UNIVERSIDADE ESTADUAL DE SANTA CRUZ VERÔNICA CORDEIRO SILVA INFLUÊNCIA DE FUNGOS MICORRÍZICOS ARBUSCULARES NO CRESCIMENTO E PRODUÇÃO DE ÓLEO ESSENCIAL EM MENTHA X PIPERITA L. VAR. CITRATA (EHRH.) BRIQ. ILHÉUS – BAHIA 2012 ii VERÔNICA CORDEIRO SILVA INFLUÊNCIA DE FUNGOS MICORRÍZICOS ARBUSCULARES NO CRESCIMENTO E PRODUÇÃO DE ÓLEO ESSENCIAL EM MENTHA X PIPERITA L. VAR. CITRATA (EHRH.) BRIQ. Dissertação apresentada para obtenção do titulo de Mestre em Produção Vegetal pela Universidade Estadual de Santa Cruz. Orientador: Prof. Dr. Eduardo Gross. Co-orientadora: Profa Dra Larissa Correa do Bomfim Costa. Ilhéus – Bahia 2012 iii iv À minha mãe, o maior e melhor exemplo que tenho na vida. Dedico. v AGRADECIMENTOS A Deus, por me fazer resistente diante das intempéries. A minha mãe pelas lições de sabedoria e persistência. Aos meus irmãos pelo encorajamento, até mesmo no silêncio. Ao meu orientador Eduardo Gross pela paciência e valiosos ensinamentos de humildade e profissionalismo. A minha Co-orientadora Larissa Correa do Bomfim Costa pela confiança e seriedade. Aos meus colegas e amigos do Laboratório de Química e Fertilidade do Solo: Mary, Lidi, Leo, Carol, Caique, Nairane e Gedeon pelos momentos de descontração e em especial à minha grande parceira e conselheira Paty. As minhas amigas de cunho acadêmico e pessoal Analine e Lívia pelos desabafos. Aos demais amigos e familiares. Aos professores Rosilene e Raildo pelos valiosos auxílios. Aos amigos do campo Roberto, Adelino e Marcelo pela simplicidade. A Universidade Estadual de Santa Cruz e a CAPES pelo auxílio financeiro e material. Agradeço. vi “Plantas não tem raízes, elas tem micorrizas” J. L. Harley vii LISTA DE FIGURAS Revisão de literatura Figura 1. Mentha x piperita L. var. citrata (Ehrh.) Briq. 4 1. Capítulo I Figura 1. Imagens de raízes coradas pelo método de Phillips e Haymann mostrando a morfologia das micorrizas encontradas em Mentha x piperita var. citrata. 47 viii LISTA DE TABELAS 1. Capítulo I Tabela 1. Características químicas iniciais (antes do experimento) do 27 Argissolo Amarelo Distrófico típico coletado na Estação Experimental da Almada, localizada no município de Uruçuca, BA Tabela 2. Características físicas iniciais (antes do experimento) do 27 Argissolo Amarelo Distrófico típico coletado na Estação Experimental do Almada, localizada no município de Uruçuca, BA Tabela 3. Descrição dos contrastes ortogonais para a avaliação da 31 influencia de FMAs em Mentha x piperita var. citrata submetida a duas doses de fósforo Tabela 4. Resumo da análise de variância para as varáveis biomassa 32 de raiz, caule, folha e total de Mentha x piperita. var. citrata inoculada com fungos micorrízicos arbusculares (FMA) e submetida a doses de fósforo Tabela 5. Valores médios em g referente à biomassa seca da raiz, 32 caule, folha e total de Mentha x piperita var. citrata inoculada com FMA submetida a duas doses de fósforo Tabela 6. Estimativas dos contrastes ortogonais das varáveis biomassa de raiz, caule, folha e total para Mentha x piperita var. citrata inoculada com fungos micorrízicos arbusculares e submetida a duas doses de fósforo 33 ix Tabela 7. Resumo da análise de variância para o teor dos macro e 37 micronutrientes das folhas de Mentha x piperita var. citrata inoculada com fungos micorrízicos arbusculares e submetida a duas doses de fósforo Tabela 8. Valores médios do teor de macro (em g kg-1) e de 37 micronutrientes (em mg kg-1) das folhas de Mentha x piperita var. citrata inoculada com fungos micorrízicos arbusculares e submetida a duas doses de fósforo Tabela 9. Estimativas dos contrastes ortogonais para o teor de macro 40 e micronutrientes nas folhas de Mentha x piperita var. citrata inoculada com fungos micorrízicos arbusculares e submetida a duas doses de fósforo Tabela 10. Características químicas finais (depois do experimento) do 42 Argissolo Amarelo Distrófico típico solo coletado na Estação Experimental da Almada, localizada no município de Uruçuca, BA Tabela 11. Resumo da Análise de Variância para o número de esporos 43 e porcentagem de colonização micorrízica em Mentha x piperita var. citrata submetida a duas doses de fósforo Tabela 12. Número de esporos no solo e porcentagem de colonização micorrízica total e por estruturas fúngicas em Mentha x piperita var. citrata inoculada com fungos micorrízicos arbusculares e submetida a duas doses de fósforo 44 x Tabela 13. Estimativas dos contrastes ortogonais para o número de 45 esporos e para a porcentagem de colonização micorrízica Mentha x piperita var. citrata inoculada com fungos micorrízicos arbusculares e submetida a duas doses de fósforo 2. Capítulo II Tabela 1. Características químicas iniciais (antes do experimento) do 57 Argissolo Amarelo Distrófico típico coletado na Estação Experimental da Almada, localizada no município de Uruçuca, BA Tabela 2. Características físicas iniciais (antes do experimento) do 57 Argissolo Amarelo Distrófico típico coletado na Estação Experimental do Almada, localizada no município de Uruçuca, BA Tabela 3. Descrição dos contrastes ortogonais para a avaliação da 59 influencia de FMAs em Mentha x piperita var. citrata submetida a duas doses de fósforo Tabela 4. Resumo da Análise de Variância para as variáveis biomassa, teor e rendimento de óleo de Mentha x piperita var. citrata inoculada com fungos micorrízicos arbusculares e submetida a duas doses de fósforo 60 xi Tabela 5. Valores médios da massa seca das folhas (em g), do teor 60 (%) e do rendimento (kg planta-1) do óleo essencial extraído das folhas de Mentha x piperita var. citrata por hidrodestilação Tabela 6. Estimativas dos contrastes ortogonais para teor e 62 rendimento do óleo essencial de Mentha x piperita var. citrata inoculada com fungos micorrízicos arbusculares e submetida a duas doses de fósforo Tabela 7. Índice de Kovats (IK) e concentração relativa em porcentagem dos constituintes químicos do óleo essencial da biomassa seca de folhas de Mentha x piperita var. citrata inoculada com FMA submetida a duas doses de fósforo 65 xii RESUMO Os fungos micorrízicos arbusculares em solos de baixa fertilidade natural, geralmente, promovem aumento no crescimento beneficiando a produção de massa seca nas plantas hospedeiras, sendo que em plantas produtoras de óleo essencial podem ainda alterar o rendimento e a composição deste. A depender do tipo de fungo micorrízico e da espécie vegetal em questão os efeitos podem ser diferenciados e, portanto, de tal maneira o micobionte e o fotobionte deve ser testado. O estudo teve como objetivo avaliar os efeitos dos fungos micorrízicos arbusculares (FMAs), Acaulospora morrowiae Spain & Schenck, Glomus clarum Nicol. & Schenck e Scutellospora calospora (Nicol. & Gerd.) Walk. & Sand., associados com dose de P no crescimento de Mentha x piperita L. var. citrata (Ehrh.) Briq., e na produção e qualidade do óleo essencial. O experimento foi conduzido em casa de vegetação num fatorial 5x2 com cinco tratamentos micorrízicos (controle não inoculado, A. morrowiae, G. clarum, e S. calospora, e a mistura desses inóculos) e duas doses de P (60 mg e 120 mg de fósforo por dm3 de solo) com dez repetições cada, subdivida em duas partes, metade foi destinada à avaliação do crescimento e outra metade para produtividade do óleo essencial. As plantas foram colhidas após 75 dias para a avaliação da biomassa seca, porcentagem de colonização micorrízica das raízes, número de esporos no solo, conteúdo dos nutrientes nas folhas, teor, rendimento e composição do óleo essencial. Houve interação entre os fungos micorrízicos e as doses de fósforo aplicadas que influenciaram na absorção dos nutrientes e no crescimento (biomassa) das plantas. Para a colonização micorrízica G. clarum apresentou uma maior porcentagem de colonização das raízes na maior dose de P, enquanto S. calospora teve maior percentual de colonização na menor dose de P. O número de esporos presente em 50 g de solo foi significativamente maior para os tratamentos inoculados com os FMAs em comparação com o controle não inoculado, entretanto não houve influência das doses de P na quantidade de esporos encontrada. A inoculação com FMAs aumentou o teor e o rendimento de óleo essencial da planta na menor dose de fósforo. Os inóculos utilizados separadamente foram mais eficientes do que a mistura dos fungos no incremento do teor e do rendimento do óleo essencial na dose maior de fósforo sendo que G. clarum elevou significativamente o rendimento do óleo quando a dose de 120 mg dm -3 de P foi aplicada ao solo. A colonização com FMAs não alterou a composição do óleo essencial, que teve como componentes majoritários o linalol e o acetato de linalol, mas houve alterações quantitativas (percentuais) dos componentes do óleo essencial de Mentha x piperita var. citrata. Palavras-chave: Acaulospora, Glomus, Scutellospora, Linalol, Acetato de Linalol, Adubação fosfatada. xiii ABSTRACT Arbuscular mycorrhizal fungi in soils of low fertility usually increase growth and production of dry matter on host plants and on essential oil producing plants can also alter the yield and composition of oil. Depending on fungus species and plant species effects can be distinguished and thus both mycobiont as photobiont should be tested. Our study aimed to evaluate the effects of mycorrhizal fungi (AMF), Acaulospora morrowiae Spain & Schenck, Glomus clarum Nicol. & Schenck e Scutellospora calospora (Nicol. & Gerd.) Walk. & Sand., on growth of Mentha x piperita L. var. citrata (Ehrh.) Briq., and the production and quality of essential oil. The experiment was conducted in a greenhouse in a 5x2 factorial design with five mycorrhizal treatments (uninoculated control, A. morrowiae, G. clarum, and S. calospora, and the mixture of inocula) and two P levels (60 mg and 120 mg phosphorus per dm 3 of soil) with ten replicates each, subdivided on two parts, half to evaluation of plant growth and half to evaluation of essential oil productivity. Plants were harvested after 75 days for evaluation of dry biomass, the percentage of mycorrhizal colonization of roots, the number of spores in soil, content of nutrients in the leaves, content, yield and essential oil composition. There was interaction between mycorrhizal fungi and phosphorus doses that influence the absorption of nutrients and growth (biomass) of plants. For the colonization G. clarum showed a higher percentage of root colonization at the highest dose of P, and S. calospora had a higher percentage of colonization in the lower dose of P. The number of spores present in 50 g of soil was significantly higher for the treatments inoculated with mycorrhizal fungi compared to uninoculated control, however there was no influence of P levels on spore number. Inoculation with AMF increased the content and oil yield at the lowest dose of phosphorus. Inoculum used alone were more effective than the mixture of fungi in increasing the content and yield of essential oil in the higher dose of phosphorus, and G. clarum significantly increased oil yield when 120 mg dm-3 of P was applied to the soil. The mycorrhizal colonization did not alter the essential oil composition, which had as its major components linalool and linalool acetate, but there were quantitative changes (percentages) of essential oil components of Mentha x piperita. Palavras-chave: Acaulospora, Glomus, Scutellospora, Linalool, Linalool Acetate, Phosphorus fertilization. xiv SUMÁRIO RESUMO xii ABSTRACT. xiii INTRODUÇÃO 01 REVISÃO DE LITERATURA 03 1. Capítulo I 22 1.1 Introdução 24 1.2 Material e Métodos 26 1.2.1 Determinação da biomassa 29 1.2.2 Teor de nutrientes 29 1.2.3 Porcentagem de colonização micorrízica 29 1.2.4 Número de esporos de FMAs 30 1.2.5 Análise Estatística 30 1.3 Resultados e Discussão 31 1.3.1 Biomassa 31 1.3.2 Teor dos nutrientes 36 1.3.3 Porcentagem de colonização micorrízica e número de esporos 43 1.4 Conclusões 48 1.5 Referências 48 2. Capítulo II 52 2.1 Introdução 54 2.2 Material e Métodos 55 2.2.1 Determinação da biomassa 58 2.2.2 Determinação do teor, rendimento e composição química do óleo essencial 58 2.2.3 Análise estatística 59 2.3 Resultados e Discussão 60 2.4 Conclusões 66 2.5 Referências 66 Considerações Finais 69 1 INTRODUÇÃO Os organismos vegetais fornecem à humanidade os mais variados subsídios para sua permanência e manutenção na terra, seja provendo matéria prima para indústrias como a de cosméticos, construção civil, e vestuário ou sendo diretamente consumidas na alimentação. A medicina enquadra-se como outro segmento em que as plantas são amplamente utilizadas, necessitando assim de um respaldo científico para corroborar as informações acerca dos seus benefícios medicinais que na maioria das vezes são transmitidos culturalmente. O metabolismo secundário das plantas fornece uma gama de compostos que são utilizados na confecção de produtos diversos, nas mais variadas indústrias. Dentre esses compostos os óleos essenciais estão cada vez mais valorizados devido as suas propriedades aromáticas e terapêuticas que são conferidas por características físico-químicas tais como volatilidade e solubilidade em solventes orgânicos apolares. Dentre as plantas produtoras de óleo essencial destaca-se a família Lamiacea, com espécies que geralmente sintetizam e armazenam seu composto volátil em estruturas denominadas tricomas glandulares. Nesta família, um dos gêneros que desperta amplo interesse é o Mentha. As espécies pertencentes a esse gênero produzem óleo essencial rico em mentol, mentona, mentofurano e linalol, que são considerados os principais responsáveis pelo uso dessas espécies como condimentos e aromatizantes e pelas ações terapêuticas nos sistemas respiratório e gastrointestinal. Fatores genéticos, fisiológicos e condições edafoclimáticas podem influir diretamente sobre a biossíntese, qualidade e quantidade do óleo essencial. Dentre esses fatores a presença de microrganismos benéficos associados à raiz pode gerar alterações no biocomposto. Micorriza é uma associação simbiotrófica mutualista obrigatória entre plantas e fungos, onde tanto a planta hospedeira quanto o fungo simbionte são beneficiados. Nesta relação, o fitobionte transloca para o fungo fotoassimilados que auxiliam na manutenção e