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MICRORGANISMOS:
RELAÇÕES ECOLÓGICAS
Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”Departamento de Fitopatologia e Nematologia
LFN 0225 - Microbiologia Geral
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Ecologia Microbiana
Relaciona-se com bactérias, fungos, algas,
protozoários ou vírus em qualquer ambiente onde
possam ocorrer: no solo ou nas águas, sobre animais
ou plantas, etc ...
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ECOLOGIA: estuda as inter-relações entre os seres
vivos e entre estes e o ambiente
Microrganismos ocorrem potencialmente em qualquer
lugar na superfície do globo terrestre
Ecologia Microbiana
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COMUNIDADE: conjunto de organismos que habitam um
local de ambiente específico
Composta de populações de espécies diferentes
Ecologia Microbiana
As comunidades microbianas (ex. solo, água, folhas)
são específicas – devido seleção pelo ambiente
(propriedades físicas, químicas, biológicas)
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Folha caída no solo(substrato)
Fungos de crescimento rápido(fração solúvel – açúcares)
Basidiomicetos, bactérias, actinomicetos
(hemicelulose, celulose e lignina)
Colonização e sucessão de populações
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Acidificação / alcalinização do meio
Síntese de um nutriente / fator de crescimento
Autointoxicação
Alteração na concentração de íons inorgânicos
Variações sazonais de temperatura / umidade / luz
Modificações que induzem a sucessão de populações
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Tipos de interações biológicas entre espécies
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SIMBIOSE: é a condição em que os indivíduos de uma
espécie vivem em associação íntima
com indivíduos de outra espécie.
Ecologia Microbiana
-Interações harmônicas
(positivas) benéficas para uma ou
mais espécies envolvidas
-Interações desarmônicas (negativas)
podem ser inibitórias para uma ou
mais espécies
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Os diversos membros de comunidades normalmente são
significativamente afetados por seus vizinhos
Relações inter-específicas
Raramente na natureza as populações se desenvolvem
independentemente
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Duas espécies vivem lado a lado sem que a presença de
uma afete a outra
O neutralismo pode ser classificado como ausência de
interação fisiológica e de ocorrência casual
Pode-se dizer que o neutralismo é inexistente, pois sabe-se hoje que todas as espécies são interdependentes
“Since true neutralism is rare or nonexistent, its usage is often extended to situations where interactions are merely insignificant or negligible”
NEUTRALISMO
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Tipos de interações biológicas entre duas espécies
Efeito na sobrevivência
Espécie A Espécie B
Neutralismo 0 0
(0) Ausência de efeito (+) Efeito positivo () Efeito negativo
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Tipos de interações biológicas entre duas espécies
Efeito na sobrevivência
Espécie A Espécie B
Neutralismo 0 0
Comensalismo
Protocooperação
Mutualismo
(0) Ausência de efeito (+) Efeito positivo () Efeito negativo
Relações em que uma ou ambas
as espécies são favorecidas,
sem incorrer em prejuízo de
nenhuma delas (benéficas)
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Tipos de interações biológicas entre duas espécies
Efeito na sobrevivência
Espécie A Espécie B
Parasitismo
Predação
Competição
Amensalismo (antibiose)
(0) Ausência de efeito (+) Efeito positivo () Efeito negativo
Relações englobadas pelo termo
geral de antagônicas - pelo
menos um dos organismos
envolvidos sofrerá um efeito
negativo causado pelo outro
elemento da associação
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INTERAÇÕES HARMÔNICAS
(positivas)
“Benéficas para uma ou mais espécies envolvidas“
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Comensalismo
- Associação, muitas vezes casuais, em que um dos organismos
recebe benefícios (comensal) e o outro não é afetado
Heterotróficos
Algas cianofíceas
Fotossíntese
Carbono orgânico
Fixam N2
Aminoácidos, peptídeos
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Efeito na sobrevivência
Espécie A Espécie B
Neutralismo 0 0
Comensalismo + 0
(0) Ausência de efeito (+) Efeito positivo () Efeito negativo
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Protocooperação(Mutualismo não obrigatório)
