BACTÉRIAS PROMOTORAS DE

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS DO SOLO SEMINÁRIO II EM CIÊNCIAS DO SOLO BACTÉRIAS PROMOTORAS DE CRESCIMENTO EM PLANTAS MESTRANDA: BSc. Cybelle Souza de Oliveira ORIENTADORA: Profª.Drª. Márcia V. B. Figueiredo Recife / Novembro / 2009

2 Bactérias Promotoras de Crescimento em Plantas (BPCPs) As bactérias promotoras do crescimento de plantas (BPCPs) encontram-se em habitats naturais colonizando de forma interna e externa órgãos de plantas e podem ser benéficas, neutras ou prejudiciais ao seu crescimento. (Mariano et al., 2004)

3 Quais os principais efeitos observados na promoção de crescimento de plantas???

4 Aumentar: Taxa de germinação Crescimento das raízes Crescimento do colmo ou caule Número de folhas e área foliar Crescimento de tubérculos Número de flores e rendimento Produção de grãos e frutos

5 Assim, como exemplo dos efeitos de BPCPs na produtividade, podemos citar aumentos de 33% na produção de ervilha e de até 150% em plantas de rabanete com inoculação de Pseudomonas spp. (Parke et al., 1991; Kloepper & Schorth, 1981)

6 Bactérias Promotoras de Crescimento em Plantas (BPCPs) Os principais grupos de BPCPs podem ser encontrados nos Filos: Proteobacteria Firmicutes Actinobacteria Bacteroidetes Cyanobacteria

7 Bactérias Promotoras de Crescimento em Plantas (BPCPs) Filo Proteobacteria Bactérias Gram- negativas com parede celular formada principalmente de lipopolissacarídeos. Muitas movem-se utilizando flagelos. AA maioria das proteobactérias são anaeróbias. Incluem uma grande variedade de agentes patogênicos, como Escherichia, Salmonella e Helicobacter. A nutrição normalmente é heterotrófica, mas existem dois grupos que realizam fotossíntese, denominadas bactérias púrpureas. - As bactérias púrpuras sulfurosas - As bactérias púrpuras não-sulfurosas (Madigan & Martinko, 2004)

8 Bactérias Promotoras de Crescimento em Plantas (BPCPs) Proteobacteria alfa A maioria dos gêneros fototróficos, mas também incluem gêneros simbiontes de plantas. Ex: Acetobacter, Rhodobacter e Rhizobium. Acetobacter Rhodobacter Rhizobium (Madigan & Martinko, 2004)

9 Bactérias Promotoras de Crescimento em Plantas (BPCPs) Proteobacteria beta Incluem vários grupos de bactérias aeróbias ou facultativas que são versáteis nas suas capacidade de degradação. Ex: Nitrosomonas. Algumas espécies patogênicas são encontradas dentro desta classe, como Burkholderia e Ralstonia. R. taiwanesis B. tuberum (Madigan & Martinko, 2004)

10 Bactérias Promotoras de Crescimento em Plantas (BPCPs) Proteobacteria gama Incluem vários grupos de bactérias importantes para a ciência, tais como as Enterobacteriaceae e Pseudomonadaceae. E alguns agentes patogênicos, como Salmonella e Vibrio. Enterobacter Pseudomonas (Madigan & Martinko, 2004)

11 Bactérias Promotoras de Crescimento em Plantas (BPCPs) Proteobacteria delta Incluem um grupo de gêneros predominantemente aeróbios, e um grupo estreitamente anaeróbios que contêm a maior parte das bactérias redutoras de: - Sulfato (Desulfobacter, Desulfovibrio) - Ferro (Geobacter) (Madigan & Martinko, 2004)

12 Bactérias Promotoras de Crescimento em Plantas (BPCPs) Proteobacteria ípsilon São constituídas por poucos gêneros, principalmente Helicobacter (patógeno do duodeno) e Campylobacter (patógeno do estômago). Campylobacter Helicobacter (Madigan & Martinko, 2004)