desenvolvimento de novas formas de propágulos infectivos e/ou estruturas morfológicas fúngicas, enquanto o 2 micobionte incrementa a produtividade do vegetal através da melhoria do estado nutricional da planta, ampliando (com suas hifas extrarradiculares) a superfície de contato da mesma com o solo e otimizando a absorção de nutrientes principalmente daqueles considerados pouco móveis. Além disso, a micorrização pode proporcionar para o vegetal tolerância ao estresse hídrico e ao ataque de patógeno, sem mencionar a melhoria para a ecologia do solo. Essa associação mutualista trata-se de uma co-evolução gene a gene estabelecida por meio de sinais bioquímicos, moleculares e fisiológicos que permitiu não somente o estabelecimento dos organismos vegetais no solo, mas também o desenvolvimento e adaptação nos mais diversos biomas terrestres. Diante do acima exposto que elucida a importância do estudo da associação entre fungos micorrízicos arbusculares (FMA) e plantas medicinais, o objetivo do trabalho foi o de avaliar o efeito desses fungos no crescimento, composição química e produção de óleo essencial em Mentha x piperita L. var. citrata (Ehrh.) Briq. 3 REVISÃO DE LITERATURA Mentha x piperita L. var. citrata (Ehrh.) Briq. A família Lamiaceae é uma das mais diversificadas e apresentam distribuição cosmopolita. Nessa família estão incluídos cerca de 300 gêneros e 7500 espécies (SOUZA; LORENZI, 2005), algumas com grande importância econômica devido a produção de óleos essenciais (COSTA, 2008). Um dos principais gêneros dessa família é o Mentha. Comumente são espécies herbáceas e perenes com altura variável entre 20 e 70 cm de acordo com o material genético e condições de manejo. Apresentam folhas opostas e ovaladas com margens serrilhadas, flores hermafroditas e caules subterrâneos (rizomas). As espécies mais cultivadas mundialmente são Mentha arvensis L. e Mentha x piperita L. M. arvensis é originária de clima temperado e é cultivada principalmente no Paraná e em São Paulo. M. x piperita é originária do cruzamento entre M. aquática e M. viridis, sendo que normalmente apresenta desenvolvimento rasteiro e grande produção de rizomas (BIASI; DESCHAMPS, 2009). O uso de plantas do gênero Mentha é amplamente difundido, tendo em vista sua adaptabilidade a diferentes condições edafo-climáticas, ao ciclo vegetativo anual e a quantidade de informações já existentes sobre suas características, desde anatômicas, bioquímicas, taxonômicas e agronômica (MONTEIRO, 2009). M. arvensis L. é conhecida popularmente como hortelã-japonesa, vique ou hortelã, tem como principal componente de seu óleo o mentol, é muito utilizada como matéria prima em indústrias farmacêutica e de confeitaria, seu óleo pode conferir sabor e odor a remédios e balas, na indústria de cosméticos serve para atribuir sensação refrescante a loções e cremes. De acordo com informações etnobotânicas possui propriedades antidispéptica, antivomitiva, descongestionante nasal e antigripal, age contra dor de cabeça e coceira na pele (LORENZI; MATOS, 2002). A espécie M. x piperita L. apresenta propriedades espamolíticas, antivomitivas, carminativas, estomáquicas e anti-helmínticas, por via oral, 4 antibacterianas, antifúngicas e antiprurido em uso tópico (LORENZI; MATOS, 2002). A composição do óleo essencial de M. x piperita varia em função da variedade, do quimiotipo e dos fatores abióticos, não existindo uma definição exata de sua composição (OLIVEIRA, 2011a). Outras espécies de destaque são M. pulegium, conhecida como poejo, registra ações contra desordens digestivas, amenorreia, gota, resfriados e pode aumentar micção e quando em excesso tem ação abortiva e hepatotóxica e M. x villosa mais utilizada como condimento de carnes e massas, além de ações espasmolítica, antivomitiva, carminativa, estomática, anti-helmíntica, antisséptica e antiprurido registrado pela literatura etnobotânica (LORENZI; MATOS, 2002). M. x piperita L. var. citrata (Ehrh.) Briq. (Figura 1) é conhecida como hortelã-limão, possui óleo essencial rico em linalol e acetato de linalila, em contraste com outras espécies do gênero Mentha (MURRAY; LINCOLN, 1970). Portanto a necessidade de estudos fitotécnicos sobre a espécie aumenta para otimizar a produção dos compostos de interesse para as indústrias. Figura 1. Mentha x piperita L. var. citrata (Ehrh.) Briq. 5 Óleo essencial Metabólitos secundários são compostos orgânicos produzidos pelos vegetais que parecem não ter função direta no seu crescimento e desenvolvimento. Muitas vezes são distribuídos de maneira diferente entre limitados grupos taxonômico dentro do reino vegetal, ou seja, metabólitos secundários específicos são restritos a uma espécie vegetal ou a um grupo de espécies relacionadas, sendo assim, esses compostos podem ser utilizados em estudos taxonômicos (quimiossistemática). Apesar do metabolismo secundário nem sempre ser necessário para que uma planta complete seu ciclo de vida, ele desempenha um papel importante na interação das plantas com o meio ambiente, apresentando funções ecológicas importantes tais como: proteção contra herbivoria e infecção por organismos patogênicos, atrativos para animais polinizadores e dispersores de sementes, bem como agentes na competição planta-planta (PERES, 2004; TAIZ; ZEIGUER, 2004; CROTEAU et al., 2000). Os metabólitos secundários podem ser dividos em três grupos principais: compostos fenólicos, alcalóides e terpenos, sendo, os terpenos os que ocorrem com maior frequência e abundância (BIASI; DESCHAMPS, 2009; TAIZ; ZEIGUER, 2004; SANGWAN et al., 2001). Os compostos fenólicos são produtos secundários que possuem um grupo fenol, um grupo hidroxila funcional e um anel aromático, são derivados do ácido chiquímico ou ácido mevalônico. Constituem um grupo quimicamente heterogêneo, alguns são solúveis apenas em solventes orgânicos, outros são ácidos carboxílicos e glicosídeos solúveis em água e há, ainda, aqueles que são grandes polímeros insolúveis. Devido a diversidade química, os compostos fenólicos apresentam uma variedade de funções, muitos agem como composto de defesa contra herbívoros e patógenos, outros tem função de suporte mecânico, como atrativo de polinizadores e dispersores, na proteção da radiação ultravioleta e ação alelopática (TAIZ; ZEIGUER, 2004). Os compostos fenólicos são bastante utilizados cotidianamente conferindo sabor, odor e coloração a diversos produtos, alguns desses compostos, como o aldeído cinâmico da canela (Cinnamomum zeyllanicum) e a 6 vanilina da baunilha (Vanilla planifolia), são empregados na indústria de alimentos (PERES, 2004). Os alcalóides são metabólitos secundários que possuem nitrogênio na sua estrutura, considerados de interesse devido ao efeito tóxico para humanos e sua propriedades medicinais. Eles são derivados de aminoácidos aromáticos (triptofano, tirosina), os quais são derivados do ácido chiquímico, e também de aminoácidos alifáticos (ornitina, lisina) (PERES, 2004; TAIZ; ZEIGER, 2004). Os terpenóides são originados a partir do ácido mevalônico (no citoplasma) ou do piruvato e 3-fosfoglicerato (no cloroplasto) (PERES, 2004; TAIZ; ZEIGER, 2004). Eles são sintetizados a partir de cinco unidades de carbono os isoprenos, dessa união formam-se os demais: monoterpenos (10 carbonos), sesquiterpenos (15 carbonos), diterpenos (20 carbonos) e triterpenos (30 carbonos) (BIASI; DESCHAMPS, 2009). Os monoterpenos possuem maior diversidade química e devido ao seu baixo peso molecular, costumam ser substâncias voláteis, sendo, portanto denominados óleos essenciais ou essências. Contudo os óleos essenciais podem ser derivados de qualquer uma das quatro rotas precursoras dos metabólitos secundários: do ácido chiquímico, do mevalonato, do acetato e dos aminoácidos, havendo ainda compostos de origem mista, ou seja, provenientes de mais de uma rotas (CASTRO et al., 2004). Óleos essenciais são frações líquidas e voláteis que contem as substâncias responsáveis pelo aroma das plantas, também podem ser chamados de óleos voláteis, óleos etéreos ou essências, essas denominações derivam de algumas características físico-químicas tais como: aparência oleosa à temperatura ambiente; volatilidade; aroma agradável e intenso; solubilidade em solventes orgânicos apolares; incolores ou amarelados; instáveis em presença de luz, ar calor umidade e metais (CASTRO et al., 2004). A biossíntese dos monoterpenos pode ocorrer em células parenquimáticas diferenciadas (Lauraceae, Piperaceae, Poaceae); canais oleíferos (Apiaceae) ou em bolsas lisígenas ou esquizolisígenas (Pinaceae, Rutaceae). Podem estar estocadas em flores (laranjeira), folhas (capim-limão, eucalipto, louro) ou nas cascas dos caules (canelas), madeiras (sândalo, paurosa) e frutos (erva-doce) (PERES, 2004). Nas mentas, assim como nas 7 demais lamiáceas os monoterpenos são produzidos e acumulados em estruturas secretoras especializadas conhecidas como tricomas glandulares peltados, localizados na parte aérea da planta, principalmente nas folhas e cálices florais (TURNER et al., 2000). Diferentes métodos para a extração de óleos essenciais podem ser usados de acordo principalmente com o valor comercial do produto e órgão da planta aonde se concentra o óleo. Os métodos mais utilizados incluem a hidrodestilação e arraste a vapor (BIASI; DESCHAMPS, 2009). Do ponto de vista biológico a função dos óleos essenciais nas plantas pode ser tanto para atrair polinizadores (principalmente os noturnos) quanto para repelir insetos (pragas) (PERES, 2004). No entanto plantas produtoras de óleo essencial adquiriram importância econômica e tiveram uma ascensão em seu cultivo, pois são usadas como medicamentos fitoterápicos, alguns fabricados por conceituados laboratórios e suprem as indústrias de cosméticos, perfumarias e alimentícias, no preparo dos mais variados produtos (RUSSOMANO, 2006). Apesar do alto valor econômico dos óleos das mentas, o papel biológico ainda é pouco conhecido acredita-se que seus constituintes atuam na defesa da planta contra perda de água, efeitos alelopáticos, ataques biótico e de herbívoros (KAROUSOU et al., 1998). Fatores que afetam a produção de óleo A produção do óleo essencial em plantas aromáticas é regulada por diversos fatores, que podem ser genéticos, bioquímicos, fisiológicos e de origem metabólica. Os processos bioquímicos e metabólicos incluem mecanismos moleculares regulados por rotas biossintéticas de carbono, terpenóides e fenilpropanóides, e a regulação fisiológica além de ser exercida por um padrão de desenvolvimento específico é influenciado por fatores ambientais (SANGWAN et al., 2001). Dentre estes fatores, podem-se ressaltar as interações planta/microrganismos, planta/insetos e planta/planta; idade e estádio de desenvolvimento, fatores abióticos como luminosidade, temperatura, 8 pluviosidade, nutrição, época e horário de coleta, bem como técnicas de colheita e pós–colheita (MORAIS, 2009). Alguns desses fatores não atuam isoladamente, podendo influir em conjunto no metabolismo secundário, como por exemplo: desenvolvimento e sazonalidade; temperatura e altitude, entre outros (GOBBO-NETO; LOPES, 2007). Segundo Morais (2009) a alteração dos compostos majoritários nos óleos essenciais, seja por fatores genéticos, técnicos (coleta, estabilização e armazenamento), bióticos ou abióticos, pode influenciar diretamente na qualidade e, consequentemente, nos resultados de tratamentos e de testes biológicos sobre patógenos humanos ou fitopatógenos. Fungos Micorrízicos Arbusculares Os fungos micorrízicos arbusculares são simbiotróficos mutualistas obrigatórios, isto é, só se desenvolvem no interior de células radiculares em hospedeiros vivos, sem prejudicá-los, muito pelo contrário, auxiliando-os. Raízes fossilizadas evidenciam o surgimento de micorrizas há cerca de 400 milhões de anos, acredita-se que durante a evolução conjunta fungos e plantas desenvolveram a capacidade de se comunicarem molecularmente, através de mecanismos de reconhecimento, tropismo e tactismo que permitiram a interação célula a célula e a integração morfológica e funcional (MOREIRA; SIQUEIRA, 2006). Atualmente os fungos micorrízicos estão incluídos em um filo próprio o Glomeromycota, essa organização foi baseada na convergência filogenética de características morfológicas, bioquímicas e moleculares (MOREIRA; SIQUEIRA, 2006), essa classificação é a mais reconhecida e aceita. Outras classificações também são adotadas, como a do INVAM que apresenta uma lista completa das espécies de FMAs e divide o filo em uma ordem, duas subordens, cinco famílias e sete gêneros (MORTON; BENNY, 1990; MORTON; REDECKER, 2001). Outra classificação é a proposta pela Universidade Federal de Lavras que subdivide o filo em quatro ordens, nove famílias e doze gêneros (SCHüBLER et al. 2001; http://www.lrz.de/~schuessler/amphylo/). 9 A colonização tem início com a formação de uma hifa infectiva, a partir de um esporo germinado, segmento de raiz infectado ou de hifas no solo. As hifas crescem na rizosfera e, ao entrar em contato com as raízes, formam uma estrutura de penetração do tipo apressório que por meio de mecanismos mecânicos e enzimáticos degrada a parede celular. Após penetração, o fungo forma hifas que de uma maneira geral são asseptadas e que podem ser classificadas em inter ou intracelulares e intra ou extrarradicular. No apoplasto as hifas se diferenciam formando arbúsculos para ter acesso ao suprimento de carbono da planta, em algumas espécies pode haver desenvolvimento de vesículas que aparentemente possuem função de reserva. O estádio final da simbiose culmina com a formação de novos esporos que acontece na maioria das vezes na rizosfera, mas também pode ocorrer no interior das raízes (MOREIRA; SIQUEIRA, 2006). Efeito dos fungos micorrízicos arbusculares no crescimento das plantas e na absorção de nutrientes A micorrização é considerada como sendo mutualista nutricional, onde o fotobionte supre o fungo com fotoassimilados para crescimento e reprodução, enquanto que o micobionte provê a planta nutrientes e água. Assim, esta simbiose amplia a capacidade de absorção de nutrientes por parte do simbionte autotrófico e, conseqüentemente, a sua competitividade interespecífica e produtividade (BERBARA et al., 2006). Várias espécies de plantas respondem positivamente à inoculação com FMAs, dentre elas café, soja, milho, batata-doce, mandioca, cana-de-açúcar, além de várias espécies florestais e frutíferas. Algumas são consideradas obrigatórias, isto é, não crescem na ausência de FMAs em níveis normais de disponibilidade de nutrientes. Esta característica é encontrada com frequência em espécies nativas de solos de baixa fertilidade natural (SIQUEIRA; SAGGINJUNIOR, 2001). Nestes solos, inúmeras espécies vegetais são incapazes de absorver fósforo na ausência de micorrização, como mandioca e batata-doce (BERBARA et al., 2006). 