interações entre fungos micorrízicosmicorrízicos...
Post on 09-Nov-2018
215 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Interações entre fungos Interações entre fungos
micorrízicosmicorrízicos arbuscularesarbusculares (FMA) (FMA)
e outros microrganismos da e outros microrganismos da
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCOPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA DO SOLO
DISCIPLINA: SEMINÁRIO EM CIÊNCIA DO SOLO IIPROFESSOR: Dr. MÁRIO DE ANDRADE LIRA JÚNIOR
e outros microrganismos da e outros microrganismos da
rizosferarizosfera//micorrizosferamicorrizosfera
MarsílvioMarsílvio Gonçalves PereiraGonçalves PereiraMestrandoMestrando
Profª. Dra. Carolina Profª. Dra. Carolina EtieneEtiene de Rosália e Silva Santosde Rosália e Silva SantosOrientadoraOrientadora
Dra. Ana Dolores Santiago FreitasDra. Ana Dolores Santiago FreitasCoCo--orientadoraorientadora
Fonte:http://invam.caf.wvu.edu/index.html
Fungos Micorrízicos Arbusculares
Quem são?
Microrganismos do solo quecoexistem e interagem com outros microrganismos na rizosfera/micorrizosfera
Fonte: Jackson , R. M. e Mason, P. A. Mycorrhiza. 1984, p. 13 Fig 1b. Diagrama de Micorriza Arbuscular (MA)
Figura 1a. Raiz com MA
htt
p:/
/inva
m.c
af.w
vu.e
du
/fu
ng
i/tax
on
om
y/cl
assi
fica
tio
n.h
tm, 2
009.
Classificação Filogenética Atual dos FMAs – INVAM, 2009F
on
te:
htt
p:/
/inva
m.c
af.w
vu.e
du
/fu
ng
i/tax
on
om
y/cl
assi
fica
tio
n.h
tm
Figura2. Classificação dos FMAs
RIZOSFERA ou RIZOSFERA ou MICORRIZOSFERA?MICORRIZOSFERA?
O QUE É RIZOSFERA O QUE É RIZOSFERA e MICORRIZOSFERA?e MICORRIZOSFERA?
A RIZOSFERA
“a região dosolo que recebe influência direta
das raízes, possibilitando
RR
II
ZZ
OOpossibilitando proliferação microbiana”
Hiltner (1904)
Figura 4. Rizosfera. Proliferação intensa de microrganismos ao redor da Raiz (Ra) formandoa Rizosfera (Ri) - (Andrade & Nogueira, 2005).
OO
SS
FF
EE
RR
AA
A rizosfera/micorrizosfera e seus efeitos na comunidade microbiana – efeito rizosférico
Fig. 7 – Distribuição de grupos microbianos na rizosferaFonte: Adaptado de Bazin et al. 1990 In:Cardoso e Nogueira, 2007.
Gradiente de microrganismos na rizosfera/micorrizosfera
Fig. 8 – A) Número de grupos microbianos morfologicamente distintos e número total de
células determinado por Microscopia Eletrônica de Transmissão em seções ultrafinas de raízesde trevo (Adaptado de Foster, 1986). B) Número de microrganismos na rizosfera e matériaseca de plantas de milho de acordo com a idade da planta (Adaptado de Brasil-Batista,2003).In:Cardoso e Nogueira, 2007.
A MICORRIZOSFERA
“zona de influência das
MM
II
CC
OO
RR
RR influência das micorrizas”
Oswall e Fechau (1968)
RR
II
ZZ
OO
SS
FF
EE
RR
AA
Figura 5. Representação da micorrizosfera
Fonte: Smith e Read,1997
Mecanismo de ação da associação micorrízica
Fonte:Rosendahl, 2008
Figura 6. Esquema de ação das micorrizas – Pereira, 2009.
