o potencial das micorrizas nos ecossistemas agrícolas. · trigo e trevo vs mn “developers”:...
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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
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...
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)
Micorrizas Arbusculares
http://soil-environment.blogspot.pt/
Micélio Extra-radicular (ERM)
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)
Root cortex Root cortex
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 ?
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 2Cultura
TrigoTrevo SubterrâneoTomateMilho
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)
Stresse abiótico - Mn
0
10
20
30
40
50
60
No-plants Silenegalica
Loliumrigidum
Ornithopuscompressus
% A
rbu
scu
lar
colo
nis
atio
n
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)
Taxa de colonização
0
50
100
150
200
250
300
No-plants Silenegalica
Loliumrigidum
Ornithopuscompressus
Sho
ot
dry
we
igh
t (m
g/p
lan
t)
b
c c cc
cc
a
Silene Ornithopus
Trigo e Mn 21 DAP
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)
Peso seco da parte aérea
Trigo e Mn 21 DAP
0
50
100
150
200
250
No-plants Silenegalica
Loliumrigidum
Ornithopuscompressus
Mn
in t
he
sh
oo
ts (
mg
/kg)
a
b
b
b
c
bb
c
Ornithopus Lolium
Diversidade funcional ?
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)
Concentração Mn na parte aérea
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 N2 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)
O ERM tem efeito na proteção ?
Trevo Sub. e Mn21 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
Arb
usc
ula
r co
lon
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ion
rat
e
Developer plant
Solo não perturbado(ERM intacto )
bc
e
bd
de
a
b
a
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0
20
40
60
80
100
120
Sil Rum Lol Orni
SDW
21
DA
P (
mg/
pla
nt)
Developer plant
cc c
b
c
a
cc
Solo perturbado(ERM partido)
Taxa de colonização Peso seco da parte aérea
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
SDW
42
DA
P (
mg/
pla
nt)
Developer plant
b
a
c
Solo não perturbado(ERM intacto )
c
cc
cc
0
100
200
300
400
500
Sil Rum Lol Orni
ND
W 4
2 D
AP
(m
g/p
lan
t)
Developer plant
ccc
b
c
a
cc
Solo perturbado(ERM partido)
Trevo Sub. e Mn42 DAP
Peso seco da parte aérea Peso seco de nódulos
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
Mn
co
nce
ntr
atio
n (
mg/
kg)
Developer plant
a
Solo perturbado(ERM partido)
a
a
a
a
a
b b
Trevo Sub. e Mn42 DAP
Concentração Mn na raiz
0
100
200
300
Sil Rum Lol Orni
Mn
co
nce
ntr
atio
n (
mg/
kg)
Developer plant
Solo não perturbado(ERM intacto )
Concentração Mn na parte aérea
Disturbed UndisturbedDisturbed UndisturbedDisturbed UndisturbedDisturbed Undisturbed
0
2
4
6
8
10
12
14
16
Nu
mb
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of
seq
ue
nce
s p
er
gen
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pe
Genotype 1
Genotype 2
Genotype 3
Genotype 4
Genotype 5
A
B
C
C
Trevo Sub. e Mn42 DAP
Diversidade genotípica nos rizóbios presentes nos nódulos
Identificados 5 polimorfismos no gene 16S rRNA
Pirosequenciação 454
Trigo e Trevo vs Mn“Developers”:
Lolium rigidumOrnithopus 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
Diversidade AMF na raiz da planta alvo
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 rigidumOrnithopus compressus
21 DAP
Trevo Trigo
Tomate e Fusarium oxysporum16 DAP
Lolium rigidum como planta Developer do ERMFusarium oxysporum em 4 concentrações, aplicado ao solo
AC não foi afectada pelo Fusariumse ERM é a fonte de inóculo
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
0 103 106 109
Dis
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nci
de
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Fusarium oxysporum concentration
10 3 10 6 10 9
c
cc
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c
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0
10
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0 103 106 109
% A
C
Fusarium oxysporum concentration
aba
bcc
ac
d
d
d
10 3 10 6 10 9
Solo não perturbado(ERM intacto )
Solo perturbado(ERM partido)
Taxa de colonização
Incidência da doença
Tomate e Fusarium oxysporum16 DAP
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
0 103 106 109
SDW
(g/
po
t)
Fusarium oxysporum concentration
ab
bc
abb
a
cd
de
e
10 3 10 6 10 9
10 3 10 6 10 9
Solo não perturbado(ERM intacto )
Solo perturbado(ERM partido)
Disturbed UndisturbedDisturbed UndisturbedDisturbed Undisturbed
Milho e Nível de P 21 DAP
♦ Solo não perturbado ● Solo perturbado
Lolium rigidum como planta Developer do ERMP em 4 níveis
Brito I., Carvalho M., Alho L., Caseiro M., and Goss M.J. (2013) - Aspects of Applied Biology 121, 25-30
% AC open bars - undisturbed soil; grey bars - disturbed soilShoot dry matter (g.plant-1) ; ● undisturbed soil; ▲ disturbed soil
Milho e Nível de P 21 DAP
Brito I., Carvalho M., Alho L., Caseiro M., and Goss M.J. (2013) - Aspects of Applied Biology 121, 25-30
O ERM intacto como fonte preferencial de propágulo de AMF podeaumentar consideravelmente os benefícios dos AMF nos sistemas agrícolastanto em condições marginais como em condições de produção maisfavoráveis.
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).
Como criar ERM intacto e gerir a diversidade ?
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
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 OperationalProgramme for Competitiveness Factors - COMPETE and NationalFunds through FCT - Foundation for Science and Technology underthe Strategic Project PEst-C/AGR/UI0115/2011.PTDC/AGR-PRO/111896/2009 - “The role of weed mycorrhiza on thegrowth of winter crops and interactions with native rhizobia underMediterranean conditions”
Clarisse Brígido
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