microbiologia do solo
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4 SOLO: Perspectiva funcional:4 Plataforma de sustentação dos ecossistemas.4 Integra as esferas do planeta (Biosfera).4 Mediador de processos globais.
Alteração em qualquer característicaimplica em alteração das demais.
INTRODUÇÃO
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4 Em agricultura e geologia, solo é a camada que recobre as
rochas, sendo constituído de proporções e tipos variáveis de
minerais de húmus.
Material de origem (rochas)
Processos
Tempo(controlado pelo relevo)
Clima e organismos
INTRODUÇÃO
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INTRODUÇÃO4 Os microrganismos atuam como decompositores para clivar a
matéria orgânica do solo (dejetos animais e biomassamicrobiana) em nutrientes simples que podem ser utilizadospelos vegetais e pelos próprios micróbios.
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INTRODUÇÃO
4Solo:
4Maior reservatório de microrganismos do planeta.
4Direta ou indiretamente recebe todos os dejetos
dos seres vivos.
4Local de transformação da matéria orgânica em
substâncias nutritivas.
4Com grande abundância e diversidade de
microrganismos.
1 hectare de solo pode conter até 4 toneladas de microrganismos.
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INTRODUÇÃO
Elementos e seus compostosinorgânicos servem comonutrientes para os vegetais.
Compostos orgânicos nas plantas enos tecidos animais.
Microrganismos do solodegradam compostos orgânicos
Elementos liberados de compostos orgânicos:carbono, nitrogênio, enxofre, fósforo e ferro.
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COMPONENTES DO SOLO
4 O solo é dividido em várias
camadas ou horizontes do
solo:
4 Solo superficial.
4 Subsolo.
4 Matriz.
4 Componentes inorgânicos:
rochas, minerais, água e
gases.
4 Componentes orgânicos:
húmus e organismos vivos.
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COMPONENTES DO SOLO4 Os solos diferem bastante nas proporções relativas de seus
componentes:
4 Solo superficial: maior número de microrganismos (bem suprido
de oxigênio e nutrientes).
4 Camadas inferiores (subsolo e matriz): contêm menos organismos.
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COMPONENTES DO SOLO4 Componentes inorgânicos:
4 Mais abundantes: rochas
pulverizadas e minerais:
4 Elementos mais abundantes:
silicone, alumínio e ferro.
4 Também estão presentes:
cálcio, potássio, magnésio,
sódio, fósforo, nitrogênio e
enxofre.
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COMPONENTES DO SOLO4 O solo contém água e os gases dióxido de carbono, oxigênio e nitrogênio:
4 A água está aderida às partículas do solo ou intercaladas entre elas.
4 A quantidade de água : clima, chuva e drenagem.
4 Os gases estão dispersos nas partículas do solo ou dissolvidos na água.
4 Concentração varia com a atividade metabólica dos organismos.
Comparado com o ar atmosférico o solo contém menos oxigênio e
mais dióxido de carbono.
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COMPONENTES DO SOLO
4 O húmus é constantemente modificado: decompositores vão
degradando moléculas mais complexas em moléculas mais
simples.
4 Os solos diferem muito na quantidade de húmus:
4 Maioria: 2 a 10%.
4 Turfa: pode ter até 95%.
Camada de húmus
Turfa
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COMPONENTES DO SOLO
4 Além de microrganismos o solo também contém: sistemas
radiculares, invertebrados e poucos répteis e mamíferos.
4 Os microrganismos são os mais numerosos tanto em
números totais quantos em diversidade de espécies.
4 A quantidade de microrganismos depende da disponibilidade
de nutrientes do solo.
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COMPONENTES DO SOLO
4Biota do solo:
4Partículas sozinhas não fazem um bom solo.
4Em cada kg de solo fértil tem-se em torno de:
4 500 bilhões de bactérias.
4 10 bilhões de actinobactérias.
4 1 bilhão de fungos.
4 0,5 bilhão de invertebrados macroscópicos.
4 1.000 km de hifas e vários de raízes.
4Numerosos vertebrados macroscópicos.
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COMPONENTES DO SOLO
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COMPONENTES DO SOLO
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COMPONENTES DO SOLO
4 Rizosfera: Região onde o solo e as raízes das plantas entram em
contato .
Efeito rizosférico
Com vegetação Sem vegetação
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PRESENÇA DE MICRORGANISMOS NAS VÁRIAS PROFUNDIDADES DO SOLO
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CLASSIFICAÇÃO ECOLÓGICA DOS MICRORGANISMOS DO SOLO
4Autóctones (indígenas) = população de
microrganismos pouco afetada pela adição de
nutrientes ao solo, vivendo às custas dos resíduos em
estágios avançados de decomposição.
4Zimógenes (fermentativos) = população de
microrganismos estimulada pela adição de resíduos
ao solo, principalmente os resíduos de fácil
decomposição.
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MICRORGANISMOS DO SOLO
4 Todos os principais grupos de microrganismos estão presentes
no solo, mas as bactérias são as mais numerosas.
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MICRORGANISMOS DO SOLO
4 Bactérias do solo: autotróficas, heterotróficas, aeróbias,
anaeróbias, mesofílicas e termofílicas.
4 Além de bactérias fixadoras de nitrogênio, nitrificantes e
desnitrificantes também são encontradas bactérias que
degradam celulose, proteína, pectina, ácido butírico e uréia.
Bactérias nitrificantes
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MICRORGANISMOS DO SOLO4 Bactérias:
4 Grupo mais numeroso e mais diversificado.
4 3 x 106 a 5 x 108 por g de solo seco.
4 Limitações impostas pelas discrepâncias entre técnicas.
4 Heterotróficos são mais facilmente detectados.
4 Gêneros mais freqüentes:
4 Bacillus, Clostridium, Arthrobacter, Pseudomonas, Nocardia,
Streptomyces, Micromonospora, Rizóbios.
4 Cianobactérias: pioneiras, fixação de N2.
Streptomyces
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MICRORGANISMOS DO SOLO
4Mais de 4.000 espécies bacterianas diferentes em 100
g de solo.
4Menos de 1% das espécies microbianas conhecidas
(não cultiváveis – não crescem em meio de cultura, ex.
fungos micorrízicos arbusculares).
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MICRORGANISMOS DO SOLO
4 Fungos:
4 5 x 103 - 9 x 105 por g de solo seco.
4 Limitados à superfície do solo.
4 Favorecidos em solos ácidos.
4 Ativos decompositores de tecidos vegetais.
4 Melhoram a estrutura física do solo.
4 Gêneros mais freqüentes:
4 Penicillium, Mucor, Rhizopus, Fusarium, Aspergillus,
Trichoderma.
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MICRORGANISMOS DO SOLO
4 Os fungos do solo são na sua maioria filamentosos.
4 Tanto micélio quanto esporos estão presente principalmente na
camada superior aeróbica.
4 Funções dos fungos: decomposição de vegetais (celulose e
lignina) e dar ao solo através dos micélios uma textura friável
(Que se fragmenta facilmente).
MicorrizaLeveduras são abundantes em solos onde se cultivam uvas e outras frutas.
