Nome do Projeto
Alterações ecológicas na dinâmica da vegetação de restinga sob influência dos sedimentos provenientes do Rio Doce
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
30/03/2020 - 29/03/2024
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Ciências Agrárias
Resumo
Serão amostradas áreas atingidas pelos “sprays” das ondas do mar, a vegetação rasteira com sedimentos e o solo florestal visando obter amostras de solo das diferentes estruturas fitossociológicas de oito áreas da formação Restinga. A investigação se estenderá às diferentes formas de respostas ao impacto ocorrido. Se faz necessário entender se o banco de sementes e de plântulas nessas áreas foram atingidos e se os mesmos ainda possuem capacidade de responder aos processos de regeneração e como a microbiota do solo associada a esta vegetação pode influenciar nesta resposta. Estas respostas deverão ser investigadas temporal e espacialmente ao longo dos 12 meses de estudo. Medidas de assimetria flutuante de espécies da comunidade vegetal e microbiana serão utilizadas como um indicativo de estresse ambiental. Ainda será investigado como diferentes gradientes de poluição alteraram a qualidade foliar e a microbiota do solo, rizosfera e radicular. Coleta de solos e raízes serão realizadas objetivando a contagem de bactérias e isolamento destas. Adicionalmente as bactérias isoladas serão avaliadas quanto à capacidade de produzir sideróforos e de quelar ferro e outros metais. Serão selecionadas as bactérias de maior capacidade queladora para estudos de mitigação de efeitos sobre espécies vegetais da restinga. Este projeto é parte de um grande projeto (Alterações ecológicas na dinâmica dos manguezais e vegetação de restinga sob influência dos sedimentos provenientes do Rio Doce) liderado pela Universidade Federal do Espírito Santo, em cooperação com diversas instituições de ensino e pesquisa de diferentes estados do Brasil, e financiado pela rede RENOVA.

Objetivo Geral

Este projeto busca isolar e selecionar pelo menos uma bactéria para ser utilizada no tratamento de sementes/solo/muda de espécie da restinga para acelerar/aumentar/melhorar a germinação das sementes, estabelecimento das mudas, crescimento e desenvolvimento das plantas, produção de sementes, fitoextração e fitoacumulação de metais, além da resistência a estresses abióticos (temperatura, salinidade, seca, inundação, pH, etc) entre outros.

Justificativa

Em Novembro de 2015, o aporte ambiental de rejeitos da mineração de ferro causado pelo rompimento da barragem de Fundão, em Mariana (MG), representou um evento antrópico que alterou os processos que sustentam a biodiversidade aquática. No ambiente continental, o impacto físico causado pelo aporte de 35 milhões de metros cúbicos de rejeitos de mineração eliminou organismos pelo menos até a UHE Risoleta Neves (Candonga), bem como criou condições anóxicas, incompatíveis com a sustentação da vida de animais e plantas, que se estenderam por 48 h no reservatório de Aimorés, a maior UHE na calha do rio Doce. Esse impacto físico agudo foi substituído, nos ambientes continentais e em parte dos ambientes marinhos, por condições de grande turbidez que comprometeram a produtividade primária dos organismos que sobreviveram às primeiras semanas do aporte dos rejeitos. Outro impacto agudo foi caracterizado pela deposição do rejeito no leito e nas margens do rio, bem como nos reservatórios, alterando as condições biofísicas dos organismos aquáticos. A permanência dos metais, originalmente ou secundariamente acrescentados ao rejeito, determina a especiação de metais solúveis, que podem ter comprometido a sobrevivência dos organismos e causado ameaças à saúde das populações humanas que utilizam recursos aquáticos.
Os microrganismos do solo são essenciais para a manutenção e sustentabilidade das comunidades vegetais, visto que atuam em muitos processos biológicos fundamentais (Ambrosini et al., 2012). As bactérias que colonizam a rizosfera ou as raízes e que exercem efeito benéfico sobre as plantas são denominadas Plant Growth-Promoting Rhizobacteria (PGPR) (Abbasi et al., 2011).
As PGPR estimulam o crescimento das plantas diretamente através da mobilização de nutrientes, melhorias na estrutura do solo e produção de reguladores de crescimento (Bulgarelli et al., 2013). Já os mecanismos indiretos estão relacionados à redução dos estresses bióticos e abióticos. Adicionalmente, estas bactérias têm sido relatadas como essenciais para a recuperação de áreas impactadas por acúmulo de compostos recalcitrantes, xenobióticos e metais pesados.
Neste sentido, o isolamento e seleção de bactérias produtoras de compostos quelantes de ferro e outros metias (isto é, produtoras de sideróforos) é o passo inicial para o estabelecimento de uma estratégia mitigatória em áreas com deposição de rejeitos de mineração. Assim sendo, serão isoladas e selecionadas bactérias adaptadas a sobreviver e multiplicar em solos e/ou plantas de restinga e que são produtoras de sideróforos para que possam ser avaliadas como peças chaves da recuperação de áreas impactadas pelo acúmulo de metais pesados, pela biorremediação, aumentando a eficiência da fitorremediação uma vez que seqüestram o ferro e outros metais e que promovem o crescimento vegetal e aumentam a tolerância das plantas aos estresses.

