FISIOLOGIA VEGETAL 24/10/2012. Fixação biológica de N. Principais elementos presentes nas plantas: Fixação biológica de N. Fixação biológica de N

Fixação biológica de N

FISIOLOGIA VEGETAL

Pombal – PB

Fixação biológica de N

Principais elementos presentes nas plantas:

- Carbono

- Hidrogênio - Oxigênio

- Nitrogênio (4º colocado em abundância)

• Constituintes de aminoácidos, proteínas, ácidos nucléicos, nucleotídeos, coenzimas, clorofila, etc.

Composição do ar

Nome Fórmula Proporção Nitrogênio N2 78,08 % Oxigênio O2 20,95 % Argônio Ar 0,934 % Dióxido de Carbono CO2 382 ppm (0,0382%) Neon Ne 18,18 ppm Hélio He 5,24 ppm Monóxido de nitrogênio NO 5 ppm Kriptônio Kr 1,14 ppm Metano CH4 1,7 ppm Hidrogênio H2 0,5 ppm Protóxido de nitrogênio N2O 0,5 ppm Xenônio Xe 0,087 ppm Dióxido de Nitrogênio NO2 0,02 ppm Ozônio O3 0 à 0,01 ppm Radônio Rn 6,0×10-14 _ppm

Fixação biológica de N

Atmosfera: 80% de N

(N≡N)

- A fixação do N da atmosfera só pode ser realizada de duas formas:

- De maneira industrial (200ºC e 200 atm):

N2 + 6 H+ → 2 NH3 - Através de microorganismos • Vida Livre

Fixação biológica de N

Incorporação anual de N atmosférico ao solo

190 milhões de toneladas

• Descargas elétricas (relâmpagos) e transportados pela chuva: 8%

• Reações fotoquímicas (Luz): 2% • Fixação biológica (90%) → Bactérias

→ Algas azuis (cianobactérias)

Fixação biológica de N

No solo

- Adubação com NH4SO4

• Sofre ação imediata de duas bactérias que vai transformar:

(nitrossomonas) (nitrobacter) NH4+ → → → → → → NO2- → → → → → → NO3-

- Em solos ácidos ou florestas essas bactérias tem pouca atividade com isso a absorção é maior de NH4+

Absorção e redução do NO

- É uma processo ativo (gasto de energia – 16 ATP)

- Dependente do processo respiratório (produção de ATP)

- Junto com o NO

é absorvido dois prótons (2 H

) em um

simporte

Absorção e redução do NO

- Caminhos a ser percorrido pelo NO

• Pode ser reduzido em células no próprio sistema

radicular

(redutase do nitrato) (redutase do nitrito) NO3- → → → → → → → NO2- → → → → → → → NH4+

(citoplasma) (plastídeos)

• Pode ser armazenado no vacúolo

• Transportado via xilema para parte aérea

Absorção e redução do NO

- Incorporação da NH

em esqueletos carbônicos e

síntese de aminoácidos

→ Glutamina

→ Asparagina (

)

→ Ácido aspártico

→ Ácido glutâmico

Fixação biológica de N

É a fixação do N2 atmosférico em amônio através da simbiose entre plantas (leguminosas) e bactérias (Rhizobium e Bradyrhizobium)

→ Redução do N

em NH

: microorganismos

→ Sensível a N: inibe o complexo enzimático

Nitrogenase

→ Inibição irreversível na presença de Oxigênio

Barreiras contra a entrada de oxigênio

→ Relação superfície / volume pequena do nódulo

→ Células internas do nódulo compactas

→ Camada de células vazias em torno das células

infectadas da planta

→ Citocromo c oxidase (oxida cit c e reduz o O

a H

O)

→ Leghemoglobina → oxileghemoglobina

Nódulo

Formação do nódulo

- Quando falta N no solo ocorre então a troca de sinais entre a planta e a bactéria.

- Planta excreta flavonóide (betaína): ativa a proteína nod D da bactéria;

- Induz a transcrição e síntese de fatores de nodulação: lipoquitina (oligossacarídeo) que é excretado para a planta

- Na presença de lipoquitina o pêlo cresce e encurva prendendo a colônia de bactéria: ligação da bactéria ao pêlo radicular.

Formação do nódulo

Formação do nódulo

- Dissolução da parede e ligação na membrana plasmática (MP); - O complexo de golgi na base do pêlo vai lançando vesículas e

vai ocorrer uma invaginação da MP em direção a base do pêlo; - A bactéria vai acompanhando a invaginação da MP e se

dividindo formando um fio de conexão em direção ao córtex; - Na célula do córtex a bactéria é plinçada formando o

simbiossomo: • Membrana peribacterióide • Bacterioide • Espaço interbacterióide

Fixação do N

- Fixação de N2 ocorre em maior quantidade durante a fase reprodutiva: início da floração

- A fixação de N2 em NH4+ é tóxica e precisa de rápida conversão - Asparagina e glutamina