- Associação em que um dos organismos beneficia o outro e cada qual se
torna um complemento do ambiente de vida para o outro
Lactobacillus plantarum(auxotrófico)
Ácido fólico
FenilalaninaStreptococcus faecalis
(Sintrofismo)
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Efeito na sobrevivência
Espécie A Espécie B
Neutralismo 0 0
Comensalismo + 0
Protocooperação + +
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AlgasCompostos
orgânicos
Proteção (dessecação / insolação) Nutrientes inorgânicosFixação ao substrato
Fungos
Líquens: associação entre algas e fungos
Mutualismo
- É a coexistência íntima entre duas espécies na qual ambas recebem os
benefícios da associação
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Líquens: associação entre algas e fungos
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Fungo
Alga
Fungo
Fungo
Compostos orgânicos
Radiação solar
Líquens: associação entre algas e fungos
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Micorrizas: associação entre fungos e plantas superiores
Ectomicorrizas
Endomicorrizas
Mutualismo
(Aumento da superfície de absorção das raízes)
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PlantaCompostos
orgânicos
Água e mineraisFungo
Micorrizas: associação entre fungos e plantas superiores
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Micorrizas:associação
entre fungos e plantas
superiores
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Associação bactéria Rhizobium sp com plantas leguminosas
LeguminosaCompostos
orgânicos
NH3Rhizobium spp.
Mutualismo
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Etapas na formação de um nóduloradicular em uma leguminosainfectada por Rhizobium sp.
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Etapas na formação de um nóduloradicular em uma leguminosainfectada por Rhizobium sp.
NNNitrogenase
3H2
2NH3
AmôniaNitrogênio atmosférico
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Associação bactéria Rhizobium sp com plantas leguminosas
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Efeito na sobrevivência
Espécie A Espécie B
Neutralismo 0 0
Comensalismo + 0
Protocooperação + +
Mutualismo + +
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INTERAÇÕES DESARMÔNICAS
(negativas)
ANTAGONISMO
“Um organismo interage com outros organismos, criando condições desfavoráveis ao
desenvolvimento destes”
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Parasitismo
- Um organismo (parasita) vive sobre ou dentro de um outro
organismo vivo (hospedeiro), obtendo seu alimento deste último
Trichoderma spp. x Rhizopus spp. Beauveria bassiana x Insetos
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Hiperparasitismo
Trigo
Puccinia graminis
Bacteriófagos
Xanthomonas
Hiperparasitas – organismos queinvadem e prejudicam parasitas
(Ferrugem do trigo)
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Efeito na sobrevivência
Espécie A Espécie B
Neutralismo 0 0
Comensalismo + 0
Protocooperação + +
Mutualismo + +
Parasitismo + -
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Predação
- Um organismo (predador) destrói seu oponente com violência, para
então obter o seu alimento deste último (presa)
Arthrobotrys anchonia
Arthrobotrys anchonia x nematóides
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Efeito na sobrevivência
Espécie A Espécie B
Neutralismo 0 0
Comensalismo + 0
Protocooperação + +
Mutualismo + +
Parasitismo + -
Predação + -
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Competição
- Interação de dois organismos que “disputam” um recurso
indispensável (espaço, água, nutrientes, oxigênio, luz, etc...)
Pseudomonas fluorescens
X
Pythium spp.
Produção de sideróforos (competição por Fe2+)
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Competição
Hifa
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Efeito na sobrevivência
Espécie A Espécie B
Neutralismo 0 0
Comensalismo + 0
Protocooperação + +
Mutualismo + +
Parasitismo + -
Predação + -
Competição - -
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Amensalismo (antibiose)
- Um metabólito produzido por um organismo tem um efeito
prejudicial sobre o outro
Agrobacterium radiobacter x Agrobacterium tumefasciens
Agrocina K-84
(Galha da coroa)
Patógeno (causa doença em plantas)
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Antibiose
A descoberta da Penicilina
Bacteriologista escocês Alexander Fleming, em 1928
esqueceu seu material de estudo sobre a mesa enquanto saía de férias.
