Introdução à Microbiologia Agrícola

MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA PROFA MA ANGÉLICA MIAMOTO Reitor Prof Me Ricardo Benedito de Oliveira PróReitoria Acadêmica Maria Albertina Ferreira do Nascimento Diretoria EAD Profa Dra Gisele Caroline Novakowski PRODUÇÃO DE MATERIAIS Diagramação Alan Michel Bariani Thiago Bruno Peraro Revisão Textual Luana Cimatti Zago Silvério Marta Yumi Ando Renata da Rocha Produção Audiovisual Adriano Vieira Marques Márcio Alexandre Júnior Lara Osmar da Conceição Calisto Gestão de Produção Aliana de Araujo Camolez Direitos reservados à UNINGÁ Reprodução Proibida Rodovia PR 317 Av Morangueira n 6114 Prezado a Acadêmico a bemvindo a à UNINGÁ Centro Universitário Ingá Primeiramente deixo uma frase de Só crates para reflexão a vida sem desafios não vale a pena ser vivida Cada um de nós tem uma grande res ponsabilidade sobre as escolhas que fazemos e essas nos guiarão por toda a vida acadêmica e profissional refletindo diretamente em nossa vida pessoal e em nossas relações com a socie dade Hoje em dia essa sociedade é exigente e busca por tecnologia informação e conheci mento advindos de profissionais que possuam novas habilidades para liderança e sobrevivên cia no mercado de trabalho De fato a tecnologia e a comunicação têm nos aproximado cada vez mais de pessoas diminuindo distâncias rompendo fronteiras e nos proporcionando momentos inesquecíveis Assim a UNINGÁ se dispõe através do Ensino a Distância a proporcionar um ensino de quali dade capaz de formar cidadãos integrantes de uma sociedade justa preparados para o mer cado de trabalho como planejadores e líderes atuantes Que esta nova caminhada lhes traga muita experiência conhecimento e sucesso Prof Me Ricardo Benedito de Oliveira REITOR 3 WWWUNINGABR UNIDADE 01 SUMÁRIO DA UNIDADE INTRODUÇÃO 5 1 HISTÓRICO DA MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA6 11 A DESCOBERTA 6 12 A ORIGEM 6 13 A FUNÇÃO 7 2 IMPORTÂNCIA DOS MICRORGANISMOS8 3 CARACTERÍSTICAS GERAIS DE MICRORGANISMOS 9 31 CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS FUNGOS 9 32 CARACTERÍSTICAS GERAIS DAS BACTÉRIAS 12 321 CURVA DE CRESCIMENTO BACTERIANO 15 INTRODUÇÃO À MICROBIOLOGIA PROFA MA ANGÉLICA MIAMOTO ENSINO A DISTÂNCIA DISCIPLINA MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA 4 WWWUNINGABR 33 CARACTERÍSTICAS GERAIS DOS VÍRUS 16 34 PROTOZOÁRIOS 18 35 NEMATOIDES 18 CONSIDERAÇÕES FINAIS 20 5 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA INTRODUÇÃO A palavra microbiologia é derivada do grego mikros pequeno bios vida e logos ciência e tem como princípio estudar os organismos microscópicos e suas atividades como reprodução hábito de vida f siologia estruturas e formas Dentro da microbiologia estudamos os organismos eucariotos como os fungos e os procariotos como as bactérias e ainda os vírus e os nematoides Essa é uma ciência derivada da biologia e vem se destacando nos últimos séculos em decorrência das descobertas das funções dos microrganismos que causam impactos positivos e negativos na sociedade A maioria dos microrganismos presentes na terra desempenha papéis fundamentais no equilíbrio da vida constituindo a base da cadeia alimentar em diversos ambientes além de auxiliar em processos de decomposição de material orgânico e na reciclagem de elementos essenciais para a vida como o nitrogênio e carbono VIEIRA FERNANDES 2012 A grande parte dos microrganismos tem características benéf cas e pode ser utilizada no controle biológico de outros organismos além de ser utilizada na indústria alimentícia A associação do homem com microrganismos é antiga e complexa Eles habitam diversas partes do corpo humano de forma benéf ca como pele trato digestivo orelhas nariz cavidade oral entre outros Além dos microrganismos benéf cos existem aqueles que são patogênicos Estes são diferentes daqueles pois são capazes de produzir doenças infecciosas em animais humanos e plantas bem como compostos tóxicos SILVA SOUZA 2013 Nesta unidade estudaremos o histórico da microbiologia para entendermos a descoberta desses microrganismos e suas funções além de compreender sua importância no meio como um todo Posteriormente abordaremos as características gerais dos principais microrganismos fungos bactérias vírus protozoários e nematoides 6 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 1 HISTÓRICO DA MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA 11 A Descoberta Em 1686 um artesão e comerciante holandês Anton Van Leeuwenhoek descreveu pela primeira vez organismos microscópicos presentes em diferentes ambientes como água alimentos e cavidade bucal Ele utilizou lentes com aumento de até 300x Na medida em que fazia as descobertas encaminhava seus registros para a Sociedade Real de Londres deixando os primeiros registros de estudos da microbiologia 12 A Origem Após a descoberta de Leeuwenhoek surgiram teorias a respeito da origem desses microrganismos A primeira delas foi a teoria da abiogênese ou geração espontânea em que os cientistas acreditavam que esses organismos se originavam da composição de plantas e de tecidos de animais A segunda teoria foi a da biogênese que defendia a impossibilidade da geração espontânea por meio de experimentos liderados pelo cientista francês Louis Pasteur Louis Pasteur revolucionou a história da microbiologia Em seu primeiro experimento encheu diversos frascos com caldo nutritivo e os ferveu deixando alguns frascos abertos e outros fechados Em alguns dias Pasteur observou que os frascos abertos estavam contaminados com microrganismos e os frascos fechados estavam sem contaminações Assim ele chegou à conclusão de que os microrganismos estavam presentes no ar e eram responsáveis pela contaminação dos frascos abertos No segundo experimento Pasteur adicionou o mesmo meio de cultura em frascos com gargalo alongado e os aqueceu para que f cassem alongados Figura 1 Ferveu os frascos da mesma forma do experimento anterior e depois de meses percebeu que não houve crescimento de microrganismos nos frascos mesmo estando abertos Ele concluiu que o tubo alongado impedia a passagem de microrganismos para dentro do frasco Figura 1 Experimento de Louis Pasteur Fonte Montesanti 2019 7 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 13 A Função As civilizações antigas da Grécia Japão China e de toda a Ásia Central produziam bebidas e alimentos à base da fermentação microbiana mesmo sem saber Nos anos de 1850 Pasteur examinou lotes de vinhos de diferentes qualidades e observou a presença de diferentes microrganismos Nesse período nasceu a Teoria Microbiana da Fermentação a partir da qual passamos a saber que certos tipos de microrganismos predominavam em diferentes lotes de vinho alterando sua qualidade Em um período um pouco anterior a Irlanda já havia se deparado com microrganismos não benéf cos entretanto sem saber do que se tratava Ao f nal dos anos 1840 uma praga biológica se alastrou por toda a região produtora de batatas na Irlanda e estas eram um dos principais alimentos consumidos na região Essa catástrofe matou de fome mais de um milhão de pessoas além de forçar a emigração de outro milhão No início dos anos de 1850 havia mais irlandeses em Nova York do que na própria capital da Irlanda Apenas em 1853 o cientista Anton de Bary comprovou cientif camente que o problema causador do desastre na cultura da batata era o patógeno Phytophthora infestans que causou a requeima da batata A importância dos microrganismos começava a ser esclarecida e preocupava o mundo por causa de suas adversidades Diante disso o cientista Robert Koch em 1876 estabeleceu postulados que deveriam ser comprovados antes do estabelecimento e da aceitação de uma relação causal entre um agente de doença transmissível e a doença em questão Esses postulados baseiamse em uma sequência de procedimentos utilizados para se estabelecer a relação causal entre um microrganismo e uma doença 1 Associação constante entre patógeno e hospedeiro o microrganismo deve estar associado com a doença em todas as plantas com sintomas 2 Isolamento e cultivo o microrganismo deve ser isolado e cultivado em cultura pura 3 Inoculação do microrganismo em plantas sadias o microrganismo cultivado em cultura pura deve ser inoculado sobre plantas sadias da mesma espécie ou mesma variedade e deve produzir a mesma doença observada anteriormente 4 Reisolamento do patógeno o microrganismo deve ser isolado em cultura pura novamente e suas características devem ser as mesmas observadas no item 2 Para mais informações sobre a infl uência de Anton de Bary na Fitopatologia leia MOURA R M Relembrando Anton de Bary e sua obra fi topatológica Fitopatologia Brasileira Brasília v 27 n 4 julago 2002 Disponível em httpwwwscielobr scielophpscriptsciarttextpidS010041582002000400001 8 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 2 IMPORTÂNCIA DOS MICRORGANISMOS Os microrganismos estão presentes em diversos processos importantes para o ambiente como o ciclo do carbono e do nitrogênio De maneira mais ampla eles estão envolvidos diretamente na transformação da vida uma vez que fazem a reciclagem de restos mortais de qualquer ser vivo por meio da decomposição Muitos microrganismos podem trabalhar em parceria com seres multicelulares como as bactérias presentes na f ora intestinal de humanos Esses microrganismos sobrevivem em nosso corpo e auxiliam no equilíbrio e funcionamento da vida haja vista produzirem substâncias indispensáveis para nossa sobrevivência auxiliarem diretamente na digestão e favorecerem o sistema imunológico Eles ainda produzem vitaminas do complexo B12 para nosso corpo além de limpar nossa pele e olhos Todos os dias eliminamos bilhões de microrganismos do nosso corpo e os substituímos por outros pois contribuem para todo o nosso microbioma A taxa de crescimento deles é exponencialmente alta As bactérias são os principais tipos Os fungos também podem ser benéf cos porém em outro sentido Os fungos estão relacionados a produtos originados por eles direta ou indiretamente Um exemplo de associação benéf ca de fungos é a ação fermentativa na síntese de álcool etílico que faz parte da produção de vinho cerveja massas e pães Outras espécies fúngicas são capazes de proporcionar sabores e aromas especiais em queijos além do consumo de cogumelos comestíveis que são um tipo de fungo e podem gerar lucro para produtores incrementando o agronegócio Ademais os fungos são utilizados de forma muito importante na medicina no desenvolvimento de antibióticos como a penicilina sintetizada de metabólitos de fungos da espécie Penicillium chrysogenum PROJAN SHLAES 2004 Além de estarem inseridas em processos alimentícios muitas enzimas fúngicas estão envolvidas em outros processos biotecnológicos como a indústria papeleira Podese também a partir de determinados fungos sintetizar substâncias inseticidas que auxiliam no controle de pragas Como se vê os fungos são estudados em uma gama de áreas podendo ser muito úteis e essenciais ao desenvolvimento humano PIO et al 2008 Os fungos também auxiliam na decomposição de material vegetal como troncos galhos e folhas de plantas São capazes de degradar lignina celulose e hemicelulose que são moléculas muito persistentes na natureza Sem a atuação desses microrganismos não seria possível a reciclagem desse material Assim sendo a atividade fúngica na natureza é necessária para a continuidade da vida no planeta SILVA COELHO 2006 Os microrganismos surgiram há mais de 35 milhões de anos Foram os primeiros seres a colonizarem a Terra A ação dos microrganismos ao longo de milhões de anos promoveu a formação da nossa atmosfera rica em oxigênio e permitiu o surgimento de novas espécies de vida além de garantir a evolução delas 9 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 3 CARACTERÍSTICAS GERAIS DE MICRORGANISMOS 31 Características Gerais dos Fungos Os fungos do latim fungus cogumelo são popularmente conhecidos como mofos bolores e cogumelos e são considerados semelhantes às plantas Esses microrganismos podem ser benéf cos ou causar doenças em plantas animais e humanos Ecologicamente os fungos são considerados os lixeiros do mundo pois degradam e reciclam restos de materiais orgânicos de qualquer origem e os transformam em elementos assimiláveis pelas plantas Além disso economicamente são importantes pois estão associados a diversas áreas como a medicina humana a medicina veterinária a indústria farmacêutica a nutrição humana a nutrição animal a agricultura e a biotecnologia TORTORA FUNKE CASE 2009 O grupo dos fungos foi reconhecido como um reino a partir da descrição de cinco reinos elaborada por Whittaker em 1969 a saber Animalia Plantae Protista Monera e Fungi Sua classif cação baseouse na morfologia e na nutrição do ser vivo Assim os fungos pertencem ao reino Fungi Em 1990 Carl Woese propôs o agrupamento dos cinco reinos em três domínios Archaea Eubacteria e Eukarya Nessa classif cação o reino Fungi faz parte do domínio Eukarya que reúne os organismos eucariontes A identif cação dos fungos é feita em geral por sua morfologia tanto de estruturas macroscópicas quanto microscópicas Atualmente também existem técnicas moleculares que são capazes de auxiliar nos estudos de identif cação de espécies fúngicas presentes no ambiente Essas novas tecnologias de identif cação promoveram uma nova classif cação do reino Fungi que anteriormente era dividido em quatro f los e atualmente é dividido em pelo menos oito f los sendo eles 1 Ascomycota 2 Basidiomycota 3 Zygomycota 4 Chytridiomycota 5 Glomeromycota 6 Blastocladiomycota 7 Neocallimastigomycota e 8 Microsporidiomycota AGRIOS 2005 Cerca de metade da biomassa é composta por microrganismos seguidos das plantas e dos animais Assim todos os seres vivos possuem alguma associação com algum microrganismo seja essa uma associação benéfi ca ou não Para conhecer mais sobre a origem da vida e evolução dos microrganismos assista ao documentário Como a vida começou Disponível em httpswwwyoutubecom watchv3AAgEbA6c8 10 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Todos os fungos são organismos eucariotos e podem ser unicelulares leveduras ou multicelulares fungos f lamentosos Figura 2 As células dos fungos f lamentosos são agrupadas em f lamentos denominados de hifas as quais podem ou não apresentar septos Figura 3 O agrupamento dessas hifas é denominado micélio estrutura que conseguimos observar a olho nu sendo um parâmetro importante na identif cação de fungos ALEXOPOULOS et al 1996 Figura 2 A Leveduras B Fungos f lamentosos Fonte Alexopoulos et al 1996 Figura 3 A Hifa cenocítica não septada B Hifa septada Fonte Universidad Estatal a Distancia 2019 A parede celular é o que confere forma ao fungo e tem a ação de força mecânica para a colonização Além disso confere uma proteção osmótica ao fungo evitando o choque osmótico e induz a produção de anticorpos A composição química da parede celular é dada principalmente por β13glucana e quitina e não há a presença de peptideoglicano fato que diferencia os fungos das bactérias A membrana celular atua como uma barreira semipermeável no transporte ativo e passivo de substâncias importantes para o fungo sendo constituída por uma parte hidrofóbica e outra hidrofílica Um dos principais componentes da membrana celular dos fungos é o ergosterol um esterol precursor da vitamina D além de exercer funções semelhantes às do colesterol em células animais ALEXOPOULOS et al 1996 O genoma fúngico está localizado no núcleo agrupado em cromossomos lineares compostos de DNA de dupla f ta em hélice Os plasmídeos são estruturas circulares de DNA de dupla f ta com localização extracromossômica e possuem capacidade de autoduplicação sem depender dos cromossomos Já o retículo endoplasmático membrana em forma de rede distribuída por toda a célula dos fungos é ligado à membrana nuclear Os ribossomos podem estar aderidos ao aparelho de Golgi havendo uma agregação interna de membranas E é no vacúolo que ocorre o armazenamento de substâncias de reserva como o glicogênio 11 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Uma estrutura denominada cápsula pode ou não estar presente em fungos e é composta por mucopolissacarídeos com estrutura f brilar de amilose e proteínas semelhantes à goma arábica uma espécie de resina exsudada por algumas espécies de Acacia gênero de plantas da família Fabaceae Essa cápsula tem a função de resistência à fagocitose e é importante na patogenia dos fungos Em relação à morfologia como citado anteriormente os fungos são divididos em f lamentosos e leveduras No estudo macroscópico ou seja de estruturas visíveis a olho nu observamos as características das colônias formadas como presença ou ausência de cor bordas regulares irregulares ou radiadas superfície lisa ou rugosa textura ou consistência da colônia sua velocidade de crescimento diâmetro e aspecto As leveduras apresentam colônias esféricas ou ovais de consistência cremosa e crescimento limitado Já em relação aos fungos f lamentosos ocorre uma diversidade muito grande de colônias variando de acordo com a textura o volume a cor e as formas Figura 4 Figura 4 Diversidade de colônias fúngicas Fonte Fontenelle et al 2017 O corpo dos fungos multicelulares as hifas e o conjunto delas o micélio podem ser vegetativos que crescem para dentro do substrato e têm a função de absorver nutrientes para o desenvolvimento do fungo e aéreos que se projetam na superfície do substrato e este pode ser um fator de identif cação Ainda alguns pontos do micélio aéreo podem se diferenciar de modo a tornaremse micélio reprodutivo formando esporos estrutura de reprodução e sobrevivência dos fungos Os fungos são organismos heterotróf cos ou seja não fazem fotossíntese e obtêm seus nutrientes por absorção lançando um arsenal enzimático no substrato para colonização e absorção de nutrientes por meio da parede celular e da membrana celular Nas células fúngicas há um f uxo citoplasmático que permite a difusão de nutrientes solúveis e favorece o metabolismo entre as células A maioria dos fungos possuem nutrientes como necessidade nutricional Carbono oxigênio hidrogênio fósforo potássio magnésio enxofre boro manganês cobre molibdênio ferro e zinco são os elementos mais requeridos Muitas espécies fúngicas não necessitam de luz para sobrevivência e desenvolvimento outras necessitam para formação de estruturas de reprodução Estas são consideradas fototróf cas 12 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Para se nutrirem muitos fungos vivem em estado sapróf ta alimentamse de material orgânico em decomposição parasitismo retiram nutrientes do seu hospedeiro causando lhe algum dano ou simbiose processo de troca benéf ca tanto para ao hospedeiro quanto ao parasita A nutrição ocorre na maioria das vezes por absorção em que enzimas hidrolíticas degradam macromoléculas que serão posteriormente assimiladas por mecanismos de transporte Para se alimentarem e se desenvolverem os fungos podem utilizar diferentes fontes de carbono incluindo carboidratos bastante complexos como lignina lipídeos ácidos nucléicos e proteínas O nitrogênio também é necessário podendo ser de fontes inorgânicas como amônias ou nitratos e de fontes orgânicas como peptona sulfatos e fosfatos Os fungos têm origem nos esporos reprodução sexuada ou nos conídios reprodução assexuada Existem duas fases na reprodução dos fungos o ciclo assexuado ou anamorfo e ciclo sexuado teleomorfo No ciclo assexuado os esporos são produzidos por mitose e dão origem a clones idênticos resultando portanto em baixa variabilidade genética A produção dos esporos assexuais