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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.11.2008.tde-26092008-105227
Document
Author
Full name
Marcio Morais
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Piracicaba, 2008
Supervisor
Committee
Lambais, Marcio Rodrigues (President)
Camargo, Plinio Barbosa de
Cardoso, Elke Jurandy Bran Nogueira
Lacava, Paulo Teixeira
Tavares, Maria Helena Santini Campos
Title in Portuguese
Diversidade bacteriana do solo sob cultivo de cana-de-açúcar
Keywords in Portuguese
Análise multivariada
Biodiversidade
Cana-de-açúcar
Fertilizantes nitrogenados
Microbiologia do solo
Sequenciamento genético.
Abstract in Portuguese
Os microrganismos representam a forma de vida mais abundante e diversificada do planeta. A atividade agrícola leva a uma redução da biodiversidade do solo e a menor diversidade microbiana pode resultar na diminuição da ciclagem de nutrientes e no crescimento das plantas. Como forma de avaliar alterações na atividade microbiana e na estrutura das comunidades de bactérias do solo, decorrentes do cultivo da cana-de-açúcar, foram conduzidos dois experimentos. O primeiro, no município de Novo Horizonte (SP), com o objetivo de determinar ação da queima da cana-de-açúcar sobre a comunidade de bactérias do solo e o segundo experimento, nos municípios de Pirassununga (SP) e Jaboticabal (SP), com o objetivo de verificar o efeito da adubação nitrogenada sobre a comunidade bacteriana do solo. Amostras de terra foram coletadas nas profundidades 0-10 e 10-20 cm, na linha e entrelinha de plantio. No primeiro experimento foram utilizadas três cultivares de cana-de-açúcar (SP81-3250, SP80-1842 e RB72-454) sob os sistemas de manejo de colheita sem queima (mecanizada) e com queima (manual) prévia a colheita. Nesse experimento foram avaliadas a diversidade metabólica (Biolog) e a estrutura das comunidades bacterianas por meio da PCR-DGGE do gene rRNA 16S. A mudança no manejo de colheita da cana-de-açúcar provocou modificações no metabolismo heterotrófico do solo, alterando a diversidade metabólica. No entanto, não houve mudanças na estrutura das comunidades bacterianas do solo com e sem queima sob a variedade SP801842. Dessa forma, a primeira queima da cana-de-açúcar previamente à colheita alterou a capacidade e a diversidade metabólica microbiana, mas não mudou a estrutura das comunidades de bactérias em relação à área sem queima. No segundo experimento foram avaliadas amostras de terra, de duas áreas experimentais, sob cultivo de cana-de-açúcar (SP813250), com diferentes doses de N (0, 40, 80 e 120 kg de N ha-1) na forma de uréia, aplicadas no sulco de plantio. Para verificar possíveis alterações na comunidade bacteriana desses solos, foram avaliadas a estrutura das comunidades bacterianas por PCR-DGGE e a diversidade de bactérias oxidadoras de amônio (AOB), pelo seqüenciamento de bibliotecas do gene rRNA 16S, utilizando oligonucleotídeos iniciadores específicos. As doses de N alteraram a estrutura das comunidades bacterianas do solo nas duas áreas experimentais, determinadas por PCR-DGGE, entretanto, a adubação nitrogenada não alterou a diversidade de AOB no solo, das duas áreas. A estrutura da comunidade de AOB no solo da USA, sem adubação nitrogenada e com 80 kg de N ha-1 diferiu estatisticamente. Nas duas áreas, as unidades taxonômicas operacionais mais abundantes se relacionam filogeneticamente a Nitrosospira multiformes.
Title in English
Soil bacterial diversity under sugarcane field
Keywords in English
16S rRNA
AOB
Biolog
multivariate analysis
nitrogen
PCR-DGGE
Saccharum spp.
sequencing
Abstract in English
The microorganisms are the most abundant and diverse living creatures on earth. The agricultural practices reduce the soil biodiversity and a lower microbial diversity can result in a nutrient cycling and plant growth reduction. Two sugarcane crops experiments were investigated to evaluate modifications in the microbial activity and soil bacterial communities structure. The first of them was done at municipality of Novo Horizonte, Sao Paulo State (SP), and it has the aim to determine the sugarcane burn effects on soil bacterial community. The second experiment was introduced at municipalities of Pirassununga (SP) and Jaboticabal (SP) with the objective to verify the nitrogen fertilizing effect on soil bacterial community. The soil samples were taken in 0-10 cm and 10-20 cm depth, between and in the planting furrows. We used three sugarcane varieties (SP81-3250, SP80-1842 e RB72-454) in the first experiment under unburned and burned sugarcane pre-harvest. We evaluated metabolic diversity (Biolog) and the bacterial community structure performing PCR-DGGE of 16S rRNA gene in the first experiment. The sugarcane harvest management had modified the soil heterotrophic metabolism by altering its diversity. In spite of that, there is no difference between the burned and unburned soil bacterial communities under the variety SP80-1842. For that reason, the first year pre harvest burn altered the microbial metabolic diversity and capacity but did not change the bacterial community structure when related with unburned area. In the second experiment, soil samples under the SP81-3250 variety were analyzed from two sites. Each site received different levels of urea as nitrogen fertilization (0, 40, 80 e 120 kg de N ha-1) applied at planting furrows. The PCR-DGGE was applied to verify changes in the bacterial communities structure in these soils. The ammonia-oxidizing bacteria (AOB) diversity was evaluated by sequencing of 16S rRNA gene libraries after the amplification with specific primers. The levels of nitrogen fertilization altered the soil bacterial communities structure in both study sites, by PCRDGGE evaluation. However, the nitrogen application did not alter the soil AOB diversity in those two sites. The soil AOB community structure under no nitrogen and 80 kg N ha-1 application was different from the community structure under the other levels of fertilization in one of the two sites. The operational taxonomic unit are phylogenetically related to Nitrosospira multiformes in the two sites.
 
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Marcio_Morais.pdf (2.01 Mbytes)
Publishing Date
2008-10-16
 
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