Interação Planta Micro-organismos

Interação – Planta - Solo Micro-organismo

Prof. Everlon Cid Rigobelo

Universidade Estadual Paulista

Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias

Campus de Jaboticabal

Departamento de Produção Vegetal

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Apresentação

• Deposição de Material Orgânico

• Rizodeposição

• Interação Micro-organismo Solo

• Micorrizas

• Micro-organismos fixadores de nitrogênio

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Apresentação

• Bactérias promotoras de crescimento de plantas

• Formas de promoção de crescimento

• Imobilização Microbiana

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Deposição de Material Orgânico

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Depósito de Material Vegetal

• Solo - receptor

– Resíduos orgânicos de origem

• Vegetal, animal

• Produtos de suas transformações

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Solo receptáculo final

• Vegetação

– Responsável pela deposição de materiais

orgânicos no solo

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Solo receptáculo final

• Vegetação

– Queda de material morto do dossel

– Restos culturais - serrapilheira

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Material do Solo

• Quantidade e qualidade do material no solo

– Tipo de vegetação - condições ambientais

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Material no Solo

• Florestas tropicais

– Toneladas de materiais são depositadas por ano

– Rápido consumo

• Florestas temperadas

– Pequena quantidade de material

– Consumo lento9

Tipo de Vegetação

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Floresta Tropical Floresta Temperada

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Serrapilheira-Solo

• Grandes quantidades de carbono

• Promove a comunicação entre solo e vegetação

– Habitat

• Abundante fauna

• Comunidade microbiana heterotrófica

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Organismos da Fauna do Solo

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Coleópteros Miriápodes Colêmbolas

Quilópodos Enquitrídeos Aranhas

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Atividades Microbianas

• Ciclagem de nutrientes

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Heterotróficos

• Heterotróficos

– Assimilam carbono de fontes orgânicas

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Renovação da Serrapilheira

• Sofrem variações em função:

– Vegetação dominante

– Condições edafoclimáticas do ecossistema

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Clima Precipitação Relevo Temperatura

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Renovação da Serrapilheira

• Deposição de material orgânico no solo

– Podem ser transformados na superfície

– Incorporados no perfil do solo

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Material Orgânico do Solo

• Material incorporado no perfil do solo

– Fará parte da matriz do solo

– Constituirá a Matéria Orgânica do solo (MOS)



• Composição dos materiais vegetais

– Celulose 20 a 50% da matéria seca

– Hemicelulose 10 a 30%

– Lignina 5 a 30%

– Proteínas 2 a 15%



• Outros constituintes

– Ceras, graxas, pigmentos e outros compostos

• Os componentes sofrem alterações diferenciadas

no solo

– Celulose e hemicelulose fácil degradação

– Lignina recalcitrante

– Proteínas aumentam com da biomassa19

Teores de componentes do solo

• Celulose e hemicelulose

– De 20 a 50% atingem menos de 10%

• Lignina

– De 5 a 30% atingem a 45%

• Proteínas

– De 2 a 15% chegam a 30%


Rizodeposição

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Raiz

• Órgão heterotrófico das plantas

• Funções das raízes

– Suporte e absorção de água e nutrientes

– Promove o intemperismo

– Auxilia na formação MOS

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Raízes

• No solo

– Liberação de vários materiais orgânicos

– Provenientes da fotossíntese

• Fotossintatos

– Translocados das folhas até as raízes

• Pelo floema

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Raízes

• O movimento nos tecidos é via simplasto

– Mediante plasmodesmos

• Fotossintatos podem:

– Deixar o simplasto e entrar no apoplasto

– Vazar para o solo

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Fluxo nos Tecidos

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Raízes

• C fotoassimilado – 60%

– Transportado para as raízes

• Desse carbono

– 50% - CO2 pela respiração

– 50% usados para o crescimento das raízes

– Ou liberados para o solo

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Planta de Centeio

• Planta de centeio de 16 semanas

– Pode ter 13.000.000 de raízes

– Medindo 50 km

– Superfície de 200m2

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Raízes

• Apesar desses números elevados

– Raízes ocupam 1% do volume do solo ao seu redor

• Raízes

– Liberam íons e gases

– Podem alterar o ambiente externo

– Favorecendo ou não os organismos

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Raízes

• Possuem efeito significativos sobre o solo

– Alterando as características físicas, químicas ou

biológicas

• Consequência dessa ação

– Promovem fortes diferenças na zona do solo

• Que recebem ou não a influência das raízes

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Rizosfera

• É a zona de influência das raízes

– Começa na superfície das raízes até 1 a 3 mm

• Pode ser dividida

– Ectorrizosfera – área externa das raízes

– Endorrizosfera – tecidos corticais até o rizoplano

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Rizosfera

• Rizoplano

– É a superfície limítrofe entre a raiz e o solo

• Actinorrizosfera

– Áreas com simbioses entre os actinomicetos

– Fixadores de Nitrogênio

• Micorrizosfera

– Áreas com simbiose entre fungos micorrízicos

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Rizosfera

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Rizodeposição

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Rizosfera

• Propriedades físico-químicas

– Elevada estabilidade

– Fornecimento constante de substratos orgânicos

– Fornecimento de fatores de crescimentos

– Influência positiva no tempo de geração microbiana

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Curva de Crescimento

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Rizosfera – tempo de geração