ocorre por meio da germinação das hifas de modo a formar um tubo germinativo que se desenvolve e gera o micélio Já no ciclo sexuado ocorre a união de dois núcleos compatíveis Esse processo se divide em três fases a a plasmogamia em que ocorre a união de dois protoplastos b a cariogamia em que os núcleos se fundem para formação de um zigoto diploide e c a meiose em que o núcleo diploide dá origem a um núcleo haploide que podem ser recombinantes genéticos Esse tipo de reprodução gera maior variabilidade genética e maior adaptação dos fungos a ambientes hostis AMORIM et al 2018 Existe ainda um terceiro tipo de reprodução menos frequente o ciclo parassexual Esse tipo de reprodução consiste na fusão de hifas e na formação de heterocarion contendo núcleos haploides No momento em que há a fusão desses núcleos ocorre a recombinação de cromossomos homólogos na mitose por meio do crossing over mitótico não havendo processo de meiose Para que os esporos ou conídios germinem necessitam de umidade e calor Sua germinação dá origem às hifas iniciando novamente o processo de alimentação e reprodução 32 Características Gerais das Bactérias As bactérias são organismos unicelulares e procariontes ou seja não possuem núcleo celular def nido São invisíveis a olho nu podendo ser visualizadas apenas com o auxílio de microscópio As células bacterianas podem variar de tamanho mas a maioria tem aproximadamente de 05 a 1μm de diâmetro ou largura A parede celular das bactérias é uma estrutura rígida que contém polímeros complexos denominados de peptidioglicanos responsáveis por sua rigidez Essa estrutura impede que a célula estoure atuando como uma barreira de proteção contra agentes externos sejam físicos ou químicos além de atuar como suporte de antígenos ATLAS BARTHA 1998 Para conhecer mais sobre fungos leia o Material Complementar ao livro Sistemática Vegetal I Fungos escrito por Elisandro Ricardo Drechsler dos Santos baseado no capítulo original de Paulo Antunes Horta Junior Disponível em httpsmoodle ufscbrpluginfilephp1311301coursesection972329DrechslerSantos20 201520material20didC3A1tico20fungos20encarte20EADpdf 13 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA O citoplasma das bactérias é composto por ribossomos e material nuclear rico em DNA bem como por inclusões citoplasmáticas que são formações não vivas existentes no citoplasma como gotas de óleo grãos de amido chamados também de grânulos e servem como fonte de reserva ou energia As células bacterianas não possuem núcleo def nido como as células de vegetais ou animais O cromossomo bacteriano é um cromossomo único e circular que ocupa uma posição próxima ao centro da célula podendo ser chamado também de nucleoide Muitas bactérias podem apresentar moléculas de DNA extracromossomal denominadas de plasmídeos conferindo uma característica vantajosa na adaptação desse microrganismo Externamente à parede celular encontrase o glicocálice um revestimento de açúcar que age como envoltório externo à membrana plasmática e ajuda a proteger a superfície celular contra danos químicos e físicos É produzido dentro da própria célula e excretado para a superfície celular sendo considerado uma cápsula Em algumas espécies o glicocálice é importante na produção de doenças pela bactéria em seu hospedeiro Outra estrutura que pode estar presente ou não nas bactérias são os f agelos e cílios que são longos apêndices f lamentosos com a função de locomoção Quando as projeções desses apêndices são longas em relação ao tamanho da célula denominamse f agelos Figura 5 Quando as projeções são numerosas e curtas denominamse cílios Figura 5 Célula bacteriana e suas estruturas Fonte Mims et al 1995 As fímbrias e os pili também são apêndices semelhantes a pelos entretanto mais f nos que os f agelos e possuem a função de f xação As fímbrias permitem que as células bacterianas possam aderir às superfícies do hospedeiro auxiliando na colonização e na patogenicidade Já os pili são mais longos que as fímbrias havendo uma ou duas por células e unemse às células bacterianas na preparação para a transferência de DNA de uma bactéria para a outra As bactérias possuem diferentes formas e arranjos e podem ser agrupadas em três grupos morfológicos cocos bacilos e espiralados A forma de cocos é o grupo de bactérias mais homogêneo em relação ao tamanho Podem ser classif cadas em a diplococos para os cocos agrupados em pares b tetracocos para o agrupamento de quatro cocos c sarcina para agrupamentos de oito cocos em forma cúbica d estreptococos quando os cocos são agrupados em cadeias e e estaf lococos para agrupamentos irregulares lembra um cacho de uva Figura 6 14 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Figura 6 Agrupamento de cocos Fonte A autora A forma de bacilos referese a células cilíndricas em forma de bastonete que apresentam variações na forma e no tamanho entre gênero e espécie As formas espiraladas caracterizamse por células em espiral que podem ser divididas em a espirilos que possuem o corpo rígido e movemse à custa de f agelos externos e b espiroquetas que são f exíveis e locomovemse por contração no citoplasma As bactérias podem ainda ser divididas em dois grupos com base na capacidade de suas paredes celulares f xarem o corante violeta cristal Esses dois grupos são as Gramnegativas e as Grampositivas A parede celular das bactérias Gramnegativas é quimicamente mais complexa do que a das Grampositivas possuindo maior quantidade de aminoácidos e lipídeos Figura 7 Figura 7 Estrutura das bactérias Grampositivas e Gramnegativas Fonte Spolidorio Duque e Póvoa 2013 As bactérias também são divididas de acordo com a forma de obtenção de fontes de energia e carbono para seu desenvolvimento Podem ser a fototróf cas que utilizam a energia da luz como fonte e b autotróf cas que produzem seu próprio alimento a partir da fotossíntese e quimiossíntese 15 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Esses microrganismos absorvem substâncias encontradas no ambiente para realizar seu metabolismo celular Os macronutrientes carbono nitrogênio hidrogênio fósforo enxofre potássio magnésio cálcio sódio e ferro são necessários em grandes quantidades e os micronutrientes cobalto zinco molibdênio cobre manganês e níquel em baixas quantidades As bactérias se reproduzem geralmente assexuadamente por f ssão binária ou cissiparidade Nesse processo ocorre a replicação do cromossomo Uma única célula se divide em duas ocorrendo em seguida a divisão do cromossomo bacteriano replicado e o desenvolvimento de uma parede celular transversal Mesmo que a reprodução sexuada não se dê efetivamente pode ocorrer a troca de material genético entre duas bactérias denominada recombinação genética que pode se realizar por meio da transformação conjugação ou transdução A transformação é a incorporação de fragmentos de DNA doados por outra bactéria que se rompeu A conjugação se dá quando duas células bacterianas geneticamente diferentes trocam material genético DNA por meio de pelo sexual pili E a transdução é quando moléculas de DNA são transferias de uma bactéria para outra usando um vírus como vetor denominado de bacteriófago 321 Curva de crescimento bacteriano O crescimento bacteriano referese ao aumento do número de células bacterianas e seu acúmulo em colônias Durante o processo de aumento de Unidades Formadoras de Colônia UFC ocorrem diferentes fases as quais podemos observar na Figura 8 Figura 8 Gráf co do crescimento bacteriano Fonte A autora A técnica de Gram consiste em submeter células bacterianas a uma coloração violeta genciana a qual permite diferenciar bactérias com variadas estruturas de parede celular em função da cloração que adquirem A retenção ou não do coran te é dependente das propriedades físicas e químicas da parede celular bacteriana As bactérias Grampositivas permanecem coradas após o processo e as Gram negativas descoram após a aplicação de solvente orgânico 16 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA A fase de latência também chamada de fase Lag é caracterizada pela adaptação da célula da bactéria ao meio Essa fase é inf uenciada pela disponibilidade nutricional e pelas condições do ambiente bem como pela idade da colônia e quantidade de inóculo bacteriano É uma fase de adaptação A fase logarítmica exponencial também chamada de fase Log é aquela em que ocorre o crescimento acelerado das UFC e há a predominância de células jovens que apresentam o máximo potencial metabólico A população aumenta rapidamente e logo poderá haver o esgotamento de nutrientes devido à alta competitividade limitando a fase do crescimento exponencial Em seguida temos então a fase estacionária que é caracterizada por células mais velhas e mais resistentes a condições adversas O número de células viáveis é igual ao número de células que não estão mais viáveis e não há mais crescimento exponencial E por sim a fase de declínio em que com o aumento de adversidades no meio as células morrem em ritmo acelerado dando f m ao ciclo microbiano 33 Características Gerais dos Vírus Os vírus são os menores e mais simples microrganismos existentes São muito menores que as células eucariotas ou procariotas e têm estruturas muito mais simples pois não possuem metabolismo próprio e dependem de uma maquinaria celular para sua replicação Por isso são caracterizados como parasitas intracelulares obrigatórios Alguns autores na literatura não consideram os vírus como seres vivos uma vez que são desprovidos de estrutura celular Entretanto essa questão ainda é muito discutida e não há um parecer conclusivo em relação a esse ponto Sendo assim é muito comum observamos textos descrevendo os vírus como seres vivos ou não Quando não estão parasitando alguma célula os vírus deixam de apresentar qualquer propriedade de vida São apenas moléculas orgânicas inertes até mesmo em forma de cristal A sua característica vital é apenas uma capacidade de reprodução somente no interior de células vivas Eles não possuem aparato enzimático suf ciente para replicação por si só e necessitam das células de um hospedeiro para completar seu ciclo de vida FIELD et al 2007 Os vírus podem ser agrupados de acordo com suas propriedades físicas químicas e biológicas e com as células que infectam Uma classif cação viral foi def nida pelo cientista David Baltimore em 1971 com o objetivo de relacionar características do ácido nucleico com as estratégias de replicação do vírus Podemos observar a classif cação a seguir a Classe I vírus de DNA de f ta dupla b Classe II vírus de DNA de f ta simples positiva c Classe III vírus de RNA de f ta dupla d Classe IV vírus de RNA de f ta simples positiva e Classe V vírus de RNA de f ta simples negativa f Classe VI vírus de RNA de f ta simples positiva com DNA intermediário no ciclo biológico g Classe VII vírus de DNA de f ta dupla com RNA intermediário 17 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Os vírus são compostos do genoma de ácido nucleico RNA ou DNA e uma cobertura de proteínas Além disso alguns vírus podem possuir uma membrana externa adicional que é denominada de envelope Sua estrutura é uma cápsula de proteína chamada de capsídeo que abriga em seu interior a estrutura genética uma molécula de DNA ou RNA O capsídeo como citado anteriormente tem a função de empacotar e proteger o genoma viral durante todo o ciclo biológico Esse pode ser formado por várias cópias de uma só proteína ou pela associação de diferentes proteínas Aqueles que são constituídos por apenas uma proteína são um exemplo de economia genética uma vez que apenas um gene pode codif car os produtos necessários para construir o capsídeo e recobrir totalmente o genoma O envelope que pode ou não estar presente é composto por glicoproteínas envolve o capsídeo e é adquirido da célula hospedeira infectada no momento da saída da partícula viral por meio do brotamento O número de proteínas do envelope varia de uma até mais de dez e depende do vírus em questão As proteínas têm função de ancoragem inicial das partículas virais na célula do hospedeiro auxiliam na penetração fusão e disseminação do vírus entre as células Figura 9 Figura 9 Estrutura viral Fonte A autora A replicação viral ocorre no interior das células do hospedeiro e passa pelas fases adesão penetração desnudamento transcrição tradução e liberação O vírus transforma as células infectadas em fábricas de vírus que irão fabricar cópias do código genético deles e serão expulsas para se espalharem para todo o sistema do hospedeiro Na fase de adsorção as partículas virais se ligam na célula do hospedeiro suscetível por meio da interação de proteínas virais e entre receptores celulares que estão ancorados na membrana plasmática e expostos fora das células Posteriormente o vírus penetra a célula introduzindo seu material genético no citosol desmontando o capsídeo para liberação do genoma viral O processo de abertura do capsídeo para liberação do genoma viral é denominado desnudamento e pode ocorrer simultaneamente à entrada do vírus ou em instantes posteriores Para que a liberação de novas partículas virais ocorra é necessário que se realize o processo de transcrição e tradução da informação genética do vírus Após a liberação quando o vírus já se encontra em meio extracelular pode permanecer inerte até que outra célula hospedeira seja infectada dando início a um novo ciclo FIELD et al 2007 18 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 34 Protozoários Os protozoários estão inseridos no reino Protista Esse reino é constituído por mais de 60000 espécies conhecidas sendo que 10000 são parasitas de animais e apenas algumas dezenas infectam humanos Esses organismos são eucariontes de vida livre habitam água e solo parasitas ou até mesmo podem estabelecer uma relação mutualística com outros organismos como os ruminantes por exemplo São heterotróf cos obtêm nutrientes por meio do ambiente em que habitam nas mais variadas formas de vida Algumas doenças muito conhecidas são causadas por protozoários como a Doença de Chagas ocasionada pelo Trypanosoma cruzi transmitido por um vetor o percevejo conhecido como barbeiro Durante a picada do percevejo ocorre a eliminação do protozoário no hospedeiro provocando os sintomas da doença Outra doença bastante conhecida é a malária causada por protozoário do gênero Plasmodium É transmitida também por um vetor um mosquito e disseminase pelo sangue até atingir o fígado e baço infectando as hemácias Os protozoários são classif cados de acordo com a presença ou ausência de estruturas locomotoras Os sarcodíneos são aqueles que dependem da formação de prolongamentos temporários da membrana plasmática para se locomoverem como as amebas Os cilióforos e mastigóforos são aqueles que apresentam estruturas f xas sendo ciclos e f agelos respectivamente Os protozoários se reproduzem de forma assexuada por meio da divisão múltipla dividindose em cópias idênticas a ele mesmo Alguns podem produzir esporos que podem se disseminar pelo ambiente Raramente podem apresentar reprodução sexual em que há a troca de material genético entre dois microrganismos e aumento da variabilidade genética 35 Nematoides Os nematoides são vermes cilíndricos e pertencem ao f lo Nematoda Há mais de 80000 espécies de nematoides a maioria deles microscópicos não visíveis a olho nu Em geral são zooparasitas mas algumas poucas formas podem ser maiores mensuradas em centímetros São os organismos dos grupos dos invertebrados mais abundantes do mundo podendo ser classif cado em três grupos a vida livre aqueles que habitam o solo ou a água e se alimentam de fungos bactérias algas e de outros nematoides b zooparasitos aqueles que se associam a animais utilizando o hospedeiro para retirar os nutrientes para seu desenvolvimento e reprodução e c f toparasitos aqueles que se alimentam de plantas causando danos severos à agricultura no mundo todo Os nematoides de vida livre são bioindicadores da qualidade do solo por meio da regulação sobre populações microbianas e das taxas de transformações como a ciclagem de nutrientes e decomposição de material orgânico além de ajudar na manutenção de níveis ótimos de nutrientes para a microbiota Um vírus é composto exclusivamente de um ácido nucleico RNA ou DNA nunca ambos Essa é uma característica exclusiva dos vírus uma vez que todos os ou tros seres vivos possuem os dois ácidos nucléicos em suas células Um vírus de RNA pode ter o DNA apenas como parte intermediária do seu ciclo biológico e viceversa 19 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Os nematoides são pseudocelomados com sistema bilateral O corpo é subcilíndrico e pode variar de forma conforme o gênero Figura 10 A camada externa do corpo do nematoide é formada pela cutícula uma camada transparente e f exível que funciona como um exoesqueleto conferindo proteção ao nematoide Figura 10 A Nematoide em formato vermiforme B Nematoide em formato periforme Fonte A autora Não apresentam sistema respiratório e circulatório as trocas gasosas são realizadas por difusão O sistema digestivo é completo boca esôfago intestino e ânus com glândulas anexadas ao esôfago que produzem enzimas digestivas essenciais no processo de alimentação O principal órgão do sistema nervoso do nematoide é o anel nervoso central que está ligado a órgãos sensoriais com funções que auxiliam a percepção do ambiente bem como estímulo de hospedeiro disponível no caso de f toparasitas O sistema reprodutor dos nematoides é bem desenvolvido tanto para macho quanto para fêmea As fêmeas apresentam como órgãos do aparato reprodutor ovário oviduto útero vagina e vulva enquanto os machos apresentam testículo cavidade cloacal e espícula Os nematoides podem se reproduzir por anf mixia reprodução cruzada ou partenogênese clones No caso da anf mixia a cópula ocorre por meio da atração sexual e aumenta a possibilidade de variabilidade genética Já na partenogênese ocorre o desenvolvimento de um embrião sem que haja a fertilização As fêmeas dão origem a indivíduos geneticamente idênticos e não necessitam do macho para a reprodução Para saber mais sobre os benefícios dos nematoides de vida livre na sustentabilidade leia o artigo Nematoides bioindicadores de sustentabilidade e mudanças edafoclimáticas escrito por Cecília Helena Silvino Prata Ritzinger Marilene Fancelli e Rogério Ritzinger publicado pela Revista Brasileira de Fruticultura Dezembro 2010 Disponível em httpsainfocnptiaembrapabr digitalbitstreamitem1146831NEMATOIDESv32n4a45pdf 20 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 1 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA CONSIDERAÇÕES FINAIS Nesta unidade conhecemos melhor a história da microbiologia a importância dos microrganismos no nosso cotidiano e as principais características dos microrganismos que estão à nossa volta Um dos principais pontos a serem considerados é que os microrganismos muitas vezes estão associados apenas a algo ruim Referimonos a eles comumente como micróbios ou germes Entretanto em nosso primeiro contato com a microbiologia observamos que existem muitos microrganismos benéf cos e que eles são essenciais à manutenção da vida Estamos vivendo uma era de evoluções constantes e cada vez mais os microrganismos são estudados de forma a benef ciar a sociedade Um dos exemplos mais próximos à nossa realidade como futuros Engenheiros Agrônomos é a utilização desses microrganismos no controle biológico tema que discutiremos posteriormente Sendo assim esta primeira unidade mostrou a importância de estudarmos microbiologia pois o que aprenderemos aqui será de grande utilidade para todo o