Áreas de aplicação prática de estudos micorrízicos
Áreas de aplicação prática de estudos micorrízicos
Aproveitamento eficiente de fertilizantes
Estabelecimento de agroecossistemas de produção sustentável
Aumento da produtividade vegetal
MICORRIZA Tolerância a stress hídrico
Regeneração de comunidades vegetais
naturais
Práticas de reflerestamento
Recuperação de solos degradados
Tolerância a patógenosedáficos
Micorrizas Arbusculares
constituem sistema simbiótico com culturas de
interesse agronômico, pastoril e florestal.
aumenta o potencial de
melhora a estrutura do solopor melhorar a aeração epercolação da água(Linderman, 1992).
aumenta o potencial de absorção d’água e de
nutrientes pelo sistema radicular
Fonte: Silva e Colozzi Filho (2007).
Papéis das micorrizas arbusculares no crescimento das plantas
BIORREGULADORA• Substâncias de
crescimento• Relação água-planta
• Alterações bioquímicas
BIOCONTROLADORA• Biocontrole
• Redução de danos• Estresses abióticos
• Alterações bioquímicas e fisiológicas
• Estresses abióticos• Agregação do solo
BIOFERTILIZANTE
• Absorção e utilização denutrientes
• Nodulação e FBN nas leguminosas• Amenização de efeitos diversos• Nutrição balanceada• Disponibilidade de nutrientes
APLICAÇÃO PARA:- Reduzir agroquímicos- Amenizar estresses- Facilitar a revegetaçãoou reflorestamento
Fonte: Siqueira e Klauberg-Filho (2000).
Fatores que influenciam na formação e funcionamento da simbiose MA – micorriza arbuscular
MicotrofiaDependência
Sistema radicular
PropágulosAdaptabilidade
SIMBIOTROFISMO
Assimilados
Nutrientes
FertilidadeOrganismos
Uso e preparoRegime hídrico
DependênciaSistema radicular
Exigência nutricional
Micélio externoEficiência simbiótica
SOLO
Tecnologia:Inoculação
Fungos indígenas(Manejo)
EspécieMelhoramentoBiocidasSistema de cultivo
MA
Fonte: Siqueira e Klauberg-Filho (2000).
. Mudanças na fisiologia do fitossimbionte
Alteração estrutural e bioquímica daAlteração estrutural e bioquímica da
célcél. . hospedhosped. . -- permeabilidade/permeabilidade/plasmalemaplasmalemaAlteração na absorção de minerais do soloAlteração na absorção de minerais do solo
. Mudanças na morfologia e fisiologia da raiz
EFEITO DAS PLANTAS MICORRIZADASEFEITO DAS PLANTAS MICORRIZADASSOBRE AS INTERAÇÕES MICROBIANAS NA RIZOSFERA
Mudanças na microbiota/Interações microbianas
Alteração qual./quant.Alteração qual./quant.--exsudaçãoexsudação Mudanças na partição de Mudanças na partição de fotossintatosfotossintatos p/RZ e PAp/RZ e PA
Mudanças nas concentrações de Mudanças nas concentrações de fitormôniosfitormônios(auxinas,(auxinas,citocininascitocininas))
Aumento da taxa fotossintéticaAumento da taxa fotossintética
célcél. . hospedhosped. . -- permeabilidade/permeabilidade/plasmalemaplasmalema
Alterações Causadas por Fungos Micorrízicos na Rizosfera
Figura - Microscopia eletrônica de varredura mostrando o crescimento microbiano sobre a superfície dobulbo basal e hifa do fungo micorrízico Gigaspora rosea. (Nogueira, 2002).In:: Cardoso e Nogueira, 2007.
IMPORTÂNCIA DO ESTUDO DAS INTERAÇÕESMICROBIANAS NA RIZOSFERA – FMA E OUTROS
MICRORGANISMOS
(COLEMAN, 1985 apud READ, 1992)
. Melhor compreensão da biologia da rizosfera
. Melhor compreensão da função das interações nos ecossistemas
. Perspectiva de estudo das micorrizas num contexto de coexistência de outras interações complexas na rizosfera
. Potencial de uso na agricultura sustentável
Tópicos atuais da pesquisa sobre interações entre os fungos micorrízicos arbusculares e outros
microrganismos no mundo e no Brasil
Aspecto Situação mundial Situação brasileira Publicação brasileira
Interações biológicas
Interação MA comfixadores de Natmosférico e compragas ainda pouco
Estudos sobreinteração comdiazotróficos eRhizobium em
Paula et al. (1991, 92,93); Silveira et al.(1995); Balota et al.(1995, 97); Hungria etpragas ainda pouco
exploradas. Potencialpara controlebiológico em estudo.