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MICRORGANISMOS DO SOLO
4 Pequenas quantidades de cianobactérias, algas, protistas e vírus
são encontrados na maioria dos solos.
4 As algas são encontradas na superfície, onde podem realizar
fotossíntese.
4 No deserto e em outros solos improdutivos, as algas contribuem
para o acúmulo de matéria orgânica.
4 Os protista (amebas e protozoários flagelados) se alimentam de
bactérias.
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MICRORGANISMOS DO SOLO4Algas:
4 103 - 5 x 105 por g de solo seco.
4Abundantes na superfície.
4Acumulação de matéria orgânica: solos nus,
erodidos.
4Protozoários e vírus:
4Equilíbrio das populações.
4Predadores de bactérias.
4Parasitas de bactérias, fungos, plantas, ...
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MICRORGANISMOS DO SOLO
4 Os vírus do solo infectam principalmente bactérias, mas alguns
infectam os fungos e uns poucos infectam os vegetais.
4 São comuns vírus que atacam insetos.
4 Os vírus animais não são indígenas do solo, mas podem ser
adicionados ao solo (adubação).
4 Sobrevivência de vírus no solo:
4 Depende das condições ambientais e tipo de vírus.
4 Pode durar de horas a anos.
Vírus que atacam insetos
Baculovírusiridovírus
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MICRORGANISMOS DO SOLO
4 É possível usar certos vírus para biocontrolar pragas de insetos
no solo.
4 Quando todo as pragas de insetos tiverem sido controladas, os
vírus tendem a desaparecer (aprovação governamental).
Lagarta da soja Vírus da poliedrose nuclear
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FATORES QUE AFETAM OS MICRORGANISMOS DO SOLO
4 Interação com o ambiente.
4 Influencia o crescimento:
4Fatores abióticos.
4Outros microrganismos.
4Os microrganismos afetam as características físicas
do solo e dos outros organismos presentes no solo.
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FATORES QUE AFETAM OS MICRORGANISMOS DO SOLO
4 Fatores abióticos:4 Umidade.4 Concentração de oxigênio.4 pH.4 Temperatura.
Os conteúdos de umidade e de oxigênio do solo estão intimamente relacionados.
4 Os espaços entre as partículas do solo contêm tanto água quanto
oxigênio, os aeróbios crescem nestes espaços.
Solos encharcados só cresce anaeróbios.
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FATORES QUE AFETAM OS MICRORGANISMOS DO SOLO
4 O pH determina os microrganismos presentes (varia de 2 a 9).
4 Maioria da bactérias do solo: pH entre 6 e 8.
4 Alguns fungos filamentosos: qualquer nível de pH do solo.
4 Crescem em solos acidificados: competição por nutrientes
com as bactérias.
Calagem: neutraliza os solos ácidos e aumenta a população bacteriana.
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FATORES QUE AFETAM OS MICRORGANISMOS DO SOLO
4 Fertilizante a base de sais de
amônia:
4 Fonte de nitrogênio para os
vegetais.
4 Quando metabolizado por
determinadas bactérias,
estas liberam ácido nítrico,
diminuindo o pH do solo
(aumento da população de
fungos filamentosos).
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FATORES QUE AFETAM OS MICRORGANISMOS DO SOLO
4 Solos mornos e quentes: mesofílicos e termofílicos.
4 Solos frios: mesofílicos termotolerantes ao frio.
4 Fungos filamentosos: mesofílicos (temperatura moderada).
4 Temperatura:
4 Varia de acordo com a estação do
ano.
4 Temperaturas abaixo do ponto de
congelamento.
4 Até 60ºC em superfícies expostas
a intensa luz solar no verão.
4 Temperatura:
4 Varia de acordo com a estação do
ano.
4 Temperaturas abaixo do ponto de
congelamento.
4 Até 60ºC em superfícies expostas
a intensa luz solar no verão.
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FATORES QUE AFETAM OS MICRORGANISMOS DO SOLO
4 Microambientes: ocorrem devido a imensas variações nas
características físicas do solo e na quantidade e tipos de
organismos que ele contêm, mesmo em amostras de solo
coletadas a poucos centímetros de distância uma das outras.
As interações entre osorganismos e entre estes eseus ambientes podem serbastante diferentes, nãoimportando quão perto elesestejam uns dos outros.
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IMPORTÂNCIA DOS DECOMPOSITORES NO SOLO
4 Importância para o ciclo do
carbono: capacidade de
decompor a matéria orgânica.
4 Importância para o ciclo do
carbono: capacidade de
decompor a matéria orgânica.
4 Decomposição de substâncias orgânicas (processo gradativo
envolvendo muitos tipos de microrganismos):
4 Celulose, lignina e pectina (parede celular dos vegetais).
4 Glicogênio (animais).
4 Proteínas e gorduras (animais e vegetais).
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IMPORTÂNCIA DOS DECOMPOSITORES NO SOLO
4 Degradação da matéria:
4 Celulose: bactérias, especialmente as do gênero
Cytophaga, e vários fungos.
4 Ligninas e pectinas: parcialmente digeridas por fungos,
sendo os produto da ação dos fungos posteriormente
digeridos por bactérias.
4 Protozoários e nematódeos também podem participar
da degradação de ligninas e pectinas.
4 Proteínas: fungos, actinomicetos e clostrídios.
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IMPORTÂNCIA DOS DECOMPOSITORES NO SOLO
4 Condições de anaerobiose (solos alagados em brejos e
pântanos): metano é principal produto que contém carbono.
4 Produzido por bactérias anaeróbias estritas:
Methanococcus, Methanobacterium e Methanosarcina.
4 Estas bactérias também podem obter carbono da oxidação
do hidrogênio gasoso.
4 H2Hidrogênio
gasoso
CO2Dióxido
de carbono
CH4Metano
2 H2OÁgua+ +
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IMPORTÂNCIA DOS DECOMPOSITORES NO SOLO
4 De qualquer maneira as substâncias orgânicas são
metabolizadas a dióxido de carbono, água e outras moléculas
pequenas.
4 Para cada composto orgânico natural existe um ou mais
organismos que podem decompô-lo (reciclagem continua
do carbono).
Substâncias sintéticas:produzidas pelohomem e resistentes aação microbiana.
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IMPORTÂNCIA DOS DECOMPOSITORES NO SOLO
4 Nitrogênio: entra no solo
através da decomposição de
proteínas de organismos
mortos e da ação de
organismos fixadores de
nitrogênio.
4 Fixação do nitrogênio:
4 Microrganismos de vida
livre.
4 Microrganismos
simbiontes.
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PATÓGENOS DO SOLO
4 São principalmente patógenos de vegetais.
4 Alguns podem afetar o homem e outros animais.
4 Clostridium: principal gênero de patógeno do homem
encontrado no solo.
Clostridium tetani: causao tétano e pode serintroduzido facilmenteem um ferimento.
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PATÓGENOS DO SOLO
Clostridium botulinum: causa obotulismo. Esporos econtrados emvegetais parcilamente processados.Produz toxina mortal.