10 A simbiose micorrízica arbuscular tem um importante potencial biotecnológico e ecológico. Ela causa impactos que vão desde suas relações com plantas (processos de absorção de nutrientes, principalmente dos considerados pouco móveis no solo), com comunidades vegetais (influenciando em sua diversidade e abundância) e com processos relacionados à estabilidade de ecossistemas, ao participarem de forma ativa e significante na agregação do solo, incrementos à resistência de plantas frente ao ataque patogênico (HWANG et al., 1992), à tolerância ao estresse hídrico, à eficiência fotossintética (BROWN; BETHLENFALVAY, 1987), ao intemperismo de minerais (VAN BREEMEN et al., 2000). O efeito dos fungos micorrízicos arbusculares sobre o crescimento das plantas é especialmente significativo com relação aos nutrientes de baixa mobilidade no solo,os quais praticamente não se movem por fluxo de massa, porém chegam à raiz por meio de mecanismos de difusão (MARSCHNER, 1995). Neste grupo situam-se primordialmente o macronutriente fósforo e os micronutrientes zinco e cobre (CARDOSO et al., 2010). Já o nitrogênio quando se encontra na forma de amônio (menos móvel que o nitrato) é comum observar-se o aumento de sua absorção em plantas micorrizadas (GEORGE et al., 1992). A melhora da nutrição fosfatada das plantas tem sido reconhecida como um dos maiores benefícios das micorrizas, as respostas, entretanto, variam com o nível de fósforo, pH e teor de alumínio, com a espécie de FMA presente e com a cultivar ou espécie de planta. O mecanismo de atuação da micorriza mais aceito para explicar o benefício em relação ao fósforo, é que as micorrizas exploram uma área maior de solo, em relação às raízes, portanto um processo físico (CARDOSO et al., 2010). Todavia as micorrizas podem ser mais do que simplesmente uma extensão do sistema radicular, contribuindo na absorção de nutrientes pela planta em até 80% de fósforo, 60% de cobre, 25% de nitrogênio, 25% de zinco e 10% de K (MARSCHNER; DELL, 1994). Além do benefício das micorrizas arbusculares na nutrição de fósforo para as plantas, a absorção de outros macronutrientes também é influenciada pela associação simbiótica. A absorção de nitrogênio por plantas micorrizadas ocorre preferencialmente na forma amoniacal (NH4+) (GEORGE et al., 1992), 11 que pode está relacionado com a mobilidade da forma amoniacal do nitrogênio, considerada menor qua a do nitrato (CANTARELLA, 2007). Além disso, devido ao pequeno diâmetro, as hifas penetram mais facilmente em material orgânico em decomposição, competindo melhor pelo nitrogênio recentemente mineralizado (HODGE, 2003). Esse padrão é detectado também na absorção de potássio, as hifas são as mediadoras desse processo (GEORGE et al., 1992). Para os micronutrientes a micorrização não só aumentam a concentração dos elementos, em especial zinco, cobre e ferro, mas também auxiliam as plantas a suportar condições de excesso, amenizando a toxidez, podendo reduzir a absorção ou a translocação (CARDOSO et al., 2003; SOARES; SIQUEIRA, 2008). Plantas respondem de maneira diferente à micorrização, não somente com nível de colonização, absorção de nutrientes e crescimento, mas também ao nível de expressão gênica. Em alguns casos a resposta molecular e fisiológica da planta ao fungo pode ser explicada pela abilidade do fungo em suprir o hospedeiro com fosfato inorgânico (BURLEIGH, et al., 2002; BURLEIGH; BECHMANN, 2002). Freitas et al. (2006) avaliaram os efeitos de fungos micorrízicos arbusculares no crescimento e composição mineral de Mentha arvensis L., cultivada com diferentes doses de fósforo, seus resultados demonstraram que houve interações entre as espécies de fungos e doses de fósforo na produção de matéria seca, nos conteúdos de nitrogênio, fósforo, potássio e de manganês. Para todos esses parâmetros os resultados nos tratamentos micorrizados foram superior aos tratamentos sem inoculação. Quando não se utilizou adubação fosfatada, as plantas inoculadas com FMAs, apresentaram conteúdos de N, P e K superiores ao tratamento controle, já os conteúdos de cálcio, magnésio e enxofre foram influenciados pela aplicação de fósforo, mas não foram afetados pelos tratamentos fúngicos. Gupta et al. (2002) avaliaram o efeito de um fungo específico o Glomus fasciculatum em diferentes cultivares de menta e demonstraram que a inoculação incrementou a absorção de nitrogênio, fósforo e potássio, no entanto de maneira mais pronunciada na absorção de fósforo. 12 Efeito do fósforo na colonização micorrízica Micorrizas são sistemas biológicos compartimentalizados e sofrem enorme influência do ambiente e de inúmeros fatores edáficos que influenciam de modo direto ou indireto a formação, o funcionamento e a ocorrência dos FMAs. Os componentes e os fatores controlados apresentam interação constante e intensa de modo que a alteração em qualquer deles exercerá influência sobre as micorrizas e os propágulos dos FMAs (MOREIRA; SIQUEIRA, 2006). As micorrizas são geralmente inibidas em condições de elevada fertilidade tendo a taxa de colonização micorrízica intrarradicial uma diminuição drástica com níveis elevados de fósforo no solo, enquanto adições moderadas de fósforo podem até favorecer o efeito do fungo micorrízico sobre a nutrição e crescimento da planta (CARDOSO et al., 2010). Moreira e Siqueira (2006) propõem que o efeito de fósforo na colonização não torna as plantas imunes à colonização, apenas reduz a intensidade da micorrização e que geralmente, em concentrações próximas do ótimo para o crescimento da planta hospedeira, já ocorre inibição da colonização micorrízica. Nessas concentrações de fósforo, não há efeito inibitório sobre os propágulos de fungo na rizosfera, a colonização é reduzida por mecanismos de auto-regulação da simbiose. Os exsudatos de plantas deficientes em fósforo estimulam o crescimento assimbiótico do fungo e, assim, em condições de suprimento ótimo de fósforo, a colonização não será estimulada. Freitas et al. (2006) avaliaram os efeitos de fungos micorrízicos arbusculares no crescimento e composição mineral de Mentha arvensis L., cultivada com diferentes doses de fósforo, eles verificaram que houve interações entre as espécies de fungos e as doses de fósforo para a porcentagem de colonização micorrízica. Quando não se utilizou adubação fosfatada, as maiores porcentagens de colonização micorrízica foram com Glomus clarum (69%) e Gigaspora margarita (81%), que também proporcionaram maiores produções de matéria seca. Cada fungo micorrízico apresentou um comportamento diferenciado, G. clarum e G. margarita 13 apresentaram colonização decrescente linearmente com o aumento da dose de fósforo, já Glomus etunicatum e Acaulospora scrobiculata apresentaram uma resposta quadrática, com ponto de máximo nas doses de fósforo estimadas em 99,1 e 95,5 mg kg-1 de solo. Resultados semelhantes foram encontrado por Freitas et al. (2008) para tanchagem (Plantago major L.), nesse trabalho cada espécie de FMAs também apresentou comportamento diferente de acordo com a disponibilidade de P no solo. A maior porcentagem de colonização micorrízica foi observada nas espécies G. clarum (72,6%) e G. margarita (70,5%), quando não se utilizou adubação fosfatada sendo que de uma maneira geral a porcentagem de colonização diminuiu de acordo com o aumento da dose de fósforo. Os efeitos negativos de alta disponibilidade de fósforo são muito consistentes, representando quase uma regra na ecologia das micorrizas, mas o mecanismo exato dessa inibição é ainda assunto não resolvido. Esses mecanismos são complexos e podem diferir para os tipos de micorrizas e até combinação fungo-planta, dificultando as generalizações (MOREIRA; SIQUEIRA, 2006). Fungos Micorrízicos Arbusculares e Plantas medicinais Os FMAs têm um papel vital para sustentabilidade da agricultura em regiões tropicais e apresentam grande potencial biotecnológico, que estão ligados, justamente aos efeitos benéficos das micorrizas sobre a nutrição e crescimento das plantas (BERBARA et al., 2006). De uma forma geral, a maioria dos estudos demonstra a eficiência da inoculação de fungos micorrízicos arbusculares no aumento do desenvolvimento das espécies e na concentração dos princípios ativos, o que incrementa o teor e o rendimento dos mesmos, como foi observado com, Rosmarinus officinalis L. e Ocimum basilicum L. (RUSSOMANNO et al., 2008), Mentha arvensis L. (GUPTA et al., 2002), Coriandrum sativum L. (KAPOOR et al., 2002), Baccharis trimera (Less.) DC. (FREITAS et al., 2004b), Ocimum basilicum L. var. Genovense (COPETTA et al., 2006), Artemisia umbelliformis 14 Lam (BINET et al., 2011) Inula ensifolia L. (ZUBEK et al., 2010) e Origanum sp. (KHAOSAAD et al., 2006). Algumas pesquisas relatam não somente a influência dos FMAs no teor e no rendimento do óleo essencial, mas também na composição. Copetta et al. (2007) demonstraram que Ocimum basilicum var. Genovense obteve uma porcentagem maior de metileugenol e δcadineno quando inoculada com Gigaspora margarita e Gigaspora rosea. Algo semelhante também foi observado por Portugal et al. (2006) com Estevia rebaudiana (Bert.). Neste trabalho os autores constataram que a quantidade de esteviosídeos foi significativamente superior para Glomus intraradices (51%) em relação ao tratamento com Acaulospora sp. e ao controle não inoculado. Com Artemisia annua L., CHAUDHARY et al. (2008) verificaram que a concentração do composto majoritário e de interesse industrial aumentou em tratamentos micorrizados. Determinados experimentos associam a eficiência micorrízica e adubação fosfatada em busca de resultados que comprovem a eficiência dos FMAs na absorção do fósforo e até que ponto este nutriente interfere no desenvolvimento do fitobionte e do micobionte. Nesta linha de pesquisa destaca-se trabalhos como o desenvolvido por Freitas et al. (2004a e 2006), eles constataram que, sem adubação fosfatada o teor do óleo essencial de Mentha arvensis L. e do seu composto majoritário o mentol foram menores em plantas sem inoculação, e com a presença da adubação não houve diferença nesses parâmetros entre os tratamentos. Outro trabalho de destaque foi o publicado por Nell et al. (2009) comprovando que em Salvia officinalis L. o conteúdo de fósforo foi maior em plantas fertilizadas e inoculadas, e o teor de ácido rosmarínico foi afetado de maneira diferente na folha e na raiz sendo incrementado em tratamentos submetidos à fertilização. No entanto, a composição e concentração deste óleo não foram afetados. Kapoor et al. (2004) realizaram trabalho semelhante para Foeniculum vulgare Mill, verificando incremento na absorção de fósforo e no teor de óleo em tratamentos micorrizados. Na tentativa de comprovar a eficiência do FMA na absorção de fósforo alguns estudos analisam o conteúdo de fósforo na planta, mas não realizam 15 adição de adubação fosfatada, como o que foi desenvolvido por Sailo e Bagyaraj (2005). Nesse trabalho a biomassa, conteúdo de forskolin (diterpeno presente na raiz da planta) e absorção de fósforo foram superiores em plantas micorrizadas. Outros trabalhos vão além e analisam até mesmo o potencial bioprotetor. Toussaint et al. (2008) perceberam que a concentração de ácidos e óleo essencial em Ocimum basilicum L. incrementam quando estão micorrizadas e inoculadas com o fungo fitopatogênico Fusarium oxysporum. No entanto o efeito bioprotetor não está relacionado a nutrição suplementar de fósforo, pois a concentração deste foi similar em todos os tratamentos, mas a simbiose com FMA diminuiu a concentração de metileugenol em plantas tratadas com patógeno. Os resultados apresentados em pesquisas que relacionam plantas medicinais, FMAs e adição suplementar de fósforo podem em alguns momentos alterar a composição, mas frequentemente afetam o teor e o rendimento do óleo, provando que nem sempre os metabólitos secundários são influenciados pelo fósforo, mas depende da interação planta-FMA (KHAOSAAD et al., 2006). 16 REFERÊNCIAS BERBARA, R. L. L.; SOUZA, F. A.; FONSECA, H. M. A. C. Fungos Micorrízicos Arbusculares: muito além da nutrição 2006. In: FERNANDES, M. S. Nutrição Mineral de Plantas. Viçosa, MG. Sociedade Brasileira de Ciências do Solo. 2006. 432 p. BIASI, L. A.; DESCHAMPS, C. Plantas Aromáticas do Cultivo à produção de óleo essencial. 1ª Edição. Curitiba: Layer Studio Gráfico e Editora Ltda, 2009. 160 p. BINET, M. N.; VAN TUINEN, D.; DEPRÊTRE, N.; KOSZELA, N.; CHAMBON, C.; GIANINAZZI, S. 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Arbuscular mycorrhizal fungi alter thymol derivative contents of Inula ensifolia L. Mycorrhiza, v. 20, p. 497–504, 2010. 22 1. Capítulo I - CRESCIMENTO E COMPOSIÇÃO MINERAL DE MENTHA X PIPERITA L. VAR. CITRATA (EHRH.) BRIQ. INOCULADA COM FUNGOS MICORRÍZICOS ARBUSCULARES SUBMETIDA A DUAS DOSES DE FÓSFORO RESUMO A associação entre fungos micorrízicos arbusculares e raízes é benéfica para ambos os simbiontes, para a planta hospedeira ela amplia a capacidade de absorção dos nutrientes melhorando o estado nutricional do vegetal e aumentando a sua produtividade. Essa associação recebe influência de fatores edáficos como, por exemplo, a disponibilidade de fósforo no solo. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a influência de fungos micorrízicos arbusculares no crescimento e na composição mineral de Mentha x piperita L. var. citrata (Ehrh.) Briq. submetida a duas doses de fósforo no solo. O experimento foi conduzido em casa de vegetação na Universidade Estadual de Santa Cruz num fatorial 5x2, sendo cinco tratamentos micorrízicos (controle não inoculado, inoculação com Acaulospora morrowiae Spain & Schenck, Glomus clarum Nicol. & Schenck, e Scutellospora calospora (Nicol. & Gerd.) Walk. & Sand., e a mistura desse inóculos) e duas doses de fósforo (60 mg e 120 mg de fósforo por dm3) com cinco repetições cada. Após 75 dias as plantas foram coletadas e avaliadas quanto à produção de biomassa seca, porcentagem de colonização micorrízica, número de esporos no solo e composição de macro e micronutrientes das folhas. Os FMAs incrementaram a produção de biomassa seca da raiz, caule, folha e total. Para a colonização micorrízica G. clarum apresentou uma maior porcentagem na maior dose de P, enquanto S. calospora obteve maior colonização das raízes na menor dose de P. O número de esporos presente em 50 g de solo foi significativamente maior para os tratamentos inoculados com os FMAs em comparação com o controle não inoculado, entretanto não houve influência das doses de P na quantidade de esporos encontrada. Os tratamentos micorrízicos e as doses de fósforo influenciaram a absorção dos nutrientes e o crescimento (biomassa) das plantas. Palavras-chave: Acaulospora, Glomus, Scutellospora, Conteúdo de nutrientes, Planta Medicinal. 23 ABSTRACT The association between mycorrhizal fungi and roots is beneficial to both symbionts, to the host plant it increases the capacity for absorption of nutrients by improving the nutritional status of the plant and increasing its productivity. This association is influenced by the soil factors such as the availability of phosphorus. This study aimed to evaluate the influence of mycorrhizal fungi on growth and mineral composition of Mentha x piperita L. var. citrata (Ehrh.) Briq. on two phosphorus doses in the soil. The experiment was installed in a greenhouse at the Universidade Estadual de Santa Cruz in a 5x2 factorial design, five mycorrhizal treatments (uninoculated control, inoculation with Acaulospora morrowiae Spain & Schenck, Glomus clarum Nicol. & Schenck, e Scutellospora calospora (Nicol. & Gerd.) Walk. & Sand., and the mixture of inocula) and two doses of phosphorus (60 mg and 120 mg of phosphorus per dm-3 of soil) with five replicates each. After 75 days the plants were collected and evaluated for biomass dry weight, percentage of mycorrhizal colonization, spore numbers in soil and composition of macro and micronutrients of leaves. The AMF increased the production of dry biomass of root, stem, leaf and total. For the colonization G. clarum showed a higher percentage of colonization at the highest P dose and S. calospora obtained higher mycorrhizal root colonization in the lower dose of P. The number of spores present in 50 g of soil was significantly higher for the treatments inoculated with mycorrhizal fungi compared to uninoculated control, however there was no influence of P levels on spore number. The mycorrhizal treatments and phosphorus dose influenced nutrient content and growth (biomass production) of plants. Keywords: Acaulospora, Glomus, Scutellospora, nutrient content, Medicinal Plant. 24 1.1 INTRODUÇÃO Mentha x piperita L. var. citrata (Ehrh.) Briq. é conhecida popularmente como hortelã-limão, pertencente à família Lamiaceae tem como componente principal do seu óleo essencial o linalol e o acetato de linalila (GARLET, 2007; MURRAY; LINCOLN, 1970). A presença desses compostos aumenta o interesse econômico pela espécie, pois são utilizados nas indústrias de perfumaria, cosmética, de alimentos, medicamentos, fragrâncias e tabaco, principalmente como aromatizante e flavorizante de alimentos e na confecção de perfumes (GARLET, 2007). Além disso, estes compostos estão associados à defesa da planta contra patógenos e herbívoros e a atração de polinizadores (CROTEAU et al., 2000). De acordo com Marschner (1995) as plantas necessitam de energia solar (armazenada sob a forma de ATP, NADPH), CO2, água e nutrientes minerais para seu desenvolvimento. Atualmente são citados dezessete nutrientes essenciais, ou seja, que desempenham funções vitais no desenvolvimento do vegetal, sendo a maioria desses nutrientes absorvidos do solo. Os fungos micorrízicos arbusculares otimizam a absorção de nutrientes do solo, aumentando a superfície de contato entre a planta e o solo por meio de hifas extrarradiculares que colonizam sítios não possíveis de serem atingidos pela raízes. Para alguns autores, as micorrizas podem ser mais do que simplesmente uma extensão do sistema radicular, contribuindo na absorção de nutrientes pela planta em até 80% de fósforo, 60% de cobre, 25% de nitrogênio, 25% de zinco e 10% de K (MARSCHNER; DELL, 1994). Freitas et al. (2006) em experimento com M. arvensis detectaram aumento de nitrogênio, fósforo, potássio e manganês em função da inoculação com FMA e adubação fosfatada. Gupta et al. (2002) também com espécies do gênero Mentha comprovaram o aumento na absorção de nitrogênio, fósforo e potássio em plantas inoculadas com Glomus fasciculatum. Em experimento em casa de vegetação Rasouli-Sadaghiani et al. (2010) detectaram o incremento do conteúdo de nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio, cobre, manganês e ferro em 25 manjericão (Ocimum basilicum L.) inoculada com três espécies diferentes de Glomus. O efeito dos fungos micorrízicos arbusculares sobre o crescimento das plantas é especialmente significativo com relação aos nutrientes de baixa mobilidade no solo como por exemplo fósforo, ferro e zinco (MARSCHNER, 1995). A melhora da nutrição fosfatada tem sido reconhecida como um dos maiores benefícios das micorrizas, as respostas, entretanto, variam especialmente com o nível de fósforo, com a espécie de FMA presente e com a cultivar ou espécie de planta (CARDOSO et al., 2010). Karagiannidis et al. (2011) em experimento em casa de vegetação observaram que plantas de orégano e menta não-micorrizadas tiveram níveis menores de macro e micro nutrientes, e que o orégano inoculado com Glomus etunicatum tiveram aumento na concentração de fósforo. Com três acessos de Artemisia annua, sob condições controladas Chaudhary et al. (2008) observaram que houve um aumento na absorção de fósforo, ferro e zinco quando inoculada com duas espécies diferentes de Glomus. As micorrizas são geralmente inibidas em condições de elevada fertilidade tendo a taxa de colonização micorrízica intrarradical uma diminuição drástica, com níveis elevados de fósforo no solo. Porém em solos deficientes ou extremamente fixadores de fósforo, adições moderadas de fósforo podem favorecer o efeito de fungos micorrízicos sobre a nutrição e crescimento da planta (CARDOSO et al., 2010). A dependência micorrízica tem estreita relação com a dose de fósforo. Balota et al. (2010) avaliaram o efeitos de FMA em culturas de girassol, amendoim e mamona submetidas a diferentes doses de fósforo e concluíram que o girassol e o amendoim apresentaram moderada dependência micorrízica, enquanto que a mamona apresentou alta dependência aos FMA, e que a colonização micorrízica radicular nas oleaginosas foi inibida significativamente com o aumento da dose de P adicionada ao solo. Entre os fatores que interferem no crescimento em plantas, a nutrição merece destaque, pois a deficiência ou excesso de nutrientes pode intervir na produção da biomassa e consequentemente na quantidade de óleos essenciais (MORAIS, 2009). Desta maneira, qualquer fator que possa interferir na 26 absorção de nutrientes pela planta, como é o caso das micorrizas, deve ser estudado com vistas ao aumento da produtividade de massa vegetal. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito dos fungos micorrízicos arbusculares no crescimento e composição de macro e micronutriente em Mentha x piperita L. var. citrata (Ehrh.) Briq. sob duas doses de fósforo. 1.2 MATERIAL E MÉTODOS O experimento foi conduzido em casa de vegetação no campus da Universidade Estadual de Santa Cruz, Ilhéus – BA, sob condições naturais de luminosidade e temperatura. O delineamento experimental foi constituído por um fatorial 5x2, sendo utilizados três inóculos de FMA: Acaulospora morrowiae (Am) Spain & Schenck (A79 CNPAB 037), Glomus clarum (Gc) Nicol. & Schenck (A5 CNPAB 005) e Scutellospora calospora (Sc) (Nicol. & Gerd.) Walk. & Sand. (A80 CNPAB 038), além de um controle formado por plantas não inoculadas (C) e um tratamento com a mistura de todos os três inóculos (M), perfazendo um total de cinco tratamentos micorrízicos, e duas doses diferentes de fósforo 60 mg (P60) e 120 (P120) mg dm-3 sendo cinco repetições cada. A unidade experimental foi composta por um vaso de plástico contendo quatro dm3 de solo e uma planta por vaso. Os inóculos foram gentilmente cedidos pela coleção de fungos micorrízicos da Embrapa Agrobiologia (Seropédica, RJ). O solo utilizado no experimento foi um argissolo amarelo distrófico típico, coletado da camada de 0 a 20 cm em área de pastagem de Brachiaria humidicola com remanescente de dendê na Estação Experimental do Almada (39º10’ W e 14º38’ S), localizada em Uruçuca (BA) e pertencente à UESC. O solo foi seco ao ar e tamisado em peneira com malha de 5 mm e suas características químicas (Tabelas 1) e físicas (Tabela 2) foram determinadas segundo Embrapa (1997). Esse solo foi autoclavado por uma hora a 121 °C e 1,5 atm por dois dias consecutivos para esterilização. 27 Tabela 1. Características químicas iniciais (antes do início do experimento) do Argissolo Amarelo Distrófico típico coletado na Estação Experimental da Almada, localizada no município de Uruçuca, BA Amostra Solo inicial pH M.O. CaCl2 g dm 4,0 17 -3 P mg dm ˂2 K -3 Ca Mg Al H + Al SB CTC -3 V ------------------------mmolc dm ---------------------- % 0,4 14 5 3 5,4 47 7,9 54,8 B Cu Fe Mn Zn -3 ----------------------mg dm -------------------0,49 ˂ 0,3 171 2,0 0,9 P, K, Ca e Mg = Resina trocadora de íons; H + Al = pH SMP; M. O. = dicromato/colorimetria; B = água quente/microndas; Cu, Fe, Mn e Zn = extração DTPA-TEA pH 7,3. Tabela 2. Características físicas iniciais (antes do início do experimento) do Argissolo Amarelo Distrófico típico coletado na Estação Experimental do Almada, localizada no município de Uruçuca, BA Amostra Areia grossa Areia fina Areia total Silte Argila Classificação textural -------------------------------g kg-1-----------------------------Solo inicial 142 720 861 13 125 Arenosa 28 Com o solo coletado foi realizada uma curva de incubação usando cinco doses de calcário dolomítico com PRNT de 82,02 %. Os resultados foram analisados por regressão para ajustar o pH em torno de 6,5. Além do calcário, que também serviu de fonte para o cálcio e o magnésio, o solo contido nos vasos recebeu uma adubação individual com base na análise do solo, na produtividade da espécie e no comportamento do fungo, constituída por 100 mg dm-3 de nitrogênio na forma de sulfato de amônio; duas doses de fósforo 60 e 120 mg dm-3 de fósforo como superfosfato simples; 80 mg dm -3 de potássio sob a forma de cloreto de potássio; 1,55 mg dm-3 de ferro na forma de Ferro EDTA; 0,75 mg dm-3 de boro na forma de ácido bórico; 1,33 mg dm -3 de cobre sob a forma de sulfato de cobre; 0,15 mg dm -3 de molibdênio na forma de molibdato de amônio; 4 mg dm-3 de zinco e de manganês na forma de sulfato de zinco e sulfato de manganês, respectivamente. A adubação foi subdividida em duas partes uma anterior a autoclavagem onde foi adicionado ao solo o calcário, o superfosfato simples, cloreto de potássio em solução e os micronutrientes (boro, cobre, molibdênio, zinco e manganês) também em solução e outra posterior a autoclavagem que recebeu a adição do nitrogênio sob forma de solução preparado com água autoclavada e o ferro também em solução que foi autoclavada separada. Antes da transferência do solo para os vasos, estes foram lavados com água e desinfestados superficialmente com etanol 70 % e com hipoclorito de sódio comercial (2 a 2,5 %). A propagação da M. x piperita var. citrata foi vegetativa, mudas foram obtidas junto ao Horto de Plantas Medicinais da Universidade Estadual de Santa Cruz, Ilhéus-BA, e estacas de aproximadamente 5 cm de comprimento foram e colocadas para enraizar em bandejas de polipropileno com substrato areia e vermiculita (2:1) autoclavado por uma hora a 121 °C e 1,5 atm, onde permaneceram por quatorze dias até a data do transplante. No transplante, os inóculos de FMAs foram concomitantemente adicionados ao solo junto das raízes das mudas e por fim pedriscos autoclavados por 20 minutos a 121 °C e 1,5 atm foram colocados para diminuir a superfície de contato do solo com o ar e minimizar as possíveis contaminações. Durante a condução do experimento as plantas foram irrigadas com água deionizada autoclavada. 29 Após 75 dias de crescimento na casa de vegetação, as plantas foram coletadas, separadas em raiz, caule e folhas, embaladas em sacos de papel Kraft devidamente identificados para determinação de biomassa e avaliação nutricional. 1.2.1 Determinação da biomassa Após a coleta e separação, o material foi seco a 70 °C em estufa de circulação forçada e em seguida foi efetuada a pesagem em balança semi analítica até peso constante para a obtenção da biomassa seca da raiz, caule, folha e total. 1.2.2 Teor de nutrientes Para a análise da composição de macro e micronutrientes (conforme Embrapa, 1997, modificado) o material sofreu digestão com ácido nítrico. Após a determinação da biomassa seca as folhas foram moídas em moinho de bola por 2 min e armazenados em frascos plásticos em desumidificador, depois pesadas aproximadamente 0,2010 mg do material em balança analítica dentro dos tubos digestores previamente descontaminados em ácido nítrico 10 %. Em seguida os tubos foram transferidos para o bloco digestor onde o processo de digestão foi realizado, na primeira parte do processo foi adicionado 3 ml de ácido nítrico nos tubos que permaneceram por 30 min a 50 °C, depois a temperatura foi elevada para 120 °C por uma hora e meia. Ao final do processo foi adicionado 1 ml de peróxido de hidrogênio por três vezes consecutivas, a 120 °C por 20 min. Posteriormente o material contido no tubo digestor foi vertido para tubos falcon e volumado pra 12 ml e armazenado na geladeira até leitura em espectrofotômetro óptico (ICP AOS) Variant 710-ES do Centro de Microscopia Eletrônica da UESC. 1.2.3 Porcentagem de colonização micorrízica A estimativa da porcentagem de colonização micorrízica foi realizada em triplicata a partir de amostras aleatórias das raízes que foram clarificadas e coradas de acordo com o método de Phillips e Haymann (1970) modificado. Durante a coleta as raízes mais finas e claras foram selecionadas e 30 armazenadas em álcool 50 %, depois foram lavadas em água corrente e clareadas, primeiro com a remoção do protoplama utilizando solução de KOH 10 % em banho Maria a aproximadamente 60°C durante 30 min., lavadas com água em abundância, e depois o clareamento foi finalizado com peróxido de hidrogênio a 10 % por 20 min em temperatura ambiente. Em seguida as raízes foram lavadas com água destilada e coradas com corante acidófilo a base de tinta de caneta preta e ácido acético a 5 % e armazenadas em lactoglicerol na proporção 1 : 1 : 1 (v/v/v) de ácido láctico, glicerina e água. A estimativa da colonização foi calculada pelo método de placa riscada modificado (McGONIGLE et al., 1990). Foram feitas 10 listras verticais em lâminas e as raízes foram depositadas horizontalmente e na interseção entre a listra e a raiz foi observado a presença ou a ausência de micorrização bem como o tipo de estrutura detectada. 