfloroglucinol e as fenazinas,produzidos por Pseudomonas fluorescens (7). A inibição dospatógenos pela produção de metabólitos antimicrobianos ouqueladores de ferro são considerados os principais mecanis-mos de biocontrole dessas bactérias, as quais também são ca-pazes de degradar fatores de virulência dos patógenos, como

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toxinas, impedir a germinação de seus propágulos (8) e. ainda,produzir e liberar enzimas extracelulares, como quitinases,laminarases e glucanases. que podem degradar paredes fúngicas(9). Interessante é a constatação de que algumas Pseudomonasquando intimamente associadas às raízes, podem induzir meca-nismos de resistência sistêmica em plantas. contra patógenosfúngicos ou bacterianos (10).

A colonização das raizes é um pré-requisito para se viabilizaros mecanismos de biocontrole, pelas PSClIc!OI1l0Ilas. Uma colo-nização efetiva está ligada diretamente com a competição bemsucedida com outros microrganismos. Para exibir efeitossupressivos sobre uma doença. um agente de biocontrole ne-cessita distribuir-se por toda a raiz. multiplicar-se e sobreviverpor várias semanas na rizosfera, necessitando, para isso. nãosofrer influência negativa de outros microrganismos natural-mente presentes. dos cxsudatos radiculares da planta hospe-deira. assim como de características do solo. como pH. tempe-ratura. umidade e textura (6).

Recentemente. espécies de Pscudonionas, geneticamentetransformadas para alta atividade antagônica a patógenos deplantas. vêm sendo testadas em adição a solos e compostosorgânicos. Alguns trabalhos. além de verificar o potencial deutilização dessas bactérias modificadas para a supressão dedoenças. também analisam o efeito de sua presença sobre acomunidade microbiana da rizosfcra e o desenvolvimento dasplantas. O impacto de P chlororaphis IDVI e P putida RA2.marcadux cromosxornicamcntc com .!i/i). antagônicas a Ralstonia.1Ii!(///(/C(,(/l"IIlIl. foi observado sobre características de cresci-mento de plantas de milho e sobre os microrganismos darizosfcra. Houve um pequeno efeito de redução do crescimentodas plantas de milho inoculadas, atribuído ú competição pornutrientes e ação de mctubólitos sccundáriox das bactérias.uma vez que foram testadas altas conccntruçôcx de inoculo.Um balanço desfavorável à comunidade microbiana nativa darizosícru também ocorreu. provavelmente pela competição eantibiosc das Pscudomonas ( 1 I).

P.fll/orc.\'C('l1s 2-7lJ. Q~rl-lJ6, e um rccombinante Z30-l)7 pro-duzem os antibióticos fenazina-I-ácido carboxílico e 2.4-diacetilfloroglucinol. A colonização da rizosfera por estas estir-pes e as alterações da estrutura da comunidade bacteriana fo-ram avaliadas em vários ciclos de desenvolvimento de trigo.Quando adicionadas ao solo ao logarítmo de quatro células porgrama. antes do plantio, as duas estirpes colonizaram as raizesdo trigo germinado em níveis superiores ao logarítmo de 6,5células por grama. A estrutura da comunidade bacteriana nativasofreu grandes alterações. após o tratamento com asPseudomonas, mas a maioria delas não foi consistentementerelacionada à abundância das estirpes inoculantes na rizosferaou à sua transformação genética. No entanto, a inoculação comZ30-97 resultou sempre em aumento da comunidade bacterianada rizosfera, previamente associada com o decréscimo de doen-ça nas raízes (12).

Outra P fluorescens SBW25, geneticamente modificada paraa produção de fenazina-l-ácido carboxílico e com ação supressivaa Pythium ultimum, foi avaliada quanto ao efeito sobre a comu-nidade microbiana nativa do solo e seu potencial supressivo adoenças. Testada em solo infestado com Pythium spp., a bacté-ria modificada apresentou alta supressão ao patógeno, quandocomparada à mesma estirpe não modificada geneticamente.Quando ínoculada na rizosfera de ervilha, trigo e beterraba,

Sum11U1 Phytopathol., Botucatu, v. 32, supl., p. 108-171, 2006

suprimiu a infecção por Pythium sp., Fusarium spp.,Gaeumannomyces graminis var. tritici, Phytophthoracinnamomi e Rhizoctonia solani, além de promover um aumen-to na biomassa total das plantas. A diversidade da comunidademicrobiana da rizosfera em plantas inoculadas foi altamente si-milar àquela observada em sistemas não inoculados. Outro re-sultado interessante foi observar que as bactérias modificadasnão exerceram influência negativa sobre a comunidade de fun-gos micorrízicos presente no solo (13).Composto orgânico

Muitas são as formas de compostos de matéria orgânicautilizados na agricultura, como fertilizantes ou para melhorar aestrutura física dos solos, a partir de estercos animais, restosvegetais, cascas de árvores, tortas de dendê, mamona, soja edo excedente da matéria orgânica do lixo domiciliar e do esgoto.Um composto é um processo trifásico, dinâmico, onde a matériaorgânica fresca é transformada e mineralizada pela atividade demicrorganismos aeróbicos. Além do efeito físico e nutricional,um composto incorporado ao solo estimula a atividademicrobiana, o que aumenta a competição entre os microrganis-mos, limitando a atividade dos patógenos, e ativa os processosde antibiose e Iise dos propágulos. Sabe-se, também, que aadição de microrganismos específicos ao composto aumentasua supressividade a doenças (14).

Verticil/ium biguttatum, um micoparasita de Rhizoctoniasolani, e um isolado não-patogênico de Fusarium oxysporum,antagônico a F oxysporum causador de murcha. foram inocula-dos em solo e três tipos de composto. de diferentes estágios dernaturação, Os antagonistas sobreviveram por mais de três me-ses. em altas concentrações (103 - 10" u.f.c/g), no solo e noscompostos. A supressividade aos patógenos ocorreu em to-dos os compostos e aumentou com a adição dos antagonistas.enquanto que o solo não foi supressivo, mesmo em presençados microrganismos. Um composto passa por três estágios dematuração, da matéria orgânica fresca até o composto total-mente maturado e foi observado que a menor supressão àsdoenças ocorreu nos compostos jii maturados. que apresenta-ram os menores Índices de sobrevi vência dos antagonistas ( 15).

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