![Page 41: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/41.jpg)
PATÓGENOS DO SOLO
Clostridium perfringens: causa a gangrenagasosa em ferimentos mal limpos.
![Page 42: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/42.jpg)
PATÓGENOS DO SOLO
As temperaturas do solo geralmente são muito baixas para manter as formasvegetativas dos patógenos do solo, portanto, a maioria dos organismos queinfectam os animais de sangue quente existem na forma de esporos.
Bacillus anthracis: esporos causam antraz em ruminantes.
![Page 43: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/43.jpg)
MICRORGANISMOS E OS CICLOS DA MATÉRIA
4Terra: quantidade praticamente constante de matéria.
4Mudanças no estado químico produzindo uma grande
diversidade de compostos:
4Ciclo carbono.
4Ciclo nitrogênio.
4Ciclo do enxofre.
4Ciclo do ferro.
![Page 44: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/44.jpg)
O CARBONO NOS ECOSSISTEMAS
4 O Carbono compõe 18% da massa na terra: aminoácidos,
proteínas, ácidos nucléicos (DNA), lipídios, carboidratos.
4 0.03% da atmosfera é Carbono.
4 Principais gases que envolvem a terra: CO2 e CH4.
4 Carbono como medida de produtividade.
![Page 45: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/45.jpg)
CICLO DO CARBONO
![Page 46: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/46.jpg)
CICLO DO CARBONO
![Page 47: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/47.jpg)
FIXAÇÃO/LIBERAÇÃO DE CARBONO
4CO2 fixado via fotossíntese (autotroficamente em
compostos biológicos) com liberação de O2.
4Calcula-se que cada molécula de CO2 da atmosfera é
fixada via fotossíntese a cada 300 anos.
![Page 48: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/48.jpg)
FIXAÇÃO/LIBERAÇÃO DE CARBONO4 Os oceanos e a fotossíntese terrestre absorvem cerca de
200 bilhões de toneladas de CO2 da atmosfera a cada ano
(93% nos oceanos) - principalmente algas e
cianobactérias.
4 Cerca de 40 quatrilhões de toneladas de CO2 estão
dissolvidos nos oceanos e formam grandes depósitos de
CaCO3 e MgCO3.
4 100 mil toneladas/ano de C são fixadas em fósseis
fazendo parte do estimado volume de 4 quatrilhões de
toneladas de carvão, óleo, gás natural.
![Page 49: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/49.jpg)
PRINCIPAIS RESERVATÓRIOS DE CARBONO DA TERRA
![Page 50: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/50.jpg)
CO2 NA ATMOSFERA/ANO (BILHÕES DE TONELADAS)
200
10
210,1
Respiracao
Fosseis
Microbios
Vulcoes
CaCO3
Respiração
Fósseis
Micróbios
Vulcões
CaCO3
![Page 51: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/51.jpg)
ESTIMATIVAS DE QUANTIDADES APROXIMADAS CONTIDAS EM CADA AMBIENTE E OS FLUXOS ANUAIS (GtC/ ANO) ENTRE OS MESMOS
![Page 52: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/52.jpg)
TRANSFORMAÇÕES BIOQUÍMICAS DO CARBONO
4 O mecanismo mais rápido de transferência global do carbono
ocorre pelo CO2.
• Fixação do CO2• CO2 + 4H (CH2O) + H2O
– Plantas– bactérias verdes e púrpuras fotossintetizantes– algas– cianobactérias– bactérias quimiolitróficas– algumas bactérias heterotróficas:
» CH3COCOOH + CO2 HOOCCH2COCOOHácido pirúvico ácido oxaloacético
• Fixação do CO2• CO2 + 4H (CH2O) + H2O
– Plantas– bactérias verdes e púrpuras fotossintetizantes– algas– cianobactérias– bactérias quimiolitróficas– algumas bactérias heterotróficas:
» CH3COCOOH + CO2 HOOCCH2COCOOHácido pirúvico ácido oxaloacético
![Page 53: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/53.jpg)
TRANSFORMAÇÕES BIOQUÍMICAS DO CARBONO
4Degradação de substâncias orgânicas complexas:
4Celulose (40-50% dos tecidos vegetais).
4Hemiceluloses (10-30% dos tecidos vegetais).
4Lignina (20-30%).
Celulose celobiose (n moléculas)celulases
Celobiose 2 glicoseβ-glicosidase
Glicose (C6H12O6) + 6O2 6CO2 + 6H2O
Celulose celobiose (n moléculas)celulases
Celobiose 2 glicoseβ-glicosidase
Glicose (C6H12O6) + 6O2 6CO2 + 6H2O
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TRANSFORMAÇÕES BIOQUÍMICAS DO CARBONO
![Page 56: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/56.jpg)
O CARBONO E O AQUECIMENTO GLOBAL
4 CO2 aumentou em 30% desde a revolução industrial.
4 A maioria desse aumento é devido a queima de combustíveis fósseis e
mudanças no uso da terra (desmatamento, queimadas etc.).
Mudança no uso da terra.
Queima de combustíveis fósseis.
Emis
sões
anu
ais
para
atm
osfe
ra (P
gC)
1 PgC = 1015g = 10 bilhões de toneladas
![Page 57: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/57.jpg)
O CARBONO E O AQUECIMENTO GLOBAL
![Page 58: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/58.jpg)
O CARBONO E O AQUECIMENTO GLOBAL
![Page 59: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/59.jpg)
MICRORGANISMOS E O AQUECIMENTO
4 Aumento da temperatura: decomposição mais rápida (> emissão
de CO2 que incorporação via fotossíntese).
4 O degelo das capas polares
pode estar trazendo de volta à
vida formas virulentas de
microrganismos que estavam
dormentes no gelo.
4 O degelo das capas polares
pode estar trazendo de volta à
vida formas virulentas de
microrganismos que estavam
dormentes no gelo.
![Page 60: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/60.jpg)
MICRORGANISMOS E O AQUECIMENTO
4 O aumento da agropecuária - CH4
(Archaea, protozoários, leveduras,
etc.) que vivem no estômago de
ruminantes como ovelhas, gado,
búfalos, camelos, etc.
4 CH4 absorve 20% a mais de
calor que CO2.
4 Aumentos das temperaturas aumentam as áreas biogeográficas de
certos microrganismos relacionados a doenças: malária, dengue, febre
amarela, viroses etc.
![Page 61: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/61.jpg)
MICRORGANISMOS E O AQUECIMENTO
4 Alteração temperatura da
água dos oceanos: altera a
dinâmica das populações
inclusive as microbianas.
4 Áreas de tundra e do ártico estão
com temperatura mais elevadas,
aumentando a produção de CH4
(Archaea metanogênicas). Mais
nocivo que o CO2 como gás de
efeito estufa.
![Page 62: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/62.jpg)
MICRORGANISMOS E O AQUECIMENTO
4 Microrganismos podem ter várias respostas positivas e
negativas à mudança climática global.
4 Aumentos das temperaturas fazem com que os microrganismos
decomponham os resíduos orgânicos mais rapidamente (>
emissão de CO2 que incorporação via plantas fotossintéticas).
