Crescimento e absorção de fósforo em plantas de Eucalyptus grandis associadas a fungos micorrízicos em diferentes doses de fósforo e potenciais de água do solo

Avaliaram-se a produção de parte aérea (MS), a absorção (CP) e a eficiência de utilização de fósforo (EUP) por plantas de Eucalyptus grandis inoculadas com Glomus etunicatum (Ge) e, ou, Pisolithus tinctorius (Pt), em diferentes combinações entre doses de P e potenciais hídricos do solo (ψ), utilizando-se técnica de raízes subdivididas em vasos geminados, em casa de vegetação. Um dos vasos do conjunto geminado continha os tratamentos em arranjo fatorial de duas doses de P (P60 e P120, correspondentes a adições de 60 e 120 mg dm-3 de solo), três ψ (-10, -40 e -300 kPa) e quatro tratamentos com inóculos fúngicos (não inoculado, Ge, Pt, Ge + Pt). Outro vaso do conjunto continha 4,5 litros de solução nutritiva, sem P. Independentemente da dose de P adicionada, a colonização por Ge foi reduzida com a diminuição do ψ. Quanto à colonização por Pt, observou-se ausência de resposta a ψ em P60 e aumento em P120. A colonização ectomicorrízica foi reduzida quando Pt foi inoculado concomitantemente a Ge. Aumentos do CP, em função do incremento do ψ, foram observados em P60 e P120. No entanto, MS e EUP responderam positivamente à elevação de ψ apenas em P120. A inoculação isolada com Ge não apresentou efeito sobre as plantas, nas combinações entre ψ e P. A colonização por Pt apresentou efeitos diferenciados sobre as plantas, dependendo das condições de ψ e P no solo. Na combinação P60 e -300 kPa, correspondente à situação de menor disponibilidade de P, observou-se efeito deletério da colonização por Pt, isolada ou concomitantemente com Ge, sobre a EUP das plantas. Efeitos positivos da inoculação isolada com Pt sobre o CP foram observados nas combinações entre P120 e ψ de -10 kPa e -40 kPa, embora apenas na segunda situação este maior CP tenha sido acompanhado de incremento da MS.

Growth and metabolic activity of the extramatrical mycelium of endomycorrhizal maize plants

The objective of this experiment was to quantify the extramatrical mycelium of the arbuscular mycorrhizal (AM) fungus Glomus etunicatum (Becker & Gerdemann) grown on maize (Zea mays L. var. Piranão) provided with various levels of phosphate fertilizer and harvested at 30, 60 and 90 days after planting (DAP). Total extramatrical mycelium (TEM) was extracted from soil using a modified membrane filtration method, followed by quantification using a grid intersection technique. Active extramatrical mycelium (AEM) proportion was determined using an enzymatic method which measured dehydrogenase activity by following iodonitrotetrazolium reduction. At low levels of added P, there was relatively less TEM than at high levels of added P, but the AEM proportion at low soil P availability was significantly greater than at high soil P.

Eficiência simbiótica de fungos micorrízicos arbusculares em solo não fumigado, para mamoeiro

Para que os fungos micorrízicos arbusculares (FMA) possam ser utilizados em um programa de inoculação, é necessário que sejam capazes de apresentar eficiência simbiótica em solo que contenha populações indígenas de FMA. Com o objetivo de avaliar a eficiência simbiótica e o potencial de inoculação de fungos MA em solo não fumigado, para o mamoeiro, foi desenvolvido um experimento em condições de casa de vegetação da Embrapa Mandioca e Fruticultura, Cruz das Almas (BA), utilizando a variedade de mamoeiro Tainung nº 1. Utilizou-se amostra de um Latossolo Amarelo álico que continha 3 mg dm-3 de P disponível e que recebeu doses crescentes de P (0, 20, 40, 80 e 140 mg dm-3), combinadas com inoculação de três espécies previamente selecionadas e três isolados nativos de FMA, obtidos de agrossistema de mamoeiro. As plantas foram inoculadas com solo-inóculo no ato da repicagem e cultivadas por 50 dias, quando se determinaram a colonização, matéria seca da parte aérea e teores de nutrientes nas plantas. Todos os fungos inoculados apresentaram eficiência simbiótica em solo não fumigado, destacando-se Glomus clarum, Gigaspora margarita e isolado 29 (Gigaspora sp.), que apresentaram eficiência alta. Os isolados nativos foram mais eficientes em doses mais elevadas de fósforo no solo; a eficiência esteve relacionada com a absorção de fósforo e potássio. Os fungos previamente selecionados em solo fumigado foram também eficientes em solo que continha população indígena de FMA, portanto, validando este procedimento.