curso 2121 WWWUNINGABR UNIDADE 02 SUMÁRIO DA UNIDADE INTRODUÇÃO 22 1 FITOPATÓGENOS 23 2 FIXAÇÃO BIOLÓGICA DE NITROGÊNIO 26 21 FORMAÇÃO DE NÓDULOS 29 3 MICORRIZAS 31 CONSIDERAÇÕES FINAIS 36 INTERAÇÃO DE MICRORGANISMOS COM PLANTAS PROFA MA ANGÉLICA MIAMOTO ENSINO A DISTÂNCIA DISCIPLINA MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA 22 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA INTRODUÇÃO Todas as espécies vegetais existentes possuem associações com microrganismos que podem colonizar a sua superfície ou ocupar espaços intercelulares dos seus tecidos É importante lembrar que existem dois tipos de associações as que causam injúrias às plantas geradas por microrganismos patogênicos denominados de f topatógenos e associações benéf cas que proporcionam melhores condições de desenvolvimento para as plantas O fator determinante para que haja uma colonização abundante de microrganismos independentemente de sua origem patogênica ou benéf ca é a disponibilidade de fontes de carbono Tanto para a patogênese quanto para os efeitos benéf cos a colonização do tecido vegetal deve acontecer de forma satisfatória uma vez que as interferências na colonização irão afetar diretamente o desenvolvimento do microrganismo Podemos classif car os microrganismos que interagem com as plantas como patogênicos sapróf tos e benéf cos Os patogênicos atacam os tecidos vegetais provocando doenças Os sapróf tos vivem em tecidos mortos e são importantes na ciclagem de nutrientes Os benéf cos são aqueles que estabelecem associações simbióticas proporcionando um melhor desenvolvimento vegetal A rizosfera é um local rico em microrganismos e muitos deles possuem caráter benéf co proporcionando melhorias no desenvolvimento vegetal por meio tanto da f xação biológica do nitrogênio pelas bactérias f xadoras de nitrogênio quanto de associações com fungos micorrízicos que ajudam na absorção de nutrientes menos disponíveis no solo como o fósforo Além disso a interação com esses microrganismos benéf cos pode ajudar na tolerância contra a seca e na proteção contra f topatógenos Da mesma forma o sistema radicular também pode inf uenciar na microbiota do solo criando um ecossistema especializado em que o crescimento dos microrganismos pode ser benef ciado ou até mesmo inibido Sendo assim a comunidade microbiana da rizosfera é representada por populações muito diversif cadas e numerosas desde que haja um equilíbrio dinâmico entre microrganismos solo e planta Diante do exposto esta unidade tem como objetivo estudar as interações patogênicas e benéf cas de microrganismos com as plantas Estudaremos a importância dos f topatógenos na agricultura e os benefícios resultantes da f xação biológica do nitrogênio e associação com micorrizas 23 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 1 FITOPATÓGENOS As doenças de plantas são conhecidas há muito tempo praticamente desde o início da agricultura Considerase que como ciência seu início foi apenas no século XIX na década de 1860 quando De Bary demonstrou que a causa da doença requeima da batata era um fungo Phytophthora infestans como já vimos na Unidade I Fitopatógeno é qualquer microrganismo com capacidade de transmitir doença a uma espécie vegetal Entre os microrganismos mais importantes causadores de doenças vegetais destacamse os fungos as bactérias os vírus e os nematoides Esses patógenos podem infectar todas as espécies vegetais cada um com sua especif cidade Ao infectarem uma lavoura esses patógenos induzem diversos sintomas Estes são essenciais para a identif cação da doença no campo Naturalmente as plantas não são hospedeiras de microrganismos ou seja elas rejeitam os patógenos criando um mecanismo de defesa básica ou defesa basal Sendo assim na natureza a resistência é regra e a doença exceção Para que o parasitismo ocorra de fato é necessária uma série de combinações certas de fatores favoráveis para o patógeno que permitam assim o ataque e a colonização Esses fatores são a suscetibilidade de um hospedeiro ou incapacidade de se defender de maneira ef ciente bem como fatores ambientais que permitam seu desenvolvimento Esse fato pode ser denominado também de compatibilidade básica que é def nido pelo fenômeno específ co entre uma espécie de planta e um patógeno apropriado e apto a causar doença Assim resumidamente a doença em uma planta ocorre quando os agentes causais encontram um hospedeiro suscetível e condições ambientais favoráveis para seu desenvolvimento Cada patógeno tem sua especif cidade em relação às condições ambientais A umidade e a temperatura são fatores limitantes para a sobrevivência disseminação e colonização de todos eles Esses patógenos podem infectar todos os tecidos das plantas existindo grupos específ cos e especializados em parasitar determinados órgãos vegetais A introdução de um patógeno dentro de uma área pode ser feita por propágulos vegetativos como sementes mudas tubérculos ou são transportados por meio de equipamento infectado Os danos causados por todos os f topatógenos afetam negativamente todo o sistema agrícola e podem levar a grandes perdas econômicas Eles estão entre as principais causas de perdas de produtividade na agricultura Os problemas f tossanitários se agravam devido à grande exploração da monocultura e de mudanças ambientais drásticas que quebram barreiras naturais contra esses patógenos aumentando exponencialmente as infecções dentro do sistema agrícola Sendo assim essas interferências são responsáveis até mesmo pelo agravamento dos danos Em determinadas regiões novas doenças podem surgir e outras perderem a importância econômica em função de todas essas alterações A distribuição das doenças no tempo também pode ser afetada uma vez que os patógenos especialmente aqueles que infectam as folhas apresentam f utuações quanto à ocorrência e a severidade durante o ano agrícola que são atribuídas também às variações climáticas Outros fatores que podem afetar a distribuição das doenças ao longo do tempo são os efeitos diretos relacionados com outros organismos que interagem com os patógenos Por exemplo doenças que requerem insetos ou outros vetores podem apresentar distribuições diferentes conforme as mudanças climáticas Aumento de temperatura e redução da umidade podem levar vetores para regiões onde ainda não atuavam mas que apresentam condições ideais para seu desenvolvimento 24 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Os fungos são responsáveis por mais de 65 das doenças em plantas Um dos principais exemplos para a cultura da soja é a ferrugem asiática Phakopsora pachyrhizi Figura 1 Esse fungo pode causar danos de até R 12 bilhões de reais para a cultura da soja anualmente São gastos por ano cerca de R 83 bilhões com fungicidas sendo que 96 são usados para o controle de ferrugem asiática Figura 1 Sintoma de ferrugem asiática doença causada pelo fungo Phakopsora pachyrhizi em plantas de soja Ob servamse pontos escuros na folha com a formação das estruturas reprodutivas do fungo no verso da folha Fonte Godoy 2017 Os fungos f topatogênicos podem atuar de três formas de acordo com seu modo de nutrição a Fungos biotróf cos são aqueles que sobrevivem e se alimentam apenas de tecidos vivos da planta Esses patógenos raramente irão matar o seu hospedeiro uma vez que necessitam deles para sua sobrevivência b Fungos necrotróf cos possuem a capacidade de se alimentar e sobreviver em tecidos mortos da planta c Fungos hemibiotróf cos são aqueles que iniciam a infecção retirando nutrientes dos tecidos vivos da planta e agem como os biotróf cos e ao atingirem a fase de desenvolvimento e colonização matam esses tecidos assim como os necrotróf cos As bactérias são patógenos que necessitam de aberturas naturais estômatos hidatódios lenticelas estigmas ou ferimentos para iniciar seu parasitismo Essas bactérias podem agir de diferentes formas nas plantas como produzindo diversas toxinas que levam a célula do hospedeiro à morte e produzindo enzimas específ cas que quebram componentes celulares da parede vegetal Podem também colonizar o xilema impedindo a passagem de água e nutrientes até a parte aérea da planta Assim diferentes sintomas são expressos pelas bactérias desde tumores até necrose Figura 2 nas mais diversas partes da planta 25 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Os vírus precisam de algum vetor para infectar a planta Na maioria dos casos estão associados a insetos entretanto existem fungos e nematoides que também podem ser vetores de vírus Os sintomas causados por estes são melhores def nidos em relação aos fungos e bactérias Os mais comuns são clorose enfezamento ou nanismo enrolamento ou encarquilhamento de folhas manchas das nervuras e mosaicos Figura 3 Figura 2 Sintomas de necrose causada pelo cancro bacteriano bactéria Clavibacter michiganensis subsp michiga nensis em fruto de tomate Fonte Embrapa Hortaliças 2019 Figura 3 Manchas de diferentes tonalidades em folhas de tomate sintoma causado pelo vírus do mosaico do toma teiro Fonte Embrapa Hortaliças 2019 26 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Os nematoides também são considerados patógenos pois causam sintomas e doenças nas plantas embora ainda muito confundidos com pragas São comuns em solos agrícolas e provocam severos danos e perdas de produtividade nas mais variadas culturas São patógenos que infectam na grande maioria das vezes o sistema radicular da plantas Entretanto há algumas espécies capazes de parasitar a parte aérea da planta Os sintomas mais típicos dos nematoides ocorrem nas raízes onde podemos observar a formação de galhas Figura 4 lesões radiculares ramif cações excessivas nas raízes baixo desenvolvimento do sistema radicular e cistos aderidos Além disso é possível observar sintomas ref exos na parte aérea como plantas de menor porte murcha amarelecimento e menor número de folhas Figura 4 Sintomas de galhas em raízes de soja causadas pelo nematoide das galhas Meloidogyne spp Fonte A autora 2 FIXAÇÃO BIOLÓGICA DE NITROGÊNIO O nitrogênio é um dos nutrientes mais abundantes na terra e participa de diversas atividades na decomposição de moléculas como de ácidos nucleicos proteínas e polissacarídeos É encontrado na natureza em forma de química muito estável e é requerido em grandes quantidades pelos seres vivos As plantas necessitam do nitrogênio para seu desenvolvimento No entanto por mais que esse elemento seja abundante na natureza sua forma para a pronta assimilação é limitada sendo necessário sua transformação para uma forma que facilite a assimilação MARIN et al 1999 A ausência de nitrogênio para as plantas pode levar a danos severos para as culturas Por isso buscase cada vez mais alternativas para a f xação biológica de nitrogênio Por meio desse processo biológico cerca de 65 do nitrogênio requerido pelas plantas é disponibilizado HUNGRIA CAMPO MENDES 2007 27 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Na agricultura a f xação biológica de nitrogênio FBN é muito explorada Hoje encontra se comercialmente disponível na forma de inoculante para diversas culturas Algumas espécies vegetais interagem com bactérias f xadoras de nitrogênio naturalmente retirando diretamente do ar o nitrogênio em forma gasosa transformandoo em formas absorvíveis A FBN é realizada pelas bactérias f xadoras de nitrogênio e por algumas cianobactérias algas azuis As bactérias f xadoras de nitrogênio possuem um complexo enzimático a nitrogenase Nesse complexo ocorre a transformação do nitrogênio do ar N2 em estruturas assimiláveis por outros organismos Antes de ser absorvido o nitrogênio é retirado do ar atmosférico e transformado em amônia solúvel em água o qual pode ser utilizado diretamente pelas plantas O nitrogênio f xado também pode ser transformado no solo em nitrato uma outra forma disponível para as plantas A associação das bactérias f xadoras de nitrogênio com as leguminosas é muito conhecida No caso da soja essas bactérias eram classif cadas como a espécie Rhizobium japonicum Com o avanço dos estudos da taxonomia e de técnicas moleculares surgiu uma reclassif cação em um novo gênero o Bradyrhizobium Em uma linguagem mais popular essas bactérias são denominadas de rizóbio ou bradirrizóbio Sabese que além das bactérias f xadoras de nitrogênio nas raízes das leguminosas as bactérias f xadoras de N2 endofíticas também atuam no interior de algumas plantas como em canadeaçúcar cereais e gramíneas forrageiras Apesar de o produtor rural utilizar a adubação mineral para o fornecimento de nitrogênio às culturas agrícolas esse adubo costuma ser caro e seu uso inadequado pode produzir impactos ambientais negativos A f xação biológica de nitrogênio pelas plantas leguminosas pode suprir a adubação mineral dependendo da espécie e do sistema de cultivo Em culturas de espécies não leguminosas ou com sistema de baixa ef ciência de FBN pode ser realizado o cultivo consorciado com culturas ef cientes em FBN Outra alternativa para o agricultor é o plantio de adubos verdes antes do cultivo da canadeaçúcar no momento da reforma do canavial HUNGRIA CAMPO MENDES 2007 Durante essa associação são observadas estruturas diferenciadas chamadas de nódulos formadas devido à presença de bactérias nas raízes de leguminosas Os nódulos são resultantes de uma interação complexa e específ ca entre bactérias pertencentes aos gêneros Rhizobium Sinorhizobium Mesorhizobium Phylorhizobium Bradyrhizobium Azorhizobium e suas plantas hospedeiras Essas rizobactérias simbióticas são importantes tanto do ponto de vista econômico quanto ecológico uma vez que se pode dispensar total ou parcialmente o uso de fertilizantes nitrogenados em leguminosas minimizando assim os possíveis impactos ambientais decorrentes da utilização desses produtos químicos Além de formar simbiose com bactérias f xadoras de nitrogênio atmosférico as leguminosas arbóreas formam também simbioses com fungos micorrízicos NOGUEIRA OLIVEIRA BERNARDES 2012 As leguminosas arbóreas apresentam um radicular profundo e ramif cado e uma grande produção de matéria orgânica o que inf uencia positivamente as propriedades do solo e seus processos químicos e biológicos de modo a fornecer diferentes serviços ambientais Por meio dos nódulos formados nas leguminosas devido à associação com essas bactérias ocorre o processo de f xação do nitrogênio atmosférico utilizado pela planta para o seu desenvolvimento Uma associação rizóbio x leguminosa ef ciente em que a necessidade da planta por nitrogênio seja suprida é de extrema importância tendo em vista que o nitrogênio é um dos elementos do solo mais limitantes da produção nessas áreas 28 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA A utilização de inoculantes microrganismos vivos capazes de promover crescimento vegetal ef cientes do gênero Rhizobium pode possibilitar às leguminosas a não utilização de fertilizantes nitrogenados sem afetar a produtividade da cultura demonstrando a importância e a função do inoculante bem como alternativas para a cultura e para o suprimento de nitrogênio elemento fundamental para o desenvolvimento do feijoeiro como qualquer outra cultura em geral FERREIRA et al 2000 A associação de Rhizobium com feijoeiro é bastante pesquisada uma vez que este apresenta propriedade de f xar nitrogênio da atmosfera quando em simbiose com bactérias do gênero Esse processo é denominado f xação biológica de nitrogênio O uso de inoculante com bactérias f xadoras de nitrogênio do gênero Bradyrhizobium é uma tecnologia indispensável para a cultura da soja no Brasil A ef ciência desses microrganismos possibilita a obtenção de altos rendimentos de grãos da cultura sem a necessidade de aplicação de nitrogênio mineral Estudos mostram que a inoculação de Bradyrhizobium em sementes de soja proporcionou considerável redução no custo de produção dessa cultura pela eliminação da necessidade de adubação nitrogenada evitando também efeitos negativos ao meio ambiente Os prejuízos ao meio ambiente são lixiviação de formas nitrogenadas poluindo rios e lagos e desnitrif cação afetando a camada de ozônio Quando em contato com as raízes de soja as bactérias do gênero Bradyrhizobium as infectam via pelos radiculares formando os nódulos Dentro dos nódulos as bactérias por intermédio de uma enzima denominada dinitrogenase quebram a tripla ligação do nitrogênio atmosférico e provocam a sua redução até amônia ou seja a mesma forma obtida no processo industrial Desse modo a essa mesma amônia são incorporados íons H abundantes nas células das bactérias ocorrendo a transformação em íons NH4 que serão distribuídos para a planta de soja e incorporados na forma de nitrogênio orgânico No caso das bactérias associativas como Azospirillum spp e Azotobacter spp ocorre o mesmo complexo da enzima nitrogenase que realiza a conversão de N2 da atmosfera em amônia disponível para a planta Diferente das bactérias simbióticas essas excretam apenas uma parte do nitrogênio f xado diretamente para a planta A f xação biológica por essas bactérias consegue suprimir parcialmente as necessidades da planta Assim é importante lembrar que ao contrário das leguminosas a inoculação de outras espécies de plantas com bactérias pode ajudar na f xação do nitrogênio entretanto não supre totalmente a necessidade da planta por parte deste nutriente O Azospirillum está associado com as raízes de cereais e tem a capacidade de estimular a produção de hormônios nas plantas por exemplo a auxina que vai promover o crescimento de raiz VOGT et al 2014 Segundo Oliveira et al 2014 a utilização de Azospirillum brasilense em milho é uma alternativa viável para diminuir o uso de fertilizantes nitrogenados em que se obteve maior produtividade e redução nos custos As bactérias do gênero Azospirillum podem atuar no crescimento vegetal por meio da redução do NO3 nas raízes das plantas Assim as plantas não gastam energia para reduzir o nitrato até amônia e essa energia pode ser utilizada para outros processos vitais do metabolismo Essas bactérias são bastante utilizadas como biofertilizante devido à sua capacidade de colonizar várias espécies de plantas além da sua ampla distribuição geográf ca e ef ciência na f xação de nitrogênio Por meio das vias metabólicas de Azospirillum brasilense envolvidas no controle do metabolismo de nitrogênio é possível utilizar técnicas de biologia molecular para alterar genes que codif cam proteínas regulatórias Assim é possível induzir a f xação de nitrogênio de forma constitutiva e secretar amônia para a planta associada tornando dispensável o uso de fertilizantes nitrogenados 29 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Os benefícios diretos do Azospirillum se dão por meio da f xação de nitrogênio e produção de auxina além da solubilização do fosfato inorgânico Ainda como benefício indireto essa bactéria induz a resistência sistêmica de doenças podendo ser utilizada como controle biológico e na produção de compostos orgânicos que captam ferro HUERGO 2006 21 Formação de Nódulos O processo de formação de nódulos é complexo Ocorre por meio de inúmeras etapas as quais envolvem mudanças f siológicas e morfológicas As mudanças na bactéria têm como objetivo o recebimento de fontes de carbono da planta hospedeira para prover o ATP e poder redutor necessários para o processo de FBN As mudanças na planta hospedeira têm o objetivo assimilar a amônia produzida pelas bactérias Algumas leguminosas tropicais são capazes de nodular com uma ampla faixa de rizóbios o que contribui para a f xação biológica de nitrogênio Algumas coisas podem dif cultar a introdução de inoculantes ef cientes