Microrganismos: definições, importância, características e

diversidade.

Prof. Dr. Milton Luiz da Paz Lima

Instituto Federal Goiano campus UrutaíCurso de Agronomia

Disciplina de Microbiologia Agrícola

Introdução

• Neglicência dos microrganismos do solo.• Sobrevivência das comunidades vegetais e

animais;• “o papel dos infinitamente pequenos é

infinitamente grande”, Lois Pasteur.

Número total de espécies de organismos do solo descritos (Hawksworth e Mound, 1991; Brussaard et al., 1997; Wall e Moore,

1999)

Megafauna

Organismos do solo

• Microrganismos (< 1 mm): fungos, algas e bactérias.

• Microfauna (< 2 mm): protozoários, rotíferos e Nematóides

• Mesofauna (2-10 mm):ácaros, colêmbolos e enquitríqueos.

• Macrofauna (> 10 mm): minhocas, cupins, formiga, coleópteros, aracnídeos, myriapodes e outros.

Miriapodes

Funções Microrganismos do Solo (Importância)

• Decomposição de MO;• Produção de húmus;• Ciclagem de nutrientes e energia (fixação de N

atm);• Produção de compostos complexos que

contribuem para a agregação do solo;• Decomposição de xenobióticos• Controle biológico de pragas e doenças

Biomassa

• Densidade – variação depende de características edáficas e climáticas específicas.

• Bactérias é o grupo mais numeroso no solo.• Maior biomassa – fungos, bactérias e minhocas.• Biomassa microbiana do solo (BMS) – 10 ton/ha,

maior que as produções de determinadas culturas.• Diversidade é medida em vários níveis

taxonômicos (família, gêneros, intra-espécies, etc)

Biomassa e densidade em número de organismos do solo por m2.

Entendendo o ufc

104 = 10000 unidades formadoras de colonias1012 = 1000000000000 ufc

10-4 = 0,0001 unidades formadoras de colônias10-12 = 0,000000000001 ufc

Características EdáficaRelativo ou pertencente ao solo; que resulta de fatores inerentes ao solo, ou é por eles influenciado como a água.

• FE - São animais que vivem dependendo diretamente do solo, minhocas, determinados besouros, vermes, nematoides, e os predadores tipo toupeira . Alguns desses animais moram na superfície, sendo chamados de Epiedáficos, é o caso de ácaros, colêmbola, larvas de insetos, lacraias, etc... Outros habitam dentro do solo, como as minhocas.

• A fauna do solo é composta por animais que são muito diferentes, tanto do ponto de vista filogenético, quanto funcional. São heterótrofos, como todos os animais da Terra, isso significa que se alimentam de materiais orgânicos, contudo, uns e outros comem coisas bem diferentes.

• A fauna edáfica é importante para os ecossistemas terrestres, porque está relacionada com a degradação enzimática de restos orgânicos que resulta na liberação de nutrientes minerais).

• Os animais da fauna edáfica não são capazes de realizar a decomposição, mas quando se alimentam, vão triturando os restos orgânicos depositados sobre o solo, ajudando muito aos organismos decompositores, que são bactérias, fungos e actinomicetes, também moradores do solo a agirem.

Diversidade funcional entre organismos do MESMO GÊNERO.

• Bacillus sp. – fixação de nitrogênio;• B. polymixa – para larvas insetos;• B. thuringiensis – bactérias inseticidas;• B. anthracis – patógenos de animais;• B. cereus – solubilizador de fosfato.

B. polymixa

B. thuringiensis B. anthracis B. cereus

B. anthracis

B. thuringiensis - 1990

Metabolismo de organismos do solo

REAÇÕES DE OXIDOREDUÇÃO

Conceitos• Autotróficos – assimilam C de fonte inorgânica.• Heterotróficos – assimilam C de fonte orgânica.• Fototróficos – utilizam como fonte de energia a

luz solar• Quimiotróficos – utilizam como fonte de energia a

oxidação de moléculas orgânicas ou inorgânicas• Litotróficas – obtém equivalente redutores a

partir de material inorgânico;• Organotróficos – obtém equivalentes redutores a

partir de material orgânicos;

Sinonímias

• Fotoautotróficos (fotolitotróficos)• Quimiorganotróficos (quimiolitotróficos)• Fotoeterotroficos (fotorganotróficos)• Quimieterotróficos (quimiorganotróficos)• Quimiorgano e terotrófico• Fotolitoautotróficos

Saprófagos ou biófagos

• Biófagos – base para o contorle biológico• Onívoros – se alimentam de tudo;

Saprobiotróficos• Organismos que se nutrem a partir de

substâncias oriundas da simbiose.– Mutualística (rizóbios e fungos micorrízicos)– Parasítica

Mutualismo

Simbiose na qual cada organismo recebe benefícios da associação

- Bactérias fixadoras de nitrogênio x plantas

- Micorrizas – associação de fungos com raízes

Bactéria fixadora de nitrogênio (Rhizobium meliloti) x alfafa x ácido salicílico

Involvement of salicylic acid in the establishment of the Rhizobium meliloti-alfafa symbiosis (Martínez-Abarca et al. Molecular Plant-Microbe Interactions 11: 153-155, 1998)

Aplicação exógena de ácido salicílico atrasou o início da nodulação,

bem como reduziu o tamanho e o número dos nódulos nas raízes

Bactéria fixadora de nitrogênio (Rhizobium meliloti) x alfafa x ácido salicílico

Efeito da adição de ácido salicílico (25 uM) na solução mineral de crescimento de plântulas de alfafa 24 h antes da inoculação com R. meliloti. Controle; ácido salicílico

