Simone Raposo Cotta.

As plantas influenciam a comunidade bacteriana no solo rizosférico ao liberarem compostos como aminoácidos, que atuam como nutrientes ou moléculas sinalizadoras. Isso pode favorecer a seleção de bactérias auxotróficas, que não conseguem sintetizar esses compostos por conta própria. Propomos que esses auxotróficos sejam enriquecidos na rizosfera devido à disponibilidade de aminoácidos e que esses organismos possam auxiliar as plantas a superar o estresse nutricional. Para testar essas hipóteses, empregaremos uma abordagem polifásica que combina metodologias dependentes e independentes de cultivo para avaliar a comunidade bacteriana, analisar seus perfis auxotróficos e examinar as consequências da presença desses organismos tanto em condições padrão quanto de deficiência nutricional. O fósforo será usado como o nutriente modelo. Além disso, analisaremos os metabólitos produzidos pelas plantas, como aminoácidos e vitaminas, para entender seu papel na estruturação e organização das comunidades bacterianas. Esses experimentos visam elucidar a prevalência de bactérias auxotróficas na rizosfera e seu impacto na resiliência e resistência das plantas sob estresse nutricional.As plantas influenciam a comunidade bacteriana no solo rizosférico ao liberarem compostos como aminoácidos, que atuam como nutrientes ou moléculas sinalizadoras. Isso pode favorecer a seleção de bactérias auxotróficas, que não conseguem sintetizar esses compostos por conta própria. Propomos que esses auxotróficos sejam enriquecidos na rizosfera devido à disponibilidade de aminoácidos e que esses organismos possam auxiliar as plantas a superar o estresse nutricional. Para testar essas hipóteses, empregaremos uma abordagem polifásica que combina metodologias dependentes e independentes de cultivo para avaliar a comunidade bacteriana, analisar seus perfis auxotróficos e examinar as consequências da presença desses organismos tanto em condições padrão quanto de deficiência nutricional. O fósforo será usado como o nutriente modelo. Além disso, analisaremos os metabólitos produzidos pelas plantas, como aminoácidos e vitaminas, para entender seu papel na estruturação e organização das comunidades bacterianas. Esses experimentos visam elucidar a prevalência de bactérias auxotróficas na rizosfera e seu impacto na resiliência e resistência das plantas sob estresse nutricional.Resumo em Inglês

O presente projeto tem como objetivo abordar o desafio de reduzir as emissões de gases de efeito estufa (GEE) em sistemas agrícolas, particularmente na China e no Brasil, que são contribuintes significativos para as emissões globais. O estudo foca em sistemas de plantio diversificados, especificamente em sistemas integrados de grãos e plantas de cobertura, que têm o potencial de aumentar o sequestro de carbono no solo e mitigar as emissões de NO. No entanto, os mecanismos que governam essas reduções, especialmente aqueles relacionados aos exsudatos radiculares e suas interações com microrganismos do solo, permanecem pouco compreendidos. Para abordar essa lacuna do conhecimento, o projeto investigará os efeitos de diferentes sistemas de plantio diversificados nas emissões de GEE, com foco nos tipos e funções dos metabolitos radiculares presente no solo desses agroecossistemas. A pesquisa explorará como os metabolitos influenciam os microrganismos envolvidos no ciclo do nitrogênio e os genes funcionais relacionados, impactando assim as emissões de NO. Estudos de campo serão realizados tanto na China quanto no Brasil, comparando as emissões de GEE e as comunidades microbianas do solo em diversos sistemas de cultivo, incluindo aqueles que utilizam plantas de cobertura. Ao integrar análises metabolômicas, microbiológicas, metagenômicas e o uso de isótopos, este estudo visa elucidar as complexas interações entre exsudatos radiculares das plantas e microrganismos do solo. Os resultados fornecerão uma base científica para otimizar os sistemas de plantio diversificados a fim de promover a mitigação das emissões de GEE, oferecendo estratégias adaptáveis regionalmente para uma agricultura sustentável. A colaboração eficaz em pesquisas pode fortalecer as redes diversificadas de monitoramento de plantio, aprofundar a cooperação de longo prazo entre as equipes e impulsionar o desenvolvimento conjunto de uma agricultura inteligente, sustentável e de baixo carbono na China e no Brasil.