![Page 63: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/63.jpg)
MICRORGANISMOS E O AQUECIMENTO
4 Aumentos nas populações microbianas oceânicas:
4 Vírus: o total de C em vírus nos oceanos equivale ao C de 75
milhões de baleias azuis (média de 100.000 kg cada X
75.000.000 = 75,1011 kg de C).
![Page 64: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/64.jpg)
MICRORGANISMOS E AS SOLUÇÕES
4 Fertilizar os oceanos com Fe para aumentar as populações de algas
(fitoplâncton) e outros microrganismos como Prochlorococcus e
Synechococcus que absorvem quantidades enormes de CO2.
4 Prochlorococcus e Synechococcus (cianobactérias) absorvem cerca
de 700 bilhões de toneladas de CO2 por ano, o que é 2/3 de todo o
CO2 fixado anualmente nos oceanos.
Prochlorococcus Synechococcus
![Page 65: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/65.jpg)
CICLO DO NITROGÊNIO
4O Nitrogênio compõe 80% dos gases da atmosfera.
4Está presente em aminoácidos, proteínas, ácidos
nucléicos (DNA, RNA), clorofila etc.
4Fixação do N2 atmosférico é necessária para que o
mesmo possa ser utilizado:
4Fixação biológica (grande maioria), via
queimadas, lava ou via raios, antrópica.
![Page 66: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/66.jpg)
CICLO DO NITROGÊNIO
4Formas quimicamente disponíveis de N: amônio
(NH4+), nitrato (NO3
-), e uréia ((NH2)2CO)
4Elemento versátil que pode ser encontrado na forma
orgânica e inorgânica.
![Page 67: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/67.jpg)
CICLO DO NITROGÊNIO
![Page 68: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/68.jpg)
CICLO DO NITROGÊNIO
![Page 69: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/69.jpg)
FIXAÇÃO INDUSTRIAL DO NITROGÊNIO4 O processo de Haber-Bosch: reação entre nitrogênio e hidrogênio para
produzir amoníaco, reação é catalisada com o ferro, sob as condições de
± 200 atmosferas de pressão e uma temperatura de 450-500 °C.
N2 + 3 H2 ←→ 2 NH3 + energia
A enzima nitrogenaseutilizada na fixação biológicado N é capaz de promover amesma reação a temperaturae pressão normal.
![Page 70: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/70.jpg)
CICLO DO NITROGÊNIO
![Page 71: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/71.jpg)
TRANSFORMAÇÕES BIOQUÍMICAS DO NITROGÊNIO
4 O nitrogênio gasoso corresponde a forma mais estável,
assim a atmosfera é o maior reservatório (contrário do
carbono).
4 A alta energia para quebra de N2 indica que o processo
demanda energia.
4 Relativamente, um número pequeno de microrganismos é
capaz disso.
4 Em diversos ambientes, a produtividade é limitada pelo
suprimento de N.
4 Importância ecológica e econômica envolvida na fixação.
![Page 72: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/72.jpg)
TEOR DE PROTEÍNA X DISPONIBILIDADE DE N
4 Eucariotos: plantas, animais e seres humanos não conseguem
fixar o N2.
4 Procariotos: possuem a enzima, nitrogenase que reduz o N2
produzindo amônia.
N2 78%
O2 21%
CO2 0,03%
AtmosferaSolo
4 Em pequenas concentrações.
4 Nem sempre prontamente
disponível.
4 Exceto quando há alto teor de
matéria orgânica.
![Page 73: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/73.jpg)
TRANSFORMAÇÕES DO N NOS SOLOS
![Page 74: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/74.jpg)
REAÇÃO DE REDUÇÃO DO N2 ATMOSFÉRICO PELA NITROGENASE
N N
ATP, Mg2NH3 + H2N2 + 8e + 8H+
Nitrogenase
![Page 75: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/75.jpg)
FIXAÇÃO/LIBERAÇÃO DO N
4 5 processos principais que ciclam o N:
4 Fixação.
4 Absorção (crescimento dos organismos).
4 Mineralização (decomposição).
4 Nitrificação.
4 Desnitrificação.
4 Os microrganismos (principalmente bactérias) têm um papel
fundamental na ciclagem do N:
4 Bactérias de vida livre.
4 Bactérias simbióticas.
![Page 76: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/76.jpg)
FIXAÇÃO DO N
4 N2 NH4+ ou NO3
-.
4 Única forma que os organismos conseguem obter N da atmosfera.
4 Simbiontes como Rhizobium + legumes, Frankia + Alnus etc.: N em troca
por carboidratos e ambiente favorável.
4 Fixadores de vida livre (ambientes aquáticos principalmente):
Cyanobacteria, Azotobacter, Clostridium.
![Page 77: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/77.jpg)
TRANSFORMAÇÕES BIOQUÍMICAS DO NITROGÊNIO
• Fixação do nitrogênio atmosféricoN2 NH3 aminoácidos
• Fixação do nitrogênio atmosféricoN2 NH3 aminoácidos
4 Fixação simbiótica: 60-600 Kg/ha.ano.
4 90% pelas leguminosas.
4 Economia em fertilizantes nitrogenados.
4 Associações simbióticas fixadoras:
4 Anabaena - Azolla
4 Frankia - Alnus
4 Rizóbios - Leguminosas.
![Page 78: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/78.jpg)
FIXAÇÃO BIOLÓGICA DO NITROGÊNIO
4Alimentação humana:
4Gramíneas: arroz, trigo, milho, sorgo, cevada...
4Leguminosas: soja, amendoim, feijão...
4 Leguminosas:
4 Alto teor protéico, 2 a 3 vezes maior do que os cereais.
4 Algumas leguminosas, soja e amendoim, também alto teor
de óleo.
4 Leguminosas estão dispersas em todo o planeta, porém é
mais comum em áreas tropicais e sub-tropicais.
![Page 79: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/79.jpg)
SIMBIOSE
4Relação benéfica para ambos os organismos.
4Simbiose leguminosa x rizóbio: é um dos melhores
exemplos e também um dos mais bem estudados.
Planta: recebe N para o seu crescimento.
Bacteróide: tem um nicho protegido, rico em nutrientes.( C fixado pela fotossíntese)
.
![Page 80: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/80.jpg)
IDENTIFICAÇÃO DO RIZÓBIO
4 Frank (1879): mostrou que sementes de leguminosas cultivadas em solos
esterilizados não formavam nódulos.
4 Hellriegel (1886-1888): realizou experimentos em áreas com pouco nitrogênio :
4 Leguminosas: bom desenvolvimento.
4 Outras famílias: desenvolvimento ruim.
4 Conclusão: as leguminosas poderiam estar aproveitando o N2 da
atmosfera.
4 Ward (1887): usou nódulos macerados para inocular sementes de leguminosas
cultivadas em solos esterilizados.
4 Beijerinck (1888): isolamento e purificação da bactéria presente no nódulo.
![Page 81: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/81.jpg)
O PROCESSO INFECTIVO
Nódulo
5. As células da planta e dasbactérias continuam a se dividir.
![Page 82: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/82.jpg)
O PROCESSO INFECTIVO
2 µ
Células de Rhizobium trifolii aderidas àsuperfície da ponta da raiz de trevo.