Ao retornar, observou que suas culturas de Staphylococcus aureus estavam contaminadas por mofo e que, nos locais onde havia o fungo, existiam halos transparentes em torno deles, indicando que este poderia conter alguma substância bactericida
Bolor: Fungo do gênero PenicilliumA substância recebeu o nome de “penicilina”.
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Bactéria
Fungo
Halo de inibição
Placa de Petri com meio de cultivo
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Efeito na sobrevivência
Espécie A Espécie B
Neutralismo 0 0
Comensalismo + 0
Protocooperação + +
Mutualismo + +
Parasitismo + -
Predação + -
Competição - -
Antibiose - 0
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Como o homem pode
utilizar o conhecimento
básico sobre as
relações ecológicas a
seu favor ?
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Controle biológico Indução de resistência
* Não inclui:
- Melhoramento genético clássico para resistência
- Controle químico clássico
Controle alternativo*
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Controle biológico de doenças de
plantas
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Controle Biológico – Conceito
Definição simples e direta:
“Controle biológico é o controle de um microrganismo através de outro microrganismo”
(Bettiol & Ghini, 1995)
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Efeito na sobrevivência
Espécie A Espécie B
Neutralismo 0 0
Comensalismo + 0
Protocooperação + +
Mutualismo + +
Parasitismo + -
Predação + -
Competição - -
Antibiose - 0
Relações englobadas pelo termo geral
de antagônicas - pelo menos um dos
organismos envolvidos sofrerá um
efeito negativo causado pelo outro
elemento da associação
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(Bettiol & Ghini, 1995)
“Os componentes do controle biológico são o patógeno, o hospedeiro e os antagonistas,
sob a influência do ambiente, todos interagindo num sistema biológico”
Controle Biológico - Componentes
Antagonistas
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Controle Biológico – Mecanismos de ação
Mecanismo de ação dos antagonistas:
O conhecimento sobre os mecanismos de
antagonismo dos organismos colabora na
determinação da época, da forma e da quantidade
adequadas para aplicação dos antagonistas.
(Bettiol, 1991)
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- Antibiose
- Competição
- Parasitismo
- Predação
- Hipovirulência
- Indução de defesa do hospedeiro
- Um antagonista pode agir através de um ou mais mecanismos deinterações antagonistas
- Essa é um característica adequada (chances de sucesso aumentadas)
Mecanismo de ação dos antagonistas:
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Mecanismo de ação dos antagonistas:
Hipovirulência
Introdução de uma linhagem do patógeno menos agressiva ou não
patogênica, que pode transmitir a característica para as patogênicas
Linhagem hipovirulenta de Cryphonectria (Endothia) parasitica controlando o
cancro da castanheira (chestnut blight) em árvores na Itália (naturalmente)
e França (artificialmente)
Linhagem virulenta
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Linhagem hipovirulenta de Cryphonectria (Endothia) parasitica
controlando o cancro da castanheira (chestnut blight)
Linhagem virulenta
Linhagem hipovirulenta
Partículas de vírus (dsRNA)
Desenvolvimento do cancro reduzido ou bloqueado
linhagem hipovirulenta(dsRNA)
Linhagem virulenta
Anastomose
Linhagem virulenta torna-se hipovirulenta
Linhagem
virulenta
Linhagem
hipovirulenta
Desenvolvimento
do cancro reduzido
ou bloqueado
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Controle Biológico – Potencial de Uso Contra:
- Patógenos veiculados pelo solo (solo supressivo, introdução de
antagonistas, microbiolização)
(Agrios, 2005)
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- Patógenos veiculados pelo solo (solo supressivo, introdução de
antagonistas, microbiolização)
(Agrios, 2005)
Controle Biológico – Potencial de Uso Contra:
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Bactéria
Levedura
ou
Bactéria+ Patógeno
- Patógenos de doenças pós-colheita
Levedura
(Agrios, 2005)
Controle Biológico – Potencial de Uso Contra:
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Controle Biológico de Doenças
Agentes Disponíveis Comercialmente no Brasil
Inseticida microbiológico – registrados no mínimo 29
Fungicida microbiológico – registrados 4
http://agrofit.agricultura.gov.br/agrofit_cons/principal_agrofit_cons
(Março, 2013)
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Controle Biológico em Pós-Colheita
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Controle Biológico em Pós-Colheita
- Uma das grandes dificuldades na utilização de antagonistas para o controle
de doenças é a impossibilidade do controle das condições ambientes
- No caso da pós-colheita o controle biológico é viável e passível de
exploração:
a) Controle das condições ambientes
b) Limitação da superfície de aplicação dos antagonistas
c) Economicamente praticável sob condições de armazenamento
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Compostos voláteis produzidos por S. cerevisiae são capazes de
inibir (83%) o desenvolvimento in vitro de G. citricarpa.