Rhizobium emandamento. Estudode interação MA xpragas atualmenteinexistem.
(1995, 97); Hungria etal. (1997).
(LINDERMAN, 1992; BAREA et al., 1994; BAREA et al.,1997)
Fonte: Siqueira e Klauberg-Filho (2000).
Microrganismos que interagem com FMAs
ActinomicetosActinomicetos
RizobactériasRizobactériasPromotoras de Promotoras de Crescimento de Crescimento de
PlantasPlantas
Bactérias Bactérias Fixadoras de Fixadoras de NitrogênioNitrogênio
FMAsFMAsBactérias da Bactérias da ciclagem de ciclagem de nutrientesnutrientes
Bactérias Bactérias SolubilizadorasSolubilizadoras
de Fosfatode Fosfato
Bactérias Bactérias fitopatogênicasfitopatogênicas
Fungos Fungos patogênicospatogênicos
Nematóides Nematóides fitopatogênicosfitopatogênicos
Interações Microbianas
Mutualismo
Neutralismo Comensalismo
Gra
die
nte
de b
enefí
cio
da e
spécie
B
0+
Competição Antagonismo -Amensalismo
Agonismo(Parasitismo)
Gradiente de benefício da espécie A
Gra
die
nte
de b
enefí
cio
da e
spécie
B
-
- 0 +
Fig – Interações entre espécies. Adaptado de Lewis, 1985 e Johnson
et al., 1997 e França, 2004.
SimbioseSimbiose(Gr. Syn = juntos + bios = vida)
Conceito criado pelo biólogo alemão HenrichAnton de Bary, em 1879, para se referir a
espécies de uma comunidade que apresentam espécies de uma comunidade que apresentam uma relação ecológica próxima e
interdependente.
Comensalismo ParasitismoMutualismo
França, 2004.
Níveis de Interação
Interações Indiretas
Interações diretas
. Colonização rizosférica – nível de formação das interações
. Funcional – nível de desenvolvimento e atividade
. Nutricional – nível do status nutricional da planta
Interações diretasprotocoperação-sintrofismo-sinergismo/comensalismo
• Colonização de Acetobacter diazotrophicus em esporos de Glomus clarum.
PAULA et al., 1991
• Isolaram Azospirilum sp.da superfície esterilizada deesporos de FMA (Glomus fasciculatum, G. intraradices,esporos de FMA (Glomus fasciculatum, G. intraradices,
G. scientillans, G. mosseae, Gigaspora gilmorei,
Endogone dussi.
• Maior atividade da nitrogenase em Azospirillum sp. Isolados de Glomus sp.
TILAK, et al., 1989
• Estes trabalhos sugerem uma intrínsecaassociação espacial no que a bactéria pode utilizaro P e o C do FMA, e o FMA pode transportar Nfixado da bactéria p/a planta.
•• RealizaramRealizaram aa inoculaçãoinoculação dede bactériasbactériascomocomo KlebsiellaKlebsiella spsp..,, umum isoladoisolado(bactéria(bactéria E)E) homólogohomólogo aa BurkholderiaBurkholderia
Interações diretasprotocoperação-sintrofismo-sinergismo/comensalismo
(bactéria(bactéria E)E) homólogohomólogo aa BurkholderiaBurkholderiaee AzospirillumAzospirillum lipoferumlipoferum resultandoresultandoemem aumentoaumento dodo acúmuloacúmulo dede NN nanaparteparte aéreaaérea dasdas plantasplantas dede mandiocamandiocamicorrizadasmicorrizadas emem cercacerca dede oitooito vezesvezesemem comparaçãocomparação comcom asas plantasplantas--controlecontrole nãonão micorrizadasmicorrizadas..