![Page 83: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/83.jpg)
O PROCESSO INFECTIVO
Rhizobium trifolii aderidos à superfície da raiz de trevo. Formação deuma rede de microfibrilas (celulose/exopolissacarídeos).
![Page 84: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/84.jpg)
4Rizóbios - leguminosas:
4Etapas da formação de um nódulo:
4Reconhecimento: lectinas.
4Disseminação:
4Citocininas células tetraplóides.
4Formação dos bacteróides nas células.
4Leghemoglobina.
4Maturidade: fixação do nitrogênio.
4Senescência do nódulo: deterioração.
![Page 85: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/85.jpg)
ASSOCIAÇÃO SIMBIÓTICA RIZÓBIOS-LEGUMINOSAS
![Page 86: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/86.jpg)
RIZÓBIO NO SOLO
4 Rizóbio no solo envolto por uma cápsula de exopolissacarídeo, que protege a
célula contra a dessecação. Também facilita a aderência à superfície da raiz.
![Page 87: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/87.jpg)
RIZÓBIO DENTRO DE UMA NÓDULO
4Cada nódulo tem cerca de 109 células bacterianas.
Microscopia de varredura
4 Nódulos ativos e novos: presença de leghemoglobina.
Lupa
![Page 88: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/88.jpg)
NÓDULOS
![Page 89: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/89.jpg)
NÓDULOS RADICULARES
Nódulos radiculares.
Nódulos caulinares.
Crescimento determinado.
Crescimento indeterminado.
![Page 90: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/90.jpg)
NÓDULOS
Nódulos caulinares Nódulos radiculares
![Page 91: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/91.jpg)
NÓDULO CAULINAR
Nódulos caulinares de Sesbania rostrata.
![Page 92: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/92.jpg)
NODULAÇÃO EM SOJA
![Page 93: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/93.jpg)
NODULAÇÃO EM FEIJOEIRO
![Page 94: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/94.jpg)
NODULAÇÃO EM LEGUMINOSAS NATIVAS
![Page 95: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/95.jpg)
NODULAÇÃO
Sesbania, Aeschynomene e Discolobium
Arachis hypogaea
![Page 96: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/96.jpg)
ASSOCIAÇÃO SIMBIÓTICA RIZÓBIOS-LEGUMINOSAS
![Page 97: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/97.jpg)
CONTROLE DO OXIGÊNIO
4Nitrogenase é sensível ao oxigênio: dificuldade de
purificação.
4Aporte de elétrons e ATPs.
Interior do nódulo
Presença de Leghemoglobina
Produção de exopolissacarídios
![Page 98: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/98.jpg)
ABSORÇÃO DO N
4 NH4+ N orgânico.
4 NH4+ é rapidamente
incorporado em proteínas e
outros compostos
nitrogenados orgânicos
pelas plantas ou
organismos do solo.
4 Consumidores no topo da
cadeia alimentar usam esse
nitrogênio fixado.
![Page 99: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/99.jpg)
MINERALIZAÇÃO DO N4 N orgânico NH4
+.
4 Decomposição: N orgânico
transformado em N
inorgânico (NH4+) por
fungos e bactérias -
actinomicetos, fungos e
bactérias modificam o N da
matéria orgânica de NH3+ a
NH4+.
4 Esse NH4+ pode então ser
usado por plantas ou
transformado a NO2- e NO3
-
via nitrificação
![Page 100: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/100.jpg)
NITRIFICAÇÃO
4 NH4+ NO2
- NO3-Nitrossomonas Nitrobacter
4 Bactérias transformam amônio
a nitrato ganhando energia.
4 Ocorre apenas em ambientes
aeróbicos.
4 NH4+ se adsorve as partículas
de solo com carga negativa.
4 NO3- é lixiviado com redução da
fertilidade do solo e
contaminação do lençol
freático.
![Page 101: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/101.jpg)
DESNITRIFICAÇÃO
4 Processo anaeróbico feito
por bactérias
denitrificadoras.
4 N2O é um gás de efeito
estufa.
4 Esta é a única
transformação que remove
N dos ecossistemas
(irreversível) e faz o balanço
do ciclo do N.
4 NO3- NO2
- NO N2O N2
![Page 102: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/102.jpg)
ATIVIDADES HUMANAS
4 Queima de florestas e de combustíveis fósseis colocando N na
atmosfera.
4 Fertilização química que pode lixiviar-se para os corpos d’água.
4 Criação de animais com produção de NH3+ que pode entrar nos
corpos d’água e no solo.
4 Derrame de excrementos em corpos d’água.
![Page 103: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/103.jpg)
EFEITOS NOCIVOS DA DEPOSIÇÃO DE N
4 Mudança da composição vegetal dos ecossistemas (redução da
diversidade).
4 Formação de ácido nítrico (HNO3) responsável, junto com
dióxido de enxofre (SO2), pelas chuvas ácidas.
4 Altas concentrações de óxidos de N são precursores do ozônio
da troposfera, o qual causa dano aos tecidos vivos (NO e N2O).
4 Altas concentrações de N nos rios causando eutrofização,
reduzindo a diversidade dos ecossistemas aquáticos.
![Page 104: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/104.jpg)
TRANSFORMAÇÕES BIOQUÍMICAS DO NITROGÊNIO
• Proteólise:
Proteínas � Peptídeos � Aminoácidos
• Amonificação (desaminação)
– CH3-CHNH2-COOH + ½O2 � CH3-CO-COOH + NH3
» alanina ác. pirúvico amônia
» A amônia é rapidamente reciclada, mas uma parte volatiliza.
![Page 105: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/105.jpg)
TRANSFORMAÇÕES BIOQUÍMICAS DO NITROGÊNIO
Etapas:
Nitritação: oxidação de amônia a nitrito.2NH3+ 3O2 � 2HNO2 + 2H2O
(Nitrosomonas, Nitrosovibrio, Nitrosococcus, Nitrosospira, Nitrosolobus)
Nitratação: oxidação de nitrito a nitrato.NO2- + ½O2 � NO3-(Nitrobacter, Nitrospina, Nitrococcus, Nitrospira)
4 Nitrificação:
4 Produção de nitrato.
4 Solos bem drenados e pH neutro
4 Embora seja rapidamente utilizado pelas plantas, também pode ser
lixiviado quando chove muito (muito solúvel).
4 Uso de inibidores da nitrificação na agricultura.
![Page 106: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/106.jpg)
TRANSFORMAÇÕES BIOQUÍMICAS DO NITROGÊNIO
Utilização do nitrato:
• Redução assimilatória: plantas e microrganismos– NO3
- + 8e- + 9H+ � NH3 + 3H2O
• Desnitrificação: ocorre em condições de anaerobiose como aceptor de elétrons.
redução de nitratos a N2 (nitrogênio atmosférico)– 2NO3 � 2NO2 � 2NO � N2O � N2
(Agrobacterium, Alcaligenes, Thiobacillus, Bacillus etc.)
