Diapositivo 1

O potencial das micorrizas nos ecossistemas agrícolas.
Diversidade natural e a integridade do micélio extra-radicular
Luís Alho
Universidade de Évora – ICAAM
Portugal
Micorrizas Arbusculares
Simbiose mutualistas entre fungos do solo e raízes de plantas
As plantas retiram muitos benefícios
da sua associação com AMF
Absorção de P
...
(Gupta et al., 2000)
Importância das micorrizas é maior em condições bióticas ou abióticas marginais
(Bethlenfalvay and Franson, 1989)
A gestão da micorrização das culturas no sistema de agrícola não é uma realidade
(Abbott and Robson, 1991)
Micorrizas Arbusculares
A exploração agrícola das capacidades dos AMF é muito limitada:

Simbiontes obrigatórios – Dificuldade na produção inóculos
 Escassa diversidade biológica dos inóculos comerciais
 Inóculos caros e qualidade duvidosa
 Tempo necessário para atingir um nível adequado de colonização (bioprotecção)
 Não é compatível com altos níveis de adubação (P)
Micélio Extra-radicular (ERM)
http://soil-environment.blogspot.pt/
Micélio Extra-radicular (ERM)
Root cortex
Root cortex
Colonização de raiz iniciada a partir de
ERM intacto é mais rápida e intensa do
que a iniciada por outros tipos de
propágulos, tais como esporos e
fragmentos de raízes colonizadas
(Martins & Read, 1997; Fairchild & Miller, 1988).
Hipótese de trabalho
A colonização iniciada pelo ERM intacto é
mais eficaz na proteção de plantas ?
Se a proteção conferida pelo ERM está
associada à diversidade biológica dos AMF ?
Modelo Experimental
Desenvolver uma rede de ERM de AMF nativo como fonte preferencial de
colonização de uma planta cultivada
Fase 1
Crescimento do ERM “Developer”
Silene galica (Myc -)
Lolium rigidum (Myc +)
6/7 semanas
de crescimento
Ornithopus compressus (Myc +)
Controlo
por
Herbicida ou corte
(ERM intacto)
Perturbação do solo
(ERM partido)
Trigo
Trevo Subterrâneo
Stresse biótico - Fusarium oxysporum - Tomate
Sistema de cultua intensivo – Nível de P - Milho
Stresse abiótico - Mn
Fase 2
Cultura
Brito I., Goss M.J. & Carvalho M. (2013). Soil Use and Management 29, 540-546
Trigo e Mn
21 DAP
Taxa de colonização
60
% Arbuscular colonisation
a
50
a
40
30
b
b
b
20
b
b
b
10
0
No-plants
Solo não perturbado
(ERM intacto )
Silene
galica
Lolium
rigidum
Ornithopus
compressus
Solo perturbado
(ERM partido)
Brito I., Carvalho M., Alho L. and Goss M.J. (2014) Soil Biology and Biochemistry 68, 78-84.
Trigo e Mn
21 DAP
Peso seco da parte aérea
Shoot dry weight (mg/plant)
300
a
250
Ornithopus
Silene
200
b
150
100
c
c
c
c
c
c
50
0
No-plants
Silene
galica
Solo não perturbado
(ERM intacto )
Lolium
rigidum
Ornithopus
compressus
Solo perturbado
(ERM partido)
Brito I., Carvalho M., Alho L. and Goss M.J. (2014) Soil Biology and Biochemistry 68, 78-84.
Ornithopus
Trigo e Mn
21 DAP
Concentração Mn na parte aérea
Mn in the shoots (mg/kg)
250
Diversidade
funcional ?
a
200
b
b
b
b
b
150
c
100
c
50
0
No-plants
Silene
galica
Solo não perturbado
(ERM intacto )
Lolium
rigidum
Ornithopus
compressus
Solo perturbado
(ERM partido)
Brito I., Carvalho M., Alho L. and Goss M.J. (2014) Soil Biology and Biochemistry 68, 78-84.
Lolium
Efeito da toxicidade de Mn na simbiose tripartida
Trevo sub. x AMF x Rizóbio
• No trevo subterrâneo o efeito negativo de níveis tóxicos
de Mn no crescimento é mais evidente em plantas com
fixação de N2 do que em plantas nutridas com N mineral.
• As cultivares mais tolerantes ao excesso de Mn parecem
ter a capacidade de evitar o Mn nas folhas pela sua
retenção na raiz.
Evans et al. (1987)
O ERM tem efeito na proteção ?
Trevo Sub. e Mn
21 DAP
Taxa de colonização
Peso seco da parte aérea
0.8
120
a
a
0.6
0.4
b
bc
bd
ce
de
e
0.2
0
Sil
Rum
Lol
Orni
SDW 21 DAP (mg/plant)
Arbuscular colonization rate
a
100
80
b
60
40
c
c
c
c
c
c
20
0
Sil
Developer plant
Rum
Lol
Developer plant
Solo não perturbado
(ERM intacto )
Solo perturbado
(ERM partido)
Alho L., Carvalho M., Brito I. and Goss M.J. (2015) Soil Use and Management, 31, 337-344
Orni
Trevo Sub. e Mn
42 DAP
Peso seco da parte aérea
Peso seco de nódulos
a
1500
500
SDW 42 DAP (mg/plant)
1200
900
600
c
c
c
300
c
c
c
NDW 42 DAP (mg/plant)
a
b
400
300
200
b
c
100
c
c
0
c
c
c
0
Sil
Rum
Lol
Orni
Sil
Developer plant
Rum
Lol
Developer plant
Solo não perturbado
(ERM intacto )
Solo perturbado
(ERM partido)
Alho L., Carvalho M., Brito I. and Goss M.J. (2015) Soil Use and Management, 31, 337-344
Orni
Trevo Sub. e Mn
42 DAP
Concentração Mn na parte aérea Concentração Mn na raiz
