UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO
PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS DO SOLO
SEMINÁRIO II EM CIÊNCIAS DO SOLO
BACTÉRIAS PROMOTORAS DE CRESCIMENTO EM PLANTASCRESCIMENTO EM PLANTAS
MESTRANDA: BSc. Cybelle Souza de OliveiraORIENTADORA: Profª.Drª. Márcia V. B. Figueiredo
Recife / Novembro / 2009
Bactérias Promotoras de Crescimento em Plantas (BPCPs)
As bactérias promotoras do crescimento de plantas
(BPCPs) encontram-se em habitats naturais colonizando de forma
interna e externa órgãos de plantas e podem ser benéficas,
neutras ou prejudiciais ao seu crescimento.
(Mariano et al., 2004)
Quais os principais efeitos observados na promoção de observados na promoção de crescimento de plantas???
Aumentar:
� Taxa de germinação
� Crescimento das raízes
� Crescimento do colmo ou caule
� Número de folhas e área foliar
� Crescimento de tubérculos
� Número de flores e rendimento
� Produção de grãos e frutos
Assim, como exemplo dos efeitos de BPCPs na
produtividade, podemos citar aumentos de 33% na
produção de ervilha e de até 150% em plantas deprodução de ervilha e de até 150% em plantas de
rabanete com inoculação de Pseudomonas spp.
(Parke et al., 1991; Kloepper & Schorth, 1981)
Bactérias Promotoras de Crescimento em Plantas (BPCPs)
Os principais grupos de BPCPs podem ser encontrados nos Filos:
Proteobacteria
FirmicutesFirmicutes
Actinobacteria
Bacteroidetes
Cyanobacteria
Bactérias Promotoras de Crescimento em Plantas (BPCPs)
Filo Proteobacteria
� Bactérias Gram- negativas com parede celular formada principalmente
de lipopolissacarídeos.
� Muitas movem-se utilizando flagelos.
A maioria das proteobactérias são anaeróbias.�A maioria das proteobactérias são anaeróbias.
� Incluem uma grande variedade de agentes patogênicos, como
Escherichia, Salmonella e Helicobacter.
� A nutrição normalmente é heterotrófica, mas existem dois grupos que
realizam fotossíntese, denominadas bactérias púrpureas.
- As bactérias púrpuras sulfurosas
- As bactérias púrpuras não-sulfurosas
(Madigan & Martinko, 2004)
Bactérias Promotoras de Crescimento em Plantas (BPCPs)
Proteobacteria alfa
� A maioria dos gêneros fototróficos, mas também incluem gêneros
simbiontes de plantas.Ex: Acetobacter, Rhodobacter e Rhizobium.
AcetobacterRhodobacter
Rhizobium
(Madigan & Martinko, 2004)
Bactérias Promotoras de Crescimento em Plantas (BPCPs)
Proteobacteria beta
� Incluem vários grupos de bactérias aeróbias ou facultativas que são
versáteis nas suas capacidade de degradação.
Ex: Nitrosomonas.
� Algumas espécies patogênicas são encontradas dentro desta classe,
como Burkholderia e Ralstonia.
(Madigan & Martinko, 2004) B. tuberum
R. taiwanesis
Bactérias Promotoras de Crescimento em Plantas (BPCPs)
Proteobacteria gama
� Incluem vários grupos de bactérias importantes para a ciência, tais
como as Enterobacteriaceae e Pseudomonadaceae. E alguns agentes
patogênicos, como Salmonella e Vibrio.patogênicos, como Salmonella e Vibrio.
Enterobacter Pseudomonas(Madigan & Martinko, 2004)
Bactérias Promotoras de Crescimento em Plantas (BPCPs)
Proteobacteria delta
� Incluem um grupo de gêneros predominantemente aeróbios, e um
grupo estreitamente anaeróbios que contêm a maior parte das bactérias
redutoras de:redutoras de:
- Sulfato (Desulfobacter, Desulfovibrio)
- Ferro (Geobacter)
(Madigan & Martinko, 2004)
Bactérias Promotoras de Crescimento em Plantas (BPCPs)
Proteobacteria ípsilon
� São constituídas por poucos gêneros, principalmente Helicobacter
(patógeno do duodeno) e Campylobacter (patógeno do estômago).
Campylobacter Helicobacter(Madigan & Martinko, 2004)
Bactérias Promotoras de Crescimento em Plantas (BPCPs)
Filo Firmicutes
� A maioria das bactérias Gram-positivas.
� Têm a forma de cocos e bacilos.
