Importância das bactérias fixadoras de azoto na rizosfera de halófitas

Abstract

Os sapais são zonas hidrodinâmicas de grande interesse não só por constituirem habitats permanentes ou temporários de espécies economicamente rentáveis como também pelo seu papel no controlo da inundação, erosão e retenção de metais pesados, para o qual as plantas do sapal (halófitas) contribuem de forma relevante. O azoto tem um papel crucial no metabolismo e crescimento das plantas, sendo geralmente utilizado sob a forma de iões amónio e nitrato. Esta última forma, é a mais disponível em solos, exceptuando os solos salinos. O azoto disponível em sedimentos de sapal pode resultar da acção de fixação das comunidades bacterianas (bactérias diazotróficas) que se encontram principalmente em sedimentos da rizosfera, usufruindo da maior disponibilidade de fontes de carbono orgânico, útil ao crescimento bacteriano, provenientes da exsudação das raízes. Os objectivos gerais deste trabalho foram a caracterização e comparação de comunidades microbianas da rizosfera de duas plantas relevantes no sapal da Ria de Aveiro, com o intuito de avaliar o efeito da cobertura vegetal na abundância, estrutura e actividade das comunidades bacterianas. Por outro lado, pretendeu-se avaliar a frequência de bactérias fixadoras de azoto nas comunidades bacterianas das rizosferas e inferir sobre sua influência na produção de biomassa da planta. Este estudo foi realizado em 2008 e 2009 em sapais das margens do Canal de Mira, localizados na Barra, Costa Nova e Vagueira. Em cada local, foram recolhidos sedimentos não colonizados (controlo), plantas das espécies Halimione portucaloides, e Sarcocornia perennis perennis bem como sedimentos associados às raízes destas. A análise granulométrica revelou sedimentos vasosos no sapal da Barra e areia nos sapais da Costa Nova e Vagueira, sendo o conteúdo em água menor neste último. A quantificação de nitratos nas plantas, como factor condicionante da produção de biomassa em ambientes salinos, evidenciou valores mais elevados na Vagueira o que pode ser explicado pela menor salinidade deste local. A maior abundância de procariotas foi encontrada em sedimentos da rizosfera de H. portulacoides e a maior abundância de bactérias diazotróficas cultiváveis foi registada no sapal da Barra onde a salinidade é mais elevada. Os padrões de DGGE (denaturating gradient gel electrophoresis) de fragmentos dos genes de rRNA 16S, evidenciaram diferenças na estrutura das comunidades bacterianas das diferentes rizosferas. Diferenças nos padrões de DGGE de fragmentos do gene que codifica a nitrogenase (nifH) demonstraram diversidade funcional associada à fixação de azoto nas comunidades de diferentes plantas. Os resultados demonstram que as interacções entre raízes e comunidades microbianas da rizosfera têm padrões específicos para cada planta e que se manifestam tanto ao nível da diversidade filogenética da comunidade como na diversidade de genes funcionais, implicando que factores que alterem a cobertura vegetal de bancos intertidais tenham influência nos processos microbianos envolvidos no ciclo do azoto em sedimentos estuarinos.

Salt marshes are hydrodynamic areas of great interest, not only because they constitute permanent or temporary habitats of species economically important, but also for its role in flood control, erosion and retention of heavy metals, in which the marsh plants (halophytes) have a relevant contribute. Nitrogen has a crucial role in metabolism and growth of plants, being generally used in the form of ammonium and nitrate ions. The latter form is the most available in most soilstypes, with exception saline soils. To availability of nitrogen in salt marsh sediments, contributes the action of nitrogen-fixing bacterial communities (diazotrophs) which are abundant in the rhizosphere sediment benefiting from the increased availability of organic carbon sources, useful for bacterial growth, derived from roots exudation. The general objective of this study was to characterize and compare microbial communities from the rhizosphere of two marsh plants relevant to the Ria de Aveiro, in order to evaluate the effect of vegetation on the abundance, structure and activity of bacterial communities. Furthermore, we sought to assess the frequency of nitrogen-fixing bacteria in rhizosphere bacterial communities and infer on its influence on the production of plant biomass. This study was conducted in 2008 and 2009 on salt marshes along Canal Mira, located in Barra, Costa Nova and Vagueira. At each site, specimens of Halimione portucaloides and Sarcocornia perennis perennis as well as sediments associated with the roots of the plants and sediments from uncolonized banks (control) were collected. The granulometric analysis revealed muddy sediments in the salt marsh of Barra and sandy in the salt marshes of Costa Nova and Vagueira. The lower water content was found in Vagueira. The quantification of nitrate in plants, as a major determinant of biomass production in saline environments, showed higher values in plants collected at Vagueira, which can be explained by the lower salinity of this site. The higher abundance of prokaryotes was found in sediments from the rhizosphere of H. portulacoides and the greater abundance of cultivable diazotrophs was observed in the salt marsh of Barra, where salinity is higher. The DGGE (denaturating gradient gel electrophoresis) profiles of 16S rRNA gene fragments, showed differences in the structure of bacterial communities from different rhizospheres. Differences in DGGE profiles of gene fragments encoding the nitrogenase (nifH) demonstrated functional diversity associated with nitrogen fixation in communities of the different plants. The results showed that the interactions between roots and rhizosphere microbial communities have specific pattterns for each plant and affect both in the phylogenetic diversity of the community and the diversity of functional genes. This implies that factors affecting the vegetation of tidal banks may have considerable influence on microbial processes involved in the nitrogen cycle in estuarine sediments.