300
400
a
Mn concentration (mg/kg)
Mn concentration (mg/kg)
a
200
100
0
a
300
a
a
a
200
b
b
100
0
Sil
Rum
Lol
Orni
Sil
Rum
Developer plant
Solo não perturbado
(ERM intacto )
Disturbed Undisturbed
Disturbed Undisturbed
Lol
Orni
Developer plant
Solo perturbado
(ERM partido)
Disturbed
Undisturbed
Disturbed
Alho L., Carvalho M., Brito I. and Goss M.J. (2015) Soil Use and Management, 31, 337-344
Undisturbed
Trevo Sub. e Mn
42 DAP
Diversidade genotípica nos rizóbios presentes nos nódulos
 Identificados 5 polimorfismos no gene 16S rRNA
16
Number of sequences per genotype
A
14
B
12
10
C
C
Genotype 1
Genotype 2
8
6
Genotype 3
Genotype 4
Genotype 5
4
2
0
Diversidade AMF na raiz da planta alvo
Trigo e Trevo vs Mn
“Developers”:
Lolium rigidum
Ornithopus compressus
21 DAP
Pirosequenciação 454
35 OTUs diferentes (99% da diversidade)
Apenas alguns com alta frequência
Muitos com baixa frequência
Até 24 OUTs diferentes numa só planta
Diversidade AMF na raiz da planta alvo
Dendograma de similaridade da estrutura da comunidade da AMFs nas raízes de
trigo, trevo e plantas “Developer”
Trevo
Trigo e Trevo e Mn
“Developers”:
Trigo
Lolium rigidum
Ornithopus compressus
21 DAP
Alinhamento segundo o grupo botânico
Alinhamento segundo o hospedeiro antecedente
Dicotiledóneas e Monocotiledóneas
Independente do grupo botânico
Uso da planta
“Developer” para gerir a diversidade biológica
Brígido C, van Tuinen D, Brito I, Alho L,. Goss MJ, Carvalho M. (2014) First Global Soil Biodiversity Conference. Dijon, France.
Tomate e Fusarium oxysporum
16 DAP
Lolium rigidum como planta Developer do ERM
Fusarium oxysporum em 4 concentrações, aplicado ao solo
Taxa de colonização
Solo não perturbado
(ERM intacto )
70
60
a
ab
ac
bc
Incidência da doença
c
3
40
a
a
2.5
30
ab
d
20
d
d
10
0
0
3
103
10
1066
10
9
109
10
Disease Incidence
% AC
50
Solo perturbado
(ERM partido)
2
bc
1.5
c
1
c
c
c
Fusarium oxysporum concentration
0.5
 AC não foi afectada pelo Fusarium
se ERM é a fonte de inóculo
0
0
1033
1066
10
10
Fusarium oxysporum concentration
109
10 9
Tomate e Fusarium oxysporum
16 DAP
3.5
3
a
ab
ab
b
SDW (g/pot)
2.5
bc
2
cd
1.5
de
1
e
0.5
0
0
6
1033
10
10106
Fusarium oxysporum concentration
Solo não perturbado
(ERM intacto )
10 3
Disturbed Undisturbed
10 6
9
10109
Solo perturbado
(ERM partido)
10 9
Disturbed Undisturbed Disturbed Undisturbed
Milho e Nível de P
21 DAP
Lolium rigidum como planta Developer do ERM
P em 4 níveis
♦ Solo não perturbado
● Solo perturbado
Brito I., Carvalho M., Alho L., Caseiro M., and Goss M.J. (2013) - Aspects of Applied Biology 121, 25-30
Milho e Nível de P
21 DAP
% AC open bars - undisturbed soil; grey bars - disturbed soil
Shoot dry matter (g.plant-1) ; ● undisturbed soil; ▲ disturbed soil
Brito I., Carvalho M., Alho L., Caseiro M., and Goss M.J. (2013) - Aspects of Applied Biology 121, 25-30
Conclusão
O ERM intacto como fonte preferencial de propágulo de AMF pode
aumentar consideravelmente os benefícios dos AMF nos sistemas agrícolas
tanto em condições marginais como em condições de produção mais
favoráveis.
A diversidade biológica dos AMF encontrada teve consequência funcionais
Como criar ERM intacto e gerir a diversidade ?
ERM pode ser desenvolvido com a vegetação natural (infestantes)
 Por diferentes elementos da rotação da culturas (incluindo cover crops).
ERM deve ser mantido intacto pela adoção de práticas culturais adequadas
(sementeira directa ou mobilização reduzida do solo).
Micélio extra-radicular intacto constitui
uma estratégia para os fungos micorrízicos
arbusculares em sistemas agrícolas
Estratégia do ERM nativo intacto aumenta o potencial dos AMF



Não envolve inoculação – menos dispendioso e mais biodiverso
Apenas requer maneio agronómico adequado
Pode facilmente ser adoptada em culturas em extensivo e
também em sistemas agrícolas mais intensivos.
 “Seguro de vida”
A equipa
Mário Carvalho
Isabel Brito
Luís Alho
Solange Oliveira
Clarisse Brígido
Rosário Oliveira
Mariline Caseiro
Rodrigo Abreu
Michael J. Goss
Diederik van Tuinen
This work is funded by FEDER Funds through the Operational
Programme for Competitiveness Factors - COMPETE and National
Funds through FCT - Foundation for Science and Technology under
the Strategic Project PEst-C/AGR/UI0115/2011.
PTDC/AGR-PRO/111896/2009 - “The role of weed mycorrhiza on the
growth of winter crops and interactions with native rhizobia under
Mediterranean conditions”
Filipa Santos
Manuel Figo