Fixação do N

Fatores responsáveis pela má nodulação em leguminosas

→ Competição com bactérias nativas

→ Inoculação com Estirpes não adaptadas às condições

climáticas locais

→ Má qualidade de certos inoculantes comerciais

→ Adubação nitrogenada

→ Uso de quantidade insuficiente de inoculante

→ Demora entre inoculação e plantio

Procedimento de inoculação

Inoculante turfoso: adesivo

→ Goma arábica (40 a 45%)

→ Solução de polvilho de mandioca

→ Solução açucarada (25%)

→ 2 a 3 g de Co e 12 a 30 g de Mo/ha

→ Misturar em tambor giratório ou betoneira

→ Deixar secar a sombra

→ Proceder ao plantio imediatamente

Armazenamento do inoculante

→ Geladeira: temperatura em torno de 5ºC

→ Transporte em isopor com gelo

→ Evitar exposição ao sol (perda de eficiência)

Número de bactérias/semente

• O número de bactérias por semente é função da concentração de bactérias por grama e da dosagem utilizada.

• Fórmula:

CONC. X dose

No _{Bactéria/semente = ---}

350.000

CONC = concentração do inoculante Dose = dose recomendada pelo fabricante

350.000 = Número médio de sementes por saca de 50 kg

Como Calcular

forrageiras. ESPÉCIE NOME COMUN SEMENTES TRATADAS POR PACOTE DE INOCULANTE1 _(kg) TIPO DE INOCULANTE

Lotononis bainesii lotononis 0,45 Específico

Desmodium intortum desmodio 7,0 Específico

Neotonia wightii soja perene 7,0 Grupo cowpea

Stylosanthes estilosantes 7,0 Grupo cowpea

Calopogonium mucunoides calopogônio 13,5 Grupo cowpea

Centrosema pubescens centrosema 13,5 Específico

Leucaena leucocephala leucena 13,5 Específico

Macroptilium atropurpureum siratro 13,5 Grupo cowpea

Pueraria phaseoloides puerária 13,5 Grupo cowpea

Cajanus cajan guandu 27,0 Grupo cowpea

2498 2638 2688 2535 2580 2400 2450 2500 2550 2600 2650 2700 2750 K g /ha

S /inoc . C /inoc . S /inoc .+200

kg N/ha inoc C / + 30kg N/ha

C /inoc + 50 kg de N/ha

Adaptado de Comunicado Técnico 74 - Embrapa

Dados de Pesquisa

FBN em plantio direto

Lin. nod Lin. não nod

1.974

1.529

Prod. de trigo (kg/ha)

Linhagens de soja

Efeito da nodulação da soja na produção de trigo

Efeito de inoculação na cultura

seguinte

Onde conseguir inoculante

• Site da ANPII:

www.anpii.org.br

• Relação das empresas filiadas, com

link para casa empresa

• Disponível um curso sobre FBN

• Vários artigos e sempre novas notícias

Assimilação de nutrientes

FISIOLOGIA VEGETAL

Pombal – PB

Nitrogênio

Assimilação do Nitrato (NO

)

- Absorvido via transporte ativo simporte

- Assimilado na raiz qdo absorvido em pequena qde

- Assimilado na parte aérea qdo absorvido em grande qde

NO3- + NAD(P)H + H+ +2e- → NO2- + NAD(P)+ + H2O

NO2- + 6 Fdred + 8H+ +6e- → NH4+ + 6 Fdox + 2H2O

Nitrogênio

Assimilação do Amônio (NH

)

(Glutamina Sintetase – Mg2+, Mn2+ ou Co2+)

NH4+ + Glutamato + ATP → → → → Glutamina + ADP + Pi

(Aspartato Aminotransferase)

Glutamato + oxalacetato → → → → Aspartato + 2-oxoglutarato

(Asparagina Sintetase)

Glutamina+Aspartato + ATP → → Asparagina + Glutamato + AMP

- Asparagina: aminoácido transportado em maior magnitude na pta.

Enxofre

- Absorvido via transporte ativo do tipo simporte

- Assimilado na raiz e nas folhas (mais comum)

Assimilação do Sulfato (SO

)

SO4- → Adenosina – 5’ – fosfosulfato (APS)→ SO32-→ S2- Serina + Acetil-CoA → O-Acetilserina (OAS) + CoA OAS + S2- → Cisteína + Acetato

Fósforo

- Absorvido via transporte ativo do tipo simporte

- Assimilado na raiz e nas folhas (mais comum)

Assimilação do fosfato (HPO

)

HPO42- → Pi

(NAD(P)H → NAD(P)+₎

ADP + Pi → → → → ATP

Glicose + ATP → Glicose-P + ADP

Cátions

- Absorvido via transporte ativo ou passivo

- Assimilado na raiz e nas folhas (mais comum)

Assimilação dos cátions:

Assimilados aos compostos orgânicos através de ligações não-covalentes

- Ligações de valência coordenada

O cátion se liga ao oxigênio ou nitrogênio do composto orgânico que doa elétrons neutralizando as cargas positivas do cátion.

Cátions

Assimilação dos cátions:

- Ligações eletrostática

A carga positiva do cátion se liga a carga negativa do composto orgânico não havendo a neutralização total das cargas positivas do cátion.