O estresse hídrico é considerado o maior problema da produção agrícola mundial, uma vez que asprincipais regiões de agricultura do mundo são afetadas pela seca, impactando negativamente aeconomia e a sociedade. O melhoramento genético de culturas para a tolerância à seca tem recebido muita atenção nos últimos anos e novas pesquisas têm fornecido informações sobre a capacidade de microrganismos específicos do solo influenciar a tolerância ao estresse hídrico nas plantas. Nesse contexto, entendemos que verificar se a microbiota de plantas resistentes à seca pode induzir a resistência de plantas suscetíveis é de extrema importância para o futuro sustentável da agricultura perante as mudanças climáticas. A justificativa desse trabalho é fundamentada na necessidade do estudo e desenvolvimento de estratégias utilizando o microbioma das plantas resistentes à seca como promotoras da resistência de plantas suscetíveis. Assim, hipotetizamos que o microbioma da rizosfera de feijão tolerante à seca induz tolerância em cultivares de feijão suscetíveis, por meio do transplante de solo. O objetivo geral do projeto é estabelecer o efeito da casualidade experimental, buscando verificar se a modulação do microbioma é capaz de impactar o fenótipo da planta hospedeira. Para o enriquecimento do microbioma do solo, serão utilizados cultivares de feijão tolerante que serão cultivados por 3 gerações até o florescimento. Esse solo será então coletado e utilizado em experimento de casa de vegetação utilizando os cultivares suscetíveis. Os vasos serão dispostos em delineamento inteiramente casualizado, com 5 repetições de cada tratamento, sendo 2 genótipos de feijão suscetíveis à seca, um tratamento controle sem planta, 2 regimes hídricos (<40 e >80 da capacidade de campo, sendo seca e irrigação normal, respectivamente) e 4 concentrações de solo enriquecido (0, 10, 50 e 100) que serão adicionados a um solo não enriquecido para o cultivo dos genótipos suscetíveis [(2 genótipos + 1 Bulk) X 2 regimes hídricos X 4 concentrações de solos enriquecido X 5 repetições]. Nas plantas serão avaliados as trocas gasosas, expressão gênica e características nutricionais e produtivas. O microbioma da rizosfera será caracterizado por meio do sequenciamento de amplicon de Bacteria e Archaea (16S rRNA) e fungos (ITS) e através do sequenciamento metagenômico. Espera-se com esse projeto obter dados e informações que aumentem nosso conhecimento sobre o papel da microbiota da rizosfera no auxílio da mitigação dos efeitos do estresse hídrico em plantas, fornecendo subsídios para o desenvolvimento de técnicas para um uso mais sustentável do ecossistema.

Estudos na área de biogeografia microbiana tem como principal objetivo buscar aexistência de padrões nas comunidades desses organismos. Tais estudos sãoparticularmente recentes e importantes em ambientes extremos onde a biodiversidademicrobiana é pouco explorada e incomum. O Pantanal brasileiro é uma das planíciesde inundação mais extensas do mundo e possui em seu sistema hidrológico lagoassalino-alcalinas (salinas) que são consideradas ambientes extremos devido aoselevados valores de pH e altas concentrações de sal, selecionando organismosadaptados a sobreviver nesse meio. Estudos sobre a diversidade nessas salinas sãoescassos e sobre biogeografia microbiana do Pantanal brasileiro inexistem. Portanto, oobjetivo deste estudo é identificar e mapear a diversidade microbiana, taxonômica efuncional, em salinas do Pantanal, avaliando a influência, ao longo do tempo, dasvariáveis químicas e eventos históricos na composição dessas comunidades. Serãocoletadas amostras de água de diversasa salinas durante as estações de cheia(maio) e seca (setembro). Análises físico-químicas de pH, condutividade elétrica,turbidez da água, temperatura, oxigênio dissolvido, macro e micronutrientes serãorealizadas em cada coleta para obtenção dos dados de variáveis ambientais. O DNA das amostras serão extraídos e sequenciados para a realização do metagenoma. Análises de PCR quantitativo em tempo real dos genes rRNA 16S e18S, estudados como marcadores filogenéticos, serão realizadas com o objetivo dequantificar micro-organismos dos domínios Archaea e Bacteria. A partir dosdados obtidos pelo sequenciamento metagenômico, será feita a caracterização dopotencial metabólico das salinas. Ainda, serão estudados ospadrões biogeográficos que determinam a estrutura das comunidades microbianas dassalinas do Pantanal permitindo uma melhor compreensão da funcionalidade dessesecossistemas e a percepção de quais variáveis estão influenciando diretamente nadiversidade microbiana desses ambientes extremos brasileiros.