� Muitos membros produzem endósporos.� Muitos membros produzem endósporos.
(Borenstein, 2006) Bacillus subtilis
Filo Actinobacteria
� Bactérias Gram-positivas conhecidas como actinomicetos ou
actinobactérias.
� Têm organização filamentosa, muitas vezes ramificada.
Bactérias Promotoras de Crescimento em Plantas (BPCPs)
� Têm organização filamentosa, muitas vezes ramificada.
� Ocorrem amplamente no solo, onde desempenham relevante
papel biológico. Especialmente representantes do gênero
Streptomyces por produzirem antibióticos.
� Os representantes do gênero Frankia que vivem em simbiose
com as raízes de plantas superiores (por exemplo, Casuarina sp.).
(Borenstein, 2006)
Streptomyces
Frankia
Filo Bacteroidetes
� Engloba três grandes grupos
- Bacteroides
- Flavobactérias (São bactérias Gram-negativa em sua grande
parte. Vive no habitat terrestre, sendo encontrada também na água).
Bactérias Promotoras de Crescimento em Plantas (BPCPs)
parte. Vive no habitat terrestre, sendo encontrada também na água).
- Sphingobactérias
Filo Cyanobacteria
� Inclui as algas azuis, são organismos aquáticos, unicelulares,
procariontes e fotossintéticos.
� Forma de cocos, bastonetes, filamentos ou pseudofilamentos.
Bactérias Promotoras de Crescimento em Plantas (BPCPs)
� Forma de cocos, bastonetes, filamentos ou pseudofilamentos.
� É uma das principais provedoras de nitrogênio para as cadeias
tróficas dos mares, sendo ainda de utilidade para a alimentação
humana.
(Madigan & Martinko, 2004) Anaboena
Substâncias Reguladoras de Crescimento em Plantas (SRCPs)
� São compostos orgânicos de ocorrência natural que
influenciam processos fisiológicos nas plantas em concentraçõesinfluenciam processos fisiológicos nas plantas em concentrações
muito abaixo daquelas nas quais os nutrientes ou vitaminas
podem afetar tais processos.
(Moreira & Siqueira, 2006)
Substâncias Reguladoras de Crescimento em Plantas (SRCP)
� Fatores que interferem a síntese de SRCP
- pH
- Temperatura- Temperatura
- Disponibilidade de nutrientes
- Composição de substrato
- Quantidade do substrato
(Moreira & Siqueira, 2006)
Rizosfera
Bactérias Promotoras de Crescimento em Plantas (BPCPs)
CO2
VEGETAL
SOLO ESTÉRIL(5 - 8% do CO2)
SOLO NÃO ESTÉRIL
(12 - 18% do CO2)
(Barber & Martin, 1976)
� Mecanismo de atuação de forma direta
Produção de fitormônios
Inibição da síntese do etileno
Disponibilidade de nutrientes
�
Bactérias Promotoras de Crescimento em Plantas (BPCPs)
� Mecanismo de atuação de forma indireta
Supressão de microrganismos deletérios e/ou patogênicos
- Antibiose
- Parasitismo
- Produção de compostos voláteis tóxicos
- Indução de resistência
(Cunha, 2005)
� Produção de fitormônios
Auxinas
Mecanismos de Atuação Direta
Iniciação de Raízes Laterais e Adventícias
Alongamento Radicular
� Ácido Indol Acético (AIA)
e Adventícias
Pseudomonas fluorescens
Burkholderia cepacia
(Cunha, 2005; Dubeikovsky et al. 1993; Mendes et al., 2007)
Groselheira-preta
Cana-de-açúcar
Organismo Fitormônio Referências
Azotobacter sp. GiberelinaAIA
El-Bahrawy, 1983Mahmoud et al., 1984
Pseudomonas
Fluorescens
GiberelinaAIACitocinina
Hussain & Vancura, 1970Hussain & Vancura, 1970Nieto & Frankenberg, 1989a.