1.2.4 Número de esporos de FMAs A determinação da quantidade de esporos de FMAs também foi realizada em triplicata, utilizando o método de peneiramento úmido de Gerdemann e Nicolson (1963) modificado. Amostras de solo dos vasos, ao final do experimento, foram coletadas e armazenadas em refrigerador. Dessas amostras foram utilizadas 50 g, que após serem peneiradas foram centrifugadas por duas vezes, a primeira vez com água destilada por três minutos a 2.500 rpm depois com sacarose 50 % por um minuto também à 2.500 rpm, e por fim os esporos foram contados utilizando estereomicroscópio no aumento de 40X. 1.2.5 Análise estatística Todos os dados obtidos foram submetidos à análise de variância, os tratamentos fosfatados foram comparados pelo teste de F a 5% de probabilidade. Para as médias dos tratamentos fúngicos foi utilizado o teste t de contrastes ortogonais (Tabela 3) a 5% de probabilidade. No caso de significância da interação FMA x dose de fósforo foi realizado o seu desdobramento. As análises estatísticas foram realizadas pelo programa estatístico SISVAR (Ferreira, 2000). 31 Tabela 3. Descrição dos contrastes ortogonais para a avaliação da influencia de FMAs em Mentha x piperita var. citrata submetida a duas doses de fósforo Contraste ortogonais Ŷ1 = 4 m̂1 - m̂2 - m̂3 - m̂4 - m̂5 Ŷ2 = m̂2 + m̂3 + m̂4 - 3 m̂5 Ŷ3 = m̂2 + m̂4 - 2 m̂3 Ŷ4 = m̂2 - m̂4 Ŷ5 = 4 m̂4 - m̂1 - m̂2 - m̂3 - m̂5 Ŷ6 = 3 m̂4 - m̂2 - m̂3 - m̂5 Ŷ7 = m̂2 - m̂3 Comparação Controle vs. Demais - contraste um (1) A. morrowiae, G. clarum,S. calospora vs. Mistura dos inóculos - contraste dois (2) A. morrowiae e S. calospora vs. G. clarum contraste três (3) A. morrowiae vs. S. calospora - contraste quatro (4) S. calospora vs. demais – contraste (5) S. calospora vs. A. morrowiae,G. clarum e mistura dos inóculos – contraste (6) A. morrowiae vs. G. clarum – contraste (7) 1.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 1.3.1 Biomassa Houve interação entre a dose de P e os FMAs inoculados em Mentha x piperita para as variáveis biomassa seca da raiz, do caule, da folha e total conforme observado na Tabela 4. 32 Tabela 4. Resumo da análise de variância para as variáveis biomassa de raiz, caule, folha e total de Mentha x piperita. var. citrata inoculada com fungos micorrízicos arbusculares (FMA) e submetida a doses de fósforo FV GL FMA Quadrado Médio Raiz Caule Folha Total 4 0,12 0,10 0,13 0,98 Dose 1 0,07 0,01 0,22 0,41 FMA*Dose 4 0,13 0,48* 1,84* 4,89* Erro 20 0,13 0,12 0,16 0,75 Média Geral 0,75 1,69 2,80 5,26 CV (%) 49,22 20,51 14,52 16,5 *Significativo a 5% de probabilidade pelo teste de F. Os valores médios para a biomassa total e de cada compartimento das plantas de Mentha x piperita inoculadas com FMAs e submetidas as duas doses de P (60 mg e 120 mg dm -3) podem ser observados na Tabela 5 logo abaixo. Tabela 5. Valores médios em g referente à biomassa seca da raiz, caule, folha e total de Mentha x piperita var. citrata inoculada com FMA e submetida a duas doses de fósforo FMA Dose Raiz Caule Folha Total C P60 0,55 1,35 2,03 3,94 C P120 0,70 1,91 3,52 6,13 Am P60 0,67 1,65 2,66 4,99 Am P120 1,22 1,94 3,26 6,42 Gc P60 0,79 1,51 2,45 4,74 Gc P120 0,57 1,66 2,97 5,20 Sc P60 0,72 2,05 3,37 6,13 Sc P120 0,53 1,1 1,78 3,41 M P60 0,79 2,15 3,30 6,24 M P120 0,92 1,60 2,58 5,10 C = Controle não inoculado; Am = Acaulospora morrowiae; Gc = Glomus clarum; Sc = Scutellospora calospora; M = Mistura dos inóculos. P60 = 60 mg dm-3; P120 = 120 mg dm-3. n = 3. 33 De acordo com os resultados dos contrastes ortogonais (Tabela 6), houve apenas uma estimativa que foi significativa para a raiz, encontrada no contraste quatro, que compara o inóculo de A. morrowiae com S. calospora, demonstrando que S. calospora produziu maior biomassa radicular que A. morrowiae. Para o caule, a diferença significativa aparece nos contraste quatro (que compara a inoculação com A. morrowiae e a inoculação com S. calospora), cinco (comparação entre S. calospora e os demais tratamentos) e seis (que compara S. calospora com os tratamentos micorrizados), ambos com a maior dose de fósforo (120 mg dm-3). A interpretação é a de que o inóculo A. morrowiae é mais eficiente em promover o aumento da biomassa quando comparado ao inóculo S. calospora (contraste quatro) e que FMA S. calospora obteve a menor biomassa caulinar. Tabela 6. Estimativas dos contrastes ortogonais das variáveis biomassa de raiz, caule, folha e total para Mentha x piperita var. citrata inoculada com fungos micorrízicos arbusculares e submetida a duas doses de fósforo Contrastes Raiz Caule Folha Total P60 P120 P60 P120 P60 P120 P60 P120 (1) C vs. Demais -0,18 -0,10 -0,49 0,33 -0,91* 0,87* -1,58* 1,09 (2) Am, Gc e Sc vs. M -0,06 -0,13 -0,41 0,03 -0,47 0,08 -0,95 -0,08 (3) Am e Sc vs. Gc -0,09 0,30 0,33 -0,13 0,56 -0,45 0,81 -0,28 (4) Am vs. Sc -0,04 0,69* -0,39 0,83* -0,71 1,48* -1,14 3,00* (5) Sc vs. demais 0,01 -0,32 0,37 -0,67* 0,76* -1,30* 1,15 - 2,30* (6) Sc vs. Am, Gc e M -0,03 -0,37 0,27 -0,63* 0,56 -1,15* 0,80 -2,16* (7) Am vs. Gc -0,11 0,65 0,14 0,28 0,21 0,28 0,24 1,22 C = Controle não inoculado; Am = Acaulospora morrowiae; Gc = Glomus clarum; Sc = Scutellospora calospora; M = -3 -3 Mistura dos inóculos. P60 = 60 mg dm ; P120 = 120 mg dm . *significativo a 5 % de probabilidade do teste t. 34 Para a variável biomassa seca da folha o contraste um (que compara o controle com os demais tratamentos micorrizados) e cinco (que compara a inoculação com S. calospora com os demais tratamentos) para menor dose de fósforo (60 mg dm-3) apresentaram diferença significativa, indicando que os tratamentos micorrizados foram superiores ao controle e que a inoculação com S. calospora produziu maior massa seca de folhas que os demais tratamentos micorrízicos. Para a maior dose de fósforo (120 mg dm -3), os contrastes um, quatro (comparação entre A. morrowiae e S. calospora), cinco e seis (que compara S. calospora com os demais tratamentos micorrizados) expressaram diferenças significativas. Isso indica que a utilização dos FMAs reduziu a produção da biomassa foliar em comparação ao controle. Além disso evidencia-se a redução de biomassa foliar no tratamento inoculado com S. calospora quando comparado aos demais tratamentos inoculados com FMAs. Na biomassa total a diferença significativa surge quando a comparação é feita entre o controle e os tratamentos micorrizados (contraste um) na menor dose de fósforo (60 mg dm-3), evidenciando o incremento na produção da biomassa provocada pela inoculação dos FMAs. Na maior dose de fósforo (120 mg dm -3) a significância aparece nos contrastes quatro, que compara o inóculo A. morrowiae com o S. calospora, cinco, que realiza comparação entre S. calospora com os demais tratamentos e seis, que compara o inóculo de S. calospora somente com os tratamentos micorrizados. A interpretação dessas estimativas é a de que o tratamento inoculado com S. calospora não provocou aumento na biomassa das plantas de M. x piperita var. citrata quando comparado aos demais. O conceito de um contínuo que vai do benefício ao prejuízo para a associação micorrízica (JOHNSON et al., 1997), é baseado na ausência de resposta do crescimento causada pelo custo da simbiose que supera os benefícios. Nesse caso, a baixa absorção de P da solução do solo via hifas do FMA e a alta demanda por carboidratos do fungo provocaria o reduzido crescimento da planta. Essa é uma hipótese que poderia explicar a pequena produção de biomassa nas plantas de M. x piperita var. citrata inoculadas com S. calospora na dose de fósforo de 120 mg dm-3. 35 Entretanto, vale salientar que o fungo não pode ser taxado simplesmente de parasita, por que a via fúngica de absorção de P é funcional, embora varie na quantidade do elemento repassado ao vegetal de acordo com a espécie fúngica (SMITH et al., 2011) e por que diversos outros benefícios podem ser provocados pela inoculação micorrízica (SMITH; READ, 2008). Diversos trabalhos comprovam que a micorrização aumenta a produtividade da massa vegetal de plantas medicinais, como observado por Karagiannidis et al. (2011) em condições controladas para plantas de orégano e menta. Para o gênero estudado, Freitas et al., (2006) observaram que plantas de Mentha arvensis inoculadas com FMAs na ausência de adubação fosfatada apresentaram acréscimo na produção de biomassa superior às plantas inoculadas e adubadas com fósforo. Outra informação importante foi a publicada por Rasouli-Sadaghiani et al. (2010) em pesquisa com plantas micorrizadas de Ocimum basilicum L., outra espécie produtora de óleo essencial, as quais apresentaram não somente incremento na biomassa seca, mas também aumento na altura da planta e massa seca da raiz quando comparadas ao controle não micorrizado. O aumento da biomassa é, provavelmente, consequência da melhoria do estado nutricional da planta micorrizada, em que hifas extracelulares expandem a superfície de contato da planta com o solo colonizando sítios antes não atingidos pela raiz e assim otimizando a absorção de nutrientes (MOREIRA; SIQUEIRA, 2006). 36 1.3.2 Teor dos nutrientes Houve interação entre os FMAs inoculados e as doses de P adicionadas ao solo para o teor do potássio, cobre e manganês na folha de M. x piperita. Para o enxofre apenas a inoculação dos fungos micorrízicos influenciou significativamente. Para o teor de cálcio e de ferro na folha somente a dose de P propiciou diferenças entre os tratamentos. Já o teor de fósforo na folha apresentou diferenças significativas para as doses de P e inoculação de FMAs separadamente não havendo interação entre esses dois fatores. Os teores de magnésio e zinco na folha não foram significativamente influenciados pela adubação fosfatada e inoculação dos FMAs (Tabela 7), entretanto nos desdobramentos das estimativas dos contrastes, foram observadas diferenças significativas no teor de Zn e Mg foliares entre os tratamentos. Os valores médios para os teores de macro e micronutrientes nas folhas de Mentha x piperita var. citrata inoculadas com FMAs e submetidas as duas doses de P (60 mg e 120 mg dm-3) podem ser observados na Tabela 8. 37 Tabela 7. Resumo da análise de variância para o teor dos macro e micronutrientes das folhas de Mentha x piperita var. citrata inoculada com fungos micorrízicos arbusculares e submetida a duas doses de fósforo FMA 4 K 30, 87* P 0,40* S 15,27* Quadrado Médio Ca Mg Fe 2,62 1,70 771,88 Dose 1 51,05* 1,61* 0,457 5,79* 0,23 1794,1* 98,89 17,52* 396,03 FMA*Dose 4 21,16* 0,07 11,98 3,22* 0,88 746 15,86 7,79* 5028,2* Erro 20 5,20 0,058 4,52 1,28 0,64 371,6 46,46 1,34 600,36 Média Geral 32,22 2,09 10,03 9,81 5,54 131,6 45,01 8,56 243,23 CV (%) 7,08 11,53 21,19 11,55 14,54 14,65 15,14 13,55 10,07 FV GL Zn 96,52 Cu 3,09 Mn 2100,21* *Significativo a 5% de probabilidade pelo teste de F. Tabela 8. Valores médios do teor de macro (em g kg-1) e de micronutrientes (em mg kg-1) das folhas de Mentha x piperita var. citrata inoculada com fungos micorrízicos arbusculares e submetida a duas doses de fósforo FMA C Dose P60 K 31,53 P 1,58 S 11,22 Ca 8,62 Mg 4,89 Fe 111,3 Zn 43,6 Cu 8,56 Mn 229,7 C P120 32,38 1,83 7,24 8,95 5,05 122,6 43,55 7,88 302,7 Am P60 30,28 1,85 11,11 8,70 5,21 132 42,01 8,01 261,3 Am P120 33,09 2,36 12,39 10,56 6,06 126 40,76 7,98 254,7 Gc P60 28,32 1,75 6,31 9,30 5,25 132,6 55,95 7,72 224,67 Gc P120 33,04 2,54 10,07 10,68 4,95 121 47,65 8,68 233 Sc P60 32,08 1,79 8,59 11,46 6,94 171 45,76 10,62 252,67 Sc P120 27,97 2,35 9,50 9,41 5,83 122 40,76 6,66 229,3 M P60 32,57 2,28 11,86 9,41 5,46 149,6 46,86 11,74 266 M P120 39,52 2,59 11,39 11,46 6,37 127,7 43,29 7,82 178,3 -3 C = Controle não inoculado; Am= Acaulospora morrowiae; Gc = Glomus clarum; Sc = Scutellospora calospora; M = Mistura dos inóculos. P60 = 60 mg dm ; P120 = 120 mg dm-3. n = 3. 38 De acordo com as estimativas do contraste um, que compara o controle com os demais tratamentos micorrizados (Tabela 9), a utilização dos inóculos aumentou a absorção de fósforo e de enxofre em comparação ao controle na maior dose de fósforo (120 mg dm-3). No entanto, o contraste dois (comparação entre os inóculos separados com a mistura) mostrou que a utilização dos inóculos em conjunto aumentou a absorção do P e de S na menor dose de fósforo (60 mg dm-3) comparativamente aos inóculos utilizados em separado. Na maior dose de P (120 mg dm-3), o contraste dois (comparação entre os inóculos separados com a mistura) indicou que a utilização dos inóculos em conjunto aumentou a absorção do K comparativamente aos inóculos aplicados em separado. Na menor dose de P (60 mg dm-3) o teor de S nas folhas de M. x piperita foi maior nos tratamentos inoculados com A. morrowiae e com S. calospora comparado com o tratamento inoculado com G. clarum, como ilustra o contraste três. A absorção de potássio foi significativamente baixa para o tratamento com S. calospora na maior dose de fósforo (120 mg dm-3) quando comparada A. morrowiae (contraste quatro), na comparação com os demais tratamentos (contraste cinco) e quando comparada com os tratamentos que receberam adição dos inóculos de FMAs (contraste seis). Porém o inóculo de S. calospora na menor dose de fósforo (60 mg dm-3) aumentou o teor de cálcio e magnésio na folha de M. x piperita quando comparada com as plantas inoculadas com A. morrowiae como pode ser observado no contraste quatro, quando comparado aos demais tratamentos (contraste cinco) e quando comparado somente com os tratamentos que receberam adição de FMA (contraste seis). O contraste sete (comparação entre A. morrowiae versus G. clarum) foi significativo apenas no teor de enxofre na menor dose de P (60 mg dm-3), evidenciando que o inóculo de A. morrowiae é mais eficiente em promover a absorção desse nutriente. 