As áreas alagadas (wetlands) têm papel fundamental no controle de fatores que podeminfluenciar ou serem influenciados por mudanças climáticas e ambientais O projeto apresentadoserá desenvolvido na Nhecolândia (MS), região caracterizada por um sistema de lagoas cujaságuas variam de doce a hipersalina. Trata-se de uma pesquisa multi e interdisciplinar cujodesafio científico é elucidar o funcionamento geoquímico e biogeoquímico dessa região,transferir os conhecimentos adquiridos para a elaboração de balanços regionais dos fluxos degases de efeito estufa (GEE), e compreender os processos de disponibilização do arsênio (As)para as águas, considerando a influência de fatores ambientais, em particular, das mudançasclimáticas. O projeto está estruturado em quatro ações cujos objetivos específicos são : (i)identificar os processos que controlam os funcionamentos biogeoquímicos das lagoas e avaliarsuas consequências nos ciclos do C e do N, nas emissões de GEE e na distribuição e especiaçãodo As na paisagem ; (ii) verificar a evolução dos solos ao redor das lagoas, para compreendero funcionamento do sistema solo-água; (iii) desenvolver um modelo numérico dofuncionamento hidrológico e hidroquímico das lagoas, para predizer a evolução do sistema faceaos estresses ambientais ; (iv) verificar o potencial de utilização dos dados de sensoriamentoremoto para identificar feições espectrais e topográficas que permitam associar as variáveis quepoderiam estar relacionadas as emissões de GEE e sua extrapolação para a escala regional. Osresultados obtidos poderão fornecer subsídios científicos para elaboração de políticas públicaspara o gerenciamento sustentável do Pantanal.

Os manguezais são áreas localizadas nas planícies de inundação das marés, compondo um dos ambientes naturais mais degradados no Brasil. O uso de metodologias que acessam a estrutura e o funcionamento dos grupos microbianos nos manguezais, bem como a descrição dos plasmídeos que hospedam genes relacionados a importantes transformações neste sistema, é importante no avanço do conhecimento sobre este ambiente diverso, encontrado apenas em regiões tropicais e subtropicais de nosso planeta. Este projeto tem como objetivo compreender os mecanismos adaptativos das comunidades microbianas presentes nos solos de manguezais por meio da descrição da composição dos plasmídeos desse sistema. Essas adaptações são vitais para a manutenção e para o funcionamento do sistema.

O fósforo é um dos elementos químicos mais importantes da natureza, sendo essencial para a manutenção da vida, atuando como componente de moléculas energéticas e de estruturais vitais como DNA e o RNA. É um dos nutrientes que mais limitam o crescimento vegetal, pois sua disponibilidade na natureza é bastante reduzida devido ao elevado poder reativo dos íons fosfatos, que quando presentes na solução dos solos, rapidamente se ligam a íons metálicos e as cargas do solo, tornando-se indisponível. Mesmo solos considerados férteis podem apresentar deficiência deste nutriente. Deficiências nos níveis de fósforo podem levar a danos no crescimento vegetal com comprometimento no desenvolvimento de raízes e partes aéreas. Atualmente, a correção dessa deficiência é realizada através da utilização de fertilizantes químicos, sendo essa medida essencial para culturas que possuem uma elevada demanda nutricional, como no caso da cultura de cana-de-açúcar. A utilização maciça de fertilizantes na agricultura vem causando danos irreversíveis à natureza, poluindo aquíferos e lençóis freáticos, e gerando preocupação por se tratar de uma fonte não renovável e finita de fertilidade. Além disso, este uso excessivo diminui a capacidade nutritiva de grande parte dos solos, visto que muitos dos fertilizantes utilizados se acumulam nas partículas de solo, fazendo com que devam ser aplicadas altas doses de fertilizantes para obter o efeito desejado. Uma alternativa que tem sido proposta é o uso de rochas fosfatadas associadas a micro-organismos. Esse uso combinado se deve ao fato de que muitos micro-organismos possuem a capacidade de disponibilizar o fósforo para o consumo das plantas a partir de desta fonte. Apesar da sua importância indiscutível, os processos envolvidos na disponibilização do fósforo, a ecologia das comunidades microbianas envolvidas e os fatores limitantes e essenciais para a renovação do mesmo no ambiente ainda são pouco conhecidos. O desconhecimento desses processos dificulta a aplicação dessas metodologias, além de se não obter o aproveitamento máximo deste recurso. O principal objetivo deste projeto é avaliar a estrutura e a diversidade das comunidades microbianas associadas à rizosfera de cana-de-açúcar e sua participação nos processos de solubilização e mineralização de distintas fontes de fósforo no solo