Fósforo adicionado e fungos micorrízicos arbusculares no crescimento e nutrição mineral de limoeiro-cravo [Citrus limonia (L.) OSBECK]

Visando estudar a influência de fósforo adicionado e fungos micorrízicos arbusculares (FMAs) no crescimento e nutrição mineral de limoeiro-cravo, instalou-se um experimento em casa de vegetação, com delineamento inteiramente casualizado, em esquema fatorial 6 x 3, sendo os fatores: (a) seis doses de P (0, 50, 100, 150, 200 e 250 mg kg-1 de substrato) e (b) duas espécies de FMAs (Glomus etunicatum e G. intraradices) e um controle sem FMA, com três repetições, em vasos de 1,7 dm³ de substrato. Após cinco meses do transplantio das mudas de limoeiro-cravo, avaliaram-se a altura, diâmetro do caule, matéria seca da parte aérea das plantas, nutrientes acumulados na parte aérea e percentagem de colonização radicular. No substrato, avaliaram-se o comprimento de micélio extra-radicular ativo (MEA) e total (MET) de FMAs. O porta-enxerto limoeiro-cravo apresentou alta dependência micorrízica na absorção dos nutrientes, quando inoculado com G. intraradices, o que resultou em maior altura, diâmetro de caule e matéria seca da parte aérea das plantas. Apenas essa espécie de FMA formou micorriza com o hospedeiro, com valores de colonização radicular inversamente proporcionais às doses de P adicionado. Houve aumento de MEA e MET com o aumento das doses de P, com alta correlação entre o primeiro e a absorção de nutrientes. Apesar de não colonizar o hospedeiro, a infestação com G. etunicatum resultou em valores de MEA e MET superiores aos do controle, indicando, talvez, capacidade saprofítica desse fungo para sobreviver no substrato.

Manganês e germinação de esporos de fungos micorrízicos arbusculares in vitro

A alta disponibilidade de íons metálicos no solo, dentre eles o Mn2+, pode inibir os fungos micorrízicos arbusculares (FMA), retardando a germinação dos esporos e, conseqüentemente, a formação de micorriza, o que reduz a eficiência simbiótica. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito do íon Mn2+ sobre a germinação de esporos de seis espécies de FMA dos gêneros Glomus, Acaulospora, Gigaspora e Scutellospora em experimento in vitro Em substrato constituído por areia lavada, adicionaram-se 15; 30 e 75 mg kg-1 de Mn2+, na forma de MnCl2.4H2O, mantendo-se um controle sem adição de Mn. Acondicionaram-se os esporos em envelopes membranosos, introduzindo-os entre duas camadas de areia com diferentes níveis de Mn, em placas de Petri. Após 30 dias de incubação, avaliou-se a germinação dos esporos. Houve decréscimo médio de 32, 49 e 75 % na germinação dos esporos, à medida que se aumentaram as doses de Mn, em comparação ao controle. A germinação de esporos do gênero Glomus foi totalmente inibida na maior dose. O gênero Acaulospora sofreu decréscimos de até 50 % já na dose de 15 mg kg-1 de Mn2+, enquanto os gêneros Scutellospora e Gigaspora apresentaram os maiores índices de germinação de esporos, tendo havido tolerância no caso de Gigaspora, mesmo na maior dose de Mn2+, e estímulo à germinação no caso de Scutellospora até à dose 30 mg kg-1 de Mn2+.

