O potencial das micorrizas nos ecossistemas agrícolas.

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O potencial das micorrizas nos ecossistemas agrícolas.

Diversidade natural e a integridade do micélio extra-radicular

Luís Alho

Universidade de Évora – ICAAM Portugal

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Micorrizas Arbusculares

Simbiose mutualistas entre fungos do solo e raízes de plantas

As plantas retiram muitos benefícios da sua associação com AMF

(Gupta et al., 2000)

Importância das micorrizas é maior em condições bióticas ou abióticas marginais

(Bethlenfalvay and Franson, 1989)

A gestão da micorrização das culturas no sistema de agrícola não é uma realidade

(Abbott and Robson, 1991)

Absorção de P ...

(3)

A exploração agrícola das capacidades dos AMF é muito limitada:



Simbiontes obrigatórios – Dificuldade na produção inóculos



Escassa diversidade biológica dos inóculos comerciais



Inóculos caros e qualidade duvidosa



Tempo necessário para atingir um nível adequado de colonização (bioprotecção)



Não é compatível com altos níveis de adubação (P)

(4)

http://soil-environment.blogspot.pt/

(5)

Colonização de raiz iniciada a partir de

ERM intacto é mais rápida e intensa do

que a iniciada por outros tipos de

propágulos, tais como esporos e

fragmentos de raízes colonizadas

(Martins & Read, 1997; Fairchild & Miller, 1988).

Micélio Extra-radicular (ERM)

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Hipótese de trabalho

A colonização iniciada pelo ERM intacto é

mais eficaz na proteção de plantas ?

Se a proteção conferida pelo ERM está

associada à diversidade biológica dos AMF ?

(7)

Modelo Experimental

Perturbação do solo (ERM partido) Controlo por 6/7 semanas de crescimento

Fase 1

Silene galica(Myc-) Lolium rigidum(Myc+) Ornithopus compressus(Myc+)

Desenvolver uma rede de ERM de AMF nativo como fonte preferencial de colonização de uma planta cultivada

Fase 2

Cultura

Trigo Trevo Subterrâneo Tomate Milho Stresse biótico Fusarium oxysporum

Sistema de cultua intensivo – Nível de P

-Brito I., Goss M.J. & Carvalho M. (2013). Soil Use and Management 29, 540-546 Crescimento do ERM “Developer”

Herbicida ou corte (ERM intacto)

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0 10 20 30 40 50 60 No-plants Silene galica Lolium rigidum Ornithopus compressus % Arbu scu lar c olon isa tion a b b b b b a

Trigo

e

Mn

21 DAP b

Brito I., Carvalho M., Alho L. and Goss M.J. (2014) Soil Biology and Biochemistry 68, 78-84.

Solo não perturbado (ERM intacto )

Solo perturbado (ERM partido)

(9)

0 50 100 150 200 250 300 No-plants Silene galica Lolium rigidum Ornithopus compressus Sh oo t d ry w e igh t (mg /p lan t) b c c c c c _c a Silene Ornithopus

Trigo

e

Mn

21 DAP

(10)

Trigo

e

Mn

21 DAP 0 50 100 150 200 250 No-plants Silene galica Lolium rigidum Ornithopus compressus Mn in th e sh oo ts (mg /kg) a b b b c b b c Ornithopus Lolium

Diversidade

funcional ?

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Efeito da toxicidade de Mn na simbiose tripartida

Trevo sub. x AMF x Rizóbio

• No trevo subterrâneo o efeito negativo de níveis tóxicos

de Mn no crescimento é mais evidente em plantas com

fixação de N

₂

do que em plantas nutridas com N mineral.

• As cultivares mais tolerantes ao excesso de Mn parecem

ter a capacidade de evitar o Mn nas folhas pela sua

retenção na raiz.

Evans et al. (1987)

(12)

Trevo Sub.

e

Mn

21 DAP

Alho L., Carvalho M., Brito I. and Goss M.J. (2015) Soil Use and Management, 31, 337-344

0 0.2 0.4 0.6 0.8

Sil Rum Lol Orni

A rb u scu lar c o lo n ization r ate Developer plant

Solo não perturbado (ERM intacto ) bc e bd de a b a ce 0 20 40 60 80 100 120

Sil Rum Lol Orni

SD W 21 D A P (m g/ p lan t) Developer plant c c c b c a c c Solo perturbado (ERM partido)

(13)

Alho L., Carvalho M., Brito I. and Goss M.J. (2015) Soil Use and Management, 31, 337-344 0 300 600 900 1200 1500

Sil Rum Lol Orni

SD W 42 D A P (m g/ p lan t) Developer plant b a c

Solo não perturbado (ERM intacto ) c c c c _c 0 100 200 300 400 500

Sil Rum Lol Orni

N D W 42 DA P (m g/ p lan t) Developer plant c c c b c a c c Solo perturbado (ERM partido)

Trevo Sub.

e

Mn

42 DAP

(14)