0
1
2
3
4
Controle BG-1 CR-1 CAT-1 KD-1 K-1 PE-2
Linhagens de S. cerevisiae
Cre
scim
ento
mic
elia
l (cm
)
ControleS. cerevisiae
(CR-1)
Efeito de compostos voláteis liberados pelas diferentes linhagens de S. cerevisiae no
crescimento micelial de G. citricarpa cultivada em meio BDA
(Fialho. M.B. – 2004)
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Figura 14. Influência da adição da mistura artificial de voláteis (2 L mL-1 de ar) no desenvolvimento de
fungos e bactérias.
Efeito da mistura artificial de voláteis identificados em S.
cerevisiae no desenvolvimento de fungos e bactérias
0
20
40
60
80
100
Scle
rotinia
scl
ero
tioru
m
Guig
nard
ia c
itricarp
a
Colle
totric
hum
lin
dem
unth
ianum
Penic
ilium
dig
itatu
m
Lasio
dip
lodia
theobro
mae
Phom
opsis c
itri
Phyto
phth
ora
nic
otia
nae
Botrytis
cin
ere
a
Rhiz
opus s
tolo
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Colle
totric
hum
glo
eosporioid
es
Rhiz
octo
nia
sola
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Trich
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p
Fusa
rium
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ltern
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Phom
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Geotric
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candid
um
Asperg
illus n
iger
Cla
dosp
orium
sp
Penic
illiu
m it
alic
um
Inib
ição (
%)
50%
Sem atividade sobre bactérias
Bacillus subtilis
Erwinia caratovora
Pseudomonas syringea pv. tomato
Xanthomonas sp
X. axonopodis pv. phaseoli
(Fialho. M.B. – 2008)
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Controle Biológico em Pós-Colheita
Compostos Orgânicos Voláteis (COV´s)
(RAPP 18: 276-302, 2010)
![Page 64: Apresentação do PowerPoint...Ecologia Microbiana Relaciona-se com bactérias, fungos, algas, protozoários ou vírus em qualquer ambiente onde possam ocorrer: no solo ou nas águas,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052616/60a81833600f4b35bf7c2e57/html5/thumbnails/64.jpg)
![Page 65: Apresentação do PowerPoint...Ecologia Microbiana Relaciona-se com bactérias, fungos, algas, protozoários ou vírus em qualquer ambiente onde possam ocorrer: no solo ou nas águas,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052616/60a81833600f4b35bf7c2e57/html5/thumbnails/65.jpg)
Os compostos orgânicos voláteis poderiam ser utilizados no
tratamento dos frutos em câmaras fechadas durante o
armazenamento e exportação.
