Biodiversidade e Ambiente I
Capt. VI. Interacção
Planta-Microrganismos
Sumário
• Rizosfera
• O papel dos microrganismos na rizosfera: ciclos biogeoquímicos e
remediação
• Bactérias solubilizadoras de fosfato
• Bactérias rizosféricas
• Bactérias fixadoras de azoto atmosférico
• Associações simbióticas
• Associações com cianobactérias e com Rhizobium
• Actinorrizas
Reconhecimento e
entrada
Reconhecimento e
entrada
nodD
flavonóides
infecção
Nif, fix
Região de crescimento activo do pelo radicular
Direcção do controlo nuclear de novas sinteses
Ponto de infecção. Zona de hidrólise da
parede do pêlo
Paragem de crescimento da parede do pêlo
Rhizobia penetra suficientemetne para estabelecer
comunicção com o núcleo hospedeiro. Parede
redireccionada do tip para o ponto de infecção
Domo com novo depósito de parede celular
enrolamento não ocorre quando a infecção é
Nod signals
Reconhe
cimento
e entrada
Citoplasma pêlo radicular
Parede pêlo radicular
Polisacarido extracelular
Floc rhizobia
Crescimento do cordão de
infecção
Interface do cordão de
Parede do cordão de
infecção
Zona de hidrólise
Nod factors
Reconheci
mento e
entrada
Figure 1 Nodule variety. a–c, The nodules formed by nitrogen-fixing bacteria come in
Sprent, J (2003). Nature 422: 672-673
Membrana
peri-bacteroide
Membrana
bacteroide
Transporte
electrónico
Funciona
mento do
Bacteróide
Genes das
plantas
da planta
Para a planta
Membrana
peri-bacteroide
Membrana
bacteroide
Transporte
electrónico
Tomada de H
2Genes das
plantas
da planta
Para a planta
Funciona
mento do
Bacteróide
A assimilação de NH
4
+
glutamina
glutamato
2-oxoglutarato
glutamato
NH
4+2e
-Asparagina, aa
NAD(P)H
Ferredoxina
ATP
Glutamina
sintetase
Glutamato
sintase
2-oxoacidos
Transaminases
Bacteróide
GS - GOGAT
Xilema
Lodwig et al. (2003). Nature 422: 722-726
Géneros de Rhizobiaceae
Patogénico, vector de eng. Genética
Crescimento rápido, ≈ Agrobacterium
Semelhante a Xanthobacter. Sesbania
Genes simbióticos em cromosomas. Produzem Alcalinos
Genes simbióticos em cromosomas. Produzem Ácidos
Genes simbióticos em plasmídeos. Produzem Ácidos
Genes simbióticos em plasmídeos. Produzem Ácidos
5 +
1
1(+)
3+
4+
8+
4+
Agrobacterium
Allorhizobium
Azorhizobium
Bradyrhizobium
Mesorhizobium
Rhizobium
Sinorhizobium
Comentários
Espécies
Géneros
Simbiose
actinorrízica
(Frankia sp.)
Familia
Género
Betulaceae
Casuarinaceae
Myricaceae
Coriariaceae
Datiscaceae
Elaeagnaceae
Rhamnaceae
Alnus
Allocasuarina
Casuarina
Ceuthostoma
Gymnostoma
Comptonia
Myrica
Coriaria
Datisca
Elaeagnus
Hippoph
aë
Shepherdia
Ceanothus
Colletia
Discaria
Kentrothamnus
Retanilla
Anatomia dos
nódulos
S. Uemura (1971) Plant and Soil 349-360
1540
14.10
17.234
7.6
6.18
Pinus
A
6490
3.17
3.403
4.5
4.39
Pinus
C
2380
10.56
-4.5
3.50
Myrica
2850
8.69
10.387
5.9
4.97
Pinus
B
4300
11.67
-4.9
4.40
Myrica
ARVORES
/Ha
PESO
SECO
VOLUME
TRONCO
cm
3
x10
3
DIÁMETRO
(cm)
ALTURA
(m)
ARVORE
PARCELA
1340
1.68
8.0
0.08
0.5
570
1.60
5.0
0.07
1
60
1.20
2.5
0.07
5
50
1.19
1.5
0.06
10
Folhada de
Coriaria (g m
-2
)
N nas folhas
(%)
Altura do Pinus
(m)
N do solo (%)
Distancia de
Coriaria (m)
Efeito da asociação de Coriaria arborea sobre o crescimento de
Pinus radiata (W.S. Silvester, 1976)
Conceitos a reter
• Rizosfera
• Associações simbióticas
• Cianobactérias
• Fixação de azoto e nitrogenase
• Mecanismos de controlo da nitrogenase
• Eficiência da fixação de N
• PGPRs - associações rizosféricas
• Remediação e bioremediação
Referências
• Biology of Plants - Raven
• Plant Biology - Graham
• Sprent (2003) - Nature
422: 672 -673
• Lodwig (2003) - Nature
422: 722-726
• Fragmentos em Ecologia (2002). Ed. MA
Martins-Loução
Micorrizas
• Micorrizas, tipos de micorrizas
• O papel das micorrizas na adaptação morfológica e fisiológica das
plantas a diferentes condições de stress.
