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Impacto do uso de Rhizobium no rendimento de feijão-caupi. Embrapa Agrobiologia (Seropédica, RJ) Norma Gouvêa Rumjanek Gustavo Ribeiro Xavier UNEB (Juazeiros, BA) Lindete Miria Vieira Martins UFRPE (Recife, PE) Carolina Etienne dos Santos UFERSA (Mossoró, RN) Claudia Miranda Martins.

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Presentation Transcript
impacto do uso de rhizobium no rendimento de feij o caupi
Impacto do uso de Rhizobium no rendimento de feijão-caupi
  • Embrapa Agrobiologia (Seropédica, RJ)
    • Norma Gouvêa Rumjanek
    • Gustavo Ribeiro Xavier
  • UNEB (Juazeiros, BA)
    • Lindete Miria Vieira Martins
  • UFRPE (Recife, PE)
    • Carolina Etienne dos Santos
  • UFERSA (Mossoró, RN)
    • Claudia Miranda Martins
    • CONAC
    • Mini-curso
  • Teresina, PI
  • 22 a 24/5/2006
programa
Programa

23/5

Introdução à FBN, nodulação, especificidade da simbiose, diversidade do rizóbio – Norma G. Rumjanek

Inoculante, normas técnicas, RELARE – Gustavo R. Xavier

24/5

Como se seleciona uma estirpe de rizóbio para ser utilizada como inoculante – Norma G. Rumjanek

Perspectivas futuras, pesquisa participativa, novos veículos – Gustavo R. Xavier

fixa o biol gica de nitrog nio

Fixação Biológica de Nitrogênio

Norma Gouvêa Rumjanek

Uma breve introdução...

alimenta o humana
Alimentação humana

Gramíneas: arroz, trigo, milho, sorgo, cevada...

Leguminosas: soja, amendoim, feijão...

Leguminosas

  • alto teor protéico, 2 a 3 vezes maior do que os cereais
  • algumas leguminosas, soja e amendoim, também alto teor de óleo
  • leguminosas estão dispersas em todo o planeta, porém é mais comum em áreas tropicais e sub-tropicais
teor de prote na x disponibilidade de n
teor de proteínaX disponibilidade de N

Eucariotos: plantas, animais e seres humanos não conseguem fixar o N2

Procariotos: possuem a enzima, nitrogenase que reduz o N2 produzindo amônia

solo

atmosfera

  • em pequenas concentrações
  • nem sempre prontamente disponível
  • exceto quando há alto teor de MO
slide6

O N2 é a maior fonte de N disponível

Fixação Biológica de Nitrogênio

produzir N combinado a partir de N2

contribui para o desenvolvimento vegetal e para a fertilidade do solo

rea o de redu o do n 2 atmosf rico pela nitrogenase
Reação de redução do N2 atmosféricopela nitrogenase

N N

ATP, Mg

2NH3 + H2

N2 + 8e + 8H+

nitrogenase

slide8

N2

NH4+ + H2

nitrogenase

ATP + H2O

hidrogenase

ATP

slide9

Fenótipo em soja

Hup+ maior eficiência simbiótica

menor competitividade

Hup- menor eficiência simbiótica

maior competitividade

slide10

Controle do oxigênio

  • Nitrogenase é sensível ao oxigênio – dificuldade de purificação
  • Aporte de elétrons e ATPs
  • Presença de leghemoglobina
  • Produção de exopolissacarídeos

Interior do nódulo

slide11

Rizóbio dentro de um nódulo

Cada nódulo tem cerca de 109 células bacterianas

Microscópio de varredura

Nódulos ativos e novos

Presença de leghemoglobina

Lupa

slide12

Rizóbio no solo envolto por uma cápsula de exopolissacarídeo, que protege a célula contra a dessecação. Também facilita a aderência à superfície da raiz.

Microscopia de transmissão: Frank Dazzo (obtida de homepage)

slide13

Nódulos em raízes de Vicia faba, de acordo com ilustração de Malpighi (1679)

?

Patógeno radicular

identifica o do riz bio primeiros passos
Identificação do rizóbio - primeiros passos

1879 - Frank: mostrou que sementes de leguminosas cultivadas em solos esterilizados não formavam nódulos

1888 - Beijerinck: isolamento e purificação da bactéria presente no nódulo

1886 a 1888 - Hellriegel: realizou experimentos em áreas com pouco nitrogênio

leguminosas: bom desenvolvimento

outras famílias: desenvolvimento ruim

Conclusão: as leguminosas poderiam estar aproveitando o N2 da atmosfera

1887 - Ward: usou nódulos macerados para inocular sementes de leguminosas cultivadas em solos esterilizados

Já tem mais de 1 século que este grupo de bactérias é conhecido

simbiose
Simbiose
  • relação benéfica para ambos os organismos;
  • simbiose 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

(cerca de 30% do C fixado pela fotossíntese é

exudado pela raiz).

slide16

Como é formadoo nódulo…

raiz de leguminosa

exudato radicular

flavonóides

lipoquito oligossacarídeo

proteína Nod D

genes nod

rizóbio

1. encurvamento do pelo radicular

2. formação do cordão de infecção

3. divisão de células do córtex radicular

lipoquitooligossacarídeo

slide18

Efeito rizosfera

Encurvamento do pelo radicular

Formação do nódulo

Formação do nódulo

slide19

12m

2 m

Células de Rhizobium trifolii aderidas à superfície da ponta da raiz de trevo

Foto: Frank Dazzo (obtida de homepage)

slide20

Rhizobium trifolii aderidos à superfície da raiz de trevo. Formação de uma rede de microfibrilas (celulose/exopolissacarídeos)

