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MICROBIOLOGIA BÁSICAENZIMAS, DESIDROGENASE, CARBONO DA BIOMASSA
MICROBIANA, ATIVIDADE RESPIRATÓRIA MICROBIANA E
QUOCIENTE METABÓLICO
MARCELO DE ANDRADE BARBOSADoutorando em Agronomia (Ciência do Solo) - UNESP
Jaboticabal – SP
2016
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COMPOSIÇÃO DAS PLANTAS
70 a 90% = H2O 10 a 30% = Matéria Seca
+/- 96% = C, O e H
+/- 45% = C
+/- 45%= O
+/- 6%= H
+/- 4% Minerais (Fertilizantes, Ciclagem, Fixação biológica...)
+/- 3,5% = N, P, K, Ca, Mg e S
+/- 0,5% = Zn, B, Mn, Fe, Si e Cu Taiz e Zeiger (2012).
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Mineralização do nitrogênio
Aminização
N org. R-NH2 + CO2 + outros produtos + E
Amonificação
R-NH2 + H2O NH3 + R-OH + E
NH3 + H2O NH4+ + OH-
Nitrificação
2NH4+ + 3O2 2NO2
- + 2H2O + 4H+ + E
2NO2- + O2 2NO3
- + E
Nitrosomonas
Nitrobacter
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Por que os microrganismos atuam
nos processos de ciclagem de
nutrientes?
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Polihidroxibutirato (PHB)
ESTRUTURAS DE ARMAZENAMENTO DE NUTRIENTES
Glicogénio
Protozoários
Nitrato
Vacúolo
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Sulfeto de hidrogênio
ESTRUTURAS DE ARMAZENAMENTO DE NUTRIENTES
Intra e extra-celular
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ENZIMAS
As enzimas são proteínas especializadas em catalisar
reações biológicas (LEHNINGER et al., 1995).
Definição:
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ORIGEM DAS ENZIMAS NO AMBIENTE
Figura 1. Percentual de isolados microbianos a partir do solo, planta, e amostras
de água com a atividade de cada um dos cinco enzimas investigadas. Fonte: Alves et
al., (2014).
346 isolados
Mata atlânticaP. Solo
P. Planta
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ORIGEM E OCORRÊNCIA DAS ENZIMAS NO SOLO
Biônticas ou endoenzimas? Abiônticas ou exoenzimas?
Fonte: Arquivo pessoal e Melo (1988).
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ESTUDOS ENZIMÁTICOS EM AMOSTRAS DE SOLO
Amostragem de solo
Fonte: Arquivo pessoal
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ESTUDOS ENZIMÁTICOS EM AMOSTRAS DE SOLO
ArmazenamentoTemperatura
Umidade
Fonte: Longo e Melo (2005)
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DESIDROGENASE
Enzima da membrana envolvida no processo de transporte
de elétrons, que é acoplado a síntese ATP.
Importante na oxidação da matéria orgânica
Ocorre apenas em células intactas (vivas)
Correlação + com o consumo de O2
Não acumula extracelularmente
Moreira e Siqueira (2006)
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MÉTODO DE DETERMINAÇÃO
Para TPF (trifenil formazan)
Taxa de redução do TTC (trifeniltetrazolium chloride)
(Aceptor artificial de elétrons)
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PROCEDIMENTO DE LABORATÓRIO
Casida et al. (1964)
1- Pesar 3 g de solo seco (< 2 mm) em tubo de ensaio 18 x 180.
Fonte: Arquivo pessoal
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2- Adicionar 0,03 g de carbonato de cálcio em cada tubo, agitar
em agitador de tubos.
PROCEDIMENTO DE LABORATÓRIO
Casida et al. (1964)
Fonte: Arquivo pessoal
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3- Pipetar 0,5 mL de cloreto de 2,3,5 tripheniltetrazolio (TTC).
4- Pipetar 1,3 mL de água destilada em cada tubo.
PROCEDIMENTO DE LABORATÓRIO
Casida et al. (1964)
Fonte: Arquivo pessoal
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5- Vedar os tubos com filme plástico (PVC), e agitar
vagarosamente entre as mãos.
6- Encubar em banho maria a 37°C por 24 horas.
Fonte: Arquivo pessoal
PROCEDIMENTO DE LABORATÓRIO
Casida et al. (1964)
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PROCEDIMENTO DE LABORATÓRIO
Casida et al. (1964)
7- Inserir 10 mL de metanol e agitar.
Fonte: Arquivo pessoal
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PROCEDIMENTO DE LABORATÓRIO
Casida et al. (1964)
8- Filtrar em papel filtro Whatman 42, transferindo para
erlenmeyers de 125 mL.
Fonte: Arquivo pessoal
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PROCEDIMENTO DE LABORATÓRIO
Casida et al. (1964)
9- Fazer leitura em especfotômetro com absorbância de 485
nm.
