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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.11.2022.tde-10022023-155118
Document
Author
Full name
Kelly Jaqueline Alves
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2023
Supervisor
Committee
Andreote, Fernando Dini (President)
Cotta, Simone Raposo
Merzel, Valeria Maia
Pellizari, Vivian Helena
Title in Portuguese
Efeito dos pesticidas na comunidade microbiana em solos com diferentes diversidades e na rizosfera da soja
Keywords in Portuguese
Biologia molecular
Defensivos agrícolas
Microbiologia do solo
Rizosfera
Abstract in Portuguese
Com a demanda de associar a expansão da produtividade agrícola com a preservação ambiental, abordagens que beneficiem os microrganismos do solo e sua interação com as plantas vem recebendo atenção crescente. No entanto, para explorar as funções benéficas fornecidas pelo microbioma é necessário compreender como o manejo agrícola intensivo, que inclui o uso de pesticidas, pode alterar a comunidade microbiana do solo e consequentemente aquelas associadas às plantas. Nesse cenário, o objetivo geral dessa tese foi avaliar o potencial efeitos de sete pesticidas na comunidade microbiana de dois solos diferentes, e de dois fungicidas na comunidade fúngica de solos com diferentes níveis de diversidade microbiana, considerando que os efeitos variam ao longo do período de incubação. Também foi avaliado se os pesticidas de sementes têm o potencial de modular a montagem do microbioma da rizosfera de soja. Para isso, foram combinadas avaliações do potencial enzimático do solo com métodos independentes de cultivo, as quais permitiram acessar o perfil das comunidades microbianas, a abundância de genes específicos e a composição da comunidade microbiana do solo e da rizosfera. Como principais resultados da aplicação dos pesticidas em dois solos diferentes, foi observado que as comunidades bacterianas do solo agrícola foram mais responsivas a aplicação dos fungicidas e herbicidas que as comunidades fúngicas, em contrapartida, no solo florestal os perfis das comunidades fúngicas foram mais suscetíveis a aplicação desses compostos que as comunidades bacterianas. No experimento em que foi aplicado fungicidas em solos com diferentes níveis de diversidade, a enzima β-glicosidase foi alterada nos microcosmos menos diversos, ao passo que não ficou evidente o efeito da diversidade microbiana na resposta das comunidades fúngicas, no entanto, foi possível identificar táxons que tiveram a abundância alterada com a aplicação dos fungicidas. Em relação à influência dos pesticidas utilizados no tratamento de sementes, as modificações na diversidade das comunidades microbianas da rizosfera de soja foram observadas nos estágios iniciais de desenvolvimento da planta e permaneceram até os 45 dias de desenvolvimento. Também foram identificados táxons bacterianos associados a degradação dos pesticidas testados e a redução na abundância de fungos relacionados com a simbiose desempenhada por fungos micorrízicos arbusculares. De forma geral, as comunidades bacterianas e fúngicas do solo foram responsivas aos pesticidas aplicados, sendo que essas respostas variaram com o tipo de solo, diversidade da comunidade microbiana e tempo de incubação. Os pesticidas utilizados no tratamento de sementes também mostraram potencial em modificar a montagem das comunidades rizosféricas da soja ao longo do desenvolvimento da planta.
Title in English
Effect of pesticides on the microbial community in soils with different diversity and on the soybean rhizosphere
Keywords in English
Molecular biology
Pesticides
Rhizosphere
Soil microbiology
Abstract in English
With the demand to associate agricultural productivity expansion and environmental preservation, approaches that benefit soil microorganisms and their interaction with plants are receiving increasing attention. However, to explore the beneficial functions provided by microorganisms, it is necessary to understand how intensive agricultural management, which includes pesticide use, can alter the soil microbial community and consequently those associated with plants. In this scenario, the aims of this thesis were to evaluate the potential effects of seven pesticides on the microbial community of two different soils, also of two fungicides on the fungal community of soils with different levels of microbial diversity, considering that the effects vary throughout the incubation period. Furthermore, we evaluated the potential of seeds to modulate soybean rhizosphere assembly. To access the soil microbial communities, we combine measurements of soil enzymatic potential with cultivation- independent methods, which allowed us to access the microbial communities' profile, the specific genes abundance, and the composition of the microbial community from soil and rhizosphere. As major results of pesticide application in two different soils, we observed that bacterial communities from agricultural soil were more responsive to fungicides and herbicides than fungal communities, in contrast, in the forest soil, fungal communities showed more response to those compounds than bacterial communities. In the experiment in which fungicides were applied to soils with different levels of diversity, the β-glucosidase enzyme revealed greater changes in the less diverse microcosms, while the effect of microbial diversity on the response of fungal communities was not evident, however, we identify some taxa which their abundance was altered after fungicides application. Regarding the influence of pesticides used in seed treatment, we observed changes in the diversity of microbial communities in the soybean rhizosphere in the early stages of plant development, which remained until 45 days. We also identified bacterial taxa associated with the degradation of the tested pesticides and the reduction in the arbuscular mycorrhizal fungi. In general, soil bacterial and fungal communities were responsive to applied pesticides, as well as soybean rhizospheric communities were modified with seed treatment in which pesticides were used.
 
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Publishing Date
2023-02-13
 
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