- Como o N2 é menos facilmente utilizado que o nitrato como fonte de N, esse processo é prejudicial pois remove o N fixado no ambiente.
- Por outro lado, é importante no tratamento de efluentes.
![Page 107: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/107.jpg)
ASSOCIAÇÕES COM CIANOBACTÉRIAS
Azolla AnabaenaAzolla
![Page 108: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/108.jpg)
ASSOCIAÇÕES COM CIANOBACTÉRIAS
![Page 109: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/109.jpg)
TECNOLOGIA DA INOCULAÇÃO
4 Qualidade e quantidade dos inoculantes:
4 Os inoculantes turfosos, líquidos ou outras formulações devem
conter uma população mínima de 1x108 células/g ou mL de
inoculante e devem ter comprovada a eficiência agronômica,
conforme normas oficiais da RELARE (Rede de Laboratórios para a
Recomendação Padronização e Difusão de Tecnologia de
Inoculantes Microbianos de Interesse Agrícola), aprovadas pelo
Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA).
4 A quantidade mínima de inoculante a ser utilizada deve ser a que
forneça 300.000 células/semente.
![Page 110: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/110.jpg)
CUIDADOS AO ADQUIRIR INOCULANTES
4 Adquirir inoculantes recomendados pela pesquisa e devidamente registrados
no MAPA. O número de registro deverá estar impresso na embalagem.
4 Não adquirir e não usar inoculante com prazo de validade vencido e que não
tenha uma população mínima de 1x108 células viáveis por grama ou por mL do
produto e que forneça 300.000 células/semente.
4 Certificar-se de que o mesmo estava armazenado em condições satisfatórias de
temperatura e arejamento.
4 Transportar e conservar o inoculante em lugar fresco e bem arejado.
4 Certificar-se de que os inoculantes contenham pelo menos duas das quatro
estirpes recomendadas para o Brasil (SEMIA 587, SEMIA 5019, SEMIA 5079 e
SEMIA 5080).
4 Em caso de dúvida sobre a qualidade do inoculante, contatar um fiscal do
MAPA.
![Page 111: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/111.jpg)
TIPOS DE INOCULAÇÃO
4 Junto com a sementes.
4No sulco de semeadura.
![Page 112: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/112.jpg)
INOCULANTES
![Page 113: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/113.jpg)
INOCULANTES
![Page 114: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/114.jpg)
USO DE LEGUMINOSAS NA AGRICULTURA
4 As leguminosas e a adubação verde (Principais espécies utilizadas):4 Mucuna preta
4 Soja perene
4 Siratro
4 Centrosema
4 Galactia
4 Kudzu
4 Estilosantes
4 Alfafa
4 Feijão miúdo
4 Lab lab
4 Leucena
4 Guandú
4 Calopogônio
4 Crotalária
4 Feijão de porco
![Page 115: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/115.jpg)
CALOPOGÔNIO
![Page 116: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/116.jpg)
CROTALÁRIA
![Page 117: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/117.jpg)
ETILOSANTES
![Page 118: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/118.jpg)
FEIJÃO GUANDÚ
![Page 119: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/119.jpg)
FEIJÃO DE PORCO
![Page 120: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/120.jpg)
LEUCENA
![Page 121: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/121.jpg)
MUCUNA PRETA
![Page 122: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/122.jpg)
PUERÁRIA
![Page 123: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/123.jpg)
INCORPORAÇÃO
![Page 124: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/124.jpg)
CONTRIBUIÇÃO DA FIXAÇÃO BIOLÓGICA DO NITROGÊNIO PARA A AGRICULTURA
Siratro cultivado em condições estéreis.
![Page 125: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/125.jpg)
BENEFÍCIO ECONÔMICO DA FIXAÇÃO BIOLÓGICA DE NITROGÊNIO
4 Estima-se que essa tecnologia de baixo custo proporcione uma
economia de 1 bilhão de dólares por ano em adubos nitrogenados.
inoculado
não inoculado
![Page 126: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/126.jpg)
CICLO DO FÓSFORO
4 O fósforo é essencial para plantas e animais na forma dos íons:
4 PO43- (fosfato).
4 HPO42- (ortofosfato).
4 Faz parte de moléculas:
4 Ácidos nucléicos (DNA).
4 Energéticas (ATP e ADP).
4 Células lipídicas.
4 Da estrutura do corpo de animais como fosfato de cálcio
(ossos, dentes etc.).
4 Na fotossíntese.
4 Transporte de nutrientes.
![Page 127: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/127.jpg)
CICLO DO FÓSFORO
4 Encontrado em formações rochosas, sedimentos, e em sais de
fosfato (absorvido por plantas), mas nunca na forma gasosa.
4 Encontrado em pequenas quantidades, por isso é um fator
limitante.
4 A ciclagem do fósforo é uma das mais lentas, especialmente se
estiver nos sedimentos (feita por microrganismos).
4 No solo pode ser adsorvido por partículas do solo, tornando-se,
assim, imobilizado.
![Page 128: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/128.jpg)
CICLO DO FÓSFORO4 Três formas principais de fósforo:
4 Fósforo orgânico: na matéria viva, plantas, microrganismos etc.
4 Fósforo solúvel: disponível (orgânico bem como HPO42-). Menor
proporção de P do solo.
4 Fósforo adsorvido: indisponível (anionicamente ligado a cátions de
Al, Fe e Ca).
4 O ciclo do fósforo tem 2 componentes principais que ocorrem em
diferentes escalas de tempo:
4 No componente local ele cicla nos ecossistemas em tempo
ecológico.
4 Nos sedimentos ele faz parte da porção classificada em tempo
geológico. Somente será mobilizado milhões de anos mais tarde.
![Page 129: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/129.jpg)
CICLO DO FÓSFORO
![Page 130: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/130.jpg)
PERDA DE FÓSFORO DOS SOLOS
4 Perdas volumosas logo após fertilização orgânica (chuva).
4 Perdas por erosão: P está associado a partículas do solo.
4 Aração, transformação de ecossistemas florestais a agricultura.
4 Queimas de compostos combustíveis.
4 Rejeitos humanos (3.000.000 kg de P/ano).
![Page 131: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/131.jpg)
ATIVIDADES HUMANAS
4 Uso excessivo de fertilizantes.
4 Contaminação das correntes de água pelo uso de ácido
sulfúrico para extrair o fósforo das rochas.
4 Lixiviação contaminando lençóis freáticos causando
eutrofização.
![Page 132: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/132.jpg)
BIODEGRADAÇÃO DO PETRÓLEO
4 Decomposição microbiana do petróleo e derivados:
4 Grande importância econômica e ambiental.
4 Fonte rica em matéria orgânica: prontamente atacada
aerobicamente por microrganismos.
4 Importância das enzimas oxigenases.
4 Oxidação aeróbica de hidrocarbonetos:
4 Bactérias.
4 Bolores e leveduras.
4 Cianobactérias e algas.
![Page 133: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/133.jpg)
BIODEGRADAÇÃO DO PETRÓLEO
Bactérias oxidantes de hidrocarbonetos associadas a gotículas de óleo. As bactérias
concentra-se em grande número na interface óleo-água e não no interior da gotícula.