como a falta de estirpes nativas que são bastante competitivas Dessa forma é muito importante estudar estratégias para avaliar a composição e a contribuição de estirpes de rizóbios nativos do solo onde se pretende introduzir o inoculante a f m de realizar uma ef ciente f xação biológica de nitrogênio Para que o processo de nodulação Figura 5 comece ocorre primeiro um reconhecimento da combinação adequada por parte da planta e da bactéria formando então a adesão da bactéria nos pelos radiculares e a invasão Após a invasão do pelo radicular ocorre o deslocamento da bactéria para a raiz principal através do canal de infecção Quando chega à raiz principal começa a diferenciação das bactérias num novo tipo de célulasbacteroides iniciando então a f xação de azoto O processo de divisão das células bacterianas e vegetais é contínuo e resulta na formação de um nódulo maduro Figura 5 Processo de nodulação de rizóbio em raízes de leguminosas Fonte Cnidus 2009 30 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Ocorre então a comunicação entre macro e microssimbionte e a expressão de genes responsáveis pela infecção Nessa comunicação realizase a troca de sinais que envolvem a ativação da expressão dos genes da nodulação chamada nod do rizóbio por diferentes compostos como f avonoides produzidos pelas plantas Esses f avonoides e outras substâncias estão presentes em exsudatos de sementes e raízes atuando não apenas como quimioatraentes para as bactérias mas também como indutores dos genes nod de rizóbios MERCANTE GOI FRANCO et al 2002 No caso da soja a formação dos nódulos Figura 6 poderá ser visualizada a partir da emergência VE Entretanto somente nos estádios de desenvolvimento V2 e V3 é que a f xação de nitrogênio se torna mais ativa Depois o número de nódulos formados e a quantidade de nitrogênio f xada aumenta até o estádio R55 quando diminui bruscamente Para verif car se os nódulos estão f xando nitrogênio ativamente para a planta devese observar se internamente eles apresentam coloração rosa ou vermelha Quando se encontram brancos marrons ou verdes provavelmente a f xação de nitrogênio não está ocorrendo Figura 6 Nódulos formados pelo processo de f xação de nitrogênio em raízes de soja Fonte Ferreira 2017 Para mais informações sobre a fi xação biológica de nitrogênio leia o artigo 20 perguntas e respostas sobre a fi xação biológica do nitrogênio publicado pela Embrapa Cerrados Disponível em httpswwwinfotecacnptiaembrapabr bitstreamdoc8838331doc281pdf 31 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 3 MICORRIZAS As micorrizas Figura 7 são associações simbióticas formadas por fungos e plantas O termo micorriza tem origem grega em que mico signif ca fungo e riza raízes Essa associação é de ocorrência generalizada resultante da união entre as raízes da planta e o micélio do fungo As micorrizas são classif cadas em dois grupos ectomicorrizas e endomicorrizas As ectomicorrizas formam um manto externo à raiz denominado de Rede de Hartig Figura 8 desenvolvendose também nos espaços intercelulares sem que haja a penetração das hifas intracelularmente Já nas endomicorrizas ocorre a colonização intracelularmente sendo que as hifas penetram o interior das raízes Figura 8 Esses fungos são divididos em três tipos ericoide que ocorre na família vegetal Ericaceae orquidoide ocorrendo na família Orquidaceae e micorrizas arbusculares que ocorrem em mais de 80 das espécies vegetais Johanna Döbereiner foi uma cientista pioneira em biologia do solo Iniciou os es tudos sobre a fi xação biológica do nitrogênio em gramíneas quando ainda pou cos cientistas acreditavam que a fi xação biológica do nitrogênio poderia competir com os fertilizantes minerais Johanna foi uma mulher que revolucionou a história da agronomia no Brasil e no mundo O nitrogênio é um elemento essencial no desenvolvimento vegetal e faz parte de diversos compostos na fi siologia vegetal como clorofi la proteínas e aminoáci dos Esse nutriente é limitante da produção agrícola e é essencial para produção de alimentos no mundo A população mundial é de quase 8 bilhões de pessoas que consomem diariamente uma média de 11 g de nitrogênio por dia Sendo as sim podemos observar a importância desse nutriente para a produção de alimen tos e para a sobrevivência do ser humano Para saber mais a respeito das pesquisas iniciais sobre a fi xação biológica de nitrogênio assista ao vídeo Um Cien tista Uma História Johanna Döbereiner disponível em httpswwwyoutubecomwatchvm10wDG2ByOM 32 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA As micorrizas arbusculares ou fungos micorrízicos arbusculares FMA são fungos biotróf cos obrigatórios ou seja necessitam do hospedeiro para se alimentarem e completarem seu ciclo de vida estabelecendo uma relação simbiótica e mutualística com as plantas Esses fungos agem como uma extensão do sistema radicular inf uenciando na nutrição das plantas por meio do incremento de superfície de absorção além de aumentar o volume de exploração do solo pelo sistema radicular das plantas Esse processo ajuda principalmente na absorção de nutrientes com baixa mobilidade no solo como o fósforo MOREIRA SIQUEIRA 2006 Figura 7 Raízes de Pinus sp micorrizadas Fonte Porto Bonsai 2017 Os FMAs podem apresentar também efeito sinergístico na f xação biológica de nitrogênio em algumas interações triplas sendo o FMAplantabactéria f xador de nitrogênio Este pode incrementar na f xação pelo fato de que as plantas estão bem mais nutridas quando associadas com os FMAs JESUS SCHIAVO FARIA 2005 O sucesso da colonização das micorrizas depende da relação fungoplantasolo uma vez que as diferentes espécies de FMA atuam de forma distinta de acordo com a espécie vegetal e com a condição física e química do solo Os requerimentos nutricionais dos FMAs por parte da planta não são tão específ cos visto que possuem ampla distribuição e baixa especif cidade com o hospedeiro Uma espécie vegetal pode ser colonizada por qualquer espécie de FMA entretanto os efeitos da simbiose podem ser diferentes conforme a interação entre solo planta e fungo COSTA et al 2001 A formação dessa associação simbiótica ocorre a partir de uma interface formada entre os propágulos fúngicos no solo e as raízes da planta Desses propágulos do fungo originamse as hifas infectivas que são estimuladas pelos exsudatos radiculares e pelas condições químicas e físicas da rizosfera Em condições ideais o fungo cresce de maneira rápida e abundante aumentando as chances de contato com as raízes 33 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Ao encontrarem as raízes as hifas aderem em sua superfície tanto na epiderme quanto nos pelos radiculares formando um apressório Por meio deste penetram as células da epiderme geralmente na zona de diferenciação e alongamento celular As hifas iniciam a colonização pelo córtex intercelularmente por meio da lamela média e posteriormente essa colonização tornase intracelular quando as hifas formam enovelados nas camadas mais externas do córtex diferenciandose em arbúsculos nas camadas mais internas dando origem a vesículas e esporos Após a penetração das micorrizas ocorre a diferenciação das hifas intracelularmente dando origem aos arbúsculos e vesículas Figura 8 Durante o processo de simbiose entre planta e FMAs ocorre uma interação perfeita genética morfológica e funcional em que os nutrientes são transferidos para as raízes micorrizadas em troca de açúcares por meio de transportadores de membrana Já a associação de ectomicorrizas é mais específ ca em relação ao hospedeiro O processo é mediado por interações genéticas entre o fungo e o hospedeiro vegetal No campo para a formação dessas ectomicorrizas alguns fatores ambientais podem interferir como a disponibilidade de nutrientes e água temperatura luminosidade pH aeração do solo interações com outros microrganismos e f siologia da planta hospedeira Figura 8 Associações fúngicas de ectomicorrizas micorrizas arbusculares e endóf tos septados em gimnosper mas a corte transversal de Pinus roxburghii mostrando o manto micorrírico mn e as hifas f b rede de hartig f echas no córtex radicular de P roxburghii c rolo de hifas HC em Platycladus orientalis d rolo arbuscular ac hifas intracelulares ih e intercelular inh em célula cortical de Podocarpus macrophyllus e vesícula intracelular v em Cycas circinalis f vesícula intercalar em Cupressus macrocarpa g rolo de hifa de micorrizas arbusculares intra celular em Cryptomeria japônica k escleródios em célula cortical de raiz de T uja sp Fonte Nagaraj Priyadharsini e Muthukumar 2015 34 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Naturalmente quando a planta percebe a presença de um fungo maléf co ou seja patogênico responde com a formação de mecanismos de resistência químicos ou físicos com o objetivo de impedir que a infecção e colonização ocorra Já no caso da colonização por fungos micorrízicos este processo não ocorre As plantas não reagem em nível de defesa não havendo nenhuma reação marcante entre a parede celular do hospedeiro e o fungo Isso porque as micorrizas silenciam esses mecanismos de defesa da planta para poderem iniciar a sua infecção Como sintoma proveniente da infecção das micorrizas pode ocorrer eventualmente o engrossamento das paredes das células epidérmicas no ponto de infecção não sendo algo obrigatório Esse engrossamento não prejudica a associação simbiótica entre os dois organismos Assim as plantas hospedeiras não possuem resposta de defesa aos fungos micorrízicos Quando as hifas do fungo atravessam as células da planta a única reação é a de síntese de membrana e deposição de parede celular circundando esse sítio de infecção Esse caráter de simbiose mutualística da associação das micorrizas resulta em diversos benefícios para ambos os organismos envolvidos Essa dinâmica favorece os processos de absorção translocação e utilização de nutrientes e água além de ter a capacidade de promover o aumento da taxa de crescimento radicular e de inf uenciar indiretamente na microbiota do solo Tudo isso melhora o crescimento da planta favorecendo o estabelecimento em locais de estresse ambiental ou nutricional Em relação aos benefícios nutricionais da simbiose as hifas externas dos FMAs podem fornecer até 80 do fósforo 60 de cobre 25 do nitrogênio 25 de zinco e 10 do potássio requerido pelas plantas MARSCHNER DELL 1994 Além disso essa simbiose pode proteger as plantas contra estresse salino no solo e de condições de seca e pouca umidade no solo A associação com os FMAs também aumenta o vigor e a capacidade de sobrevivência das plantas e eleva a tolerância contra f topatógenos SUGAI COLLIER SAGGINJÚNIOR 2011 Existe um termo denominado dependência micorrízica caracterizada pelo grau de dependência da planta à micorrização para atingir seu máximo crescimento e produção em um determinado nível de fertilidade no solo e nível crítico de fósforo GERDEMANN 1975 Essa dependência pode variar de acordo com a espécie vegetal ou até mesmo cultivares de uma mesma espécie Essa variação da dependência entre as plantas e o fungo é mediada pela demanda e pela habilidade da planta em absorver fosfato do solo Plantas que requerem maiores níveis de fósforo conseguem se benef ciar mais dessa associação As hifas dos fungos micorrízicos são mais ef cientes na aquisição e transporte do fósforo do solo até as raízes do que o próprio sistema radicular das plantas até mesmo em condições de baixa disponibilidade desse nutriente muito comum nos solos brasileiros Dessa forma a efetividade dos FMAs é controlada também pela disponibilidade de fósforo no solo A matéria orgânica também é um fator importante na distribuição dos FMAs no ecossistema Nas regiões áridas como pastagens e desertos em que os solos possuem baixa quantidade de matéria orgânica os FMAs apresentamse de forma abundante Isso porque quando a matéria orgânica está em baixa concentração no solo há o estímulo da micorrização Estudos mostram que os FMAs possuem a capacidade de formar associações com a maioria das espécies vegetais de caatinga por exemplo mesmo com todas as limitações climáticas da região Mais de 95 das plantas são representantes signif cativos da f ora local e apresentam associações com FMAs SOUZA et al 2003 É importante lembrar que o estabelecimento o desenvolvimento e a conservação naturais são diretamente dependentes de associações com micorrizas já que estas proporcionam às plantas estratégias nutricionais maiores em relação a plantas não micorrizadas Isso benef cia sua sobrevivência em condições de estresse Ainda o manejo da simbiose micorrízica é uma estratégia para melhorar a nutrição e a produtividade de plantas agronomicamente importantes reduzindo assim custos com insumos além de ser uma prática sustentável para o ambiente 35 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA As orquídeas são fl ores bonitas e elegantes ideais para decoração de interiores Elas estão associadas intimamente com fungos micorrízicos As espécies desse grupo de plantas apresentam uma característica única uma estrutura parenqui matosa protocormo que utiliza a digestão enzimática das micorrizas para obter energia Esse fenômeno é denominado micotrofi smo e é responsável pelo suces so dessa família de plantas Para saber mais sobre os Fungos Micorrízicos Arbusculares FMA leia o artigo Aspectos da simbiose micorrízica arbuscular de Cavalcante Goto e Maia publicado nos Anais da Academia Pernambucana de Ciência Agronômica Disponível em httpinctflorabrasilnetwpcontentuploadsdownloads201010AAPCA V5R021pdf 36 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 2 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA CONSIDERAÇÕES FINAIS Nesta unidade observamos a importância da interação entre microrganismos e plantas Comumente fungos e bactérias são associados a doenças Entretanto muitas espécies desses organismos associamse com as plantas de forma benéf ca atuando no processo de f xação biológica de nitrogênio e disponibilizando nutrientes pouco disponíveis como o fósforo para a planta Observamos também que as interferências no ambiente como a monocultura e o aquecimento global são fatores que afetam diretamente todos os microrganismos visto que todos eles são diretamente dependentes de condições ideais de temperatura e umidade para uma colonização satisfatória e para completar seu desenvolvimento 37 37 WWWUNINGABR UNIDADE 03 SUMÁRIO DA UNIDADE INTRODUÇÃO 39 1 ECOLOGIA MICROBIANA DO SOLO 40 11 MICROBIOLOGIA DO SOLO 40 12 MICRORGANISMOS NO SOLO E SUAS FUNÇÕES 43 13 O SOLO COMO FONTE DE CRESCIMENTO PARA MICRORGANISMOS 43 14 ENZIMAS DO SOLO 45 2 INFLUÊNCIAS DOS FATORES AMBIENTAIS FÍSICOS E QUÍMICOS NO DESENVOLVIMENTO DA POPULAÇÃO MICROBIANA DO SOLO 46 21 INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA 46 22 INFLUÊNCIA DA UMIDADE 47 MICROBIOLOGIA DO SOLO PROFA MA ANGÉLICA MIAMOTO ENSINO A DISTÂNCIA DISCIPLINA MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA 38 WWWUNINGABR 23 INFLUÊNCIA DA TEXTURA DO SOLO 47 24 INFLUÊNCIA DO PH 48 25 PRÁTICAS CULTURAIS 48 3 INTERAÇÃO DE DEFENSIVOS AGRÍCOLAS COM A MICROBIOTA DO SOLO 49 CONSIDERAÇÕES FINAIS 53 39 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA INTRODUÇÃO A agricultura sustentável depende diretamente da qualidade do agrossistema Nesse contexto a estrutura do solo é um componente fundamental principalmente em relação à sua microbiota para a realização da ciclagem de nutrientes e da decomposição da matéria orgânica nos processos bioquímicos Todos esses processos envolvem a participação da fauna e de microrganismos presentes no solo como fungos bactérias protozoários e nematoides Além de realizarem a ciclagem de nutrientes e decomporem matéria orgânica alguns microrganismos presentes no solo possuem importância no crescimento vegetal como os fungos micorrízicos e as bactérias f xadoras de nitrogênio os quais estudamos na unidade anterior Esses microrganismos também fazem parte da microbiota natural do solo e afetam a disponibilidade de nutrientes e a estabilidade da matéria orgânica no meio Quanto maior for a microbiota presente no solo maior será a estabilidade nesse sistema uma vez que grupos funcionais de microrganismos são capazes de manter a integridade do ecossistema proporcionando melhores condições de desenvolvimento para qualquer espécie vegetal A microbiota também está ligada com a manutenção da estabilidade dos agregados do solo pela produção de proteínas e polissacarídeos atuando como um reservatório de vários nutrientes importantes para o desenvolvimento das plantas de modo a controlar toda a diversidade vegetal e outros organismos que habitam o solo Sendo assim o funcionamento da comunidade de microrganismos presente no solo é extremamente importante para o equilíbrio do ecossistema como um todo Esses microrganismos são bioindicadores da qualidade do solo uma vez que quanto mais abundante essa população maior abundância haverá em atividades bioquímicas e metabólicas Isso proporcionará respostas mais rápidas e ef cientes das espécies vegetais frente a adversidades ambientais externas apresentando maior potencial produtivo por meio do melhor aproveitamento dos compostos disponíveis no solo Na Unidade III estudaremos a ecologia microbiana do solo a f m de entender como esses microrganismos atuam os fatores que podem afetar seu desenvolvimento e a interação desses microrganismos com produtos químicos utilizados na agricultura 40 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 1 ECOLOGIA MICROBIANA DO SOLO 11 Microbiologia do Solo O solo é o grande suporte a todos os processos da vida Promove amparo físico e de nutrientes para que os organismos possam se desenvolver Além disso propicia a retenção e o movimento da água suportando grandes cadeias alimentares É uma grande estrutura organizada que abriga o maior número de microrganismos com maior diversidade que qualquer outro habitat ou ecossistema existente Esses microrganismos que compõem a microbiota do solo desempenham diversas funções as quais são essenciais para o funcionamento adequado do ecossistema Os microrganismos do solo possuem funções primárias governando reações de ciclagem e f uxo de nutrientes além de inf uenciarem diretamente a fertilidade do solo Exercem ainda efeitos na formação da estrutura dos agregados do solo deixando um ambiente favorável e ideal para o crescimento vegetal A fração sólida do solo é composta por 50 do seu volume total Os minerais ocupam 45 desse valor e a matéria orgânica 5 A matéria orgânica presente no solo pode ser classif cada como componente vivo e morto Os componentes vivos não ultrapassam 4 do carbono orgânico total presente no solo que são as raízes de plantas microrganismos e macrorganismos Já os componentes mortos compostos por restos vegetais e adubos verdes representam até 98 do carbono orgânico total presente no solo separados em fração leve ou matéria orgânica na fração pesada que contém húmus Além da fração sólida o solo possui sua fração líquida e gasosa A líquida é composta por água e por materiais dissolvidos a gasosa e composta por gases atmosféricos em diferentes proporções MOREIRA SIQUEIRA 2006 Diante do exposto f ca fácil entender como o solo é composto e sua importância para o desenvolvimento da vida No século XX a microbiologia do solo teve seu reconhecimento como ciência autônoma Seu objetivo era buscar entender e estudar melhor como os microrganismos presentes no solo são importantes na produção agrícola A microbiologia do solo portanto estuda os organismos de tamanho micro e macroscópico que habitam o solo e que participam