13 Bactérias Promotoras de Crescimento em Plantas (BPCPs) Filo Firmicutes A maioria das bactérias Gram-positivas. Têm a forma de cocos e bacilos. Muitos membros produzem endósporos. Bacillus subtilis (Borenstein, 2006)

14 Bactérias Promotoras de Crescimento em Plantas (BPCPs) Filo Actinobacteria Bactérias Gram-positivas conhecidas como actinomicetos ou actinobactérias. Têm organização filamentosa, muitas vezes ramificada. Ocorrem amplamente no solo, onde desempenham relevante papel biológico. Especialmente representantes do gênero Streptomyces por produzirem antibióticos. Os representantes do gênero Frankia que vivem em simbiose com as raízes de plantas superiores (por exemplo, Casuarina sp.). (Borenstein, 2006)

15 Frankia Streptomyces

16 Bactérias Promotoras de Crescimento em Plantas (BPCPs) Filo Bacteroidetes Engloba três grandes grupos - Bacteroides - Flavobactérias (São bactérias Gram-negativa em sua grande parte. Vive no habitat terrestre, sendo encontrada também na água). - Sphingobactérias

17 Bactérias Promotoras de Crescimento em Plantas (BPCPs) Filo Cyanobacteria Inclui as algas azuis, são organismos aquáticos, unicelulares, procariontes e fotossintéticos. Forma de cocos, bastonetes, filamentos ou pseudofilamentos. É uma das principais provedoras de nitrogênio para as cadeias tróficas dos mares, sendo ainda de utilidade para a alimentação humana. Anaboena (Madigan & Martinko, 2004)

18 Substâncias Reguladoras de Crescimento em Plantas (SRCPs) São compostos orgânicos de ocorrência natural que influenciam processos fisiológicos nas plantas em concentrações muito abaixo daquelas nas quais os nutrientes ou vitaminas podem afetar tais processos. (Moreira & Siqueira, 2006)

19 Substâncias Reguladoras de Crescimento em Plantas (SRCP) Fatores que interferem a síntese de SRCP - ph - Temperatura - Disponibilidade de nutrientes - Composição de substrato - Quantidade do substrato Rizosfera (Moreira & Siqueira, 2006)

20 Bactérias Promotoras de Crescimento em Plantas (BPCPs) CO2 VEGETAL SOLO ESTÉRIL (5-8% do CO2) SOLO NÃO ESTÉRIL (12-18% do CO2) (Barber & Martin, 1976)

21 Bactérias Promotoras de Crescimento em Plantas (BPCPs) Mecanismo de atuação de forma direta Produção de fitormônios Inibição da síntese do etileno Disponibilidade de nutrientes Mecanismo de atuação de forma indireta Supressão de microrganismos deletérios e/ou patogênicos - Antibiose - Parasitismo - Produção de compostos voláteis tóxicos - Indução de resistência (Cunha, 2005)

22 Mecanismos de Atuação Direta Produção de fitormônios Auxinas Iniciação de Raízes Laterais e Adventícias Alongamento Radicular Ácido Indol Acético (AIA) Pseudomonas fluorescens Burkholderia cepacia Groselheira-preta Cana-de-açúcar (Cunha, 2005; Dubeikovsky et al. 1993; Mendes et al., 2007)

23 Tabela 1. Bactérias produtoras de fitormônios Organismo Fitormônio Referências Azotobacter sp. Giberelina AIA El-Bahrawy, 1983 Mahmoud et al., 1984 Pseudomonas Fluorescens Giberelina AIA Citocinina Hussain & Vancura, 1970 Hussain & Vancura, 1970 Nieto & Frankenberg, 1989a. Rhizobium phaseoli Citocinina Puppo & Rigand, 1978 Arthobacter sp. Giberelina AIA Citocinina Strzelczyk & Pokojska- Burdziej, 1984 Kampert & Stozelczyk, 1984 Bacillus sp. Giberelina Katznelson & Cole, 1965 Pseudomonas sp. AIA Brown, 1972 (Adaptado de Melo & Azevedo, 1998)

24 Mecanismos de Atuação Direta Inibição da Síntese do Etileno Etileno Induz o enraizamento de várias espécies Acúmulo de Etileno Inibe elongação das raízes formadas Microrganismos ( )Níveis de Etileno (Cunha, 2005 )