Predicting root defence against herbivores during succession

P>1. Root herbivores and pathogens interfere with basic below-ground plant function, and can thereby affect plant fitness and spatial and temporal patterns in natural plant communities. However, there has been little development of concepts and theories on below-ground plant defence, a deficit that is in contrast to the abundance of theorizing for above-ground plant parts.2. A review of the past 10 years of research on below-ground plant-herbivore interactions has revealed that, similar to above-ground tissues, root defences can be expressed constitutively or induced upon herbivore attack, and can be classified into direct and indirect traits, tolerance, and escape. Indeed, it has been shown that roots tolerate herbivory by outgrowing or re-growing lost tissues, or resist it by producing secondary metabolites that are toxic to herbivores or attract natural enemies of herbivores.3. We propose that, similar to above-ground plant-herbivore theories, the partition of abiotic and biotic factors over ecological succession can serve as the basis for predicting investment in defence strategies below-ground.4. Investigation of herbivore pressure and root responses along primary and secondary successional gradients suggests that: (i) roots are often fast growing, thinner and softer in early compared to later succession. (ii) Insect and nematode herbivore pressure increases until mid-succession and later decreases. (iii) Mycorrhizal abundance increases with succession, and the composition of fungal species changes through succession, often shifting from arbuscular mycorrhizae to ecto-mycorrhizae.5. Based on these findings, and on classical (above-ground) plant defence theory, we suggest the following set of testable hypotheses for below-ground plant defence: (i) During succession, early plants invest most of their resources in growth and less in defences (associated with a general lack of herbivores and pathogens, and with limited availability of resources in the system), therefore relying more on re-growth (tolerance) strategies. (ii) During mid-succession, a buildup of herbivore pressure facilitates replacement by plant species that exhibit greater direct and indirect defence strategies. (iii) Constitutive and inducible levels of defences may trade-off, and early successional plants should rely more on induction of defences after herbivore attack, whereas late successional plants will increasingly rely on constitutively produced levels of physical and chemical defence. (iv) Successional changes in microbial associations have consequences for root defence by improving plant nutrition and defence expression as well as directly competing for root space; however, toxic or impenetrable root defences may also limit association with root symbionts, and so may constrain the expression of root defence.

Caracterização fisiológica da redução de crescimento de mudas de citros micorrizadas em altas doses de fósforo

Com o objetivo de estudar a redução de crescimento de mudas de citros micorrizadas, instalou-se um experimento em casa de vegetação com seis doses de P (0, 50, 100, 150, 200 e 250 mg kg-1), sem e com inoculação do Fungo Micorrízico Arbuscular (FMA) Glomus intraradices. Como porta-enxerto, usou-se tangerineira ' Cleópatra' (Citrus reshni). O substrato usado foi uma mistura de amostra de terra (Neossolo) e areia, na proporção de 3:1, com baixa concentração de P disponível. O delineamento estatístico foi inteiramente casualizado, disposto em um fatorial 6 x 2, com cinco repetições. Seis meses após o transplantio, as plantas foram avaliadas por meio das seguintes variáveis: altura de plantas, matéria seca da parte aérea, transpiração, resistência estomática e área foliar. Nas doses mais altas de P, as plantas micorrizadas apresentaram redução na altura, na matéria seca da parte aérea e na área foliar, menor taxa de transpiração e maior resistência estomática, quando comparadas com o controle não micorrizado. Considerando estes resultados, a redução no crescimento de mudas micorrizadas em alta dose de P pode estar relacionada, em parte, com a existência de forte dreno de carboidratos na raiz.

The mycorrhizal contribution to plant productivity, plant nutrition and soil structure in experimental grassland.

Previous studies have shown that arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) can influence plant diversity and ecosystem productivity. However, little is known about the effects of AMF and different AMF taxa on other important community properties such as nutrient acquisition, plant survival and soil structure. We established experimental grassland microcosms and tested the impact of AMF and of different AMF taxa on a number of grassland characteristics. We also tested whether plant species benefited from the same or different AMF taxa in subsequent growing seasons. AMF enhanced phosphorus acquisition, soil aggregation and survival of several plant species, but AMF did not increase total plant productivity. Moreover, AMF increased nitrogen acquisition by some plant species, but AMF had no effect on total N uptake by the plant community. Plant growth responses to AMF were temporally variable and some plant species obtained the highest biomass with different AMF in different years. Hence the results indicate that it may be beneficial for a plant to be colonized by different AMF taxa in different seasons. This study shows that AMF play a key role in grassland by improving plant nutrition and soil structure, and by regulating the make-up of the plant community.

Avaliação da interação micorrízica em cultivares de oliveira (Olea europea L.)

A maioria dos estudos com oliveira no Brasil e no mundo tem sido direcionada à produção e ao manejo. Apesar da importância para o crescimento vegetal e resistência a estresses diversos, não há estudos sobre a ocorrência de associação micorrízica em oliveira, no Brasil. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a interação micorrízica em cultivares de oliveira na Fazenda Experimental de Maria da Fé - MG (FEMF - EPAMIG), a qual serve como ponto de partida na produção de inoculantes comerciais de fungos micorrízicos arbusculares para a cultura. Amostras de solo e de raízes de sete cultivares de oliveira foram coletadas para determinação do comprimento de micélio extrarradicular ativo e total e avaliação da percentagem e intensidade de colonização micorrízica, bem como da densidade e diversidade de esporos. Nas rizosferas das cultivares de oliveira, foram isoladas nove espécies de fungos micorrízicos: Acaulospora denticulata, Acaulospora scrobiculata, Acaulospora sp1, Acaulospora sp2, Entrophospora sp1, Gigaspora sp1, Glomus mosseae, Scutellospora pellucida e Scutellospora sp1. Os resultados comprovaram o micotrofismo da espécie. No entanto, não houve efeito das cultivares na distribuição dos propágulos de FMAs, os quais estiveram homogeneamente distribuídos nas diferentes rizosferas.