da dinâmica dos processos citados anteriormente como ciclagem transporte de nutrientes A fração biológica do solo é composta por mesofauna pequenos animais microfauna e microf ora microrganismos Se um solo não possui nenhuma atividade biológica por parte desses organismos podemos dizer que esse é um solo sem vida e sem capacidade de abrigar outro tipo de vida Por isso as interações entre diferentes comunidades de organismos que habitam o solo contribuem diretamente para a manutenção da vida no solo e para todos outros organismos que são diretamente ligados a essa cadeia como os vegetais Segundo Sposito e Zabel 2003 a qualidade do solo pode ser def nida como sua capacidade de funcionar dentro de um ecossistema natural ou manejado bem como sua capacidade de sustentar a produtividade vegetal e animal manter ou até mesmo melhorar a qualidade do ar e da água sem prejudicar a saúde humana Figura 1 A avaliação de valores relacionados à qualidade do solo permite a avaliação da política de uso da terra em questão além de identif car áreas ou sistemas de manejo críticos Permite também avaliações de práticas que possuem potencial de degradar ou melhorar o solo ampliando o conhecimento e a compreensão sobre seu manejo sustentável Assim os valores médios obtidos por esses indicadores proporcionam o estabelecimento de limites inferiores e superiores da qualidade do solo ou das condições químicas físicas e biológicas adequadas VAN BRUGGEN SEMENOV 2000 Figura 2 41 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Figura 1 Fatores governados pela qualidade do solo e os atributos utilizados para sua quantif cação destacandose a diversidade microbiana Fonte Silveira e Freitas 2007 Figura 2 Representação da qualidade do solo determinada por indicadores em função do tempo Fonte Larson e Pierce 1994 Os solos que mantêm um alto conteúdo de biomassa microbiana são considerados solos com qualidade por serem capazes de estocar e ciclar mais nutrientes A Figura 3 representa o relacionamento das funções do solo em relação à produção vegetal 42 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Figura 3 Funções do solo atributos a elas relacionados e indicadores de qualidade do solo para a produção vegetal Fonte Tótola e Chaer 2002 Os indicadores de qualidade do solo não agem individualmente Nem mesmo uma única função poderia ser avaliada em relação a um único microrganismo visto que todos os atributos do solo necessitam ser colocados em relação a mais de um desses organismos O autor Stenberg 1999 propôs cinco critérios para a seleção de indicadores da qualidade do solo os quais os autores Tótola e Chaer 2002 adaptaram São eles a Devem integrar propriedades e processos biológicos físicos e químicos e representar propriedades ou funções do solo que são difíceis de medir diretamente b A relevância ecológica e a variação natural dos indicadores devem ser bem conhecidas c Devem ser sensíveis a variações em longo prazo no manejo e no clima mas resistentes a f utuações em curto prazo devido a mudanças climáticas ou ao desenvolvimento da cultura d Devem possibilitar sua medição acurada e precisa por meio de ampla variação de tipos e condições de solo e Devem ser de determinação simples e de baixo custo para permitir que um grande número de análises possa ser realizado 43 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 12 Microrganismos no Solo e suas Funções O solo é um sistema dinâmico um habitat excelente para populações microbianas Os principais microrganismos que compõem a microbiota do solo são fungos bactérias algas actinomicetos protozoários e nematoides A maior atividade biológica desses organismos concentrase nas primeiras camadas do solo entre 1 a 30 cm de profundidade Nessas camadas os microrganismos ocupam uma fração de aproximadamente 05 do volume total do solo representando menos que 10 da matéria orgânica ARAÚJO MONTEIRO 2007 Ainda assim é no solo que encontramos a maior quantidade de microrganismos agrupados em um único sistema Quanto maior a diversidade dessas espécies no solo mais ef ciente será o uso dos recursos disponíveis As interações interpopulacionais também contribuem para a maior ef ciência no uso dos recursos disponíveis no solo desde que a interação seja equilibrada ou seja quando uma população de organismo contribui para suprir a demanda nutricional de outra população e vice versa Conforme mencionado anteriormente a principal função desses microrganismos é a ciclagem de nutrientes e a degradação da matéria orgânica Entretanto os estudos avançam cada vez mais e novas atividades microbianas vêm sendo descritas contribuindo para o melhor entendimento dos ciclos do carbono nitrogênio ferro e manganês Os microrganismos respondem de forma muito rápida a mudanças de ambiente do solo que são decorrentes de alterações no manejo Assim a atividade microbiana do solo ref ete a inf uência conjunta de todos os fatores que regulam todos os processos em que estão envolvidos como a degradação da matéria orgânica e as transformações de nutrientes No processo de transformação da matéria orgânica os microrganismos retiram os nutrientes e a energia necessários para sua formação e desenvolvimento Por meio desse processo os microrganismos são capazes de imobilizar temporariamente os nutrientes em sua biomassa que serão liberados após a sua morte e decomposição tornandose então disponíveis para as espécies vegetais Todas as interações microbianas no solo podem ser classif cadas de acordo com os tipos de organismos que participam desse processo Tais interações podem ser entre dois microrganismos de espécies diferentes ou não entre microrganismos e plantas e entre microrganismos e outros organismos vivos Por exemplo uma bactéria pode interagir com outra bactéria com fungos com protozoários ou com as plantas Essas interações microbianas são importantes para os mais diferentes processos biológicos e bioquímicos no solo proporcionam aumento na produção de alimentos e contribuem para a conservação da qualidade ambiental Cada vez mais a função dos microrganismos no solo vem sendo estudada com o objetivo de melhorar o ecossistema e permitir melhores condições para o desenvolvimento vegetal além de contribuir para o aumento da produtividade agrícola com qualidade ambiental 13 O Solo como Fonte de Crescimento para Microrganismos O solo é um ambiente bastante heterogêneo descontínuo e estruturado pela fase sólida Constitui um meio ideal para o crescimento de diversos microrganismos As unidades estruturais do solo variam de 01 µm a 2mm de diâmetro Essa variabilidade no tamanho das partículas permite que ele seja composto por diversas comunidades criando um ambiente próprio micro habitat 44 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Além disso o solo é um reservatório imenso de nutrientes que são essenciais para o desenvolvimento e reprodução desses microrganismos Diversos elementos minerais fazem parte da biomassa microbiana e são extremamente importantes para reações metabólicas Os principais elementos são o carbono hidrogênio oxigênio nitrogênio fósforo e enxofre Todos esses nutrientes fazem parte do ciclo bioquímico do solo mediado por microrganismos Ao mesmo tempo esses componentes presentes no solo são essenciais para que os microrganismos possam completar seu ciclo de vida Naturalmente a biomassa microbiana tende a declinar rapidamente em condições de secagem do solo e aumenta com a recuperação da umidade Assim uma proporção signif cativa do carbono e do nitrogênio da biomassa microbiana pode ser liberada durante esses ciclos de secagem e umedecimento Diversos processos f siológicos e bioquímicos dos microrganismos são mediados por nutrientes minerais presentes no solo Moreira e Siqueira 2006 citam estes a Síntese de enzimas b Estabilização da parede celular c Estrutura do DNA e RNA d Divisão celular e Ligação de fagos à célula f Mobilidade g Interações simbióticas Muitos ambientes naturais podem ser limitados por nutrientes o que faz com que esses microrganismos tenham crescimento lento Em tais condições ocorre um estresse das células microbianas e é constatada a ausência de replicação desses microrganismos Dessa forma mesmo a adição de nutrientes mineiras via adubação na agricultura favorece o desenvolvimento e a atividade microbiana no solo A biomassa microbiana responde de forma rápida à adição de carbono e nitrogênio prontamente disponíveis A qualidade da matéria orgânica presente no solo também contribui para estimular o crescimento da biomassa microbiana e a adição de resíduos verdes de alta qualidade provenientes da agricultura pode aumentar a relação do carbono microbiano e do carbono orgânico nos solos O carbono e o nitrogênio presentes na cobertura vegetal morta podem ser aproveitados imediatamente pelos microrganismos do solo A presença de plantas também é um fator que estimula o crescimento microbiano no solo uma vez que a rizosfera exsuda constantemente compostos na forma prontamente disponível de carbono e nitrogênio sendo absorvidos também de imediatamente pela biomassa microbiana Outros substratos orgânicos estão presentes no solo como compostos de resíduos de animais A aplicação de esterco por exemplo também favorece a atividade e o desenvolvimento da microbiota do solo Os microrganismos podem ser divididos em função da forma como absorvem a energia do substrato a Quimioautotróf cos utilizam energia de substância inorgânicas b Heterotróf cos utilizam energia de compostos orgânicos 45 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA A atividade microbiana no solo é predominantemente heterotróf ca e a velocidade com que os substratos são decompostos depende da complexidade de sua cadeia carbônica Por exemplo substratos que contêm lignina cadeia de carbono complexa são mais resistentes à decomposição em comparação a substratos que contêm proteínas ou glicose cadeias simples de carbono e são mais rapidamente decompostos pelos microrganismos 14 Enzimas do Solo Entre todos os constituintes do solo é importante ressaltar que existem moléculas de natureza proteica especializadas com catalisar reações químicas Esses constituintes são denominados enzimas e exercem papel fundamental nos ciclos bioquímicos do solo na transformação de material orgânico além de acelerarem a ciclagem de elementos químicos Essas enzimas são produzidas pelos microrganismos habitantes do solo e catalisam a hidrólise de macromoléculas para sua absorção MELO et al 2010 As enzimas também são classif cadas de acordo com sua relação com o microrganismo a Enzimas endoleculares ou endoenzimas encontramse no interior da célula b Exoenzimas quando estão ligadas a uma membrana externa ou são excretadas Ou seja essas enzimas podem estar no interior da célula ou ligadas externamente a uma membrana celular na solução do solo adsorvidas à superfície de minerais ou substâncias húmicas presentes no solo participando ou formando polímeros com essas substâncias ou até mesmo no espaço interlamelar de minerais de argila A atividade enzimática total do solo é um somatório da atividade enzimática de organismos vivos como plantas animais e microrganismos e das enzimas abiônticas que são enzimas associadas à fração morta que se acumula no solo Ainda assim a maior parte das enzimas presentes no solo são produzidas pelos microrganismos que nele habitam As enzimas presentes no solo são utilizadas também como um parâmetro de qualidade dele por serem muito sensíveis a qualquer tipo de manejo e por estarem diretamente ligadas a transformações de nutrientes e à comunidade microbiana por catalisarem todas as reações bioquímicas YANG et al 2008 Qualquer organismo vivo no solo seja microrganismos ou raízes de planta contribui para o aumento da variedade de enzimas Geralmente as enzimas são associadas à proliferação de células viáveis mas podem também ser excretadas de uma célula viva ou liberadas na solução do solo por células mortas Essas enzimas excretadas para a solução do solo podem formar complexos com os coloides húmicos e se estabilizarem na superfície de partículas de argila ou matéria orgânica f cando ativas por tempo variável dependendo das condições ambientais encontradas e do tipo de enzima As enzimas que estão relacionadas com a ciclagem de nutrientes são aquelas que possuem a capacidade de hidrolisar os constituintes da matéria orgânica presente no solo além de serem fonte de energia como a celulase e a amilase participantes do ciclo do carbono ou a protease e urease participantes do ciclo do nitrogênio A enzima celulase promove a hidrólise da celulose estrutura mais abundante da parede celular de plantas É importante para a degradação de restos culturais além de ser indicadora da ciclagem de carbono SHAN et al 2008 Já a enzima amilase é amplamente produzida pelos microrganismos presentes no solo e catalisa a hidrólise do amido importante também na ciclagem do carbono As enzimas urease e protease participam do ciclo do nitrogênio A urease é envolvida no fornecimento de nitrogênio para as plantas e participa de forma direta da hidrolise da ureia A protease promove a mineralização do nitrogênio orgânico dos compostos orgânicos 46 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Essas são algumas das principais enzimas envolvidas na microbiota do solo A determinação da atividade enzimática de um solo fornece indicações sobre os níveis das atividades realizadas pelas populações microbianas presentes e é um fator importante para analisar o estado metabólico dos microrganismos no solo 2 INFLUÊNCIAS DOS FATORES AMBIENTAIS FÍSICOS E QUÍMICOS NO DESENVOLVIMENTO DA POPULAÇÃO MICROBIANA DO SOLO A exploração do homem e os diferentes tipos de manejo do solo resultam em diferentes níveis de estresse para as plantas e para a comunidade microbiana do solo O que nos permite avaliar o impacto ambiental sobre a microbiota do solo é a comparação entre perf s de comunidades microbianas em áreas nativas e áreas cultivadas ou exploradas de alguma forma São três os tipos de fatores que podem afetar diretamente a comunidade microbiana do solo físicos químicos e biológicos Dentre os fatores físicos destacamse as temperaturas extremas umedecimento e secagem do solo potencial osmótico compactação e destruição das estruturas do solo provenientes de gradagem e aração por exemplo Os fatores químicos envolvem variações de pH excesso ou falta de nutrientes de origem orgânica ou inorgânica salinidade poluentes e produtos químicos Já os fatores biológicos constituemse da introdução de organismos exógenos que possuam alta competitividade bem como crescimento descontrolado em relação a outros microrganismos Entretanto é interessante lembrar que raramente um fator irá ocorrer de forma isolada É muito comum estresses físicos químicos e biológicos ocorrerem de uma só vez A falta de substrato também é uma forma de desequilíbrio populacional da microbiota Como citado anteriormente a grande maioria dos microrganismos do solo é heterotróf ca e demanda substrato orgânico como fonte de energia para seu metabolismo e desenvolvimento Sendo assim a adição de substrato orgânico no solo pode aumentar signif cativamente a densidade populacional de microrganismo 21 Influência da Temperatura A temperatura é um dos fatores físicos mais importantes e determinantes na distribuição e atividade dos microrganismos do solo Esse fator pode afetar diretamente a f siologia dos microrganismos ou afetar indiretamente promovendo mudanças no ciclo de nutrientes e na atividade e disponibilidade de água Para saber mais sobre os microrganismos habitantes do solo assista ao vídeo A vida do solo Original de Ana Primavesi Disponível em httpswwwyoutubecom watchv5CP0xYOLEcM 47 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Os microrganismos são classif cados de acordo com a temperatura ótima para seu desenvolvimento conforme segue a Crióf los ou psicróf los crescem em temperaturas entre 10 a 15C b Mesóf los crescem em temperaturas entre 25 a 40C c Termóf los crescem em temperaturas entre 40 a 85C 22 Influência da Umidade A água é um fator essencial para os microrganismos presentes no solo A falta de água pode afetar diretamente o metabolismo intracelular o movimento dos nutrientes a pressão osmótica e outros aspectos que inf uenciam diretamente no desenvolvimento dos microrganismos Estudos apontam mudanças nas populações de microrganismos conforme os níveis de umidade no solo Moreira e Siqueira 2006 mostraram que quanto maior a umidade maiores são as populações de fungos presentes no solo 23 Influência da Textura do Solo A textura do solo impacta sua microbiota de modo que solos com maior quantidade de argila possuem potencial para estimular a manutenção da biomassa microbiana Os solos argilosos aumentam a absorção de compostos orgânicos e de nutrientes servindo como um tampão às mudanças de pH protegendo assim os microrganismos Geralmente o tamanho e a estabilidade dos agregados do solo aumentam a população microbiana presente Na agricultura comparando o sistema de plantio convencional com o plantio direto este último favorece a estabilidade dos agregados do solo promovendo assim o desenvolvimento de hifas de fungos por exemplo o que mantém a população microbiana do solo As partículas de argila do solo junto à matéria orgânica atuam como um suporte sólido absorvendo e concentrando diversos microrganismos em sua superfície Existe também a possibilidade de produção de substâncias extracelulares como as próprias enzimas já estudadas Essas substâncias interferem no processo de agregação das partículas do solo agindo como um cimento promovendo a formação de agregados que contribuem para a melhoria do solo Os fungos micorrízicos arbusculares por exemplo produzem uma glicoproteína denominada glomalina que atua na agregação das partículas de solo Sendo assim esses microrganismos também lançam mão de mecanismos que ajudam na estrutura do solo para seu benefício Consequentemente esse fator acaba sendo benéf co também para o desenvolvimento de espécies vegetais devido às condições ideais do solo após a ação da microbiota 48 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 24 Influência do pH Geralmente a biomassa microbiana se relaciona de forma positiva com o pH do solo Embora as condições dos solos ácidos possam exercer efeito negativo sobre muitas comunidades de microrganismos algumas comunidades são adaptadas a tal condição sem que esse fator interf ra diretamente no seu desenvolvimento Em algumas situações pode ser que a biomassa microbiana seja inibida quando o pH alcança valores baixos em torno de 20 a 30 Quando o pH está baixo ocorre um aumento no teor de alumínio que pode ser tóxico a muitos microrganismos presentes no solo Na agricultura para resolver esse problema a aplicação de calcário é uma opção viável Entretanto a calagem inicialmente possui a capacidade de estimular a biomassa microbiana do solo e após um valor determinado de pH é possível que essa população comece a cair O pH do solo também depende de vários fatores como o material de origem do solo a quantidade de adubação que a área recebe e a própria atividade microbiana do solo Diante disso os microrganismos podem ser classif cados também em relação à sua tolerância em uma faixa de pH conforme segue a Insensitivos toleram uma ampla faixa de pH b Neutróf los não toleram acidez ou alcalinidade necessitam de equilíbrio c Acidóf los desenvolvemse melhor em condições ácidas d Basóf los desenvolvemse melhor em condições alcalinas 25 Práticas Culturais Os diferentes sistemas de manejo de solo e culturas promovem modif cações