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Biodiversidade e Ambiente I

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Academic year: 2021

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(1)

Biodiversidade e Ambiente I

Capt. VI. Interacção

Planta-Microrganismos

(2)

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

(3)
(4)

Reconhecimento e

entrada

(5)

Reconhecimento e

entrada

nodD

flavonóides

infecção

Nif, fix

(6)

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

(7)

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

(8)
(9)

Figure 1 Nodule variety. a–c, The nodules formed by nitrogen-fixing bacteria come in

(10)

Sprent, J (2003). Nature 422: 672-673

(11)

Membrana

peri-bacteroide

Membrana

bacteroide

Transporte

electrónico

Funciona

mento do

Bacteróide

Genes das

plantas

da planta

Para a planta

(12)

Membrana

peri-bacteroide

Membrana

bacteroide

Transporte

electrónico

Tomada de H

2

Genes das

plantas

da planta

Para a planta

Funciona

mento do

Bacteróide

(13)

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

(14)

Lodwig et al. (2003). Nature 422: 722-726

(15)

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

(16)
(17)
(18)
(19)

Simbiose

actinorrízica

(Frankia sp.)

Familia

Género

Betulaceae

Casuarinaceae

Myricaceae

Coriariaceae

Datiscaceae

Elaeagnaceae

Rhamnaceae

Alnus

Allocasuarina

Casuarina

Ceuthostoma

Gymnostoma

Comptonia

Myrica

Coriaria

Datisca

Elaeagnus

Hippoph

Shepherdia

Ceanothus

Colletia

Discaria

Kentrothamnus

Retanilla

(20)
(21)
(22)

Anatomia dos

nódulos

(23)
(24)
(25)
(26)

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

(27)
(28)

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)

(29)
(30)
(31)

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

(32)

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

(33)

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.

(34)
(35)

Distribuição do tipo de

micorrizas

(36)

Arbuscular mycorrhizas (AM) are the most common

mycorrhizal type (80% of plant species)

(37)

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

(38)
(39)

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

(40)

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

(41)

Efeito da

disponibilidade

de nutrientes e

da presença de

micorrizas no

investimento

da parte aérea

(42)

Efeito da

disponibilidade

de nutrientes e

da presença de

micorrizas no

investimento da

parte radicular

(43)

0

2

4

6

8

10

N-

N+

(µmol CO

mmol

H

O)

Water use efficiency

Nutrient availability

2 2

Carob

Mic +

Mic

-0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

N-

N+

Nutrient availability

Net Photosynthesis

(µmol CO m s )

2 -2 -1

Mic +

Mic

-Carob

(44)

0

2

4

6

8

10

12

Net Photosynthesis

N-

N+

Nutrient availability

Mic +

Mic

-(µmol CO m s )

2 -2 -1

14

Poplar

(45)

Net influx rate (µmol g FW h )

-1 -1

NO - Myc

NH - Myc

3

4

-+

(46)
(47)

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

(48)

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

(49)

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

(50)
(51)

Conceitos a reter

• Micorrizas. Tipos de micorrizas

• O papel das micorrizas na tomada de nutrientes. Alterações

morfológicas e fisiológicas.

• As micorrizas em condições naturais. Infectividade vs

efectividade. O significado de “cheating”.

• Como e quando inocular.

• Os produtos secundários na resposta de defesa ou

interacção positiva com os microorganismos

(52)

Referências

• Biology of Plants - Raven

• Plant Biology - Graham

• Fundamentos em Ecologia - MA

Martins-Loução

• PDFs da Nature colocados na pasta da

disciplina

Referências

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