Balota et al., 1997
Outros microrganismos isolados de esporos e colonizando o micélio de FMAs
Fungos
(Ross & (Ross & DanielsDaniels, , 1982; 1982; CarpenterCarpenter--
BoggsBoggs etet al., 1995)al., 1995)
FMAs
Bactérias
((GerdemanGerdeman & & TrappeTrappe, 1974), 1974)
Actinomicetos
((BhattacharjeeBhattacharjee etetal., 1982 ; al., 1982 ;
CarpenterCarpenter--BoggsBoggsetet al., 1995)al., 1995)
Interações entre FMAs e actinomicetos
•• DemonstraramDemonstraram aa existênciaexistência dede umauma diversidadediversidadedede actinoactino decompositoresdecompositores dede quitinaquitina (ODQ)(ODQ)associadosassociados c/esporosc/esporos dede FMAFMA..
•• DeDe 190190 esporosesporos ((GG.. macrocarpummacrocarpum)) -- 100100 espesp..produziramproduziram -- umauma ouou maismais colôniascolônias dede ODQODQ ((8282%%actinoactino (+(+ StreptomycesStreptomyces));; 1717%% bactbact.. ee 11%% fungo)fungo)
Ames et al., 1989
• ODQ isolados de esporos de FMA:
• 82% - actinomicetos
• Streptomyces;
• Streptosporangium;
• Nocardia.
• 17% - bactérias
• 1% - fungos
Interações entre FMAs e actinomicetos
•• IsolaramIsolaram fungosfungos ee actinomicetosactinomicetos parasitasparasitas dedeesporosesporos dede FMAFMA ((GigasporaGigaspora giganteagigantea)) isoladosisoladosdede dunaduna;;
•• Dos 271 isolados, 44 Dos 271 isolados, 44 sppspp. de fungos + 6 . de fungos + 6 sppspp. . de de actinoactino foram recuperados;foram recuperados;
•• 31 31 sppspp. isoladas foram testadas/parasitismo de . isoladas foram testadas/parasitismo de esporos;esporos;
Lee e Koske, 1994
esporos;esporos;
•• .22 .22 sppspp. funcionaram como parasitas . funcionaram como parasitas --formação formação de projeções internas e canais radiais finos.de projeções internas e canais radiais finos.
•• EstesEstes dadosdados sugeremsugerem queque oo parasitismoparasitismop/fungosp/fungos ee actinoactino podempodem influenciarinfluenciar aadinâmicadinâmica populacionalpopulacional dede esporosesporos dedeFMAFMA..
Interações indiretascompetição-antagonismo-sinergismo
•• AnalizaramAnalizaram quantitquantit..//qualitqualit.. populaçõespopulações dedebactériabactéria ee actinoactino emem vasosvasos c/c/ PanicumPanicummaximummaximum ++ diferentesdiferentes sppspp.. dede FMAFMA;;
•• EvidenciaramEvidenciaram queque aa populpopul.. dede bactériabactéria totaltotal foifoimaiormaior emem plantasplantas colonizadascolonizadas c/c/ GlomusGlomusfasciculatumfasciculatum;; GigasporaGigaspora margaritamargarita eeSSclerocystisclerocystis dusiidusii dodo queque emem plantasplantas nãonão MAMA;;
•• OutrosOutros gruposgrupos microbianosmicrobianos incluindoincluindo BFN,BFN,
Secilia e Bagyaraj(1987) •• OutrosOutros gruposgrupos microbianosmicrobianos incluindoincluindo BFN,BFN,
actinoactino,, gruposgrupos morfológicosmorfológicos ee fisiológicosfisiológicos dedebactbact.. ((gramgram +/+/--,, formadorasformadoras esporos,esporos, hidrolhidrol..uréia,uréia, ee hidrolhidrol.. amido)amido) variaramvariaram c/ac/a spsp.. dede FMAFMA;;
•• AlémAlém disso,disso, bactbact.. hidrolhidrol.. uréiauréia estiveramestiverampresentespresentes nana rizosferarizosfera dede todastodas asas plantasplantas MAMAmasmas ausentesausentes nasnas nãonão MAMA..