consideráveis ao solo podendo alterar a disponibilidade de nutrientes água oxigênio além de afetar diretamente sua microbiota No sistema convencional a ação de revolver o solo pode causar distúrbios nos primeiros 25 cm de sua superfície Esse processo transforma os horizontes superf ciais em zonas homogêneas o que leva à perda de um habitat de solo e à diminuição da densidade de microrganismos presentes nele Os fungos micorrízicos por exemplo possuem hifas muito f nas e o processo de revolvimento do solo rompe essas hifas além de expôlas ao sol e calor excessivo tornandoas inviáveis Sendo assim os diferentes tipos de manejos de solo afetam seu equilíbrio seja de forma benéf ca ou maléf ca O Sistema de Plantio Direto SPD temse mostrado uma das melhores alternativas para conservar a microbiota do solo uma vez que esse sistema tem o revolvimento mínimo do solo O SPD favorece o aproveitamento de água permite a cobertura vegetal do solo e mantém a temperatura a matéria orgânica e a estrutura física do solo Em razão da menor área de contato com o solo resulta na decomposição mais lenta da matéria orgânica afetando de forma positiva a fertilidade do solo Esse sistema também proporciona maior quantidade de resíduos na superfície do solo aumentando a disponibilidade de substrato para os microrganismos Todos esses elementos são fatores que favorecem diretamente a microbiota do solo e consequentemente promovem o desenvolvimento de espécies vegetais 49 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA No SPD a massa microbiana do solo e suas atividades são maiores nas camadas superf ciais do solo em comparação ao sistema convencional Assim o SPD tende a aumentar a quantidade de matéria orgânica nas primeiras camadas do solo aumentando também o compartimento microbiano pois diminui a amplitude da maioria dos efeitos ambientais que poderiam prejudicar essas comunidades 3 INTERAÇÃO DE DEFENSIVOS AGRÍCOLAS COM A MICROBIOTA DO SOLO A atividade humana causa impacto para todo o tipo de vida na natureza Em relação ao solo essas atividades podem causar mudanças físicas e químicas no solo seja pela adição ou pela remoção de elementos Todos esses fatores podem inf uenciar de alguma maneira na microbiota do solo Em relação à interação desses microrganismos com defensivos agrícolas muitas vertentes são estudadas Os fungicidas por exemplo frequentemente podem exercer um efeito inibitório na população de microrganismos no solo Já os herbicidas apresentam efeitos variados podendo diminuir ou não essa população de microrganismos Os efeitos de agroquímicos podem afetar também as enzimas do solo dependendo da dose e da composição do produto Isso porque certas moléculas são capazes de desorganizar as estruturas físicas da membrana desses microrganismos modif cando seus mecanismos Essas modif cações atuam diretamente na produção das enzimas extracelulares ou intracelulares ou mesmo mudanças bioquímicas nas enzimas após sua produção Geralmente esses problemas estão relacionados aos fungicidas que possuem essa característica de desorganização celular da membrana A modif cação da membrana celular dos microrganismos pode ser causada também por outras substâncias que compõem os agroquímicos como óleos ou solventes orgânicos os quais possuem a capacidade de aumentar a permeabilidade da membrana inf uenciando as interações entre lipídeos até o rompimento da ligação hidrofóbica entre os lipídeos e as regiões apolares da membrana celular Outros danos também podem ser causados Um exemplo é a interação entre lipídeos e radicais livres como os herbicidas do grupo bipiridílio devido ao ataque dos radicais peróxi e hidroxil sobre os lipídeos da membrana celular HARRIS DODGE 1972 Esses fatores podem levar à morte dos microrganismos no solo e no caso de os microrganismos sobreviverem podem ocorrer alterações como a inibição de enzimas e a interrupção da biossíntese de novas moléculas Ampofo Tetteh e Bello 2009 estudaram o efeito de três agroquímicos sendo um inseticida dimetoato e dois herbicidas paraquat e glifosato e avaliou posteriormente o número total de microrganismos presentes no solo Os autores observaram redução de 825 no número de organismos no solo tratado com glifosato e de 9286 no solo tratado com paraquat Para entender mais da microbiota do solo e da qualidade ambiental leia o livro Microbiota do Solo e Qualidade Ambiental de Adriana Parada Dias da Silveira e Sueli dos Santos Freitas Disponível em httpwwwiacspgovbrpublicacoes publicacoesonlinepdfmicrobiotapdf 50 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Entretanto em relação às bactérias isoladamente não houve redução na população com o uso de inseticida É importante ressaltar que alguns produtos químicos podem ser fonte de nutrientes para os microrganismos presentes no solo e também podem benef ciar o seu crescimento aumentando a atividade enzimática A aplicação de herbicidas no solo por exemplo pode servir como fonte como substrato para o crescimento microbiano Além disso alguns microrganismos possuem a capacidade de degradação desses compostos Da mesma forma que a matéria orgânica é degradada por toda microbiota presente no solo os produtos químicos aplicados no solo também A degradação destes é inf uenciada por microrganismos e por enzimas específ cas Entretanto ainda que os microrganismos possam agir degradando os químicos aplicados no solo muitas vezes ainda restam resíduos desses compostos que podem f car ativos por algum tempo De acordo com Hellawell 1988 dependendo do tipo de substância o tempo para que se tornem inativos no solo varia de seis meses para compostos como toluinas nitrilas e fenoxi e de um até dezoito meses quando se trata de compostos derivados de ureia picloram e triazinas No processo de degradação desses compostos químicos os microrganismos assimilam os produtos provenientes desse processo Essa é uma etapa extremamente importante para a manutenção da sanidade da microbiota do solo FUENTES et al 2010 A degradação microbiológica de outros compostos é denominada de biodegradação e é considerada a principal vida de deterioração de produtos no solo Além de utilizarem os produtos da degradação como substrato podem transformálos em energia para sua sobrevivência A biodegradação envolve a oxidação de vários compostos intermediários em moléculas mais simples como água e CO2 O catabolismo e o metabolismo microbianos são os principais meios da biodegradação Os fungos e as bactérias são descritos como os principais organismos degradadores de herbicidas Assim são responsáveis pela transformação do herbicida dando origem a moléculas mais simples como citado no parágrafo anterior além de originar metabólitos que são menos tóxicos do que a molécula inicial MONTEIRO 2001 São duas as estratégias apresentadas pelos microrganismos para a metabolização de herbicidas a Catabolismo o herbicida é absorvido e quebrado em moléculas muito menores gerando energia Assim a biomassa microbiana é favorecida uma vez que tira energia do substrato b Cometabolismo o herbicida é transformado por reações metabólicas entretanto não serve como fonte de energia para os microrganismos Assim é preciso que haja um substrato secundário ou seja outra fonte de energia e carbono para que os microrganismos consigam degradar tais moléculas Geralmente nesse caso não ocorre a transformação completa da molécula Os autores Cycón Wójcik e PiotrowskaSeget 2009 observaram a biodegradação do inseticida diazinom pelas bactérias Serratia liquefaciens S marcescens e Pseudomonas sp e em 14 dias de 80 a 92 da dose inicial do inseticida foi degradada por essas bactérias Sagar e Singh 2011 também observaram a biodegradação por duas espécies de fungos Fusarium poae e F solani frente ao pesticida lindane Os autores observaram uma degradação do composto pelo fungo F poae de 567 e de 594 pelo fungo F solani Por meio de análise de cromatograf a gasosa os autores conf rmaram a utilização e a biodegradação do lindane por ambos os fungos 51 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Como observamos a aplicação de produtos químicos no solo pode ocasionar prejuízos ou benefícios para a microbiota dependendo da molécula e da sua persistência Figura 4 A degradação de diferentes compostos por parte dos microrganismos mostra uma adaptação da microbiota de solos com a presença desses produtos Por exemplo estudos mostraram que a aplicação do herbicida glifosato teve efeito positivo sobre a população microbionada do solo aumentando o número de fungos e actinomicetos sem afetar a população de bactérias ARAÚJO MONTEIRO ABARKELI 2003 Por outro lado os autores Andrighetti et al 2014 mostraram que o herbicida glifosato apresentou efeitos negativos na multiplicação de bactérias dos solos contaminados Mesmo assim os resultados evidenciaram que o glifosato foi utilizado como fonte de nutrientes pela microbiota como um todo fungos actinomicetos Os mesmos autores ainda af rmam que a microbiota presente nos solos com menor tempo de aplicação do herbicida glifosato demonstra maior capacidade de degradação do que aquela existente nos solos com um período maior de aplicação Ainda assim os autores Zobiole et al 2010 af rmam que aplicações repetidas do herbicida glifosato podem interferir nas bactérias da rizosfera prejudicando o crescimento delas Dessa forma ainda que os microrganismos possam se benef ciar de moléculas químicas aplicadas no solo essa aplicação deve ser feita com cautela a f m de não prejudicar a microbiota do solo Figura 4 Destino dos pesticidas aplicados na agricultura Fonte Mancuso Negrisoli e Perim 2011 52 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA O aumento da produção de alimentos e da produtividade é o objetivo da agricultu ra moderna Entretanto não podemos apenas retirar os nutrientes do solo é preci so repor esses nutrientes e proporcionar um ambiente físico e químico adequado para o estímulo da atividade dos microrganismos que habitam o solo Mantendo e estimulando as comunidades microbianas garantimos um sistema de produção de melhor qualidade e ao mesmo tempo ecologicamente sustentável com redu ção de custos Os microrganismos decompõem restos vegetais e restos animais e os transfor mam em gases e elementos minerais que podem ser utilizados por outros orga nismos incluindo as plantas Dessa forma a produção de matéria orgânica au menta tornando o solo mais fértil naturalmente Além disso os microrganismos atuam desde o início da formação do solo e po dem também ser responsáveis pelo controle biológico de pragas e doenças que prejudicam o desenvolvimento das plantas Desse modo quanto maior for a diver sidade microbiana no solo maior será sua qualidade Solos pobres em microrga nismos se tornam frágeis e suscetíveis a processos degradativos que os tornam menos próprios para a agricultura Qual é a impotência dos microrganismos para o solo Como seria o solo sem a presença da microbiota viva Juntamente com a fauna e o sistema radicular das plantas os microrganismos compõem a parte viva do solo Esses microrganis mos podem ser utilizados como bioindicadores da qualidade do solo por estarem ligados ao seu funcionamento mantendo uma relação íntima com componentes físicos e químicos Sem a presença da microbiota viva o solo seria apenas uma mistura de areia e argila sem vida O fator que faz o solo ser vivo e funcionar como uma maquinaria biológica são os microrganismos Dessa forma sem essas co munidades seria impossível o cultivo de qualquer espécie vegetal e consequen temente da vida 53 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 3 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA CONSIDERAÇÕES FINAIS Nesta unidade observamos a importância da atividade microbiana nos solos fator responsável pela transformação de nutrientes bem como pela decomposição da matéria orgânica características que são fundamentais para o estruturamento e a fertilidade do solo Vimos que há uma interação benéf ca ou não entre defensivos agrícolas e microrganismos em que pode ocorrer a redução ou o aumento dessas populações frente a diferentes tipos de compostos Vimos ainda que os microrganismos agem degradando esses compostos químicos no solo utilizando seu produto como substrato para sua sobrevivência Quanto maior for a população de microrganismos no solo maior será a qualidade dele e menos sensível estará a efeitos deletérios podendo esses microrganismos ser utilizados na predição de problemas ligados à degradação do solo e à redução da produtividade 54 54 WWWUNINGABR UNIDADE 04 SUMÁRIO DA UNIDADE INTRODUÇÃO 55 1 MICRORGANISMOS NO CONTROLE BIOLÓGICO 56 11 AGENTES DE CONTROLE BIOLÓGICO 58 12 MICRORGANISMOS NA INDUÇÃO DE RESISTÊNCIA CONTRA PATÓGENOS 60 2 UTILIZAÇÃO DE MICRORGANISMOS NA INDÚSTRIA 63 3 NORMAS EM LABORATÓRIO DE MICROBIOLOGIA 66 31 BIOSSEGURANÇA 67 311 SEGURANÇA NO LABORATÓRIO DE MICROBIOLOGIA 67 32 BOAS PRÁTICAS LABORATORIAIS BPLS 68 CONSIDERAÇÕES FINAIS 70 MICRORGANISMOS E O MERCADO PROFA MA ANGÉLICA MIAMOTO ENSINO A DISTÂNCIA DISCIPLINA MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA 55 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA INTRODUÇÃO Os microrganismos principalmente fungos e bactérias são comumente associados a doenças tanto de humanos quanto de animais e plantas Entretanto como já estudamos em unidades anteriores os microrganismos desempenham diversas funções no ambiente Muitos microrganismos podem ser utilizados na indústria benef ciando a sociedade como um todo Na agricultura esses microrganismos são utilizados em grande escala como vimos anteriormente na ciclagem de nutrientes e compostos no solo bem como na associação benéf ca com plantas promovendo seu crescimento e conferindolhe maior resistência Podem também ser utilizados como agentes de controle biológico em que um ou mais microrganismo atua de forma antagônica a um determinado patógeno impedindo de alguma forma seu desenvolvimento ou colonização e alimentação do hospedeiro O controle biológico de doenças é uma vertente bastante difundida na agricultura e ganha cada vez mais força em virtude da preocupação com o meio ambiente e com a resistência de doenças a princípios ativos de defensivos agrícolas É uma prática que promove benefícios diretos e indiretos pois controla efetivamente a doença e confere maior resistência à planta Além disso os microrganismos são utilizados na indústria como a alimentícia e a farmacêutica em processos de fermentação de pães vinhos e cervejas bem como na produção de antibióticos para uso humano e animal Sendo assim conhecer a importância desses microrganismos em nossa sociedade é enriquecedor E para que todos esses microrganismos tivessem suas funções benéf cas estabelecidas muitas pesquisas foram realizadas Todas as pesquisas envolvendo microrganismos são realizadas em laboratórios de microbiologia Dessa forma é importante também conhecermos o funcionamento de um laboratório e as boas práticas laboratoriais Esta unidade portanto irá abordar o controle biológico de doenças a utilização dos microrganismos na indústria e as boas práticas laboratoriais para que possamos completar o entendimento a respeito dos microrganismos 56 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA 1 MICRORGANISMOS NO CONTROLE BIOLÓGICO O uso intensivo e indevido de produtos químicos para o controle de f topatógenos na agricultura pode promover problemas ambientais como a contaminação do solo da água dos animais e dos alimentos a intoxicação de agricultores e a resistência de patógenos a princípios ativos Todos esses fatores ocorrem em função de um desequilíbrio biológico proveniente do uso indevido dos defensivos agrícolas como doses e aplicações acima do recomendado e utilização do mesmo princípio ativo sem rotatividade Esses fatores podem afetar diretamente a ciclagem de nutrientes e a matéria orgânica do solo por meio da eliminação de organismos benéf cos o que reduz a biodiversidade Entretanto a proteção de plantas conferida pelo uso de defensivos agrícolas também apresenta vantagens quando utilizados de forma correta e adequada Para o sucesso da aplicação de um fungicida por exemplo é importante ter o conhecimento técnico do produto da forma de aplicação e da dose recomendada para cada cultura e não necessariamente da ecologia da f siologia da espéciealvo ou suas interações biológicas BETTIOL 2008 Por outro lado a preocupação da sociedade com os impactos ambientais causados pelo uso indevido de produtos químicos está cada vez maior Esse fato resulta em um mercado de alimentos produzidos sem o uso de produtos químicos ou até mesmo de alimentos que exijam certif cação de que os defensivos agrícolas foram utilizados de forma adequada Assim a busca por alternativas que substituam os produtos químicos ou que permitam seu menor uso está cada vez mais presente nos estudos BETTIOL 2008 Dentre as alternativas para a produção de alimentos com menos produtos químicos destacase o controle biológico O controle biológico de doenças é uma ciência que teve início em 1926 quando pesquisadores publicaram trabalhos sobre fatores que afetavam a patogenicidade de Streptomyces scabies agente causal da sarna comum da batata Alguns anos depois em 1931 os pesquisadores empregaram pela primeira vez o termo controle biológico Assim o termo controle biológico pode ser def nido como o resultado da interação de um hospedeiro patógeno e outros microrganismos que limitam de alguma forma a atividade do patógeno ou aumenta a resistência do hospedeiro Os componentes do controle são compostos pelo patógeno agente causador da doença pelo hospedeiro e pelo antagonista agente de controle biológico que podem sofrer inf uências do ambiente interagindo em um sistema biológico Para que o controle biológico seja efetivo deve haver a redução da densidade de inóculo ou das atividades determinantes do patógeno por meio de um ou mais microrganismo Os microrganismos controlam os patógenos de plantas interferindo em alguma das atividades determinantes da doença como crescimento infectividade agressividade e virulência do patógeno durante o processo de parasitismo Também podem agir por efeito antagônico O termo antagonista diz respeito a qualquer agente biológico que interf ra no ciclo de vida de um segundo organismo Assim o controle biológico é uma alternativa ef ciente no manejo de doenças de plantas f topatógenos e caracterizase pela utilização de outros organismos que agem direta ou indiretamente sobre os patógenos O controle biológico tem como objetivo manter equilíbrio no sistema fazendo com que o hospedeiro não sofra danos signif cativos na presença do patógeno em função da ação controladora exercida pelo agente de controle biológico São três as formas de se interpretar o controle biológico 57 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA a Como um estudo em diferentes áreas que abrange ecologia de populações comportamento f siologia e genética b Como um fenômeno natural em que praticamente toda espécie de organismos existentes possui inimigos naturais que são capazes de regular sua população c Como uma estratégia de controle de patógenos por meio da utilização de parasitoides e predadores Ainda duas vertentes do controle biológico podem ser abordadas o natural e o aplicado O controle biológico natural envolve as ações combinadas de fatores bióticos e abióticos do meio ambiente como um todo na manutenção das densidades populacionais de microrganismos bem como nas características da população realizando um equilíbrio natural Sabese que muitos organismos maléf cos às plantas podem ser mantidos em densidades baixas por