Mycorrhizal effectiveness on physic nut as influenced by phosphate fertilization levels

In recent years, physic nut (Jatropha curcas L.) has attracted attention because of its potential for biofuel production. Although it is adapted to low-fertility soils, physic nut requires soil acidity corrections and addition of a considerable amount of fertilizer for high productivity. The objective of this research was to evaluate the effectiveness of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) (control without AMF inoculation, Gigaspora margarita inoculation or Glomus clarum inoculation) on increasing growth and yield of physic nut seedlings under different rates of P fertilization (0, 25, 50, 100, 200, and 400 mg kg-1 P soil) in greenhouse. The experiment was arranged in a completely randomized, block in a factorial scheme design with four replications. The physic nut plants were harvested 180 days after the beginning of the experiment. Mycorrhizal inoculation increased physic nut growth, plant P concentration and root P uptake efficiency at low soil P concentrations. The P use quotient of the plants decreased as the amount of P applied increased, and the P use efficiency index increased at low P levels and decreased at high P levels. Mycorrhizal root colonization and AMF sporulation were negatively affected by P addition. The highest mycorrhizal efficiency was observed when the soil contained between 7.8 and 25 mgkg-1 of P. The physic nut plants responded strongly to P application, independent of mycorrhizal inoculation.

Cereal mycorrhiza: an ancient symbiosis in modern agriculture.

The majority of terrestrial plants live in association with symbiotic fungi that facilitate mineral nutrient uptake. The oldest and most prevalent of these associations are the arbuscular mycorrhizal (AM) symbioses that first evolved approximately 400 million years ago, coinciding with the appearance of the first land plants. Crop domestication, in comparison, is a relatively recent event, beginning approximately 10000 years ago. How has the dramatic change from wild to cultivated ecosystems impacted AM associations, and do these ancient symbioses potentially have a role in modern agriculture? Here, we review recent advances in AM research and the use of breeding approaches to generate new crop varieties that enhance the agronomic potential of AM associations.

Monophyly of beta-tubulin and H+-ATPase gene variants in Glomus intraradices: consequences for molecular evolutionary studies of AM fungal genes.

Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are an ecologically important group of fungi. Previous studies showed the presence of divergent copies of beta-tubulin and V-type vacuolar H+-ATPase genes in AMF genomes and suggested horizontal gene transfer from host plants or mycoparasites to AMF. We sequenced these genes from DNA isolated from an in vitro cultured isolate of Glomus intraradices that was free of any obvious contaminants. We found two highly variable beta-tubulin sequences and variable H+-ATPase sequences. Despite this high variation, comparison of the sequences with those in gene banks supported a glomeromycotan origin of G. intraradices beta-tubulin and H+-ATPase sequences. Thus, our results are in sharp contrast with the previously reported polyphyletic origin of those genes. We present evidence that some highly divergent sequences of beta-tubulin and H+-ATPase deposited in the databases are likely to be contaminants. We therefore reject the prediction of horizontal transfer to AMF genomes. High differences in GC content between glomeromycotan sequences and sequences grouping in other lineages are shown and we suggest they can be used as an indicator to detect such contaminants. H+-ATPase phylogeny gave unexpected results and failed to resolve fungi as a natural group. beta-Tubulin phylogeny supported Glomeromeromycota as sister group of the Chytridiomycota. Contrasts between our results and trees previously generated using rDNA sequences are discussed.