Foto: Frank Dazzo (obtida de homepage)

slide21

R. leguminosarum

R. leguminosarum

B. japonicum

B. japonicum

Efeito de fatores de nodulação em raiz de siratro

controle

R. meliloti

slide22
Microscopia de varredura de uma célula infectada de Vicia faba, mostrando bacteróides alongados(Sprent, 1979)
microscopia eletr nica de transmiss o de c lulas de glycine max contendo bacter dies ativos
Microscopia eletrônica de transmissão de células de Glycine max contendo bacteródies ativos
nodula o em esp cies n o leguminosas promovidas por actinomicetos do g nero frankia
Nodulação em espécies não-leguminosas promovidas por actinomicetos do gênero Frankia

Microscopia de varredura de nódulo

de Myrica Células infectadas

slide25

Nódulos radiculares

nódulos radiculares

nódulos caulinares

crescimento determinado

crescimento indeterminado

slide26

nódulos

caulinares

nódulos

radiculares

slide28

inoculado

não inoculado

Fixação Biológica de Nitrogênio

slide29

inoculado

não inoculado

Siratro cultivado em condições estéreis

riz bio tropical
Rizóbio tropical
  • Altamente diverso;
  • estirpes de crescimento lento;
  • reconhecem um grande número de hospedeiros;
slide33

*

*

*

*

raiz de

leguminosa

flavonóides

lipoquitooligossacarídeos

rizóbio

slide35

Nod em amendoim e siratro

Nod em Stylosanthes

Isolados de A. americana

Isolados de S.guianensis

Isolados de amendoim

Nod em caupi

Nod em Aeschynomene

Esquema de inoculação cruzada

Carolina E. Santos

slide36

Am-

Estirpes isoladas de nódulos de Aeschynomene

Aes+

Si-

Estirpes isoladas de nódulos de amendoim

Ca+

Si+

Ca+

Am+

Aes+

Estirpes isolada de nódulo de Aeschynomene

Am-

Estirpes isoladas de nódulos de Stylosanthes

Si+

Ca+

Dendrograma de estirpes de rizóbio de acordo com resultado de inoculação cruzada

St+

taxa de ocupa o em n dulo de caupi por 3 estirpes utilizadas como inoculante

Brasil

Nigéria

EUA

Taxa de ocupação em nódulo de caupi por 3 estirpes utilizadas como inoculante

Gustavo R. Xavier

fam lia rhizobiaceae bergey s manual 1984
Família Rhizobiaceae~ Bergey´s manual 1984 ~

Rizóbio (rhiza: raiz e bios: vida – o que vive na raiz)

1) Células estimulam a formação de nódulos em raízes de leguminosas. Quando em simbiose reduzem N2 atmosférico

2 gêneros classificados:

  • 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
  • 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

2) Células não causam a formação de nódulos nas raízes mas a maioria das spp produzem outros tipos de hipertrofia em várias plantas. Não fixam nitrogênio

rhizobium frank 1889
Rhizobium (Frank 1889)
  • Bastonetes. Geralmente contém grânulos de Poli-B-hidroxibutirato
  • Não forma esporo
  • Gram-negativa
  • Motilidade através de 1 flagelo polar ou subpolar ou vários ao redor da célula
  • Aerobiose
  • Capaz de crescer em microaerofilia
  • Colônias são circulares, convexas, semi-translúcidas, produtoras de muco
  • Utilizam uma faixa ampla de fontes de carbono
  • Produção de muco abundante em meio contendo carboidrato
  • Reação ácida quando cresce em manitol ou outros carboidratos
  • Fonte de N: sais de amônio, nitrato e a maioria dos aminoácidos
  • São capazes de formar nódulos com leguminosas de clima temperado e algumas de clima tropical
  • Nos nódulos, assume formas pleomórficas (bacteróides)
bradyrhizobium jordan 1982
Bradyrhizobium (Jordan 1982)
  • Bastonetes. Geralmente contém grânulos de Poli-B-hidroxibutirato
  • Não forma esporo
  • Gram-negativa
  • Motilidade através de 1 flagelo polar ou subpolar
  • Aeróbico
  • Capaz de crescer em microaerofilia
  • Colônias são circulares, convexas, opacas, produtoras de muco
  • Utilizam uma faixa ampla de fontes de carbono
  • Produção de muco abundante em meio contendo carboidrato
  • Reação alcalina quando cresce em manitol ou em outros carboidratos
  • Fonte de N: sais de amônio, nitrato e alguns aminoácidos
  • São capazes de formar nódulos com leguminosas de clima tropical e algumas de clima temperado
  • Nos nódulos, assume formas pleomórficas (bacteróides)
slide44

Rhizobium

Sinorhizobium

Azorhizobium

Estirpes de rizóbio isoladas de nódulos de caupi cultivado em amostras de solo do Nordeste do Brasil

Bradyrhizobium japonicum

BR 2001

slide45

Rhizobium

Sinorhiz.

Mesorhiz.

sem similaridade com spp descritas

Bradyrhiz.

Azorhiz.

Isolados de nódulos de amendoim

composi o dos grupos de riz bio isolados de n dulos radiculares de g neros da tribo aeschynomeneae

*

*

*

Composição dos grupos de rizóbio isolados de nódulos radiculares de gêneros da tribo Aeschynomeneae
slide48

Riqueza de grupos de rizóbio isoladosde nódulos radiculares

Índice de Margalef

S-1/logN

Espécies da tribo Aeschynomeneae

slide49

Riqueza de grupos de rizóbio isoladosde nódulos radiculares de

cultivares de amendoim

Índice de Margalef

S-1/logN