meio da ação de inimigos naturais que ocorrem no campo em um ecossistema em equilíbrio Já o controle biológico aplicado envolve a interferência do homem que objetiva incrementar as interações de antagonismo entre microrganismos agentes de controle biológico e patógeno que ocorreriam naturalmente Envolve também a importação de agentes biológicos de um país para outro ou de regiões para outras de modo a exercer equilíbrio biológico a uma determinada praga Em relação ao antagonismo do agente de controle biológico e o patógeno podemos dividir esses mecanismos em Antibiose interação entre os microrganismos em que o organismo antagônico produz metabólitos que afetam negativamente o f topatógeno inibindo seu crescimento eou germinação Competição interação entre dois ou mais organismos que competem principalmente por alimentos oxigênio e espaço Parasitismo um organismo se nutre de estruturas de outro organismo O agente de controle biológico se alimenta das estruturas do f topatógeno Predação um organismo de controle biológico obtém alimento a partir do f topatógeno e de diversas outras fontes Hipovirulência introduzir uma linhagem menos agressiva ou não patogênica do patógeno que possa transmitir essa característica para as linhagens patogênicas Ainda na utilização do controle biológico de f topatógenos podemos adotar três estratégias a Controle biológico do inóculo do patógeno esse controle envolve a destruição da fonte de inóculo do patógeno ou a prevenção de sua formação por meio da aplicação de microrganismos antagonistas em préplantio ou sulco de plantio Dessa forma evitamos que o patógeno chegue até a planta hospedeira 58 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA b Proteção biológica da superfície da planta nesse processo realizase a introdução massal de microrganismos antagônicos que apresenta um dos maiores sucessos atuais no controle biológico c Controle biológico por meio da indução de resistência esse tipo de controle consiste na ativação de mecanismos de defesa latentes da planta pelo microrganismo Tratase de uma tecnologia que vem se desenvolvendo nos últimos anos por isso será tratada em um tópico separadamente mais adiante Na agricultura atual diversos produtos são registrados para as mais variadas culturas e patógenos O emprego desses microrganismos como agentes de controle biológico é realizado no tratamento de sementes no tratamento de solo na parte aérea da planta e no tratamento de ferimentos de poda no caso de frutíferas 11 Agentes de Controle Biológico Os fungos e bactérias são os principais organismos utilizados como agentes de controle biológico de f topatógenos atualmente Nesse sentido destacamse os fungos do gênero Trichoderma O efeito benéf co de fungos do gênero Trichoderma no controle de doenças está associado principalmente aos efeitos diretos sobre os f topatógenos Um dos mecanismos mais promissores desse fungo é sem dúvida a sua capacidade de induzir resistência Entretanto esse mecanismo tem sido pouco estudado talvez porque as pesquisas tenham se concentrado nos mecanismos diretos do fungo mais especif camente o micoparasitismo e a antibiose HARMAN et al 2004 No mercado existem diversas formulações disponíveis como produtos de controle biológico à base de Trichoderma incluindo as formas de pó molhável grânulos dispersíveis suspensão concentrada óleo emulsionável grãos colonizados e esporos secos As principais espécies comercializadas atualmente são Trichoderma harzianum T asperellum T stromaticum e T viride MICHEREFF 1991 As espécies de Trichoderma possuem os mecanismos de parasitismo de outros fungos f topatogênicos aproveitandoos como uma fonte nutricional Além disso os autores Harman e Bjorkman 1998 relataram diversos outros mecanismos empregados no biocontrole utilizando Trichoderma como o micoparasitismo parasitismo de outros fungos antibiose competição por espaço sítio de alimentação e nutrientes desativação de enzimas do patógeno aumento da tolerância da planta a estresses e indução de resistência Esses fatores são estabelecidos por meio do crescimento rápido desse fungo no solo bem como pela liberação de metabólitos produzidos pelo mesmo Além do uso como agente de controle biológico os fungos do gênero Trichoderma são ainda mais utilizados devido as suas outras características como estimulador do crescimento de plantas e até mesmo biodegradador de produtos químicos com alta persistência no ambiente Em relação ao mecanismo por antibiose os fungos do gênero Trichoderma produzem metabólitos secundários que possuem atividade biológica Tais metabólitos podem incluir diversos grupos naturais de natureza química que estão relacionados à sobrevivência do fungo e à competição contra outros microrganismos Existem cepas desse fungo que são capazes de produzir mais de 100 tipos de metabólitos diferentes com potencial antifúngico que agem como biocontrole de fungos f topatogênicos HARMAN et al 2004 59 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Em relação à competição por nutrientes Trichoderma spp compete com os f topatógenos por carbono nitrogênio e outros fatores de crescimento somando com a competição por sítios de infecção e espaço VINALE et al 2008 Esse fungo possui uma capacidade grande de mobilizar nutrientes no solo o que lhes confere vantagem competitiva pois os tornam mais ef cientes que outros microrganismos na competição por exsudatos liberados pelas sementes durante o processo de germinação que estimulam também a germinação de propágulos fúngicos HARMAN et al 2004 Outro fator interessante é um produtor ef ciente de esporos e de enzimas degradadoras de parede celular Assim com a grande produção de esporos os fungos do gênero Trichoderma conseguem ampliar sua população no solo de forma ef ciente aumentando sua vantagem competitiva Além disso o arsenal enzimático produzido por ele possui grandes propriedades antifúngicas como as enzimas líticas quitinase glucanase celulases entre outras VINALE et al 2008 As espécies de Trichoderma também são descritas como agentes de controle biológico de f tonematoides Seu modo de ação é pela competição por exsudatos liberados pelas sementes no processo de germinação e desenvolvimento radicular fator que inibe a eclosão de ovos pela falta de estímulo ocasionado pela redução ou falta dos exsudatos HARMAN et al 2004 Freitas et al 2012 observaram por meio de teste de mortalidade de J2 in vitro que os f ltrados dos isolados de Trichoderma avaliados foram ef cientes em promover a mortalidade dos juvenis após 24 horas De acordo com Devrajan e Seenivasan 2002 f ltrados desse fungo possuem efeito tóxico sobre juvenis e adultos de Meloidogyne spp Em relação às bactérias um dos gêneros mais estudados como agente de controle biológico é o Bacillus spp o qual vem sendo utilizado comercialmente como biocontrole de f topatógenos além de potencial no aumento da produtividade de diversas culturas Estudos mostram que além de atuar como agente de biocontrole Bacillus spp também atua como promotor de crescimento em plantas Esse fator também é importante no controle de doenças uma vez que aumenta a capacidade da planta de se recuperar de estresses bióticos e abióticos Atualmente no mercado existem também diversos produtos à base de Bacillus spp destacando a espécie Bacillus subtilis o qual faz parte da formulação de muitos bioprodutos ef cientes no controle de doenças e no crescimento das plantas sendo produtos com grande viabilidade de uso HAMMAMI et al 2009 Esse gênero de bactéria atua como antagonista direto sobre os f topatógenos envolvendo mecanismos de antibiose por meio da síntese de substâncias antimicrobianas e compostos voláteis além de também competirem por espaço e nutrientes LEELASUPHAKUL et al 2008 No geral os microrganismos que agem por antibiose possuem um amplo espectro de ação inibindo fungos bactérias e nematoides sendo que a inibição pela produção de substâncias tóxicas é a mais efetiva KUPPER GIMENESFERNANDES GOES 2003 Bacillus subtilis produzem uma variedade grande de metabólitos antifúngicos como lipopeptídeos que são compostos cíclicos de diversos αaminoácidos ligados a um único βamino iturinas ou βhidroxi surfactinas e fengicinas ácido graxo As leveduras também são utilizadas como método alternativo de controle biológico por possuírem diversas características desejáveis como alta capacidade de utilização e competição por nutrientes alta proliferação mecanismos de antibiose e hiperparasitismo Como agentes de controle biológico as leveduras atuam na inibição do ciclo de vida do f topatógeno ou já no estágio de desenvolvimento da doença de diferentes formas Sendo assim esses agentes biológicos podem proporcionar diferentes níveis de controle atuando na prevenção da infecção na redução do desenvolvimento das colônias dos f topatógenos no tecido do hospedeiro ou na diminuição da sobrevivência ou esporulação 60 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA A competição por espaço e nutrientes é o mecanismo de ação mais estudado em leveduras Essa competição entre os microrganismos é considerada um dos mecanismos do controle biológico indispensável nos estudos de interações entre levedurafungo f lamentoso BLEVE et al 2006 Fungos f topatogênicos são patógenos que necessitam de aberturas naturais ou não ferimentos estômatos etc no tecido da planta para causar a doença Sendo assim agentes utilizados como biocontrole devem ser aptos a competir de fato com os patógenos por esses sítios de infecção de modo a impedir o patógeno de se nutrir e ter espaço para se desenvolver prevenindo assim a reprodução e a infecção PUNJA UTKHEDE 2003 Algumas leveduras têm a capacidade de secretar uma toxina proteica que pode matar outras células de leveduras sensíveis a ela Essa secreção foi denominada como toxina killer As leveduras da linhagem killer cujas espécies mais estudadas são S cerevisiae e Kluyveromyces lactis além de controlar o crescimento de leveduras sensíveis a ela podem inibir outros grupos de microrganismos como bactérias e fungos f lamentosos Há estudos em que leveduras killer foram empregadas no controle de outros f topatógenos atuando particularmente no crescimento micelial CABRAL et al 2009 Atualmente a utilização de microrganismos como agente de controle biológico em póscolheita vem tomando cada vez mais espaço no mundo pelo principal fato de não deixar resíduos nos frutos Pesquisas mostram que a utilização de leveduras de diferentes gêneros como Cryptococcus laurentii C inf rmominiatus Candida saitoana C oleophila vem trazendo bons resultados no controle de doenças nesse período FRAVEL 2005 Blum et al 2004 avaliaram a capacidade da levedura C laurenti de diminuir a incidência de mofo branco Penicillium expansum podridão amarga Glomerella cingulata e da podridãoolhodeboi Pezicula malicorticis em duas cultivares de maçãs Gala e Fuji e constataram além da diminuição da incidência diminuição do diâmetro das lesões Machado e Bettiol 2010 constataram que em plantas de Lírio Lilium spp a levedura Sporidiobolus pararoseus reduziu tanto incidência quanto severidade de Botrytis cinerea e que são imprescindíveis a utilização e a manutenção de leveduras em elevada população nessas plantas para que se tenha um controle biológico satisfatório da doença O uso excessivo de fungicidas no controle de f topatógenos acaba por eliminar boa parte da população de leveduras deixando os nutrientes disponíveis aos patógenos Camatti Sartori et al 2006 observou que quando as leveduras foram isoladas em sistema de cultivo convencional integrado e orgânico a população de leveduras endofíticas foi três vezes maior nos frutos orgânicos em relação aos outros dois 12 Microrganismos na Indução de Resistência contra Patógenos Naturalmente todas as plantas possuem um mecanismo de resistência natural contra patógenos Esses mecanismos podem ser físicos ou químicos e préexistentes Essa resistência é a capacidade que a planta tem de atrasar ou evitar a entrada de um determinado microrganismo impedindo a colonização por meio da ativação de mecanismos de defesa CAMARGO 2018 De acordo com o autor Agrios 2005 na natureza a resistência é uma regra e a doença é uma exceção É por esse motivo que as plantas possuem naturalmente tais mecanismos de defesa Esses mecanismos estão presentes na planta independentemente da chegada ou não do patógeno e podem permanecer inativos ou latentes sendo acionados quando a planta estiver exposta a agentes que irão induzir essa defesa Nesse sentido a indução de resistência consiste em ativar mecanismos de defesas latentes presentes na planta por meio de agentes indutores eliciadores SMITH 1996 sejam eles bióticos ou abióticos CAVALCANTI et al 2006 61 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA O uso de indutores de resistência é uma alternativa com grande potencial para promover a redução da severidade de doenças em diversas culturas pois apresenta efetivo controle de muitos patógenos quando ativada por meio de indutores O agente eliciador ativa os mecanismos de defesa da planta em resposta à presença de um patógeno A resistência natural das plantas é uma habilidade de prevenir ou retardar o estabelecimento de uma doença em seus tecidos em um processo mediado por mecanismos constitutivos eou pósformados ALVES 2007 Os mecanismos constitutivos estão presentes na planta independentemente da presença do patógeno como é o caso da parede celular Já as defesas pósformadas podem ser ocasionadas pela exposição a agentes indutores CHOUDHARY PRAKASH JOHRI 2007 Nesse sentido a indução de resistência é um mecanismo bioquímico pósformado podendo ser dividida de duas formas Resistência Sistêmica Adquirida SAR e Resistência Sistêmica Induzida SIR A SAR é ativada quando a planta é exposta a moléculas sintéticas por exemplo Já a SIR é ativada pela presença de microrganismos seja do próprio patógeno ou de microrganismos benéf cos As rotas de sinalização são distintas pois a SAR é governada pela rota do ácido salicílico e a SIR pela rota do ácido jasmônico e etileno A indução de resistência por Trichoderma age como SIR Essa indução ocorre quando estruturas de propagação do fungo são adicionadas ao solo e após algum tempo ocorre a colonização da raiz O processo de colonização das raízes envolve a habilidade do fungo em reconhecer aderir penetrar e suportar os metabólitos tóxicos produzidos pelas plantas em resposta à invasão A aderência à superfície das raízes pode ser mediada por pequenas proteínas hidrofóbicas presentes nas células mais externas da superfície do fungo e por proteínas tipo expansinas que têm como função expandir as f bras de celulose da parede celular vegetal facilitando a ação de um arsenal de celulases produzidas por Trichoderma As espécies vegetais também reagem contra as invasões fúngicas pela síntese e acúmulo de compostos antimicrobianos Em fungos do gênero Trichoderma essa resistência tem sido associada à presença dos sistemas de transporte ABC Esses sistemas são fatoreschave na interação múltipla estabelecida pela linhagem de Trichoderma com outros microrganismos em um ambiente potencialmente tóxico ou antagônico com rápida degradação de compostos fenólicos exsudados pelas plantas A interação entre o isolado de Trichoderma e a planta desencadeia modif cações massivas no transcriptoma e no metabolismo vegetal levando a um acúmulo de compostos antimicrobianos propiciando a resistência HARMAN et al 2004 BROTMAN GUPTA VITERBO 2010 A indução de resistência mediada por Trichoderma ainda não é totalmente esclarecida mas se sabe que proteínas elicitoras são produzidas pelo ataque do patógeno e reconhecidas pelos receptores na planta Esse reconhecimento é mediado por uma cascata de sinais que levam à resposta de defesa ou de suscetibilidade HAMMERSCHIMIDT 2007 Algumas espécies de Trichoderma podem desencadear respostas de defesa induzindo a resistência na planta hospedeira quando em íntima associação com as plantas O fungo ativa a resposta da planta e aumenta a imunidade básica ou imunidade desencadeada pelos Padrões Moleculares Associados à Microrganismos MAMPs ou induzindo à suscetibilidade desencadeada por efetores aumentando a imunidade desencadeada por eles DJONOVIC et al 2006 Ainda espécies de Trichoderma induzem uma resposta mais forte quando comparada com a imunidade das planas desencadeada pelo patógeno por meio da produção dos MAMPs metabólitos secundários enzimas microbianas e proteínas expansivas 62 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Esses fungos também são capazes de neutralizar os efetores do patógeno de modo a limitar a perda de resistência mantendo a reposta da planta em um nível tanto abaixo quanto acima do limiar ef caz seja para reação de hipersensibilidade ou para a indução de resistência propriamente dita LORITO et al 2010 Sendo assim os elicitores que estão envolvidos na indução de resistência incluem os metabólitos secundários liberados pelas hifas do Trichoderma além de proteínas ou peptídeos de baixa massa molecular proteínas com atividade enzimática como as serinas aspartato protases xilanases quitinases glucanases e ácidos graxos MUKHERJEE HORWITZ KENERLEY 2012 Os Bacillus também são agentes indutores de resistência e sintetizam moléculas que atuam como eliciadoras de SIR proporcionando uma resposta de defesa sistêmica contra o patógeno em que a síntese de lipopeptídeos da família surfactinas e fengicinas atua no processo de ativação dessa resistência ONGENA et al 2007 Na Figura 1 a seguir vêse o diagrama esquemático da SIR ocasionada pelo agente de biocontrole B subtilis Este ao entrar em contato com o tecido da planta incita a geração de sinais bioquímicos celulares que estimulam o aumento da concentração de ácido jasmônico AJ e etileno ET Em seguida ocorre a transcrição de genes de defesa responsáveis pela expressão de proteínas relacionadas à patogênese PRPs Figura 1 Diagrama esquemático do fenômeno de Resistência Sistêmica Induzida SIR ocasionada pelo agente de biocontrole B subtilis Fonte Lanna Filho Ferro e Pinho 2010 Os pesquisadores Steiner e Schönbeck 1995 propuseram alguns critérios que permitem determinar se o controle se deu exclusivamente por indução de resistência sistêmica a exemplo da ausência de efeitos tóxicos do agente indutor sobre o patógeno desaf ante que só pode ser percebida se houver uma separação espacial entre eles Quando não ocorre a compartimentagem natural como tratar raízes para controlar patógenos do f loplano devese recorrer a técnicas que forcem a separação espacial como a utilização de sistema radicular bipartido Colocar a bactéria numa parte separada da raiz para controlar o nematoide noutra parte indica que os efeitos são indiretos e devem ser translocados pela planta de forma sistêmica 63 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Ainda segundo Steiner e Schönbeck 1995 outro critério utilizado é a aplicação do indutor de resistência previamente ao patógeno desaf ante havendo assim tempo para que os genes da planta que codif cam a resistência induzida sejam ativados e expressos Por isso a inoculação da bactéria três dias antes do nematoide 2 UTILIZAÇÃO DE MICRORGANISMOS NA INDÚSTRIA Além da utilização dos microrganismos na agricultura como agentes de controle biológico promotores de crescimento e vetores genéticos há a utilização na indústria principalmente na alimentícia e farmacêutica Os microrganismos endofíticos são fontes de produtos naturais bioativos e quimicamente novos contribuindo para a expansão da agricultura da medicina e da indústria no geral Podem ser utilizados como fontes de metabólitos