Root colonization by arbuscular mycorrhizal fungi is affected by the salicylic acid conten of the plant (Medina et al. Plant Science 164: 993-998, 2003)

Micorriza x ácido salicílico

Com base no uso de plantas de fumo selvagem e transgênicas

verificaram que o nível de colonização inicial das raízes pelos

fungos micorrízicos Glomus mosseae e Glomus intraradices era

reduzido nas plantas que exibiam um alto acúmulo de ácido

salicílico

Colonização das raízes de plantas de fumo por G. intraradices

Plantas Xhanti-nc – selvagem NahG – transgênico – nível reduzido de ácido salicílico

Micorriza x ácido salicílico

Colonização das raízes de plantas de fumo por G. intraradices

Plantas Samsun NN – selvagem

CSA – transgênico – nível elevado de ácido salicílico

Nível reduzido de ácido salicílico Nível elevado de ácido salicílico

Colonização das raízes de plantas de fumo por G. mosseae

Plantas Xhanti-nc – selvagem

NahG – transgênico – nível reduzido de ácido salicílico

Micorriza x ácido salicílico

Colonização das raízes de plantas de fumo por G. mosseae

Plantas Samsun NN – selvagem

CSA – transgênico – nível elevado de ácido salicílico

Nível elevado de ácido salicílicoNível reduzido de ácido salicílico

Organismos solo, fitonematóides, micorrizas x Bion

Does induced resistance in plants affect the belowground community? (Sonnemann et al. Applied Soil Ecology 21: 179-185, 2002)

- Bion em condições de campo

- Tratamento com Bion:

. Reduziu drasticamente o crescimento das raízes

de cevada

. Aumentou a infecção das raízes de cevada por

Pratylenchus spp

. Não alterou a produtividade da cevada

. Não alterou a biota livre do solo

. Não alterou a colonização das raízes por fungos

micorrízicos

Organismos solo, micorriza x Bion

Infecção de raízes de cevada por Pratylenchus spp e fungos micorrízicos na presença ou ausência de Bion.

Barley - cevada

Fallow (pousio; sem cultivo) – raízes de Fumaria officinalis, Galium aparine,

Chamomilla recutita

Nematóides fitoparasitas

Fungos micorrízicos

Biófagos

• Microbióvoros: amebas, ácaros, nematóides que se alimentam de micróbios;

• Fungívoros: ácaros e nematóides que se alimentam de fungos

• Fitófagos: insetos, nematóides que se alimentam de plantas.

• Carnívoros: organismos que se alimentam de carne como alguns nematóides e aranhas.

Saprófagos

• Detritívoros – alimentam-se de detritos vegetais

• Cadaverícolas – alimentam-se de carne podre de animais (larvas de insetos)

• Coprófagos – alimentam-se de excrementos (bactérias, fungos, pequenos artrópodes e coleópteros)

Quimiorganotróficos

• Autóctones – organismos que crescem vagarosamente (possuem baixa taxa de crescimento);

• Zimógenos – mostram picos de atividade quando estão sob resíduos frescos.

Conceitos de Seleção r e kConceitos de Seleção r e k• Seleção r: locais onde ocorre abundância de

substrato; oganismos relacionados crescem rapidamente utilizando substrato simples.

• Seleção k: locais com escasses de substrato; os organismo relacionados tem moderada taxa de crescimento; investem no incremento dessa taxa de crescimento por unidade da alimento; utilizam substratos mais complexos.

• Copiotróficos e Oligotróficos organismos adaptados a alta e baixa concentração de substratos, respectivamente;

Surgimento da Seleção r e k• Em 1967, MacArthur & Wilson publicaram o famoso

livro The theory of island biogeography (Princeton, N. J., Princeton University Press, 1967), onde lançaram a teoria da seleção r e da seleção K. As espécies r seriam aquelas que absorvem grande quantidade de alimento,

se reproduzem cedo e com grande quantidade de descendentes. Nelas a evolução favorece a

produtividade. As espécies K viveriam em ambiente com escassez de alimento e, portanto, produziriam

poucos descendentes. Nelas a evolução favoreceria a eficiência na conversão de alimentos para a produção

de descendentes.

Organismos do solodescritos

Moreira e Siqueira, 2006

Continuação

Classificação dos Seres Vivos

Biologia Molecular e avanços

ITSinternal transcribed subunit

Quanto maior a distância vertical maior a distancia evolutiva entre os relacionados.

Grupo polifilético – grande diversidade Evolutiva (3,5 bilhoes de anos)

Diversidade de procariotos é muito maior do que em eucariotos

Poucas diferencas evolutivas

Biota do solo:Reinos segundo Margulis & Schwartz (1998)

• Super Reino Procaria– Reino Bacteria

• Subreino archaea• Subreino Eubacteria

• Super Reino Eucaria– Reino Protoctista– Reino Animalia– Reino Fungi– Reino Plantae

Árvore filogenética dos principais filos do domínio Bactéria

Árvore filogenética

para 150 eucariotos

baseadas nas sequências 18

S do rDNA

Continuação da árvore

filogenética para 150

eucariotos baseadas nas

sequencias 18 S do rDNA

Saprófagos

Características morfológicas de Actinobactérias importantes no

solo

Sites para consulta

• http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:rYaqguBFyzYJ:vsites.unb.br/ib/cel/microbiologia/metabolismo/metabolismo.html+FONTE+DE+ELETROS+PARA+METABOLISMO&cd=1&hl=pt-BR&ct=clnk&gl=br&source=www.google.com.br

• http://professor.ucg.br/SiteDocente/admin/arquivosUpload/6461/material/Ciclos%20naturais.pdf

• http://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/bitstream/CPATSA-2009-09/39950/1/OPB2107.pdf