Metodologia

COLETA DE AMOSTRAS
Plantas de diferentes fitofisionomias serão coletadas para isolamento de bactérias a partir de solo rizosférico e de tecidos vegetais (endofíticas). Para tanto será retirado seu sistema radicular das plantas, cortando a parte aérea a 5 - 10 cm do solo (serão utilizadas raízes e também os primeiros centímetros do caule), acompanhada do solo firmemente aderido às raízes (chamado solo rizosférico, onde há a maior diversidade de microrganismos). Cada fitofisionomia amostrada deverá ter no mínimo 10 amostras, totalizando, no mínimo 30 amostras por localidade amostrada.
ISOLAMENTO DE BACTÉRIAS DO SOLO, RIZOSFERA E RIZOPLANO
Será realizado através do plaqueamento de suspensões preparadas com 10g de solos, solos rizosféricos ou raízes em 90 mL de solução salina (NaCl 0,85 %) agitados durante 30 minutos. As diluições seriadas foram plaqueadas (100 L) em meio extrato de solo (Pramer & SCHMIDT, 1964) contendo 100 mg.L-1 de cicloheximida. Durante 21 dias de incubação a 28°C, colônias bacterianas individualizadas surgidas foram repicadas para tubos de ensaios com meio 523 de Kado & Heskett (1970).

AVALIAÇÃO DA CAPACIDADE DE QUELAR FERRO
Será inicialmente estabelecida pela capacidade de produzir sideróforos. Será utilizado meio King B + azul de cromoazurol (SCHWYN; NEILANDS, 1987). As bactérias serão semeadas nas placas e incubadas em BOD no escuro. A presença de halo avermelhado ao redor das colônias indicará a capacidade quelar Fe+3. A avaliação desta capacidade será quantitativa: medições dos diâmetros das colônias (ØC) e dos halos formados (ØH) em dois sentidos diametralmente opostos. Neste caso, os resultados serão expressos como diâmetro relativo de halo (ØRH), calculado pela seguinte fórmula: ØRH= (ØH - ØC) / ØC.
As bactérias produtoras dos maiores halos relativos serão avaliadas em meio líquido e por espectofotometria, pelo procedimento universal (Schwyn & Neilands, 1987), bem como pelo procedimento para catecolatos: as avaliações serão realizadas em período de 40 minutos em temperatura ambiente, em dois comprimentos de onda 420 e 630 nm (adaptado de Macagnan, 2005).

SELEÇÃO DE BACTÉRIAS IN VITRO
As bactérias produtoras de sideróforos serão agrupadas conforme eficiência em quelar ferro e as mais eficientes em avaliação em cultivo em meio sólido (produção de maiores halos) serão avaliadas de forma quantitativa para que seja selecionado pelo menos um isolado por espécie vegetal. Estas bactérias serão caracterizadas quanto à habilidade de produzir compostos relacionados à promoção de crescimento: fixação de nitrogênio atmosférico, produção de fitohormônios, produção de ACCdeaminases, solubilização de fosfatos, crescimento em meios com défice hídrico. Também estudar-se-á a capacidade dos sideróforos produzidos quelar outros metais além do ferro. Para aquelas bactérias que apresentarem diferentes habilidades, será avaliada a produção dos compostos de interesse sob algumas condições de estresse.
SELEÇÃO IN PLANTA
Uma vez estabelecido o melhor conjunto de habilidades, será feita seleção das bactérias que apresentarem a capacidade de colonizar o sistema radicular e ou tecidos internos das espécies de restinga que produzam sementes não recalcitrantes e que não apresentam dormência ou para as quais existam métodos eficientes de quebra de dormência
Será avaliada em casa de vegetação a capacidade de promoção de crescimento das bactérias pela determinação de os parâmetros biométricos e fotossintéticos. Este cultivo será realizado em mistura areia+solo e/ou areia+ solo+resíduos de mineração. Assim, se o número de bactérias neste estudo for elevado, será realizada uma avaliação inicialmente sem resíduos para que sejam selecionadas as mais eficientes e, posteriormente, se fará a avaliação com presença de diferentes proporções de resíduos de mineração.
Paralelamente, se procederá à extração de DNA das bactérias selecionadas quanto à habilidade de produzir compostos de interesse (16S) para que se conheça a identidade presuntiva destas e assim se possa pressupor/estimar seu comportamento e outras habilidades. Para aquelas que forem estudadas em casa de vegetação, será feita extração do DNA, sua purificação e seqüenciamento do genoma completo. Estima-se que serão seqüenciadas (16S) 100 bactérias, das quais pelo menos 5 terão seu genoma totalmente seqüenciado.

Indicadores, Metas e Resultados

O indicador será sempre o número de amostras processadas e de bactérias avaliadas em cada uma das etapas do projeto. Ao final do projeto espera-se ter selecionado pelo menos uma bactérias capaz de ser utilizada como tratamento de sementes ou mudas ou solo para a mitigação para o acúmulo de ferro e outros metais associada a pelo menos uma espécie vegetal de restinga

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
ANDREA BITTENCOURT MOURA BACCARIN4
FERNANDO HENRIQUE UEHARA
MARCOS ANTONIO BACCARIN4
VANESSA NOGUEIRA SOARES

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