microbiana

• Pseudomonas

– Tempo de geração 15 vezes menor

• Bacillus

– Tempo de geração 2,5 vezes menor

• Comparados - solo não rizosférico

http//: cell.com36

Rizosfera

• Paraíso dos micro-organismos

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Exudatos

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Secreções


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Interações dos Micro-organismos do

Solo


Solo

• Mutualismo

– Liquens - algas e cianobactérias

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Solo

• Comensalismo

– Um recebe o benefício o outro não

– Bactérias celulolíticas

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Solo

• Antagonismo

– Inibição por uma espécie por outra

http// um.es 43


Solo

• Competição

– Conflito entre espécies por nutrientes

http//infoescola.com44


Solo

• Parasitismo

– Interação parasita hospedeiro

– Bacteriófagos



Solo

• Predação

– Quando um organismo se alimenta de um outro

– Bdellovibrio e bactérias


Fatores que afetam a deposição de

materiais orgânicos

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Espécie Vegetal

Temperatura

Idade Vigor

Tipo de SoloLuz

Micorrizas

• Surgiram a 400 milhões de anos atrás

– Aparecimento com as plantas terrestres

• Simbiose entre plantas e fungos heterotróficos

48http//infoescola.com

Micorrizas

• Fungos saprofíticos

– Surgiram a 1 bilhão de anos atrás

– Elaboraram estratégias para colonizar os tecidos

vegetais

– Estabelecer mutualismos com as plantas

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Hifas

50http//scienceblog.com

Tipos de Hifas

51http//microbiologyblog.com

Tipos de Micorrizas

Arbusculares Ectomicorrizas Orquidoides

Ectendomicorrizas Arbutóides Ericóides

52http//scienceblog.com

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Smith, E.S; Read, J.D. Mycorrizal symbiosis 2.ed. New York: Academic Press, 1997.605p.

Tipos de Micorrizas

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Benefícios da relação micorrízica

• Aumento da produção de plantas em solos

marginais



• Facilitam a recuperação de áreas degradadas

e solos contaminados



• Redução do uso de insumos agrícolas

– Fertilizantes


Fixação Biológica do Nitrogênio

http//infoescola.com 58

Ciclo do Nitrogênio

http//microbiologyblog.com59

Fixação Biológica do Nitrogênio

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

• Alguns procariotos produzem a enzima

– Nitrogenase que reduz o N2 para a forma inorgânica

– NH3

• Os micro-organismos que realizam isso

– Fixadores de N2 ou diazotróficos

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Micro-organismos Diazotróficos

Azospirillum Rhizobium Bradyrhizobium

Frankia Nostoc Anabaena

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Fixação Biológica do N2

Biológica

É um recurso natural e passivo de manipulação

É barato e sem impacto ambiental

Consome em torno de 2,5% da energia da fotossíntese do planeta

Mecanismo responsável por 65% do N2 incorporado nos seres vivos do

planeta

Fixação Biológica do N2

Estima-se que a vida no planeta terminaria em 30 anos se a FBN

parasse

Representa 8,5% da absorção total de N

São fixados 175 milhões de Mg de N/ano nos ecossistemas terrestres

Mecanismos de Proteção da

Nitrogenase

Proteção respiratória

Proteção conformacional

Produção de polissacarídeos extracelulares

Relação superfície

volume celular

Formação de células

especializadas

Locomoção das células

Proteção Respiratória

• Azotobacter

– Elevadas atividades respiratórias

• Proteção do sítio da nitrogenase

Proteção Conformacional

Produção de Polissacarídeos

Extracelulares

Derxia Beijerinckia

Formação dos Nódulos


Relação superfície/Volume Celular

Heterocisto em Anabaena

Nódulos Formados

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Leg-hemoglobina


Bactérias Promotoras de

Crescimento de Plantas -BPCP

• Micro-organismos com habilidades

– Promover aumento da matéria seca vegetal

• Causar benefícios às plantas

• Aumentando a produção

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Benefícios para as Plantas

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Melhor para a Planta

Melhor para o micro-organismo

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Micro-organismos patogênicos?

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Interferência no sistema Quorum

Sensing

• BPGP

– Produzem enzimas acilase ou lactonase

– Essas enzimas degradam o AHLs

– Evitando o surgimento de fatores de virulências

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https:microkinlk.com

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Interação Planta Micro-organismos