primários e secundários de interesse econômico As leveduras por exemplo são amplamente difundidas na natureza e podem ser encontradas em diversos substratos como água solo ar frutos folhas e até mesmo habitando no interior de animais e insetos O volume das leveduras encontradas no solo é relativamente grande alcançando 335 µm³ contra 31 µm³ de uma bactéria em forma de bacilo No solo essas leveduras podem atuar na mineralização de material orgânico por fermentação ou respiração como predadora de outras leveduras nematoides e protistas no crescimento radicular das raízes das plantas na proteção das plantas contra fungos f topatogênicos na solubilização de fosfato e podem alterar a estrutura do solo BOTHA 2011 A utilização das leveduras é muito difundida em processos industriais como na produção alimentos para fermentação de pães vinho e cerveja e na fermentação de etanol Esses processos utilizam principalmente a levedura Saccharomyces cerevisiae por suas características com alto valor nutritivo Sua biomassa é constituída por até 60 de proteínas produzindo concentrados proteicos com diversas funcionalidades nutricionais além de ser uma fonte de nitrogênio barata de minerais lipídeos vitaminas do complexo B e compostos como βglucanas e ácido nucléico AMORIM et al 2016 O emprego das leveduras no ramo alimentício já é feito desde os tempos antigos O papel da fermentação foi reconhecido pelo pesquisador Pasteur e as primeiras culturas utilizadas na fermentação de cerveja e vinho foram obtidas por Hansen e Muller T urgau no f m do século XIX Dados históricos mostram que o uso das leveduras na antiguidade se deu aproximadamente a 7000 anos antes de Cristo na produção de cerveja e 3500 anos antes de Cristo na produção de vinho A partir dessas descobertas as leveduras se tornaram uma prática corriqueira na fermentação de alimentos sendo indispensáveis para a produção de uma variedade ampla de produtos fermentados Para saber mais sobre o controle de doenças de plantas utilizando o controle biológico leia Biocontrole de doenças de plantas uso e perspectivas de Wagner Bettiol e Marcelo A B Morandi Disponível em httpsainfocnptiaembrapabr digitalbitstreamitem171821livrobiocontrolepdf 64 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Os processos fermentativos realizados pelas leveduras levam ao melhoramento e à deterioração de alimentos açucarados Existe uma grande diversidade desses microrganismos com espécies de propriedades f siológicas diferenciadas que podem ser utilizados em diferentes processos industriais no setor alimentício KURTZMAN FELL BOEKHOUT 2011 A grande biodiversidade presente no ecossistema se torna cada vez mais alvo das indústrias devido ao desenvolvimento mundial bem como ao desenvolvimento da biotecnologia Assim diversos órgãos buscam organismos que sejam capazes de benef ciar a produção de alimentos por exemplo No caso das leveduras além de serem utilizadas como processo fermentativo de alimentos pode ser utilizada durante o processo de produção de matériaprima além de ter uma grande utilidade na indústria farmacêutica Nesse sentido a diversidade de vida de um país está intimamente relacionada com o desenvolvimento de produtos derivados de produtos químicos e biológicos Quanto maior a diversidade maior oportunidade de desenvolvimento desses produtos A biologia molecular é uma grande ferramenta da biotecnologia para aprofundar o conhecimento na diversidade das leveduras presentes no ambiente bem como aplicálas de maneira benéf ca e vantajosa para o setor industrial Por isso o Brasil se destaca nesse contexto uma vez que é um dos países que possui vasta diversidade de espécies e organismos em que se buscam novas espécies de fungos e leveduras que possam produzir resultados satisfatórios do ponto de vista biotecnológico VILLA CARVAJAL et al 2004 A levedura S cereviseae utilizada no processo de fermentação da cerveja é um bioagente envolvido no processo de conversão do mosto Durante o processo de fermentação essas leveduras podem multiplicarse de 3 a 5 vezes no reator BRIGGS et al 2004 Assim a indústria cervejeira costuma reutilizar a massa de células de leveduras gerada durante o processo de fermentação e a inocula novamente em novos tanques Entretanto mesmo com essa prática que diminui signif cativamente os resíduos gerados o número de reutilização é limitado a f m de manter a qualidade da cerveja Quando não é mais possível a reutilização das massas de levedura elas são eliminadas do processo e geram um resíduo sólido que pode ser de até 3 kg para cada 100 litros de cerveja As leveduras são muito utilizadas na indústria no processo de fermentação alcoólica A levedura mais utilizada é a S cerevisiae Para que a fermentação alcoólica ocorra a levedura é adicionada e metaboliza os carboidratos transformandoos em etanol liberando óxido de carbono A produção de bioetanol a partir do bagaço de malte e do bagaço de mandioca utilizando a levedura S cerevisiae foi estudada por Ortiz 2010 O pesquisador observou que a utilização dessa levedura apresentou um rendimento de 4658 na fermentação alcoólica sendo superior que o rendimento obtido no processo de fermentação com leveduras comerciais em que o valor máximo foi de 3973 mostrando o grande potencial biotecnológico das leveduras Em destilarias a utilização de leveduras também tem o intuito de aumentar a produtividade do etanol sem que seja necessária a expansão de áreas agrícolas cultivadas É preciso apenas elevar o desempenho das células de leveduras que são inoculadas juntamente com combinações que proporcionam a maior síntese de etanol A maior quantidade de inovações no processo de obtenção de etanol está para o etanol de segunda geração A biomassa lignocelulósico é convertida em açúcares fermentescíveis e então fermentada por leveduras de outros gêneros iguais ou diferentes da S cerevisiae 65 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA O processo de fermentação alcoólica do etanol ocorre no interior de microrganismos Estes convertem açúcares assimiláveis em etanol por meio de reações bioquímicas mediadas por enzimas levando à oxidação parcial do substrato Os principais açúcares fermentescíveis pelas leveduras são os monossacarídeos a glicose a frutose e a galactose além dos dissacarídeos como maltose e sacarose Com relação aos amidos que são polissacarídeos não são fermentados por leveduras A levedura S cereviseae propicia fermentação uniforme e rápida gerando um alto rendimento de etanol Levedura Substrato Saccharomyces cerevisiae Grão de milho Saccharomyces cerevisiae Melaço de canadeaçúcar Kluyveromyces marxianus Melaço de canadeaçúcar Kluyveromyces marxianus Celulose Saccharomyces cerevisiae Dextrinas Saccharomyces diastaticus cerevisiae Amido Candida shehae Xilose Saccharomyces cerevisiae Lactose Quadro 1 Gêneros de leveduras e substratos utilizados na produção do etanol Fonte Adaptado de Péter e Rosa 2005 Na indústria farmacêutica os microrganismos podem ser úteis pois produzem toxinas antibióticos e outras substâncias de potencial no uso da biotecnologia Os fungos por exemplo são microrganismos muito utilizados nessa indústria por produzirem diversas substâncias de interesse como enzimas antibióticos vitaminas esteroides e aminoácidos Destacamse nesse contexto os antibióticos que são substâncias produzidas do metabolismo secundário de fungos e bactérias com a capacidade de impedir o crescimento ou mesmo levar à morte outros microrganismos não desejáveis Os primeiros relatos em relação ao uso de antibióticos pelo homem ocorreram por volta de 3000 anos aC com o uso de sapatos mofados por chineses para curar feridas cutâneas infecciosas nos pés Entretanto o primeiro metabólito fúngico com maior ef cácia e reconhecido foi a penicilina substância produzida pelo fungo Penicillium chrysogenum o qual possui a capacidade de inibir o crescimento bacteriano Esse antibiótico foi descoberto por Alexander Fleming em 1928 e o seu uso em escala iniciouse apenas na década de 1940 quando por meio dele os pesquisadores Forey e Chain alcançaram redução da mortalidade de soldados durante a Primeira Guerra Mundial e posteriormente na Segunda Guerra Mundial TAKAHASHI LUCAS 2008 Inicialmente o cientista Fleming verif cou em um experimento que bactérias cresciam normalmente em uma placa com meio de cultura entretanto eram inibidas por um fungo que havia contaminado o meio de cultura Esse fungo era o P chrysogenum Assim foi a origem dos antibióticos O impacto do uso da penicilina motivou a sua produção industrial Foi o primeiro medicamento produzido em grande escala dando origem à indústria farmacêutica Assim iniciaramse maiores explorações a outros microrganismos como fonte de substâncias biologicamente ativas sempre buscando novas substâncias com atividade antibiótica 66 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Outra substância bastante estudada é o taxol com propriedades anticancerígenas o qual pode ser produzido pela bactéria Taxomyces andreanae encontrado no interior da planta Taxus brevifolia Além disso outros relatos mostram que mais fungos endofíticos são capazes de produzir essa substância como Pestalotiopsis microspora isolado de Taxus wallachiana STROBEL et al 1996 Tubercularia sp isolado de Taxus mairei WANG et al 2000 Colletotrichum gloeosporioides isolado de Justicia gendarussa GANGADEVI MUTHUMARY 2008 Pestalotiopsis terminaliae isolado de Terminalia arjuna GANGADEVI MUTHUMARY 2009 Gliocladium sp isolado de Taxus baccata SREEKANTH et al 2009 Com essa descoberta de que fungos podiam produzir também o taxol visualizouse um processo novo talvez mais ef ciente para a produção desse importante fármaco por meio do cultivo de fungos em laboratório dispensando a exploração da planta Taxus spp e de outras espécies vegetais em que essa substância é encontrada PEIXOTO NETO AZEVEDO ARAÚJO 2002 3 NORMAS EM LABORATÓRIO DE MICROBIOLOGIA Para a realização de trabalhos dentro de um laboratório de microbiologia é necessário compreender algumas normas e seguilas rigorosamente a f m de manter a segurança dentro do ambiente Os microrganismos estão presentes em diversas atividades industriais O etanol de segunda geração por exemplo foi desenvolvido no estado do Paraná e utiliza resíduos da canadeaçúcar e do milho para a produção desse combustível além da fermentação bacteriana ou seja por microrganismo A grande inovação na produção desse combustível é a sequência química utilizada com substâncias enzimáticas e ácidas que permitem a hidrólise da celulose em açúcar que as bac térias conseguem fermentar Dessa forma o material que antes era descartado hoje pode ser convertido em álcool de segunda geração com o auxílio de micror ganismos Qual é a relação dos microrganismos com a natureza e o homem Os microrganis mos especialmente os fungos e as bactérias são lembrados comumente como causadores de doenças Entretanto devemos entender que muitos microrganis mos são benéfi cos para a natureza bem como podem servir como fonte de maté riaprima na indústria É muito provável que os produtos naturais sejam resultado de interações extremamente antigas entre o organismo em si e o ambiente que desempenham funções precisas em associações simbióticas apresentando van tagens evolutivas e adaptativas das espécies 67 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Os laboratórios de microbiologia são ambientes em que se realizam atividades de ensino e pesquisa de forma isolada ou em conjunto No mesmo espaço físico convivem pessoas diferentes na presença de diversos equipamentos reagentes soluções e amostras biológicas Assim pode haver a exposição a diferentes riscos como biológico químico físico ergonômico entre outros acidentes Por isso é indispensável que em um ambiente como esse haja o conhecimento da biossegurança com o objetivo de reduzir os riscos nas atividades desenvolvidas 31 Biossegurança A biossegurança é def nida como um conjunto de ações de minimização ou prevenção de riscos associados a atividades de ensino pesquisa desenvolvimento tecnológico e prestação de serviços visando à saúde do homem e de animais bem como à preservação do meio ambiente associada à qualidade de resultados TEIXEIRA VALLE 2010 A biossegurança referese também ao conhecimento das técnicas e equipamentos utilizados em um laboratório para prevenir a exposição de prof ssionais e estudantes a riscos Para isso são estabelecidas algumas condições de segurança e manipulações que devem ser respeitadas 311 Segurança no laboratório de microbiologia Para iniciar as atividades em um laboratório de microbiologia são necessários alguns cuidados iniciandose por equipamentos de segurança Eles são considerados as barreiras primárias Podem ser classif cados como Equipamentos de Proteção Individual EPI e Equipamentos de Proteção Coletiva EPC Os EPIs e EPCs recomendados para uso em laboratórios de ensinos devem estar em conformidade com a Portaria MTB n 3214 Os EPIs para proteção são distribuídos conforme segue Cabeça óculos de segurança para evitar qualquer tipo de material físico ou químico que possa causar irritações ou lesões nos olhos Devem também ser utilizados protetores faciais contra luzes específ cas bem como máscaras para evitar respingos vapores ou qualquer contato com produtos químicos Membros superiores luvas e mangas de proteção para a proteção contra agentes biológicos materiais ou objetos perfurantes além de produtos químicos corrosivos solventes ou tóxicos e para evitar queimaduras Membros inferiores calçados fechados e calçados de proteção impermeável com solado antiderrapante resistentes aos agentes biológicos e químicos utilizados no laboratório Tronco vestimentas de proteção para as atividades que mostrem algum risco de ordem química ou biológica como jalecos e aventais Sistema respiratório são utilizados equipamentos de proteção respiratória no caso de exposição a produtos voláteis que possam causar algum dano ao sistema respiratório ou que possuem caráter tóxico Esses equipamentos são máscaras autônomas de circuito aberto ou fechado 68 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Dentro do laboratório o indivíduo precisa receber treinamento das técnicas de biossegurança sendo que cada unidade deve desenvolver seu próprio protocolo identif cando riscos potenciais em cada setor de trabalho 32 Boas Práticas Laboratoriais BPLs Os padrões de Boas Práticas Laboratoriais BPLs são um conjunto de normas e procedimentos que visam minimizar qualquer tipo de acidente que envolva as atividades relacionadas ao laboratório contando com a boa conduta de seus colaboradores e estudantes MASTROENI 2005 ARAÚJO et al 2009 Cabe aos coordenadores ou professores responsáveis por cada laboratório impor as BPLs que mais se adéquam ao ambiente e às atividades relacionadas São elas a Acesso ao laboratório o responsável pelo laboratório pode restringir o acesso de pessoas ao local permitindo somente pessoas autorizadas que participem de alguma atividade relacionada ou determinar horários para cada atividade b Higiene os princípios básicos de higiene são extremamente importantes em um laboratório de microbiologia visto que os trabalhos realizados no local são passíveis de contaminações Sendo assim devese manter as mãos sempre limpas antes e após os procedimentos unhas aparadas no caso de cabelos longos prendêlos c Consumo de alimentos na maioria dos casos é proibido o consumo de alimentos e bebidas dentro do laboratório de microbiologia Em função do manuseio de microrganismos e produtos químicos pode haver contaminação do alimento e do material estudado d Objetos na boca pipetar líquidos levando a pipeta até a boca é expressamente proibido e jamais devese colocar qualquer objeto de uso no laboratório na boca como lápis canetas entre outros e Trajes dentro do laboratório os trajes mais adequados para o convívio dentro do laboratório são jalecos e aventais Entretanto é importante ressaltar que uma das boas práticas indicam que essas vestimentas não devem ser usadas fora do laboratório sendo restrito o seu uso enquanto as atividades laboratoriais estiverem ocorrendo f Uso de acessórios o uso de acessórios como relógios anéis pulseiras e af ns deve ser evitado por ser fonte de contaminação para as atividades realizadas g Limpeza além da higiene pessoal a limpeza no laboratório é extremamente importante e indispensável Devese limpar sempre os materiais e locais utilizados como bancadas piso instrumentos vidrarias e equipamentos Esse procedimento deve ser realizado antes e logo após o término de qualquer atividade h Descarte de material por manusear material de origem biológica seu descarte deve ser realizado em local adequado Cada instituição possui suas normas e local para descarte 69 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA i Trabalho em equipe em um laboratório de microbiologia o indicado é trabalhar em equipe e evitar o trabalho sozinho Devemos sempre lembrar que o manuseio de produtos químicos e biológicos pode oferecer riscos à saúde e em casos de acidentes uma segunda pessoa pode auxiliar nas medidas cabíveis j Treinamento é de extrema importância que o indivíduo passe por um treinamento antes de iniciar suas atividades em um laboratório de microbiologia Devese conhecer bem os equipamentos e materiais que serão utilizados bem como saber e entender a importância das BPLs Para conhecer mais sobre a biossegurança em laboratórios de microbiologia leia o Manual de biossegurança boas práticas nos laboratórios de aulas práticas da área básica das ciências biológicas e da saúde de Araújo et al publicado pela Universidade Potiguar Disponível em httpwwwunpbrarquivospdf institucionaldocinstitucionaismanuaismanualdebiossegurancapdf Para conhecer um laboratório de microbiologia assista ao vídeo Laboratório de Microbiologia e Biologia Celular USP Ribeirão Preto Disponível em httpswwwyoutubecom watchv0Ouc8jdROg Laboratório de Microbiologia e Biologia Celular USP 70 WWWUNINGABR MICROBIOLOGIA AGRÍCOLA UNIDADE 4 EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA CONSIDERAÇÕES FINAIS Os microrganismos fazem parte do nosso dia a dia e são agentes muito importantes para a agricultura e para a indústria Eles auxiliam no controle de doenças de difícil manejo melhoram a resistência da planta contra estresses além de ativar mecanismos de defesa latentes na planta reduzindo a colonização de f topatógenos Sem os microrganismos poucos avanços teriam acontecido na área da medicina visto que a produção de antibióticos é proveniente de microrganismos como os fungos Outro ponto importante é que muitos produtos da indústria alimentícia são produzidos por meio desses microrganismos como a fermentação indicando mais uma vez sua importância na sociedade 71 WWWUNINGABR ENSINO A DISTÂNCIA REFERÊNCIAS AGRIOS G Plant pathology 5 ed San Diego Elsevier Academic Press 2005 ALEXOPOULOS C J et al Introductory mycology 4 ed New York John Wiley and Sons 1996 ALVES E Mecanismos estruturais na resistência de plantas a patógenos Summa Phytopathologica s l v 33 p 154156 2007 AMORIM L et al Manual da Fitopatologia 5 ed Viçosa UFV 2018 v 1 AMORIM M et al Nutritional ingredients from spent brewers yeast obtained by hydrolysis and selective membrane f ltration integrated in a pilot process Journal of Food Engineering s l v 185 n 1 p 4247 2016 AMPOFO J A TETTEH W BELLO M Impact of commonly used agrochemicals on bacterial diversity in cultivated soils Indian Journal of Microbiology s l v 49 n 3 p 223229 2009 ANDRIGHETTI M S et al Biodegradação de glifosato 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