UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSACENTRO DE CIÊNCIAS BIOLÓGICAS E DA SAÚDE

DEPARTAMENTO DE MICROBIOLOGIAMBI 150 – Microbiologia do Solo

A microbiota 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

Tamanho, número e biomassa dos grupos de microrganismos encontrados no solo

Grupo Exemplo Tamanho (μm)

Número(nº. g-1)

Biomassa(Kg massa fresca ha-1 )

VírusBactérias

ActinomicetosFungosAlgas

ProtozoáriosNematóidesMinhocas

TMVPseudomonasStreptomyces

MucorChlorellaEuglena

PratylenchusLumbricus

0,02 x 0,30,5 x 1,50,5 x 2,0

8,0*5 x 1315x 501.000**

100.000**

1010 - 1011

108 – 109107 – 108

105 – 106

103 – 106

103 – 105

101 – 102

300 – 3.000300 – 3.000500 – 5.00010 – 1.500

5 –2001 – 100

10 – 1.000

*diâmetro; ** comprimento

Total: ≅1.200 – 14.000 Kg ha-1

A biomassa microbiana do solo

Importância: Kg ha-1, μg g-1

•Ciclagem (decompositores)

•Reservatório de nutrientes

•Indicador da qualidade do solo

•Diversidade metabólica/diversidade genética

A biomassa microbiana é 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.

Biomassa microbiana:

Método da fumigação-incubação

Quociente microbiano (qMIC):

C da biomassa microbiana x 100

C orgânico do solo

Quociente metabólico (qCO2):

C-CO2 evoluído do solo (mg/mg)

C da biomassa

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;

Diversidade Microbiana do Solo

+++-Vacúolos-+++Parede celular

++--Cloroplasto

+++-Citoesqueleto+++-Mitocôndria+++-Complexo de Golgi+++-Retículo endoplasmático

80S80S80S70SRibossomos+++-Membrana nuclear++++Divisão nuclear++++Membrana citoplasmática

ProtozoárioAlgasFungos(Bacteria e Archaea)EucariotosProcariotosOrganela

Características distintivas dos principais grupos de microrganismos do solo

• Microrganismos

Bactérias, fungos e algas

• Microfauna (< 0,2 mm ou 200 μm)

Protozoários, nematóides etc

• Mesofauna (0,2 – 1 mm)

Ácaros, colêmbolas etc

• Macrofauna (> 1 mm ou 1000 μm)

Minhocas, cupins, formigas, coleópteros, Arachnida, Myriapoda etc

Interação espacial entre os componentes bióticos e abióticos do solo

Diâmetro de poro de 1,0 mm permite a entrada de todos os microrganismos e 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 decomposto7 2 4

14 4 828 8 1456 20 28112 30 60224 35 85

Interação entre a microbiota e a fauna do solo

Populações microbianas do solo

Autóctones ou indígenas

Alóctones ou invasoras

Estrategistas k (estáveis, característicos da comunidade)

Estrategistas r (flutuações da população)

Oligotróficos

Copiotróficos

Principais funções da microbiota do solo

Decomposição da matéria orgânica

Produção de húmus

Ciclagem de energia e nutrientes

Fixação do nitrogênio atmosférico

Agregação do solo

Decomposição de compostos xenobióticos

Controle de pragas e doenças

Agregação do solo

• Papel das hifas fúngicas

• Exopolissacarídeos

• Síntese de húmus

• Fungos micorrízicos arbusculares:

glomalina

Solo cultivado com planta colonizada com fungos micorrízicos arbusculares

Solo cultivado com planta não-colonizada com fungos micorrízicos arbusculares

Glomalina = proteína secretada pelas hifas de fungos micorrízicos arbusculares; funciona como uma “super-cola”, unindo as partículas do solo em agregados.

Glomalina = proteína secretada pelas hifas de fungos micorrízicos arbusculares; funciona como uma “super-cola”, unindo as partículas do solo em agregados.

Raízes e hifas Agregado

Distribuição de microrganismos no perfil do solo

(no x 103 . g-1)

Profundidade Bactérias aeróbicas

Bactérias anaeróbicas

Actinomicetos Fungos Algas

3-8 7800 1950 2080 119 25

20-25 1800 379 245 50 5

35-40 472 96 49 14 0,5

65-75 10 1 5 6 0,1

135-145 1 0,40 - - -

Distribuição de microrganismos no perfil do solo

•Condições físico-químicas

•Disponibilidade de matéria orgânica

Transporte de microrganismos

•Água da chuva ou irrigação

•Raízes

•Aração e gradagem

•Motilidade

•Interação com a fauna do solo

Profundidade Controle Lumbricusrubellus

Lumbricusterrestris

Apporectodeatrapezoides

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