• Micorrizar ou não micorrizar.
• Processos biotecnológicos. Métodos de inoculação e micorrização.
• Infectividade vs efectividade. Como se avalia em termos agrícolas e
naturais.
• A resposta das plantas a infecções mutualistas ou parasíticas.
Compostos secundários.
Distribuição do tipo de
micorrizas
Arbuscular mycorrhizas (AM) are the most common
mycorrhizal type (80% of plant species)
Ectomicorrizas
A. Micorriza de Tuber com Populus
nigra
B. Micorriza de P. nigra
C. Micorriza de Cenococcum
geophilum em Quercus ilex
D. Micorriza de Lactarius sp com Q.
ilex
Papel das micorrizas
Melhoram o
enraizamento
Aumentam
a
Facilitam a
reciclagem
dos
nutrientes
Aumentam
a tolerância
Melhoram
as
Efeitos no ciclo do C
Efeitos nas
comunidade
s vegetais
Aumentam
Interacção entre disponibilidade
de nutrientes e micorrizas
Limitação em N ou P por parte da planta
Limitação em N
ou P por parte do fungo
Limitação em C
por parte do fungo
Disponibilidade de N ou P no solo
Crescimento
Efeito da
disponibilidade
de nutrientes e
da presença de
micorrizas no
investimento
da parte aérea
Efeito da
disponibilidade
de nutrientes e
da presença de
micorrizas no
investimento da
parte radicular
0
2
4
6
8
10
N-
N+
(µmol CO
mmol
H
O)
Water use efficiency
Nutrient availability
2 2Carob
Mic +
Mic
-0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
N-
N+
Nutrient availability
Net Photosynthesis
(µmol CO m s )
2 -2 -1Mic +
Mic
-Carob
0
2
4
6
8
10
12
Net Photosynthesis
N-
N+
Nutrient availability
Mic +
Mic
-(µmol CO m s )
2 -2 -114
Poplar
Net influx rate (µmol g FW h )
-1 -1NO - Myc
NH - Myc
34
-+
Presence of limiting
factors for plant
growth
Is soil inoculum
potential high ?
Are the indigenous
mycorrhizal fungi
effective for plant
Are the indigenous
mycorrhizal fungi
effective for plant
No
Yes
Yes
No
PRODUÇÃO DE INÓCULO - ECTO
is olamento de es poros e esterilizaç ão
cultura ass éptica em meio sólido
isolamento das colónias
Sus pensão de hifas - meio líquido
Mistura de meio líquido com
substracto
Germinaç ão das sementes no substracto
inoculado trituraç ão dos
carpóforos
Aplicaç ão por rega no substracto de ge rminaç ão 1 ml :120ml per lite 3 semanas 3 semanas homogeneizaç ão em água
PRODUÇÃO DE INÓCULO - AM
500 g sol o natural
500 g areia es teri li zada
Trap Cultures:
500 g areia es teri li zada
Psora lea Anagal is Aster Sorgo
4 - 6 mes es Che ck up:
cleari ng Corta- se a parte aé rea
1 mês Toda a parte radic ul ar fi ca a se car Is ol amento
Sel ecção do i nócul o Cul turas puras
200 g de arei a es terilizada + 20-30 esporos do mesmo morfoti po Multiplicação de inóc ulo sele ccionado Produção de inóculo
não se leccionado
500 g sol o com inóc ulo 500 g areia es teri li zada 500 g areia es teri li zada 4 - 6 meses