![Page 134: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/134.jpg)
BIODEGRADAÇÃO DO PETRÓLEO
4Cerca de 80% dos componentes não voláteis são
oxidados por bactérias após um ano do
derramamento.
4Hidrocarbonetos ramificados e políciclicos:
resistentes à oxidação.
4Parte do óleo pode migrar para os sedimentos:
4Problemas de poluição das águas.
![Page 135: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/135.jpg)
BIODEGRADAÇÃO DE XENOBIÓTICOS
4Produto totalmente sintético que não ocorre
naturalmente na natureza:
4Pesticidas.
4Bifenis policlorados (PCB's: transformadores
elétricos, indústrias produtoras de energia).
4Munições.
4Corantes.
4Solventes clorados.
![Page 136: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/136.jpg)
RESISTÊNCIA DE INSETICIDAS E HERBICIDAS NOS SOLOS
![Page 137: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/137.jpg)
BIODEGRADAÇÃO DE XENOBIÓTICOS
Embora nenhum destes compostos seja de ocorrência natural, vários
microrganismos são capazes de degradá-los.
![Page 138: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/138.jpg)
BIODEGRADAÇÃO DE XENOBIÓTICOS
Aviões espalhando agente laranja (Vietnã). É uma mistura de dois
herbicidas o 2,4-D e o 2,4,5-T. Foi usado como desfolhante pelo exército
americano na Guerra do Vietnã.
![Page 139: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/139.jpg)
BIODEGRADAÇÃO DE POLÍMEROS SINTÉTICOS E PLÁSTICOS BIODGRADÁVEIS
4Aterros sanitários:
4Grandes quantidades de lixo sólido: papéis,
alimentos, plásticos.
4 Indústria do plástico: 40 bilhões de ton por ano:
4 40% vão para os aterros sanitários.
4Plásticos: polímeros xenobióticos recalcitrantes:
4Exemplo: polietileno, polipropileno,
poliestireno
![Page 140: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/140.jpg)
BIODEGRADAÇÃO DE POLÍMEROS SINTÉTICOS E PLÁSTICOS BIODGRADÁVEIS
![Page 141: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/141.jpg)
BIODEGRADAÇÃO DE POLÍMEROS SINTÉTICOS E PLÁSTICOS BIODGRADÁVEIS
4Busca por alternativas biodegradáveis
(biopolímeros):
4Plástico fotodegradável: estrutura alterada sob luz
UV.
4Plástico associado ao amido: amido incorporado
à molécula.
4Plástico sintetizado por microrganismos:
4poli-β-hidroxialconoatos (PHAs).
![Page 142: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/142.jpg)
BIODEGRADAÇÃO DE POLÍMEROS SINTÉTICOS E PLÁSTICOS BIODGRADÁVEIS
Xampu embalado em plástico produzido a partir de “plástico bacateriano”,
que consiste em um copolímero de poli-β-hidrobutirato (PHB) e poli-β-
hidrovalerato (PHV). O frasco é prontamente degradado em condições de
aerobiose e anaerobiose.
![Page 143: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/143.jpg)
VISÃO ESQUEMÁTICA DO SOLO COMO UMA MÁQUINA DECOMPOSITORA
4 Disponibilização de Nutrientes:
4 Mineralização.
4 Imobilização.
4 Oxi-redução.
4 Solubilização.
4 Fixação Biológica de
Nitrogênio.
4 Micorrizas.
![Page 144: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/144.jpg)
Máquinadecompositora
Húmus
MS
MSMS
MSMS
Decomposição de restos vegetais no solo: máquina decompositoraoperada pelos microrganismos (Siqueira & Franco, 1988)
Microrganismooperário
MS
NitrogênioCarbonoFósforoPotássioCálcioMagnésioFerroEnxofreManganêsCobreoutros
Resíduos orgânicos
![Page 145: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/145.jpg)
TRANSFORMAÇÕES BIOQUÍMICAS DO ENXOFRE
4 As transformações do enxofre são ainda mais complexas que donitrogênio:4 Devido à variedade de estados de oxidação (-2 a +6) (S-orgânico a
sulfato).4 Porém, apenas 3 estados de oxidação se encontram em
quantidade significativas na natureza (-2, 0, +6) .
• Oxidação do enxofre elementar:
– 2S + 2H2O + 3O2 2H2SO4
2H+ + SO4=
– ex. Thiobacillus thioxidans
• O S0 também pode ser reduzido pela respiração anaeróbia
• Oxidação do enxofre elementar:
– 2S + 2H2O + 3O2 2H2SO4
2H+ + SO4=
– ex. Thiobacillus thioxidans
• O S0 também pode ser reduzido pela respiração anaeróbia
![Page 146: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/146.jpg)
TRANSFORMAÇÕES BIOQUÍMICAS DO ENXOFRE
• Degradação (oxid/red) de compostos orgânicos sulfurados:
– cisteína + H2O ácido pirúvico + NH3 + H2S
• Utilização dos sulfatos:– plantas– microrganismos
• S é incorporado a aminoácidos:» cistina» cisteína» metionina
![Page 147: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/147.jpg)
TRANSFORMAÇÕES BIOQUÍMICAS DO ENXOFRE
• Redução de sulfatos (por bactérias amplamente distribuídas na natureza):
– Anaerobiose:• CaSO4 + 8H H2S + Ca(OH)2 + 2H2O
» Desulfovibrio- Necessidade da presença de compostos orgânicos (doadores de e-)
• Redução de sulfatos (por bactérias amplamente distribuídas na natureza):
– Anaerobiose:• CaSO4 + 8H H2S + Ca(OH)2 + 2H2O
» Desulfovibrio- Necessidade da presença de compostos orgânicos (doadores de e-)
• Oxidação de sulfato:
– bactérias fototróficas:• CO2 + 2H2S (CH2O) + H2O + 2S
enzimas/luz
• Oxidação de sulfato:
– bactérias fototróficas:• CO2 + 2H2S (CH2O) + H2O + 2S
enzimas/luz
![Page 148: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/148.jpg)
TRANSFORMAÇÕES BIOQUÍMICAS DO ENXOFRE
H2S
S0
SO4=
Redução de sulfato(desassimilatória)S orgânico
ThiobacillusThiotrixBeggiatoa
Chromatium
Aeróbica
Anaeróbica
![Page 149: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/149.jpg)
TRANSFORMAÇÕES BIOQUÍMICAS DO FERRO
4 Um dos elementos mais abundantes.
4 Naturalmente encontrado em apenas dois estados de oxidação.
O O2 é o únicoaceptor de elétronsque pode oxidar oferro Fe2+, e em pHneutro.
Precipitação de depósitos marrons de ferro.
Em condições ácidasocorre o crescimentode acidófilosoxidantes do ferro.
Comum em solosalagados e pântanos
![Page 150: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/150.jpg)
TRANSFORMAÇÕES BIOQUÍMICAS DO FERRO
![Page 151: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/151.jpg)
TRANSFORMAÇÕES BIOQUÍMICAS DO FERRO
Pirita em carvão, pode ser oxidada por bactérias oxidantes de
enxofre e ferro. Os disco esféricos de coloração dourada
correspondem a partículas de pirita (FeS2 ).