39 Com relação aos micronutrientes (Tabela 9) o contraste um (que compara o controle com os tratamentos micorrizados) mostra que os FMAs aumentaram a absorção de ferro com a menor dose de fósforo (60 mg dm -3), comportamento inverso foi observado com relação à absorção de manganês onde o controle mostrou-se mais eficiente na maior dose de P (120 mg dm-3). A utilização dos isolados individualmente quando comparada com a mistura de FMAs (contraste dois) reduziu a absorção de cobre na menor dose de fósforo (60 mg dm-3). As espécies de FMAs inoculadas individualmente (contrate dois) aumentaram a absorção de manganês quando comparadas ao tratamento inoculado com a mistura de FMAs. S. calospora incrementou a absorção de ferro e cobre (contraste quatro e cinco) e somente o cobre (contraste seis) na menor dose de P (60 mg dm-3), já G. clarum (contraste três e sete) aumentou a absorção de zinco também na menor dose de P (60 mg dm-3). 40 Tabela 9. Estimativas dos contrastes ortogonais para o teor de macro e micronutrientes nas folhas de Mentha x piperita var. citrata inoculada com fungos micorrízicos arbusculares e submetida a duas doses de fósforo Contrastes (1) C vs. K P S Ca Mg Fe Zn Cu Mn P60 P120 P60 P120 P60 P120 P60 P120 P60 P120 P60 P120 P60 P120 P60 P120 P60 P120 0,71 -1,02 -0,33 -0,62* 1,74 -3,59* -1,09 -1,57 -0,82 -0,74 -35,00* -1,50 -4,06 0,43 -0,96 0,10 -21,5 78,83* -2,34 -8,15* -0,48* -0,17 -3,18* -0,73 0,41 -1,23 0,34 -0,75 -4,44 -4,66 1,04 -0,23 -2,95* -0,04 -19,7 60,66* 2,86 -2,50 0,07 -0,18 3,54* 0,88 0,78 -0,69 0,82 0,99 18,83 3,00 -12,05* -6,88 1,59 -1,35 32,33 9,00 -1,79 5,11* 0,06 0,005 2,51 2,89 -2,75* 1,15 -1,73* 0,23 -39,00* 4,00 -3,75 -0,003 -2,61* 1,31 8,66 25,33 1,40 -6,53* -0,07 0,02 -1,53 -0,77 2,45* -1,00 1,74* 0,21 39,58* -2,33 -1,33 -3,05 1,61* -1,42 7,25 -12,83 1,68 -7,24* -0,17 -0,14 -1,16 -1,78 2,32* -1,49 1,63* 0,03 32,88* -2,88 -2,51 -3,13 1,46 -1,49 2,00 7,33 1,96 0,04 0,10 -0,18 4,80* 2,33 -0,59 -0,12 -0,04 1,11 -0,66 5,00 -13,93* -6,89 0,29 -0,70 36,66 21,66 demais (2) Am, Gc e Sc vs. M (3) Am e Sc vs. Gc (4) Am vs. Sc (5) Sc vs. demais (6) Sc vs. Am, Gc e M (7) Am vs. Gc -3 C = Controle não inoculado; Am = Acaulospora morrowiae; Gc = Glomus clarum; Sc = Scutellospora calospora; M = Mistura dos inóculos. P60 = 60 mg dm ; P120 = 120 mg -3 dm . *significativo a 5 % de probabilidade do teste t. 41 Geralmente os FMAs melhoram a captação de nutrientes para o vegetal, mas a eficiência da absorção de cada um dos elementos depende de mecanismos intrínsecos da interação planta e FMAs (ORTAS, 2010; GUPTA et al., 2002; SAILO; BAGYARAJ, 2005). O efeito dos fungos micorrízicos arbusculares sobre o crescimento das plantas é especialmente significativo com relação aos nutrientes de baixa mobilidade (MARSCHNER, 1995). Neste grupo situam-se primordialmente o macronutriente fósforo e os micronutrientes zinco e cobre (CARDOSO et al., 2010). A explicação mais aceita é a de que as micorrizas exploram uma área maior de solo, em relação às raízes (CARDOSO et al., 2010). Porém as micorrizas podem ser mais do que simplesmente uma extensão do sistema radicular, contribuindo na absorção de nutrientes pela planta em até 80% de fósforo, 60% de cobre, 25% de nitrogênio, 25% de zinco e 10% de K (MARSCHNER; DELL, 1994). Plantas respondem de maneira diferente à micorrização, e diferentes espécies de fungos micorrízicos induzem efeitos diversos, não somente no nível de colonização, mas também na absorção de nutrientes e crescimento do vegetal. Em alguns casos a resposta molecular e fisiológica da planta ao fungo pode ser explicada pela habilidade do fungo em suprir o hospedeiro com fosfato inorgânico (BURLEIGH, et al., 2002; BURLEIGH; BECHMANN, 2002). A análise do solo, no fim do experimento (Tabela 10), indica que os tratamentos com a maior dose de superfosfato simples apresentaram maiores concentrações de P solúvel no solo comparativamente com o solo que recebeu a menor dose de superfosfato, confirmando o estabelecimento do tratamento de fósforo. 42 Tabela 10. Características químicas finais (depois do experimento) do Argissolo Amarelo Distrófico típico coletado na Estação Experimental da Almada, localizada no município de Uruçuca, BA Amostra pH M.O. P K Ca Mg Al H + Al SB CTC Fe Mn Zn CaCl2 g dm-3 mg dm-3 C-P60 6,0 19 27 1,6 33 27 0 13 61,6 74,8 82 0,69 1,0 52 3,8 3,7 CP-120 5,8 19 50 1,7 39 23 0 18 63,6 81,8 78 0,78 1,4 86 5,0 4,1 Am-P60 6,3 16 25 1,4 29 23 0 15 52,5 67,2 78 0,65 1,0 44 2,2 3,3 Am-P120 5,8 18 45 1,1 30 23 0 15 54,4 69,1 79 0,73 0,8 55 5,2 3,6 Gc-P60 6,1 15 21 1,4 27 21 0 13 49,4 62,6 79 0,55 0,8 45 2,9 3,1 Gc-P120 5,5 19 44 1,3 32 24 0 18 56,9 75,1 76 0,74 0,8 81 5,1 3,6 Sc-P60 5,9 18 29 1,7 34 26 0 15 61,8 76,5 81 0,72 0,8 58 3,8 3,4 Sc-P120 5,6 17 41 1,7 25 19 0 16 46,1 62,4 74 0,76 0,8 58 5,2 3,4 M-P60 5,9 15 27 1,3 30 24 0 13 54,9 69,1 81 0,77 0,7 51 4,0 3,3 M-P120 5,5 18 44 1,5 26 19 0 16 46,2 62,6 74 0,81 0,9 81 5,0 3,4 -------------------------mmolc dm-3--------------------------- V B Cu mg dm-3 % P, K, Ca e Mg = Resina trocadora de íons; Al = titulometria; H + Al = pH SMP; M. O. = dicromato/colorimetria; B = água quente/microndas; Cu, Fe, Mn e Zn = extração DTPA-TEA pH 7,3. -3 C = Controle não inoculado; Am = Acaulospora morrowiae; Gc = Glomus clarum; Sc = Scutellospora calospora; M = Mistura dos inóculos. P60 = 60 mg dm ; P120 = 120 mg -3 dm . 43 1.3.3 Porcentagem de colonização micorrízica e número de esporos Houve interação entre a dose de P e os FMAs inoculados em Mentha x piperita para a colonização micorrízica das raízes, conforme pode ser observado na Tabela 11. Para a variável número de esporos de FMAs em 50 g de solo, somente o fator inoculação de FMAs resultou em efeito significativos (Tabela 11). Tabela 11. Resumo da Análise de Variância para o número de esporos e porcentagem de colonização micorrízica em Mentha x piperita var. citrata submetida a duas doses de fósforo Quadrado Médio FV GL Esporos Colonização FMA 4 13889,08* 1807,5* Dose 1 13,33 316,03* FMA*Dose 4 4474,91 338,5* Erro 20 3391,56 32,25 Média Geral 160,66 32,28 CV (%) 36,25 16,10 *Significativo a 5% de probabilidade pelo teste de F. Os valores médios do número de esporos em 50 g de solo e da porcentagem de colonização micorrízica e da presença de estruturas nas raízes de Mentha x piperita, inoculadas com FMAs e submetidas as duas doses de P (60 mg e 120 mg dm-3), podem ser observados na Tabela 12. 44 Tabela 12. Número de esporos no solo e porcentagem de colonização micorrízica total e por estruturas fúngicas em Mentha x piperita var. citrata inoculada com fungos micorrízicos arbusculares e submetida a duas doses de fósforo FMA Dose Nº esporos Total Arb H. intra H. extra Ves. Esporo C P60 55,6 7,13 4,25 1,89 0 0,97 0 C P120 110,6 3,93 0,99 0,95 1,99 0 0 Am P60 151,3 47,99 37,99 8,22 1,11 0 0 Am P120 195,6 37,35 26,66 10,68 0 0 0 Gc P60 249,3 32,44 25,91 6,52 0 0 0 Gc P120 181,3 50,37 27,68 22,19 0 0 0 Sc P60 184,3 59,73 25,55 4,69 28,53 0 0,46 Sc P120 137 40,93 20,39 14,16 4,34 0 2,02 M P60 166 45,35 24,96 9,80 11,25 1,88 0 M P120 175,3 27,6 16,34 1,61 8,05 0,52 0,52 C = Controle não inoculado; Am = A. morrowiae; Gc = G. clarum; Sc = S. calospora; M = Mistura; P60 = 60 -3 -3 mg dm de P; P120 = 120 mg dm de P; Arb = Arbúsculo; H. intra = Hifa intracelular; H. extra = Hifa extracelular; Ves. = Vesícula. n = 3 Os tratamentos controle apresentaram uma pequena contaminação, no entanto a colonização nos tratamentos micorrízicos foi significativamente superior. Dentro da menor dose de fósforo (60 mg dm -3) somente o contraste dois (comparação entre os inóculos utilizados separadamente e a mistura deles) não foi significativo (Tabela 13). S calospora apresentou maior colonização como demonstrado nos contrastes quatro (comparação entre A. morrowiae versus S. calospora), cinco (comparação entre S. calospora e demais tratamentos) e seis (que compara o inóculo de S. calospora versus os tratamentos que receberam adição de FMAs). A. morrowiae apresentou porcentagem de colonização micorrízica superior a G. clarum (contrastes três e sete). Para a maior dose de fósforo (120 mg dm -3), além do contraste um, a significância apareceu nos contrastes dois, três, cinco e sete, demonstrando que os inóculos separados apresentaram porcentagem de colonização maior 45 (contraste dois) e que os inóculos de G. clarum foi o FMA que obteve a porcentagem de colonização mais expressiva (contraste três e sete) seguida por S. calospora (contraste cinco). Tabela 13. Estimativas dos contrastes ortogonais para o número de esporos e para a porcentagem de colonização micorrízica Mentha x piperita var. citrata inoculada com fungos micorrízicos arbusculares e submetida a duas doses de fósforo Contrastes Esporos Colonização P60 P120 P60 P120 -132,08* -61,66 -39,24* -35.13* 29 -4 1,36 15,28* -81,5 -15 21,42* -11,22* -33 58,66 -11,73* -3,58 (5) Sc vs. demais 28,75 -28,75 26,49* 11,12* (6) Sc vs. Am, Gc e M -4,55 -47,11 17,79* 2,49 -98 14,33 15,55* -13,02* (1) C vs. Demais (2) Am, Gc e Sc vs. M (3) Am e Sc vs. Gc (4) Am vs. Sc (7) Am vs. Gc C = Controle não inoculado; Am = Acaulospora morrowiae; Gc = Glomus clarum; Sc = Scutellospora -3 -3 calospora; M = Mistura dos inóculos. P60 = 60 mg dm ; P120 = 120 mg dm . *significativo a 5 % de probabilidade do teste t A concentração de nutrientes principalmente do fósforo pode reduzir a taxa de colonização, mas a interação linhagens de fungo versus planta é o principal fator dessa alteração, pois diferentes FMAS comportam-se de maneira diferente conforme observado por outros autores (FREITAS, et al., 2006; COPETTA et al., 2006). O aumento na concentração de fósforo pode inibir a incidência de colonização, mas nunca impedir. Dentre os motivos acredita-se que com o aumento das doses de P diminui a atividade de fosfatases nas raízes, em consequência as lecitinas presentes nestas raízes ficam livres e ligam-se a carboidratos do fungo micorrízico, dificultando o seu crescimento. Além disso, elevadas doses de fósforo pode aumentar a biossíntese de fosfolipídeos e, como consequência, a permeabilidade celular, a exsudação radicular de açúcares e aminoácidos, a infecção e a colonização radicular são diminuídas (MOREIRA; SIQUEIRA, 2002). 46 Os arbúsculos foram as estruturas mais abundantes em todos os tratamentos, independente da dose indicando que todos os tratamentos formaram simbioses funcionais. As hifas intracelulares obtiveram maiores porcentagens nos tratamentos micorrizados com exceção da mistura dos inóculos, já as hifas extracelulares tiveram maior desenvolvimento na menor dose de fósforo, com exceção do inóculo G. clarum. Vesículas e esporos foram as estruturas com menor incidência e podem ser observadas na Fig. 1. 47 A B B C C DD EE F F Figura 1. Imagens de raízes coradas pelo método de Phillips e Haymann mostrando a morfologia das micorrizas encontradas em Mentha x piperita var. citrata. A. Vista geral de um segmento de raiz sem colonização. B. Vista geral de um segmento de raiz altamente colonizado. C. Detalhe do segmento de raiz com hifas intra e extra celular (ponta da seta). D. Os arbúsculos (pontas das setas) bastante ramificados, presentes no interior das células. E. Vesícula (ponta da seta) e hifas intraradiciais colonizando segmento de raiz. F. Esporos de fungo micorrízico arbuscular formados pelas hifas. 48 Morfologicamente as micorrizas de Mentha x piperita var. citrata apresentaram semelhança aos da série Arun (Fig. 1), a qual predomina na maioria das angiospermas herbáceas (SMITH; SMITH, 1997). Nesse tipo micorrízico ocorre frequentemente arbúsculos bem desenvolvidos, os quais são as estruturas onde ocorre a troca de nutrientes entre o fungo e a planta (SMITH; READ, 1997). Vesículas intracelulares, que são características da subordem Glomineae (MORTON et al, 1996) também foram observadas (Fig. 1). Nessas vesículas ocorre o armazenamento de lipídios, fonte de reserva para desenvolvimento do fungo micorrízico. 1.4 CONCLUSÕES Os FMAs incrementaram a produção de biomassa seca da raiz, caule, folha e total na dose de 60 mg dm-3 P adicionada ao solo. Para a colonização micorrízica G. clarum apresentou a maior porcentagem na maior dose, enquanto S. calospora obteve a maior colonização na menor dose de P aplicada. Os tratamentos micorrízicos e as doses de fósforo influenciaram na absorção de macro e micronutrientes nas folhas de Mentha x piperita. REFERÊNCIAS BALOTA, E. L.; MACHINESKI, O.; TRUBER, P. V.; CEREZINI, P.; MILANI, K. L.; SCHERER, A.; HONDA, C.; LEITE, L. G. Efeito dos fungos micorrízicos arbusculares em culturas oleaginosas. Congresso brasileiro de mamona, 4 & simpósio internacional de oleaginosas energéticas, João Pessoa. Inclusão Social e Energia: Anais... Campina Grande: Embrapa Algodão, 2010. p. 680684. BARBIERI JUNIOR, D.; BRAGA, L. F.; ROQUE, C. G.; SOUSA, M. P. 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CULTIVADA COM DUAS DOSES DE FÓSFORO RESUMO As plantas medicinais assim como os demais organismos recebem influencia de fatores externos e dentre estes a colonização por fungos micorrízicos arbusculares (FMAs) nas células radiculares é capaz de aumentar a sua produtividade. No caso das plantas aromáticas, os FMAs podem afetar principalmente o rendimento de óleo essencial, inclusive alterar a sua composição química. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a influência dos fungos micorrízicos arbusculares e de duas doses de fósforo na produção do óleo essencial em Mentha x piperita L. var. citrata (Ehrh.) Briq. O experimento foi conduzido em casa de vegetação na Universidade Estadual de Santa Cruz em fatorial 5x2, sendo cinco tratamentos (controle não inoculado, inoculação de Acaulospora morrowiae Spain & Schenck, Glomus clarum Nicol. & Schenck, e Scutellospora calospora (Nicol. & Gerd.) Walk. & Sand., e a mistura desses inóculos) e duas doses de fósforo (60 mg e 120 mg de fósforo por dm 3 de solo) com cinco repetições cada. Após 75 dias as plantas foram coletadas e avaliadas quanto a biomassa de folhas, teor, rendimento e composição do óleo essencial. A inoculação com FMAs aumentou o teor e o rendimento do óleo na menor dose de fósforo. Os inóculos utilizados separadamente foram mais eficientes do que a mistura dos fungos no incremento do teor e do rendimento do óleo essencial na dose maior de fósforo e a espécie G. clarum elevou significativamente o rendimento do óleo quando a dose de 120 mg dm -3 de P foi aplicada ao solo. A colonização com FMAs não alterou a composição do óleo essencial, que teve como componentes majoritários o linalol e o acetato de linalol, mas houve alterações quantitativas (percentuais) dos componentes do óleo essencial de Mentha x piperita var. citrata. Palavras-chave: Acaulospora, Glomus, Scutellospora, Planta medicinais, Linalol, Acetato de linalol. 53 ABSTRACT Medicinal plants as well as other plants receive influence of external factors and among these the colonization by arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) in root cells is able to increase the productivity of plant and essential oil producing plants primarily affect the oil yield and in some cases can affect the chemical composition. The aim of this study was to evaluate the influence of mycorrhizal fungi and two phosphorus levels in the production of essential oil on Mentha x piperita L. var. citrata (Ehrh.) Briq. The experiment was conducted in a greenhouse at the Universidade Estadual de Santa Cruz in a 5x2 factorial design, with five treatments (uninoculated control, inoculation with Acaulospora morrowiae Spain & Schenck, Glomus clarum Nicol. & Schenck, e Scutellospora calospora (Nicol. & Gerd.) Walk. & Sand. and the mixture of inoculum) and two doses of phosphorus (60 mg and 120 mg of phosphorus per dm -3 soil) with five replicates each. After 75 days the plants were collected and evaluated for leaf biomass, and content, yield and essential oil composition. Inoculation with AMF increased the content and oil yield at the lowest dose of phosphorus. Inoculums used alone were more effective than the mixture of fungi in increasing the content and yield of essential oil in the higher dose of phosphorus, and G. clarum significantly increased oil yield when 120 mg dm-3 of P was applied to the soil. The mycorrhizal colonization did not alter the essential oil composition, which had as its major components linalool and linalool acetate, but there were quantitative changes (percentages) of essential oil components of Mentha x piperita var. citrata. Keywords: Acaulospora, Glomus, Scutellospora, Medicinal plant, Linalool, Acetato de Linalool. 54 2.1 INTRODUÇÃO O gênero Mentha é um dos mais importantes dentro família Lamiaceae, e seu uso é amplamente difundido devido a sua adaptabilidade a diferentes condições, ao ciclo vegetativo anual e à quantidade de informações já existentes sobre suas características, desde anatômicas, bioquímicas, taxonômicas e agronômicas. Espécies pertencentes a esse gênero enquadramse como excelentes produtoras de óleo essencial (MONTEIRO, 2009). Dentre as espécies incluídas nesse gênero Mentha x piperita L. var. citrata (Ehrh.) Briq. ou hortelã-limão, como é conhecida popularmente, vem alcançando merecido destaque. Contrário a maioria das mentas, possui como composto principal do seu óleo essencial o linalol e o acetato de linalila (GARLET, 2007; MURRAY; LINCOLN, 1970). A presença desses compostos aumenta o interesse econômico pela espécie, pois são utilizados nas indústrias de perfumaria, cosmética, de alimentos, medicamentos, fragrâncias e tabaco, principalmente como aromatizante e flavorizante de alimentos e na confecção de perfumes (GARLET, 2007). Além disso, ecologicamente estes componentes estão associados à defesa da planta contra patógenos e herbívoros, e à atração de polinizadores (CROTEAU et al., 2000). De toda a produção mundial de óleo essencial, as espécies do gênero Mentha são as maiores contribuintes, geralmente sendo o mentol o composto de maior interesse. No entanto, as espécies produtoras de linalol vem ganhando mercado. Linalol é um dos compostos mais usados em fragrâncias e estima-se que esteja presente em 60-90 % dos cosméticos existentes no mercado (GARLET, 2007). Sua produção vem aumentando ano após ano, devido a sua utilização não somente na indústria de perfumaria, mas também na produção de vitaminas (STEFFANI et al., 2006). A biossíntese de óleo essencial em plantas aromáticas é regulada por diversos fatores, que podem ser genéticos, bioquímicos, fisiológicos e de origem metabólica. A regulação fisiológica além de ser exercida por um padrão de desenvolvimento específico é influenciada por fatores ambientais (SANGWAN et al., 2001). Dentre estes fatores, pode-se ressaltar a interação entre planta e fungos micorrízicos arbusculares (FMAs), que nas raízes de 55 plantas medicinais e aromáticas que pode influenciar na produção de princípios ativos através da melhoria do estado nutricional, ou como resposta do fitobionte ao fungo (MORAIS, 2009; VOLPIN et al., 1994). A simbiose micorrízica arbuscular tem um importante potencial biotecnológico e ecológico. Seu maior benefício diz respeito à absorção de nutrientes no solo principalmente daqueles que possuem baixa mobilidade como o fósforo, zinco e cobre (MOREIRA; SIQUEIRA, 2006). A ocorrência e o funcionamento das micorrizas recebe influencia direta ou indireta de fatores ambientais, podendo ser geralmente menor em condições de elevada fertilidade pois a taxa de colonização micorrízica intrarradical apresenta uma diminuição drástica com altos níveis de fósforo no solo (MOREIRA; SIQUEIRA, 2006; CARDOSO et al., 2010). Dentre os fatores que podem interferir no teor e no rendimento do óleo essencial em plantas medicinais, a micorrização merece destaque, pois participa diretamente do processo de captação de nutrientes cuja deficiência ou excesso pode intervir na quantidade e qualidade do óleo (MORAIS, 2009). O objetivo do presente estudo foi avaliar o efeito dos fungos micorrízicos arbusculares sob duas doses de fósforo no teor, rendimento e composição do óleo essencial de Mentha x piperita var. citrata. 2.2 MATERIAL E MÉTODOS O experimento foi conduzido em casa de vegetação no campus da Universidade Estadual de Santa Cruz, Ilhéus – BA, sob condições naturais de luminosidade e temperatura. O delineamento experimental foi constituído por um fatorial 5x2, sendo utilizados três inóculos de FMA: Acaulospora morrowiae (Am) Spain & Schenck (A79 CNPAB 037), Glomus clarum (Gc) Nicol. & Schenck (A5 CNPAB 005) e Scutellospora calospora (Sc) (Nicol. & Gerd.) Walk. & Sand. (A80 CNPAB 038). além de um controle formado por plantas não inoculadas (C) e um tratamento com a mistura de todos os três inóculos (M), perfazendo um total de cinco tratamentos micorrízicos, e duas doses diferentes de fósforo 60 mg (P60) e 120 (P120) mg dm-3 com cinco repetições cada. A unidade experimental foi composta por um vaso de plástico de cinco 56 litros contendo quatro dm3 de solo e uma planta por vaso. Os inóculos foram cedidos pela Coleção de Fungos Micorrízicos da Embrapa Agrobiologia (Seropédica, RJ). O solo utilizado no experimento foi um argissolo amarelo distrófico típico, coletado da camada de 0 a 20 cm em área de pastagem de Brachiaria humidicola com remanescente de dendê na Estação Experimental do Almada (39º10’ W e 14º38’ S), localizada em Uruçuca (BA) e pertencente à Universidade Estadual de Santa Cruz. O solo foi seco ao ar e tamisado em peneira com malha de 5 mm e suas características químicas (Tabela 1) e físicas (Tabela 2) foram determinados (Embrapa, 1997). Esse solo foi autoclavado por uma hora a 121 °C e 1,5 atm por dois dias consecutivos para esterilização. Com o solo coletado foi realizada uma curva de incubação usando cinco doses de calcário dolomítico com PRNT de 82,02 %. Os resultados foram analisados por regressão para ajustar o pH em torno de 6,5. Além do calcário, que também serviu de fonte para o cálcio e o magnésio, o solo contido nos vasos recebeu uma adubação individual com base na análise do solo, na produtividade da espécie e no comportamento do fungo, constituída por 100 mg dm-3 de nitrogênio na forma de sulfato de amônio; duas doses de fósforo 60 e 120 mg dm-3 como superfosfato simples; 80 mg dm-3 de potássio sob a forma de cloreto de potássio; 1,55 mg dm-3 de ferro na forma de Ferro EDTA; 0,75 mg dm-3 de boro na forma de ácido bórico; 1,33 mg dm -3 de cobre sob a forma de sulfato de cobre; 0,15 mg dm-3 de molibdênio na forma de molibdato de amônio; 4 mg dm-3 de zinco e de manganês na forma de sulfato de zinco e sulfato de manganês, respectivamente. A adubação foi subdividida em duas partes, uma anterior a autoclavagem onde foi adicionado ao solo o calcário, o superfosfato simples, cloreto de potássio em solução e os micronutrientes (boro, cobre, molibdênio, zinco e manganês) também em solução e outra posterior à autoclavagem que recebeu a adição do nitrogênio sob forma de solução preparada com água autoclavada e o ferro, também em solução que foi autoclavada separada. Antes da transferência do solo para os vasos, estes foram lavados com água e desinfestados superficialmente com etanol 70 % e com hipoclorito de sódio comercial (2 a 2,5 %). 57 Tabela 1. Características químicas iniciais (antes do início do experimento) do Argissolo Amarelo Distrófico típico coletado na Estação Experimental da Almada, localizada no município de Uruçuca, BA Amostra Solo inicial pH M.O. CaCl2 g dm 4,0 17 -3 P mg dm ˂2 K -3 Ca Mg Al H + Al SB CTC -3 -------------------------mmolc dm --------------------0,4 5 3 5,4 47 7,9 54,8 V % 14 B Cu Fe Mn Zn -3 ----------------------mg dm -------------------0,49 ˂ 0,3 171 2,0 0,9 P, K, Ca e Mg = Resina trocadora de íons; H + Al = pH SMP; M. O. = dicromato/colorimetria; B = água quente/microndas; Cu, Fe, Mn e Zn = extração DTPA-TEA pH 7,3. Tabela 2. Características físicas iniciais (antes do início do experimento) do Argissolo Amarelo Distrófico típico coletado na Estação Experimental do Almada, localizada no município de Uruçuca, BA Amostra Solo inicial Areia grossa Areia fina Areia total Silte Argila ------------------------------------------------g kg-1-------------------------------------------------142 720 861 13 125 Classificação textural Arenosa 58 A propagação da Mentha x piperita L. var. citrata foi realizada por via vegetativa. Estacas apicais com aproximadamente 5 cm de comprimento foram obtidas junto ao Horto de Plantas Medicinais da Universidade Estadual de Santa Cruz, Ilhéus-BA, e colocadas para enraizar em bandejas de polipropileno com substrato areia e vermiculita (2:1) autoclavado por uma hora a 121 °C e 1,5 atm, onde permaneceram por quatorze dias até o transplante. No transplante, os inóculos de FMAs foram concomitantemente adicionados ao solo junto das raízes e, por fim, pedriscos autoclavados por 20 minutos a 121 °C e 1,5 atm foram colocados para diminuir a superfície de contato do solo com o ar e minimizar as possíveis contaminações. Durante a condução do experimento as plantas foram irrigadas com água deionizada autoclavada. 2.2.1 Determinação da biomassa Após 75 dias de cultivo em casa de vegetação as folhas das plantas foram coletadas e secas a 40 °C em estufa de circulação forçada e posteriormente foram pesadas em balança semi-analítica até peso constante para a obtenção da biomassa foliar, utilizada para o cálculo do rendimento. 2.2.2 Determinação do teor, rendimento e composição química do óleo essencial O óleo essencial foi extraído com aparelho de Clevenger modificado utilizando de 2 a 3,6 g de biomassa seca foliar em 400 ml de água por uma hora com quatro repetições por tratamento, proveniente de uma amostragem composta de todas as repetições referente a cada tratamento. O teor do óleo foi determinado com base no peso do óleo extraído do material vegetal seco (% m/m) em balança analítica. O rendimento do óleo foi calculado por meio do teor multiplicado pelo valor médio de biomassa seca foliar da planta (mg por planta). 59 Os óleos foram caracterizados quimicamente pelo índice de refração (IR), e posteriormente por cromatografia gasosa acoplada a um espectrômetro de massa de alta resolução (CGAR). Os diversos constituintes químicos dos óleos essenciais foram identificados por meio da comparação computadorizada com a biblioteca do aparelho, literatura e índice de retenção de Kovats (ADAMS, 1995). Os índices de retenção de Kovats (IK) foram calculados através da injeção de uma série de padrões de n-alcanos (C8-C26) injetados nas mesmas condições cromatográficas das amostras. 