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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
1
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
4
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
8http://climatempo.com
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
http://climatempo.com
Serrapilheira-Solo
• Grandes quantidades de carbono
• Promove a comunicação entre solo e vegetação
– Habitat
• Abundante fauna
• Comunidade microbiana heterotrófica
11http://infoescola.com
Organismos da Fauna do Solo
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Coleópteros Miriápodes Colêmbolas
Quilópodos Enquitrídeos Aranhas
http://scienceblog.com
Atividades Microbianas
• Ciclagem de nutrientes
http://marvelik.pt.com
Heterotróficos
• Heterotróficos
– Assimilam carbono de fontes orgânicas
http://infoescola.com
Renovação da Serrapilheira
• Sofrem variações em função:
– Vegetação dominante
– Condições edafoclimáticas do ecossistema
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Clima Precipitação Relevo Temperatura
http://climatempo.com
Renovação da Serrapilheira
• Deposição de material orgânico no solo
– Podem ser transformados na superfície
– Incorporados no perfil do solo
16http://cienciaseed.com
Material Orgânico do Solo
• Material incorporado no perfil do solo
– Fará parte da matriz do solo
– Constituirá a Matéria Orgânica do solo (MOS)
17http://cienciaseed.com
Material Orgânico do Solo
• Composição dos materiais vegetais
– Celulose 20 a 50% da matéria seca
– Hemicelulose 10 a 30%
– Lignina 5 a 30%
– Proteínas 2 a 15%
18http://cienciaseed.com
Material Orgânico do Solo
• 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%
20http://cienciaseed.com
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
25
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
29
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
http//: cell.com32
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
http//microbenki.com 37
Exudatos
http//scienceblog.com38
Secreções
http//scienceblog.com39
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Interações dos Micro-organismos do
Solo
Interações dos Micro-organismos do
Solo
• Mutualismo
– Liquens - algas e cianobactérias
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Interações dos Micro-organismos do
Solo
• Comensalismo
– Um recebe o benefício o outro não
– Bactérias celulolíticas
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Interações dos Micro-organismos do
Solo
• Antagonismo
– Inibição por uma espécie por outra
http// um.es 43
Interações dos Micro-organismos do
Solo
• Competição
– Conflito entre espécies por nutrientes
http//infoescola.com44
Interações dos Micro-organismos do
Solo
• Parasitismo
– Interação parasita hospedeiro
– Bacteriófagos
http//scienceblog.com45
Interações dos Micro-organismos do
Solo
• Predação
– Quando um organismo se alimenta de um outro
– Bdellovibrio e bactérias
http//scienceblog.com46
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
49
http//scienceblog.com
Hifas
50http//scienceblog.com
Tipos de Hifas
51http//microbiologyblog.com
Tipos de Micorrizas
Arbusculares Ectomicorrizas Orquidoides
Ectendomicorrizas Arbutóides Ericóides
52http//scienceblog.com
53
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
55http//microbiologyblog.com
Benefícios da relação micorrízica
• Facilitam a recuperação de áreas degradadas
e solos contaminados
56http//microbiologyblog.com
Benefícios da relação micorrízica
• Redução do uso de insumos agrícolas
– Fertilizantes
57http//microbiologyblog.com
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
http//microbiologyblog.com
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Micro-organismos Diazotróficos
Azospirillum Rhizobium Bradyrhizobium
Frankia Nostoc Anabaena
http//sciencesaber.com 61
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
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Relação superfície/Volume Celular
Heterocisto em Anabaena
Nódulos Formados
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Leg-hemoglobina
http//sciencesaber.com 72
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
http//clickpb.com74
Melhor para a Planta
Melhor para o micro-organismo
http//clickpb.com75
Micro-organismos patogênicos?
http//urbancasual.com76
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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