FUNGOS MICORRIZICOS ARBUSCULARES NO DESENVOLVIMENTO DE MUDAS DE OLIVEIRA (OLEA EUROPAEA L.) CULTIVADAS NO SUL DE MINAS GERAIS

A oliveira é uma planta de clima temperado, cuja frutificação necessita de baixas temperaturas no período que antecede a floração. A produção de mudas de boa qualidade dessa cultura é fundamental na implantação do pomar e uma associação com fungos micorrízicos arbusculares (FMAs) pode ser muito importante nesse sentido. No Brasil, não há estudos relacionados à utilização de FMAs na produção de mudas de oliveira. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da utilização de diferentes espécies de FMAs no desenvolvimento de mudas de cultivares de oliveira com potencial de cultivo na região sul de Minas Gerais. O experimento foi realizado em casa de vegetação avaliando-se três cultivares de oliveira (Arbequina, Grappolo 541- MGS GRAP541 e Maria da Fé - MGS MARIENSE) e quatro tratamentos de inoculação com FMAs (sem inóculo e com inóculo das espécies de FMAs Glomus clarum, Gigaspora rosea ou Acaulospora scrobiculata), de acordo com o fatorial (3 × 4). O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com três repetições. Os FMAs estudados proporcionaram maior massa de matéria seca da parte aérea e raiz das mudas, quando comparadas àquelas não inoculadas, principalmente para a Grappolo 541 (MGS GRAP 541) e Arbequina. A cultivar Maria da Fé (MGS MARIENSE) apresentou baixa dependência micorrízica e menor produção de matéria seca da parte aérea, comparada às outras cultivares.

The half-size ABC transporters STR1 and STR2 are indispensable for mycorrhizal arbuscule formation in rice.

The central structure of the symbiotic association between plants and arbuscular mycorrhizal (AM) fungi is the fungal arbuscule that delivers minerals to the plant. Our earlier transcriptome analyses identified two half-size ABCG transporters that displayed enhanced mRNA levels in mycorrhizal roots. We now show specific transcript accumulation in arbusculated cells of both genes during symbiosis. Presently, arbuscule-relevant factors from monocotyledons have not been reported. Mutation of either of the Oryza sativa (rice) ABCG transporters blocked arbuscule growth of different AM fungi at a small and stunted stage, recapitulating the phenotype of Medicago truncatula stunted arbuscule 1 and 2 (str1 and str2) mutants that are deficient in homologous ABCG genes. This phenotypic resemblance and phylogenetic analysis suggest functional conservation of STR1 and STR2 across the angiosperms. Malnutrition of the fungus underlying limited arbuscular growth was excluded by the absence of complementation of the str1 phenotype by wild-type nurse plants. Furthermore, plant AM signaling was found to be intact, as arbuscule-induced marker transcript accumulation was not affected in str1 mutants. Strigolactones have previously been hypothesized to operate as intracellular hyphal branching signals and possible substrates of STR1 and STR2. However, full arbuscule development in the strigolactone biosynthesis mutants d10 and d17 suggested strigolactones to be unlikely substrates of STR1/STR2. Interestingly, rice STR1 is associated with a cis-natural antisense transcript (antiSTR1). Analogous to STR1 and STR2, at the root cortex level, the antiSTR1 transcript is specifically detected in arbusculated cells, suggesting unexpected modes of STR1 regulation in rice.

Soil tillage affects the community structure of mycorrhizal fungi in maize roots

In this study we tested whether communities of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) colonizing the roots of maize (Zea mays L.) were affected by soil tillage practices (plowing, chiseling, and no-till) in a long-term field experiment carried out in Tanikon (Switzerland). AMF were identified in the roots using specific polymerase chain reaction (PCR) markers that had been developed for the AMF previously isolated from the soils of the studied site. A nested PCR procedure with primers of increased specificity (eukaryotic, then, fungal, then AMF species or. species-grouop specific) was used. Sequencing of amplified DNA confirmed that the DNA obtained from the maize roots was of AMF origin. Presence of particular AMF species or species-group was scored as a presence of a DNA product after PCR with specific primers. We also used single-strand conformation polymorphism analysis (SSCP), of amplified DNA samples to-check if the amplification of the DNA from maize roots matched the expected profile for a particular AMF isolate with a given specific primer pair. Presence of the genus Scutellospora, in maize roots was strongly reduced in plowed and chiseled soils. Fungi from the suborder Glomineae were more prevalent colonizers of maize roots growing in plowed soils, but were also present in the roots from other tillage treatments. These changes in community of AMF colonizing maize roots might be due to (1), the differences in tolerance to the tillage-induced disruption of the hyphae among the different AMF species, (2) changes in nutrient content of the soil, (3) changes in microbial activity, or (4) changes in weed populations in response to soil tillage. This is the first report on community composition of AMF in the roots of a field-grown crop plant (maize) as affected by soil tillage.