Tabela 1. Bactérias produtoras de fitormônios
Rhizobium phaseoli Citocinina Puppo & Rigand, 1978
Arthobacter sp. GiberelinaAIACitocinina
Strzelczyk & Pokojska-Burdziej, 1984Kampert & Stozelczyk, 1984
Bacillus sp. Giberelina Katznelson & Cole, 1965
Pseudomonas sp. AIA Brown, 1972
(Adaptado de Melo & Azevedo, 1998)
� Inibição da Síntese do Etileno
Mecanismos de Atuação Direta
Etileno Induz o enraizamento de várias espécies
(Cunha, 2005 )
Acúmulo de Etileno Inibe elongação das raízes formadas
Microrganismos ( )Níveis de Etileno
� Disponibilidade de Nutrientes
Nitrogênio
Mecanismos de Atuação Direta
Ferro
Fósforo
(Rodríguez & Fraga, 1999Glick, 1995; Leong, 1986; Cunha, 2005 )
Solubilização do fosfato
Sideróforo
Solubilização do fosfato
Mecanismos de Atuação Direta
Tabela 2. Influência da presença de microrganismos na absorção de
nutrientes pelas plantas
Quantidade Planta/condições Microrganismo Efeito
absorvida Presente Ausente microbiano (%)
N total parte Centeio / Hidroponia 76,9 31,5 + 144N total parte Centeio / Hidroponia 76,9 31,5 + 144
aérea (µg/pl) - 10-5 M KNO3
P total parte Tomateiro / Hidroponia 27,0 9,0 + 200
Aérea(10-3 mol/pl) Com 32P / Planta
K total Milho em solo com 1507,0 620,0 + 143
(mg K2O/pl) silicato de potássio
(Adaptado de Moreira & Siqueira, 2006)
Mecanismos de Atuação Indireta
� Supressão de microrganismos deletérios e/ou patogênicos
(Antibiose):
Compostos orgânicos que possuem baixo peso molecular e
grande diversidade química produzidos por microrganismos e que,
em baixas concentrações, atuam como deletérios ao metabolismo
de outros organismos.
(Fravel, 1988)
Antibiose ( ) Sobrevivência e Colonização
Mecanismos de Atuação Indireta
� Burkholderia cepacia x Fusarium moniliforme
(Mendes et al., 2007)
Mecanismos de Atuação Indireta
� Supressão de microrganismos deletérios e/ou patogênicos
(Parasitismo):
Bactérias Enzimas Células fúngicasc
v
Azospirillum sp.
Pseudomonas fluorescens(Chet & Inbar, 1994)
v
Quitinase;
Gluconase;
Protease;
Lipase.
Podridão por Rhizoctonia ( )
Mecanismos de Atuação Indireta
� Supressão de microrganismos deletérios e/ou patogênicos
(Produção de compostos voláteis tóxicos):
- Amônia
- Ácido CianídricoControle Biológico
- Pode atuar promovendo o desenvolvimento de pêlos
radiculares.
(Défago et al., 1990; Luz, 1996)
Pseudomonas fluorescens x Thielaviopsis sp.
Mecanismos de Atuação Indireta
� Supressão de microrganismos deletérios e/ou patogênicos
(Indução de resistência):
O aumento da capacidade de defesa da planta contra
diversos patógenos após estimulação apropriada, tornando-o mais
resistente.
A indução de resistência sistêmica está diretamente ligada a
alterações bioquímicas e estruturais na planta. Ex: Inoculação
prévia com patógenos avirulentos, componentes microbianos e
substâncias químicas.
(Ramamoorthy et al., 2001; Araújo, 2001; Kuc, 1995)
Mecanismos de Atuação Indireta
- Disponibilidade de Nutrientes
- Controle Biológico Indução de- Controle Biológico
- Antibiose
- Parasitismo
(Pascholati & Leite, 1995; Saikia et al., 2004)
Indução deResistência
� Burkholderia cepacia x Fusarium moniliforme
Mecanismos de Atuação Indireta
(Mendes et al., 2007)
Mecanismos de Atuação Indireta
Indução de Resistência
Eucalipto (Teixeira et al., 2004)
Arroz (Saikia et al., 2006)
Pseudomonas Tomate (Ramamoorthy et al., 2002)
Pimenta (Ramamoorthy et al., 2002)
Pepino (Wei et al., 1991)
Pinus (Enebak & Carey, 2000)
Bacillus Milheto (Raj et al., 2003)
Soja (Araujo, Henning & Hungria, 2005)
Considerações Finais
A ciclagem de nutrientes, a fixação biológica de
nitrogênio e a solubilização de rochas fosfatadas são alguns
exemplos de processos microbiológicos naturais que garantem
o potencial produtivo do solo.
Diante disto, as BPCPs serão provavelmente uma das
táticas mais importante para a atualidade mundial, visto que são
almejadas e rastreadas para uma possível aplicação em campo,
objetivando o aumento da produtividade agrícola, e diminuindo
cada vez mais a dependência de fertilizantes químicos.
OBRIGADA!!!