(1987)
•• EvidenciaramEvidenciaram umum possívelpossível mecanismomecanismo dedecontrolecontrole dede fitopatologiasfitopatologias viavia MA,MA, atravésatravésdada estimulaçãoestimulação dede microrganismosmicrorganismosantagonísticosantagonísticos rizosféricosrizosféricos..
•• OO estabelecimentoestabelecimento dada MAMA podepode serserinfluenciadoinfluenciado porpor outrosoutros microrganismosmicrorganismos..
•• AspectosAspectos queque sãosão observadosobservados nessesnessesestudosestudos::
Interações indiretasEfeitos de estimulação à formação de MA
•• ((11)) colonizaçãocolonização dada raizraiz (+(+ freqüente)freqüente);;
•• ((22)) germinaçãogerminação dede esporosesporos;;
•• ((33)) crescimentocrescimento dodo micéliomicélio nono solosolo;;
•• ((44)) estimulaçãoestimulação ee afinidadeafinidade dada hifahifainfectivainfectiva p/raizp/raiz;;
•• ((55)) penetraçãopenetração dada raiz,raiz, estabelecimentoestabelecimentodada biotrofiabiotrofia ee expansãoexpansão dodo micéliomicéliosecundáriosecundário dentrodentro ee forafora dada raizraiz
Linderman., 1992
•• DemonstraramDemonstraram pelapela primeiraprimeira vezvez oo efeitoefeitobenéficobenéfico dede actinomicetosactinomicetos isoladosisolados dede esporosesporos dedeFMAFMA ((GlomusGlomus macrocarpummacrocarpum),), sobresobre oodesenvolvimentodesenvolvimento dede MAMA ee crescimentocrescimento dede cebolacebolaemem umum sistemasistema dede solosolo nãonão estérilestéril..
Ames, 1989
Interações indiretasEfeitos de estimulação à formação de MA
•• DemonstraramDemonstraram umauma correlaçãocorrelação positivapositiva entreentreelevadaelevada taxataxa dede germinaçãogerminação dede esporosesporos dede GG..margaritamargarita ee quantidadequantidade dede compostoscompostos voláteisvoláteis(e(e..gg.. geosmingeosmin,, 22--methylisoborneolmethylisoborneol)) produzidosproduzidos porporactinomicetosactinomicetos isoladosisolados dede solosolo ..
Carpenter-Boggs, et al., 1989
Interações indiretasEfeitos de inibição à formação de MA
Microrganismos do solo podem também inibir FMA Microrganismos do solo podem também inibir FMA -- esporos esporos quiescentes de FMA podem germinar em alguns solos, mas não em quiescentes de FMA podem germinar em alguns solos, mas não em
outros.outros.
•• MostrouMostrou queque sese solossolos inibitóriosinibitórios fossemfossempasteurizados,pasteurizados, ee aíaí adicionadosadicionados osospropágulospropágulos dede FMA,FMA, osos esporosesporosgerminavam,germinavam, indicandoindicando queque microrganismosmicrorganismosestãoestão envolvidosenvolvidos nana germinaçãogerminação dede esporosesporos..
Tommerup, 1989
•• EvidenciaramEvidenciaram umauma interaçãointeração antagônicaantagônica entreentreStreptomycesStreptomyces cinnamomeouscinnamomeous ee GlomusGlomusfasciculatumfasciculatum;;
•• StreptomycesStreptomyces reduziureduziu produçãoprodução dede esporosesporos eedesenvolvimentodesenvolvimento dada infecçãoinfecção p/p/GlomusGlomus;;
•• GlomusGlomus reduziureduziu aa multiplicaçãomultiplicação dede StreptomycesStreptomyces;;
•• PorPor causacausa dodo antagonismoantagonismo influenciaraminfluenciaram
Krishna et al., 1989
Interações indiretasEfeitos de inibição à formação de MA
•• PorPor causacausa dodo antagonismoantagonismo influenciaraminfluenciaramnegativamerntenegativamernte oo crescimentocrescimento vegetalvegetal ((EleusineEleusinecoracanacoracana
•• EvidenciaramEvidenciaram aa inibiçãoinibição dada germinaçãogerminação dede esporosesporosdede FMAFMA porpor substânciassubstâncias voláteisvoláteis produzidasproduzidasp/p/actinomicetosactinomicetos dodo solosolo;;
•• O fator inibitório age c/menor intensidade sobre o O fator inibitório age c/menor intensidade sobre o crescimento do tubo germinativo do q. sobre a crescimento do tubo germinativo do q. sobre a germinação dos esporos.germinação dos esporos.