![Page 66: Apresentação do PowerPoint...Ecologia Microbiana Relaciona-se com bactérias, fungos, algas, protozoários ou vírus em qualquer ambiente onde possam ocorrer: no solo ou nas águas,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052616/60a81833600f4b35bf7c2e57/html5/thumbnails/66.jpg)
Controle de doenças pelo uso de “agrotóxicos”
- Simplicidade- Previsibilidade- Necessidade de pouco entendimento dos processos básicos do
agroecossistema
(Morandi & Bettiol, 2009)
Controle de doenças pelo uso de agentes de controle biológico
- Mais complexo- Menor previsibilidade- Maior necessidade do entendimento dos mecanismos envolvidos nas
interações entre os agentes de biocontrole, os patógenos, as plantas e o ambiente
![Page 67: Apresentação do PowerPoint...Ecologia Microbiana Relaciona-se com bactérias, fungos, algas, protozoários ou vírus em qualquer ambiente onde possam ocorrer: no solo ou nas águas,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052616/60a81833600f4b35bf7c2e57/html5/thumbnails/67.jpg)
- Antibiose
- Competição
- Parasitismo
- Predação
- Hipovirulência
- Indução de defesa do hospedeiro
Mecanismo de ação dos antagonistas:
![Page 68: Apresentação do PowerPoint...Ecologia Microbiana Relaciona-se com bactérias, fungos, algas, protozoários ou vírus em qualquer ambiente onde possam ocorrer: no solo ou nas águas,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052616/60a81833600f4b35bf7c2e57/html5/thumbnails/68.jpg)
Ativação de mecanismos de resistência
latentes em resposta ao tratamento
com agentes bióticos ou abióticos
(indutores)
A ação se dá sobre a planta hospedeira modificando a sua relação com o patógeno
Resistência induzida ou adquirida
![Page 69: Apresentação do PowerPoint...Ecologia Microbiana Relaciona-se com bactérias, fungos, algas, protozoários ou vírus em qualquer ambiente onde possam ocorrer: no solo ou nas águas,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052616/60a81833600f4b35bf7c2e57/html5/thumbnails/69.jpg)
Resistência induzida
Indutor
Provocador*
Local Sistêmica
*Provocador = desafiador = patógeno (“Challenger”)
Horas / dias
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C - Tomateiro cv. Hildaris
protegido por
Piriformospora indica
contra Fusarium
oxysporum
(Qiang et al., 2012 MPP 13: 508-518)
![Page 71: Apresentação do PowerPoint...Ecologia Microbiana Relaciona-se com bactérias, fungos, algas, protozoários ou vírus em qualquer ambiente onde possam ocorrer: no solo ou nas águas,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052616/60a81833600f4b35bf7c2e57/html5/thumbnails/71.jpg)
Ativador de plantas (“Plant activator”)
(Ativadores químicos da “resistência sistêmica”)
BION (Acibenzolar-S-metílico) - Éster S-metílico do
ácido 1,2,3-benzotiadiazol-7-carbotióico – composto
sintético (1996)
![Page 72: Apresentação do PowerPoint...Ecologia Microbiana Relaciona-se com bactérias, fungos, algas, protozoários ou vírus em qualquer ambiente onde possam ocorrer: no solo ou nas águas,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052616/60a81833600f4b35bf7c2e57/html5/thumbnails/72.jpg)
Controle não tratado Acibenzolar-S-metílico(Bion)
Resistência induzida em pepino contra Colletotrichum sp
![Page 73: Apresentação do PowerPoint...Ecologia Microbiana Relaciona-se com bactérias, fungos, algas, protozoários ou vírus em qualquer ambiente onde possam ocorrer: no solo ou nas águas,](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022052616/60a81833600f4b35bf7c2e57/html5/thumbnails/73.jpg)
Características importantes:
- Resposta sistêmica
- Resposta inespecífica
Indutor
Resistência ativada
.
Sinal é transportado
sistemicamente na planta
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Resistência induzida ou adquiridaTecnologia potencial para o controle
de doenças vegetais
(Manejo integrado de pragas e doenças)
www.rbirfito.bio.br