Alho L., Carvalho M., Brito I. and Goss M.J. (2015) Soil Use and Management, 31, 337-344 0 100 200 300 400

Sil Rum Lol Orni

M n c o n ce n tr ation (m g/ kg) Developer plant a Solo perturbado (ERM partido) a a a a a b _b

Trevo Sub.

e

Mn

42 DAP

Concentração Mn na raiz

0 100 200 300

Sil Rum Lol Orni

M n c o n ce n tr ation (m g/ kg) Developer plant

Concentração Mn na parte aérea

Disturbed Undisturbed Disturbed Undisturbed

Disturbed Undisturbed Disturbed Undisturbed

(15)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 N umber o f s equenc es per geno type Genotype 1 Genotype 2 Genotype 3 Genotype 4 Genotype 5 A B C C

Trevo Sub.

e

Mn

42 DAP

Diversidade genotípica nos rizóbios presentes nos nódulos

(16)

Pirosequenciação 454

Trigo e Trevo vs Mn

“Developers”:

Lolium rigidum Ornithopus compressus

21 DAP



35 OTUs diferentes

(99% da diversidade)



Apenas alguns com alta frequência



Muitos com baixa frequência



Até 24 OUTs diferentes numa só planta

(17)



Uso da planta “Developer” para gerir a diversidade biológica

Dendograma de similaridade da estrutura da comunidade da AMFs nas raízes de trigo, trevo e plantas “Developer”

Alinhamento segundo o grupo botânico

Dicotiledóneas e Monocotiledóneas Independente do grupo botânico

Alinhamento segundo o hospedeiro antecedente

Brígido C, van Tuinen D, Brito I, Alho L,. Goss MJ, Carvalho M. (2014) First Global Soil Biodiversity Conference. Dijon, France.

Diversidade AMF na raiz da planta alvo

Trigo e Trevo e Mn

“Developers”:

Lolium rigidum Ornithopus compressus

21 DAP

Trevo _Trigo

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Tomate

e

Fusarium oxysporum

16 DAP

Lolium rigidum como planta Developer do ERM

Fusarium oxysporum em 4 concentrações, aplicado ao solo



AC não foi afectada pelo Fusarium se ERM é a fonte de inóculo

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 103 106 109 D iseas e Inc id en ce

Fusarium oxysporum concentration

10 3 ₁₀6 ₁₀9 c c c ab c bc a a 0 10 20 30 40 50 60 70 0 103 106 109 % AC

ab a bc _c ac d d d 10 3 ₁₀6 ₁₀9

Taxa de colonização

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Tomate

e

Fusarium oxysporum

16 DAP 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 0 103 106 109 SD W (g/p o t)

ab bc ab b a cd de e 10 3 ₁₀6 10 9 10 3 ₁₀6 ₁₀9

Solo não perturbado (ERM intacto ) Solo perturbado (ERM partido) Disturbed Undisturbed Disturbed Undisturbed Disturbed Undisturbed

(20)

Milho e Nível de P

21 DAP

♦ Solo não perturbado ● Solo perturbado

Lolium rigidum como planta Developer do ERM P em 4 níveis

(21)

% AC open bars - undisturbed soil; grey bars - disturbed soil Shoot dry matter (g.plant-1_{) ; ● undisturbed soil; ▲ disturbed soil}

Milho e Nível de P

21 DAP

(22)

O ERM intacto como fonte preferencial de propágulo de AMF pode aumentar consideravelmente os benefícios dos AMF nos sistemas agrícolas tanto em condições marginais como em condições de produção mais favoráveis.

A diversidade biológica dos AMF encontrada teve consequência funcionais

Conclusão



ERM pode ser desenvolvido com a vegetação natural (infestantes)



Por diferentes elementos da rotação da culturas (incluindo cover crops).



ERM deve ser mantido intacto pela adoção de práticas culturais adequadas

(sementeira directa ou mobilização reduzida do solo).

(23)

Estratégia do ERM nativo intacto aumenta o potencial dos AMF



Não envolve inoculação – menos dispendioso e mais biodiverso



Apenas requer maneio agronómico adequado



Pode facilmente ser adoptada em culturas em extensivo e

também em sistemas agrícolas mais intensivos.



“Seguro de vida”

Micélio extra-radicular intacto constitui

uma estratégia para os fungos micorrízicos

arbusculares em sistemas agrícolas

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Mário Carvalho Isabel Brito Luís Alho Solange Oliveira Rosário Oliveira Mariline Caseiro Rodrigo Abreu Filipa Santos Manuel Figo Michael J. Goss

Diederik van Tuinen

A equipa

This work is funded by FEDER Funds through the Operational Programme for Competitiveness Factors - COMPETE and National Funds through FCT - Foundation for Science and Technology under the Strategic Project PEst-C/AGR/UI0115/2011.

PTDC/AGR-PRO/111896/2009 - “The role of weed mycorrhiza on the growth of winter crops and interactions with native rhizobia under Mediterranean conditions”