•• A maior tolerância do A maior tolerância do GlomusGlomus moseaemoseae pode estar pode estar relacionado a seu ambiente de maior ocorrência relacionado a seu ambiente de maior ocorrência (neutro(neutro--alcalinos) .alcalinos) .
Siqueira, et al., 1985
•• ObservaramObservaram diversasdiversas interaçõesinterações entreentrePseudomonasPseudomonas sppspp.. fluorescentesfluorescentes c/FMA,c/FMA, resultandoresultandoemem aumentosaumentos nono crescimentocrescimento dede raízes,raízes, nodulação,nodulação,absorçãoabsorção ee eficiênciaeficiência dede utilizaçãoutilização dede NN ee PP pelopelofeijoeiro,feijoeiro, quandoquando dada inoculaçãoinoculação conjuntaconjunta c/c/ GlomusGlomus
Interações entre FMAs e RPCP (PGPR)
feijoeiro,feijoeiro, quandoquando dada inoculaçãoinoculação conjuntaconjunta c/c/ GlomusGlomusetunicatumetunicatum;;
•• AA colonizaçãocolonização radicularradicular p/p/ esseesse FMAFMA foifoi reduzida,reduzida,emem relaçãorelação àà testemunha,testemunha, p/inoculaçãop/inoculação dede PsPs--2323--AAee 3434--AA;;
•• SugerindoSugerindo umauma provávelprovável competiçãocompetição entreentrebactbact../FMA/FMA p/exsudadosp/exsudados radicularesradiculares relacionadarelacionada aavelocidadevelocidade dede colonizaçãocolonização..
Silveira et al., 1995
• As interações entre micorrizas e outrosmicrorganismos do solo são de relevante importânciaporque melhoram a nutrição, desenvolvimento eestabelecimento vegetal.
Considerações Finais e Perspectivas
• Inconsistências freqüentemente ocorrem em testes decampo quanto ao uso de microrganismos benéficos dosolo por estimular o desenvolvimento vegetal (ex.FMAxBFNxPGPR) provavelmente devido aosmicrorganismos competidores, associativos ouantagônicos.
• Considerando isso, dois principais grupos deestudos podem ser distinguidos:
• 1) Estudos acerca do estabelecimento demicrorganismos na rizosfera (micorrizosfera);
Considerações Finais e Perspectivas
microrganismos na rizosfera (micorrizosfera);
• 1.1. Pesquisas atuais: dinâmica dacolonização microbiana na interface raiz-solo.
• 1.2. Metodologias importantes:microscopia eletrônica, marcação-antibióticos,imunofluorescência e técnicas isotópicas, técnicasde biologia molecular.
• 2) Estudos acerca dessas interações microbianas como ferramentabiotecnológica para o aumento do desenvolvimento vegetal � modelo dedesenvolvimento agrícola sustentável.
• 2.1. Pesquisas atuais:
• 2.1.1. Avaliação da compatibilidade funcional das interaçõesespecíficas envolvendo FMAs - OMic. - planta – ambiente.
Considerações Finais e Perspectivas
específicas envolvendo FMAs - OMic. - planta – ambiente.
• 2.1.2. Desenvolvimento de biotestes para determinar um modelo deinoculação microbiana conveniente e viável.
• 2.1.3. Avaliação do envolvimento das interações microbianas naciclagem de nutrientes nos ecossistemas - técnicas isotópicas.
• 2.1.4. Biotecnologia - produção de inoculantes microbianos e técnicasde inoculação são aspectos importantes p/pesquisas atuais e futuras -aplicação de biofertilizantes.
top related