2.2.3 Análise estatística Todos os dados foram submetidos à análise de variância, os tratamentos fosfatados foram comparados pelo teste de F a 5% de probabilidade. Para as médias dos tratamentos fúngicos foi utilizado o teste t de contrastes ortogonais (Tabela 3) a 5% de probabilidade. No caso de significância da interação FMA x dose de fósforo foi realizado o seu desdobramento. As análises estatísticas foram realizadas pelo programa estatístico SISVAR (FERREIRA, 2000). Tabela 3. Descrição dos contrastes ortogonais para a avaliação da influencia de FMAs em Mentha x piperita var. citrata submetida a duas doses de fósforo Contraste ortogonais Ŷ1 = 4 m̂1 - m̂2 - m̂3 - m̂4 - m̂5 Ŷ2 = m̂2 + m̂3 + m̂4 - 3 m̂5 Ŷ3 = m̂2 + m̂4 - 2 m̂3 Ŷ4 = m̂2 - m̂4 Ŷ5 = 4 m̂4 - m̂1 - m̂2 - m̂3 - m̂5 Ŷ6 = 3 m̂4 - m̂2 - m̂3 - m̂5 Ŷ7 = m̂2 - m̂3 Comparação Controle vs. Demais - contraste um (1) A. morrowiae, G. clarum, S. calospora vs. Mistura dos inóculos - contraste dois (2) A. morrowiae e S. calospora vs. G. clarum contraste três (3) A. morrowiae vs. S. calospora - contraste quatro (4) S. calospora vs. demais – contraste (5) S. calospora vs. A. morrowiae, G. clarum e mistura dos inóculos – contraste (6) A. morrowiae vs. G. clarum – contraste (7) 60 2.3 RESULTADOS E DISCUSSÃO Houve interação entre os FMAs e as doses de fósforo para as variáveis biomassa seca foliar, teor e rendimento do óleo essencial (Tabela 4). Tabela 4. Resumo da Análise de Variância para as variáveis biomassa, teor e rendimento de óleo de Mentha x piperita var. citrata inoculada com fungos micorrízicos arbusculares e submetida a duas doses de fósforo FV Quadrado médio GL FMA 4 Biomassa 0,59* Teor 0,51* Rendimento 549,31* Dose P 1 0,46 0,31 14,67 FMA*Dose P 4 1,02* 0,41* 930,39* Erro 20 0,15 0,12 61,91 Média Geral 2,82 2,23 62,44 CV (%) 13,87 16,09 12,60 *Significativo a 5% de probabilidade pelo teste de F Os valores médios para a biomassa seca, para o teor e rendimento do óleo essencial de Mentha x piperita var. citrata inoculadas com FMAs e submetidas as duas doses de P (60 mg e 120 mg dm-3) podem ser observados na Tabela 5. Tabela 5. Valores médios da biomassa seca das folhas, do teor e do rendimento do óleo essencial extraído das folhas de Mentha x piperita var. citrata por hidrodestilação FMA Dose Biomassa (g) Teor (%) Rendimento (mg planta-1) C P60 2,33 1,58 36,89 C P120 3,36 2,08 69,89 Am P60 2,93 2,46 71,98 Am P120 3,35 1,85 61,98 Gc P60 2,74 2,46 67,31 Gc P120 3,19 2,59 82,73 Sc P60 2,32 2,65 61,65 Sc P120 2,04 2,4 43,08 M P60 3,31 2,56 77,85 M P120 2,65 1,76 51,02 C = Controle não inoculado; Am = Acaulospora morrowiae; Gc = Glomus clarum; Sc = Scutellospora calospora; -3 -3 M = Mistura dos inóculos. P60 = 60 mg dm ; P120 = 120 mg dm . n = 3 61 De acordo com as estimativas dos contrastes (Tabela 6), na variável biomassa seca, dentro da menor dose de P (60 mg dm -3), a mistura dos inóculos foi significativamente superior à utilização dos inóculos separados (contraste dois) e o tratamentos com A. morrowiae, G. clarum e a mistura dos inóculos foi superior ao tratamento com S. calospora (contraste seis) . Já na maior dose de fósforo (120 mg dm-3), o contraste um (comparação entre o controle e os demais tratamentos), o contraste quatro (comparação entre o A. morrowiae e S. calospora), o cinco (comparação entre o FMA S. calospora versus os demais tratamentos) e o contraste seis (que compara o S. calospora com os tratamentos micorrizados) apresentaram diferença significativa, mostrando que o controle apresentou massa seca superior aos tratamentos micorrizados, e que o FMA S. calospora obteve resultado inferior para esse parâmetro. Para o teor as estimativas de contrastes (Tabela 6) apresentaram significância apenas para o contraste um na dose de 60 mg de fósforo por dm 3 que compara o controle não inoculado com os demais tratamentos micorrizados, e nos contrastes dois e sete na dose de 120 mg de fósforo, a primeira comparação, que corresponde ao contraste dois, é entre os inóculos utilizados separados versus a mistura de todos os inóculos e o contraste sete compara o FMA A. morrowiae com G. clarum. Sendo assim, os tratamentos micorrizados se mostraram mais eficientes na produção de óleo, comparado ao controle não micorrizado, dentro da menor dose de fósforo (60 mg dm-3 de P), e na maior dose de fósforo (120 mg dm -3) para esse mesmo parâmetro, os inóculos utilizados separadamente foram mais promissores do que o tratamento com a mistura dos três inóculos, e G. clarum foi superior a A. morrowiae. 62 Tabela 6. Estimativas dos contrastes ortogonais para teor e rendimento do óleo essencial de Mentha x piperita var. citrata inoculada com fungos micorrízicos arbusculares e submetida a duas doses de fósforo Biomassa Teor Rendimento Contrastes P60 P120 P60 P120 P60 P120 (1) C vs. Demais -0,45 0,73* - 0,94* -0,07 - 32,80* 10,18 (2) Am, Gc e Sc vs. M -0,88* 0,42 - 0,03 0,51* -10,86 11,57* (3) Am e Sc vs. Gc 0,17 -0,43 0,09 - 0,46 -0,493 - 30,20* (4) Am vs. Sc 0,60 1,02* - 0,19 - 0,55 10,32 18,89* (5) Sc vs. demais -0,46 -0,87* 0,38 0,32 -1,85 -23,32* (6) Sc vs. Am, Gc e M -0,61* -0,73* 0,16 0,33 -10,72 -22,16* 0,48 0,07 0 -0,74* 4,67 -20,75* (7) Am vs. Gc C = Controle não inoculado; Am = Acaulospora morrowiae; Gc = Glomus clarum; Sc = Scutellospora calospora; -3 -3 M = Mistura dos inóculos; P60 = 60 mg dm de P; P120 = 120 mg dm . *significativo a 5 % de probabilidade do teste t. Alguns trabalhos relatam a influência dos FMA no teor do óleo essencial, como os realizado por Freitas et al. (2004a) com M. arvensis, e Gupta et al. (2002) que avaliaram o comportamento de três cultivares de Mentha, e Freitas et al. (2004b), em seu trabalho com carqueja no qual apesar de não apresentar interação entre FMA e adubação, a presença de micorrização aumentou a produção de fenóis totais na carqueja. De uma maneira geral, a colonização de plantas medicinais por FMA aumenta o teor do óleo essencial, pois os fungos podem majorar as concentrações dos metabólitos secundários. A frequência e a intensidade com que isso ocorre dependem muito da interação planta – fungo, como relatado por Chaudhary et al. (2008) em Artemisia annua, a qual teve o teor do composto majoritário alterado, sendo que a combinação espécie vegetal e a linhagem de FMA também provocou variação no metabólito secundário. Para o rendimento do óleo essencial em M. x piperita var. citrata as estimativas (Tabela 6) demonstram diferença significativa apenas no contraste um (comparação entre o controle versus os tratamentos micorrizados) para a menor dose de fósforo (60 mg dm-3). Esse resultado significa que os tratamentos 63 micorrizados elevaram a produção do óleo essencial quando comparados com o controle. Na maior dose de P (120 mg dm-3) a significância para o rendimento do óleo das folhas M. x piperita var. citrata ocorre em praticamente todas as estimativas dos contrastes, com exceção do contraste um. No contraste dois percebe-se que a mistura dos inóculos foi menos eficiente em promover o aumento no rendimento do óleo essencial do que os inóculos de FMAs utilizados separadamente. Já o contraste três, evidencia que G. clarum incrementou o rendimento do óleo de M. x piperita var. citrata em comparação aos outros dois inóculos e mais especificamente ao de A. morrowiae como elucida o contraste sete. Esse comportamento está em consonância com os dados da colonização micorrízica, onde tratamento micorrizado com G. clarum na maior dose de fósforo obteve a maior porcentagem de colonização (ver Capítulo 1). Os contrastes quatro, cinco e seis, que foram significativos, demonstram que o menor rendimento do óleo essencial foi obtido no tratamento inoculado com S. calospora. Essa tendência de baixo rendimento no óleo foi devida a pequena produção de biomassa das plantas inoculadas com S. calospora. O acréscimo no rendimento do óleo essencial deve-se geralmente ao aumento da produção de biomassa, ocasionado neste caso pela melhoria do estado nutricional da planta hospedeira em função da micorrização. Pesquisa desenvolvida por Kapoor et al. (2004) mostrou que Foeniculum vulgare Mill. teve o rendimento do óleo incrementado em todos os níveis de fósforo utilizados para as duas espécies de Glomus inoculadas. Foram identificados treze componentes para o óleo essencial de M. x piperita var. citrata, e apenas dois compostos não foram determinados (Tabela 7). Os componentes majoritários para todos os tratamentos foram linalol e acetato de linalol, confirmando as informações encontradas na literatura (MURRAY; LINCOLN, 1970; GARLET, 2007), onde M. x piperita é tida como espécie promissora na produção de linalol. Além desses componentes outros nove foram identificados com porcentagens menos expressivas, foram eles: cis-3- pinanona, α- terpineol, nerol, acetado de nerila, acetato de geranila, cariofileno, γ-gurjuneno, elemol e guaiol. Na menor dose de fósforo (60 mg dm -3) o tratamento com Glomus clarum obteve a maior porcentagem de linalol (51 %) em contrapartida apresentou a menor 64 porcentagem de acetato de linalol (24,5 %). Para a maior dose de fósforo (120 mg dm-3) foi o tratamento com Scutellospora calospora quem obteve a maior porcentagem de linalol (48 %) e Glomus clarum apresentou a maior porcentagem de acetato de linalol (37 %). A maioria dos trabalhos não relata mudança qualitativa na composição do óleo essencial, mas sim uma alteração quantitativa na porcentagem de alguns componentes, como foi observado por Copetta et al. (2007) utilizando inóculos de Gigaspora rosea e G. margarita. Zubek et al. (2010) que detectou uma mudança no teor de derivados de timol. Karagiannidis et al. (2011) com mudanças nos componentes principais de espécies de menta e orégano. Além da presença dos FMAs a adubação fosfatada exerce forte influência sobre o teor rendimento e composição do óleo essencial como foi proposto por Nell et al. (2009) e Freitas et al. (2004). No primeiro caso plantas submetidas à adubação fosfatada tiveram um aumento na concentração de fenóis totais e no segundo caso os fungos micorrízicos arbusculares e as doses de fósforo influenciaram na qualidade do óleo com alterações em seu composto majoritário. Sem adubação fosfatada os FMAs foram benéficos à produção e qualidade do óleo, e com adubação houve uma tendência à redução do teor e dos componentes majoritários (FREITAS et al., 2004). Os mecanismos utilizados pelo fungo que provocam as mudanças nas concentrações dos compostos fitoquímicos podem ser multidirecionais e não estão ainda elucidados (TOUSSAINT et al., 2007). Em geral a produção de óleo essencial é considerada como uma resposta de defesa da planta à colonização pelo FMA, e a modificação nessa produção pode ser em consequência de mecanismo de sinalização entre os simbiontes (COPETTA et al., 2006; TOUSSAINT et al., 2007). O aumento na produção de metabólitos secundários pode envolver vários processos, e isso pode ser mediado pelo aumento na nutrição de fósforo e de nitrogênio, por exemplo, causado pelo FMA (KAPOOR et al., 2002; TOUSSAINT et al., 2007). Além disso, a presença da micorriza pode causar mudanças no nível de fitormonios do vegetal (COPETTA et al., 2006; KAPOOR et al., 2007). 65 Tabela 7. Índice de Kovats (IK) e concentração relativa em porcentagem dos constituintes químicos do óleo essencial da biomassa seca de folhas de Mentha x piperita var. citrata inoculada com FMA submetida a duas doses de fósforo Tratamentos fosfatados 60 mg dm Constituintes IK * C Linalol 1100 41,06 Cis-3-pinanona 1175 α- terpineol 120 mg dm -3 Gc Sc M C Am Gc Sc M 48,44 51,9 47,37 46,9 42,52 41,55 46,24 48,06 46,77 - 0,56 0,58 0,64 0,48 0,45 0,41 0,53 0,41 0,37 1191 5,65 5,16 6,24 3,99 4,07 4,85 5,06 3,85 4,04 4,42 Nerol 1227 1,94 1,27 1,39 0,88 0,94 1,16 1,31 0,89 0,96 1,15 Acetato de linalol 1259 25,33 29,37 24,56 35,50 35,53 36,03 34,44 37,25 34,01 33,86 ND** - 6,93 4,03 4,35 2,66 2,95 3,65 4,23 2,77 2,94 3,67 Acetato de nerila 1363 1,85 1,50 1,61 1,12 1,10 1,36 1,49 1,05 1,11 1,23 Acetato de geranila 1382 4,42 3,18 3,35 2,32 2,29 2,90 3,20 2,16 2,35 2,64 Cariofileno 1419 1,25 1,36 1,37 1,67 1,43 1,69 1,57 1,47 1,47 1,28 γ- gurjuneno 1479 1,01 0,84 0,72 0,86 0,75 0,95 0,97 0,76 0,81 0,75 Elemol 1546 3,16 1,79 1,55 0,89 1,16 1,54 2,46 0,98 1,38 1,24 ND** - 0,68 - - - - - - - - Guaiol 1590 6,68 2,43 2,33 2,05 2,35 2,85 3,25 2,00 2,39 2,56 99,96 99,93 99,95 99,95 99,95 99,96 99,93 99,95 99,95 99,94 Total identificado (%) Am -3 - *IK obtido em coluna capilar VF5-ms (30m X 0,25mm X 0,25m), com temperatura do injetor e do detector foram 250 e 280 °C, respectivamente; **ND = Não Determinado; C = Controle; Am = Acaulospora morrowiae; Gc = Glomus clarum; Sc = Scutellospora calospora; M = Mistura. 66 2.4 CONCLUSÕES Os fungos micorrízicos arbusculares aumentaram o teor e o rendimento do óleo essencial de Mentha x piperita L. var. citrata quando o solo foi adubado com 60 mg dm-3 de fósforo. Os fungos inoculados separadamente foram mais eficientes do que o tratamento com a mistura das espécies de FMAs em promover o incremento no teor e no rendimento do óleo na dose 120 mg dm -3 de fósforo. O fungo Glomus clarum aumentou o rendimento do óleo Mentha x piperita L. var. citrata com 120 mg dm-3 de fósforo. O óleo essencial teve como componentes majoritários o linalol e o acetato de linalol, havendo alteração no percentual dos componentes, mas não na composição do óleo. 2.5 REFERÊNCIAS ADAMS, R.P. Identification of essential oil components by gas chromatography and mass spectroscopy. Illinois: Allured, 1995. 698p. CARDOSO, E. J. B. N.; CARDOSO, I. M.; NOGUEIRA, M. A.; BARRETA, C. R. D. M.; de PAULA, A. M. Micorrizas Arbusculares na aquisição de nutrientes pelas plantas. In: SIQUEIRA, J. O.; de SOUZA, F. A.; CARDOSO, E. J. B. N.; TSAI, S. M. Micorrizas: 30 anos de pesquisas no Brasil. Lavras: UFLA, 2010. 716 p. CHAUDHARY, V.; KAPOOR, R.; BHATNAGAR, A. K. 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Na menor dose de fósforo (60 mg dm -3), as plantas dos tratamentos inoculados com FMAs apresentaram maior biomassa (raiz, caule, folha e total), e maior teor e o rendimento do óleo essencial. Na maior dose de fósforo (120 mg dm-3) tanto o teor como o rendimento do óleo essencial de Mentha x piperita var. citrata foram mais altos quando os inóculos de FMAs foram utilizados separadamente. A interação planta – microrganismo depende de características intrínsecas inerentes a cada espécie envolvida na interação, os diferentes FMAs tiveram comportamento distinto em cada dose de fósforo adicionada ao solo. A inoculação com S. calospora obteve a maior colonização, na menor dose de P (60 mg dm-3), enquanto que o FMA G. clarum apresentou a porcentagem de colonização mais expressiva na maior dose de P (120 mg dm 3 ) adicionada e foi o tratamento que proporcionou maior rendimento do óleo essencial de Mentha x piperita L. var. citrata. O óleo essencial apresentou como componentes majoritários linalol e acetato de linalol, compostos utilizados como matéria-prima de diversos 70 produtos processados por indústrias de alimentos, cosmética e farmacêutica, o que torna a utilização de FMAs importante para produção desse composto já que, em alguns tratamentos fúngicos, a porcentagem de linalol chegou a mais de 50 % do total de óleo extraído. O acima exposto comprova a eficiência dos FMAs e indica a utilização destes como estimuladores da produtividade do vegetal, do teor e rendimento do óleo essencial, principal produto e fonte de interesse industrial proveniente de M. x piperita var. citrata.