25 Mecanismos de Atuação Direta Disponibilidade de Nutrientes Nitrogênio Ferro Fósforo (Rodríguez & Fraga, 1999Glick, 1995; Leong, 1986; Cunha, 2005 )

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27 Solubilização do fosfato Sideróforo

28 Mecanismos de Atuação Direta Tabela 2. Influência da presença de microrganismos na absorção de nutrientes pelas plantas Quantidade Planta/condições Microrganismo Efeito absorvida Presente Ausente microbiano (%) N total parte Centeio / Hidroponia 76,9 31, aérea (µg/pl) M KNO3 P total parte Tomateiro / Hidroponia 27,0 9, Aérea(10-3 mol/pl) Com 32 P / Planta K total Milho em solo com 1507,0 620, (mg K2O/pl) silicato de potássio (Adaptado de Moreira & Siqueira, 2006)

29 Mecanismos de Atuação Indireta Supressão de microrganismos deletérios e/ou patogênicos (Antibiose): Compostos orgânicos que possuem baixo peso molecular e grande diversidade química produzidos por microrganismos e que, em baixas concentrações, atuam como deletérios ao metabolismo de outros organismos. Antibiose ( ) Sobrevivência e Colonização (Fravel, 1988)

30 Mecanismos de Atuação Indireta Burkholderia cepacia x Fusarium moniliforme (Mendes et al., 2007)

31 Mecanismos de Atuação Indireta Supressão de microrganismos deletérios e/ou patogênicos (Parasitismo): Bactérias Enzimas c Células fúngicas v Quitinase; Gluconase; Protease; Lipase. Azospirillum sp. Pseudomonas fluorescens Podridão por Rhizoctonia ( ) (Chet & Inbar, 1994)

32 Mecanismos de Atuação Indireta Supressão de microrganismos deletérios e/ou patogênicos (Produção de compostos voláteis tóxicos): - Amônia - Ácido Cianídrico Controle Biológico Pseudomonas fluorescens x Thielaviopsis sp. radiculares. - Pode atuar promovendo o desenvolvimento de pêlos (Défago et al., 1990; Luz, 1996)

33 Mecanismos de Atuação Indireta Supressão de microrganismos deletérios e/ou patogênicos (Indução de resistência): O aumento da capacidade de defesa da planta contra diversos patógenos após estimulação apropriada, tornando-o mais resistente. A indução de resistência sistêmica está diretamente ligada a alterações bioquímicas e estruturais na planta. Ex: Inoculação prévia com patógenos avirulentos, componentes microbianos e substâncias químicas. (Ramamoorthy et al., 2001; Araújo, 2001; Kuc, 1995)

34 Mecanismos de Atuação Indireta - Disponibilidade de Nutrientes - Controle Biológico Indução de - Antibiose Resistência - Parasitismo (Pascholati & Leite, 1995; Saikia et al., 2004)

35 Mecanismos de Atuação Indireta Burkholderia cepacia x Fusarium moniliforme (Mendes et al., 2007)

36 Mecanismos de Atuação Indireta Indução de Resistência Eucalipto (Teixeira et al., 2004) Arroz (Saikia et al., 2006) Pseudomonas Tomate (Ramamoorthy et al., 2002) Pimenta (Ramamoorthy et al., 2002) Pepino (Wei et al., 1991) Pinus (Enebak & Carey, 2000) Bacillus Milheto (Raj et al., 2003) Soja (Araujo, Henning & Hungria, 2005)

37 Considerações Finais A ciclagem de nutrientes, a fixação biológica de nitrogênio e a solubilização de rochas fosfatadas são alguns exemplos de processos microbiológicos naturais que garantem o potencial produtivo do solo. Diante disto, as BPCPs serão provavelmente uma das táticas mais importante para a atualidade mundial, visto que são almejadas e rastreadas para uma possível aplicação em campo, objetivando o aumento da produtividade agrícola, e diminuindo cada vez mais a dependência de fertilizantes químicos.

38 OBRIGADA!!!