![Page 152: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/152.jpg)
TRANSFORMAÇÕES BIOQUÍMICAS DO FERRO
![Page 153: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/153.jpg)
MINERAÇÃO DO COBRE
Efeito da bactéria Thiobacillus ferrooxidans na lixiviação do cobre.
![Page 154: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/154.jpg)
MINERAÇÃO DO COBRE
![Page 155: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/155.jpg)
TRANSFORMAÇÕES DO MERCÚRIO
4Presente em baixíssimas concentrações nos
ambientes naturais: 1 ng/L.
4Produto industrial amplamente utilizado .
4Componente ativo de muitos pesticidas.
4Acumula-se facilmente nos tecidos vivos.
4Alta toxicidade.
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TRANSFORMAÇÕES DO MERCÚRIO
4 Processos geoquímicos naturais.
4 Subproduto da indústria eletrônica: baterias e fios.
4 Subproduto da indústria química.
4 Queima do lixo municipal.
Mineração de minérios de mercúrio + queima de combustíveis fósseis
40.000 ton de mercúrio/ano
Mineração de minérios de mercúrio + queima de combustíveis fósseis
40.000 ton de mercúrio/ano
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TRANSFORMAÇÕES DO MERCÚRIOPrincipal forma de mercúrio: Hg0 (volátil) (relativamente atóxico)
Hg2+ (forma predominante na água) (tóxico)
CH3Hg+ (muito tóxico)
CH3-Hg-CH3 (muito tóxico)
oxidação fotoquímica
metilação por microrganismos
metilação por microrganismos
PeixesHomem
redutase mercúrica
Redutase mercúrica: produzida por bactérias Gramnegativas resistentes ao mercúrio.
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REDUÇÃO DE ACETILENO(MEDIDA DA CAPACIDADE FIXADORA)
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ABSORÇÃO DO NITROGÊNIO
4NH4+ (inorgânico) N orgânico
4NH4+ é rapidamente incorporado em proteínas e
outros compostos nitrogenados orgânicos pelas
plantas ou organismos do solo.
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MINERALIZAÇÃO DO NITROGÊNIO
4N orgânico NH4+ (inorgânico)
4Decomposição: N orgânico transformado em N
inorgânico (NH4+) por fungos e bactérias.
4Actinomicetos, fungos e bactérias modificam o N
da Matéria Orgânica de NH3+ a NH4
+
4Esse NH4+ usado por plantas ou transformado a NO2
-
e NO3- via nitrificação.
![Page 162: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/162.jpg)
NITRIFICAÇÃO
4 NH4+ NO2
- NO3-
4 Bactérias transformam amônio a nitrato ganhando energia.
4 Ocorre apenas em ambientes aeróbicos.
4 NH4+ se adsorve as partículas de solo com carga negativa.
4 NO3- é lixiviado com redução da fertilidade do solo e
contaminação do lençol freático.
Nitrossomonas Nitrobacter
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DESNITRIFICAÇÃO
4 NO3- NO2
- NO N2O N2
4 Processo anaeróbico feito por bactérias desnitrificadoras.
4 N2O é um gás de efeito estufa.
4 Esta é a única transformação que remove N dos ecossistemas
(irreversível) e faz o balanço do ciclo do N.
4 NO3- = nitrato.
4 NO2- = nitrito.
4 NO = nitróxido, óxido nítrico, monóxido de N.
4 N2O = óxido de dinitrogênio (gás do riso).
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O PROCESSO INFECTIVO
1. Reconhecimento e aderência.
Pelo radicular
Célula rizobiana
2. Invasão: o rizóbio penetrano pelo radicular emultiplica-se através de umafibra infecciosa.
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O PROCESSO INFECTIVO
Fibra infectiva
3. A fibra infecciosa bacterianacresce buscando as células daraiz principal.
Invasão de célulastetraploides, as quais sãoestimuladas a se dividir.
4. Transformação das célulasbacterianas em bacterozóidescapazes de realizar a fixação denitrogênio.
Pêlo não infectado
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DIVERSIDADE DO RIZÓBIO TROPICAL4 Família Rhizobiaceae.
4 Rizóbio (rhiza: raiz e bios: vida – o que vive na raiz).
4 1. Células estimulam a formação de nódulos em raízes de leguminosas. Quando
em simbiose reduzem N2 atmosférico.
4 Dois gêneros classificados:
4 Rhizobium (Frank 1889): crescimento rápido em meio com manitol/extrato
de levedura, geralmente nodulam leguminosas temperadas, reação ácida
no meio. Teor G+C: 59-64
4 Bradyrhizobium (Jordan 1982) - crescimento lento em meio com
manitol/extrato de levedura, geralmente nodulam leguminosas tropicais,
reação alcalina no meio. Teor G+C: 61-65
4 2. Células não causam a formação de nódulos nas raízes mas a maioria das
espécies produzem outros tipos de hipertrofia em várias plantas. Não fixam
nitrogênio.
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Rhizobium (FRANK 1889)4 Bastonetes. Geralmente contém grânulos de Poli-B-hidroxibutirato.
4 Não forma esporo.
4 Gram-negativa.
4 Motilidade através de 1 flagelo polar ou subpolar ou vários ao redor da célula.
4 Aerobiose.
4 Capaz de crescer em microaerofilia.
4 Colônias são circulares, convexas, semi-translúcidas, produtoras de muco.
4 Utilizam uma faixa ampla de fontes de carbono.
4 Produção de muco abundante em meio contendo carboidrato.
4 Reação ácida quando cresce em manitol ou outros carboidratos.
4 Fonte de N: sais de amônio, nitrato e a maioria dos aminoácidos.
4 São capazes de formar nódulos com leguminosas de clima temperado e
algumas de clima tropical.
4 Nos nódulos, assume formas pleomórficas (bacteróides).
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Bradyrhizobium (JORDAN 1982)4 Bastonetes. Geralmente contém grânulos de Poli-B-hidroxibutirato.
4 Não forma esporo.
4 Gram-negativa.
4 Motilidade através de 1 flagelo polar ou subpolar.
4 Aeróbico.
4 Capaz de crescer em microaerofilia.
4 Colônias são circulares, convexas, opacas, produtoras de muco.
4 Utilizam uma faixa ampla de fontes de carbono.
4 Produção de muco abundante em meio contendo carboidrato.
4 Reação alcalina quando cresce em manitol ou em outros carboidratos.
4 Fonte de N: sais de amônio, nitrato e alguns aminoácidos.
4 São capazes de formar nódulos com leguminosas de clima tropical e algumas
de clima temperado.
4 Nos nódulos, assume formas pleomórficas (bacteróides).
![Page 169: Microbiologia Do Solo](https://reader034.vdocuments.site/reader034/viewer/2022050710/55cf9dd1550346d033af552d/html5/thumbnails/169.jpg)
PRODUÇÃO DE BACTERIOCINA EM MEIO DE CULTURA
BR33 - B. japonicum
BR29 - B. elkanii