10- Fazer cálculo, com auxílio de curva padrão.
Fonte: Arquivo pessoal
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Influência do manejo e da adubação na atividade enzimática
da desidrogenase a longo prazo
Eficiência da taxa oxidativa
Figura 2. Atividade enzimática da desidrogenase em solo de área de plantio de milho
cultivado em sistema convencional, com adubação com ureia (PC M) e com esterco
bovino (PC E), plantio direto com adubação com ureia em sucessão milho/milho (PD
M/M) e leguminosa/milho (PD L/M). Fonte: Barbosa (2015).
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Influência do manejo e da adubação na atividade enzimática
da desidrogenase a longo prazo
Figura 3. Atividade da desidrogenase sob a aplicação a longo prazo de
adubo orgânico e mineral, em rotação trigo e milho. Fonte: Chu et al.
(2007).
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CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA
Parte viva da MOS, representando de 2 a 5% desta fração
no solo (JENKINSON;
LADD, 1981).
Composto por diversas espécies de microrganismos(HUNGRIA et al., 2009).
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COMO ANALISAR?
Os métodos mais freqüentemente utilizados para determinação da
biomassa microbiana são fumigação-incubação (JENKINSON e
POWLSON, 1976), fumigação-extração (VANCE et al., 1987) e
irradiação com microondas (ISLAM e WEIL, 1998).
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CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA DO SOLO
1- Pesar 10 g de solo em Erlenmeyer de 250 ml.
Fonte: Arquivo pessoal
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2- Capacidade de Campo a 70 ou 100%?
CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA DO SOLO
Fonte: Arquivo pessoal
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CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA DO SOLO
3- Irradiados e não irradiados
Fonte: Arquivo pessoal
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4- Solução de Sulfato de Potássio
CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA DO SOLO
Fonte: Arquivo pessoal
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CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA DO SOLO
5- Agitador Horizontal, 30 minutos.
Fonte: Arquivo pessoal
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CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA DO SOLO
6- Filtrar
Fonte: Arquivo pessoal
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7- Pipetar 10 ml do extrato para Erlenmeyer de 125 ml.
CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA DO SOLO
Fonte: Arquivo pessoal
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8- Pipetar 2 ml de dicromato de potássio para os Erlenmeyers de 125 ml.
CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA DO SOLO
Fonte: Arquivo pessoal
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CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA DO SOLO
9- Pipetar 10 ml de ácido sulfúrico, aguardar esfriar e, em seguida
acrescentar 50 ml de água deionizada.
Fonte: Arquivo pessoal
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CARBONO DA BIOMASSA MICROBIANA DO SOLO
10- Inserir quatro gotas de phenanthroline (ferroin) e títular com
sulfato ferroso amoniacal.
Fonte: Arquivo pessoal
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ATIVIDADE RESPIRATÓRIA MICROBIANA
Permite:
Avaliar a atividade biológica do solo, sendo definida como a
produção de CO2.
Quociente Metabólico
Corresponde à razão entre o carbono da biomassa microbiana
(CBM) e atividade respiratória microbiana (ARM).
Reflete processos importantes relacionados às adições e
transformações da matéria orgânica.
Em situação em que a biomassa experimenta algum fator de
estresse (deficiência de nutrientes, acidez, déficit hídrico...).
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ATIVIDADE RESPIRATÓRIA MICROBIANA
1- Pesar 100 g de solo em vidro.
Fonte: Arquivo pessoal
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ATIVIDADE RESPIRATÓRIA MICROBIANA
2- Colocar o solo em 100% da capacidade de campo.
Fonte: Arquivo pessoal
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ATIVIDADE RESPIRATÓRIA MICROBIANA
3- Inserir dois beckers no interior do vidro (1 contendo 20 ml de
NaOH e outro com 20 ml de água destilada, vedar a boca do vidro
com filme plástico).
Fonte: Arquivo pessoal
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ATIVIDADE RESPIRATÓRIA MICROBIANA
4- Incubar por, quatro, sete ou dez dias?
Fonte: Arquivo pessoal
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ATIVIDADE RESPIRATÓRIA MICROBIANA
5- Adicionar aos Beckers 2 ml de solução de cloreto de bário a 30% e
3 gotas de fenolftaleína a 1%.
Fonte: Arquivo pessoal
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APLICAÇÕES
Figura 4. ARM e CBM em solo sob plantio de milho em manejo convencional,
adubado com esterco bovino.
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APLICAÇÕES
Figura 5. qCO2 em solo sob plantio de milho em manejo convencional, adubado
com esterco bovino.
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APLICAÇÕES
Figura 6. CBM sob a aplicação a longo prazo de adubo orgânico e mineral, em
rotação trigo e milho. Fonte: Chu et al. (2007).