Solo, rizosfera e filosfera

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Aula 8 Cristina Cruz

Microbiologia do Ambiente - SRF

Solo, rizosfera e filosfera

• Rizosfera

– Aplicações em ecologia da restauração e bioremediação ambiental.

– As culturas monoaxénicas e o seu potencial de estudo.

• Filosfera

– Interacões entre microrganismos epifíticos e cuticulas foliares.

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Estudo do efeito das micorrizas

• A heterogeneidade do solo e da rizosfera dificultam o estudo do efeito ÚNICO da micorriza

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Estudo do efeito das micorrizas

• Tendo em consideração a heterogeneidade do solo e da

rizosfera é extremamente difícil estudar o efeito isolado da micorriza Relevante para testar hipóteses Sem significado ecológico Pouco relevante para testar hipóteses Elevado significado ecológico

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Estudo do efeito das micorrizas

• Como preparar uma experiência ?

• Duração da experiência

Estudo do efeito das micorrizas

•Inoculum

• solo natural

• usando plantas armadilha

•Qualidade do inoculo

• difere entre taxa de AMF

• adição ou remoção de nutrientes

•Quantidade de inoculo

• adição ou remoção de nutrientes

• difere entre taxa de AMF

• idade

•Controlo

• esterilização

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Estudo do efeito das micorrizas

• Que parâmetros analisar ?

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Estudo do efeito das micorrizas

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Measuring

15

_{N uptake (Expt. 1)}

A. rhizogenes-transformed carrot roots + Glomus intraradices

5 mM (15_NH

4)2SO4

82%15_{N enrichment}

Sequential harvests (mycelium by tweezers) Hours 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 15 N abundance (%) 0 5 10 15 20 25 30 35 Roots Mycelium

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Modelo para a transferência de N em AMF

NH₄+

Enzyme activities were measured in response to: • Three NH₄+_levels • Inhibition of arginine synthetase • Inhibition of urease Arginine synthetase Glutamine synthetase Arginase Urease

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Aula 8 Cristina Cruz Microbiologia do Ambiente - SRF

Arginine synthetase

µmol N mg-1_{protein h}-1 100 µM (NH 100 µM (NH₄₄))₂₂SOSO₄₄ 0 µM (NH 0 µM (NH₄₄))₂₂SOSO₄₄ 0 1 2 3 0 24 48 72 96

Time (h) after starting the treatment

A rg in in e sy n th et as e AM Root 0 1 2 3 0 24 48 72 96

A rg in in e sy n th et as e Hyphae 5000 µM (NH 5000 µM (NH₄₄))₂₂SOSO₄₄ (NH (NH₄₄))₂₂SOSO₄₄supply:supply: 0 µM_{100 µM} 5000 µM

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Effect of inhibitors on enzyme activities

Enzyme Activity Treatment AM Root Hyphae

!mol N mg protein-1 h-1 Urease Extract 4,91 0,82 Ext + 500 !M PPDA 0,73 0,41 Ext + 20 mM L-Norvalin 4,81 0,87 GS Extract 27,8 27,4 Ext + 500 !M PPDA 23,6 31,2 Ext + 20 mM L- Norvalin 27,2 25,6

Arg Synthetase Extract 0,51 2,94

Ext + 500 !M PPDA 0,43 2,98 Ext + 20 mM L- Norvalin 0,12 0,17 Arginase Extract 2,44 0,60 Ext + 500 !M PPDA 1,99 0,50 Ext + 20 mM L- Norvalin 2,18 0,43 Urea Urease CO₂ + NH₃

Ornithine AS Arginine Arginase

PPDA phenyl phosphorodiamidate

L-Norvaline

Inhibitors were added to the extraction media and incubated for 30 min. Enzyme activity was

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Arginine synthetase - inhibitor effects

µmol N mg-1_{protein h}-1

AM Root

1 2 3

A rg in in e sy n th et as e Hyphae 5000 µM (NH 5000 µM (NH₄₄))₂₂SOSO₄₄ 0 1 2 3 0 24 A rg in in e sy n th et as e 72 96 + + 500 µM500 µM PPDA PPDA 48 24 0 72 96 48 + + 20 mM L-20 mM L-norvalinenorvaline (NH (NH₄₄))₂₂SOSO₄₄supply:supply: _{5000 µM}

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Transferência de N em AMF

N def NH₄+ Glu NH₄+ Urea GS ASS Urease CO₂ NH₄+ NH₄+ Glu Arg NH₄+ Urea GS ASS Urease CO₂  " - " - " -P_i Poly PArg Pool ERM C Arginino succinate Poly PArg Arginase Arginino succinate Arginase  " + NH₄+ Arg Pool IRM C IRM ERM AM root  " -2 nmol N mg -1_{FW h}-1

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Técnicas usadas no estudo da rizosfera

•Perfil metabolómico da rizosfera •Expressão génica (planta e Micro) •Análise de imagem

•“crosstalk” entre planta e micro •Modelação

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A filosfera

As populações microbianas da filosfera mudam no tempo (min) e no espaço (mm).

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A filosfera

As populações microbianas da filosfera mudam no tempo (min) e no espaço (mm).

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A filosfera

Esquema da filosfera como habitat para microrganismos evidenciando os parâmetros climáticos e vegetais

determinantes das

condições biológicas da superfície foliar

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A filosfera

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A filosfera

Interacção entre Pseudomonas fluorescens a desenvolver-se nas cuticulas de folhas de espécies distintas e permeabilidade hidrica