Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/46226
metadata.teses.dc.title: Rhizosphere and soil microbiome in the management of plant pathogens and diseases
metadata.teses.dc.title.alternative: Microbioma do solo e da rizosfera no manejo de fitopatógenos e doenças de plantas
metadata.teses.dc.creator: Almeida, Kize Alves.
metadata.teses.dc.creator.Lattes: http://lattes.cnpq.br/6438039524212218
metadata.teses.dc.contributor.advisor1: Medeiros, Flávio Henrique Vasconcelos de
metadata.teses.dc.contributor.advisor2: Tiedje, James M.
metadata.teses.dc.contributor.advisor-co1: Moreira, Fatima Maria de Souza
metadata.teses.dc.contributor.referee1: Andreote, Francisco Dini
metadata.teses.dc.contributor.referee2: Mendes, Lucas William
metadata.teses.dc.contributor.referee3: Slaughter, Lindsey
metadata.teses.dc.contributor.referee4: Moreira, Fatima Maria de Souza
metadata.teses.dc.subject: Microbioma do solo
Fusarium verticillioides
Ceratocystis paradoxa
16SrRNA
Rotação de culturas
Supressividade do solo
Soil microbiome
Crop rotation
Soil suppressiveness
metadata.teses.dc.date.issued: 27-Apr-2021
metadata.teses.dc.description.sponsorship: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
metadata.teses.dc.identifier.citation: ALMEIDA, K. A. Rhizosphere and soil microbiome in the management of plant pathogens and diseases 2021. 70 p. Tese (Doutorado em Agronomia/Fitopatologia) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2021.
metadata.teses.dc.description.resumo: As doenças das plantas são uma das principais causas de perdas na agricultura. O solo é um ecossistema diversificado que abriga microrganismos que contribuem para a saúde das plantas, constituindo sua primeira linha de defesa. Métodos alternativos ao uso intensivo da terra, como a rotação de culturas, o plantio direto e a indução de supressividade a patógenos têm sido explorados para aumentar a qualidade do solo e consequentemente a produtividade das plantas. O milho e a soja são os grãos mais cultivados no mundo, enquanto o coco é uma cultura importante para os países tropicais. O estímulo da microbiota do solo, seja pelo uso do solo ou pela indução de supressão, são aliados a um modelo de agricultura mais sustentável. Nesse contexto, no primeiro artigo estudamos o impacto da rotação do milho e da soja na diversidade microbiana do solo e no inóculo de Fusarium spp. produtores de fumonisina (F. verticillioides e F. proliferatum), patógenos de milho. Os experimentos foram realizados em um período de quatro safras, de 2016/2017 a 2019/2020. Os tratamentos foram soja contínua, milho contínuo e rotação de culturas nas primeiras três safras enquanto plantamos milho em área total na quarta safra para avaliar o impacto dos usos da terra na diversidade microbiana de solo sob cultivo de milho e na sanidade das plantas e inóculo de Fusarium spp. que infectam milho. Amostras de solo foram coletadas na colheita de cada estação, enquanto amostras adicionais da rizosfera foram coletadas na safra 2019/2020 em dois momentos: pendoamento do milho e colheita. Além disso, caules de milho foram deixados no campo durante os ciclos das plantas para avaliar a influência do uso da terra na multiplicação do patógeno. Amostras de solo foram sequenciadas utilizando a região marcadora 16SrRNA para Bacteria e Archaea. Os solos foram submetidos a qPCR para quantificação do patógeno utilizando o gene fum1, envolvido na produção de fumonisina em Fusarium verticillioides e F. proliferatum. As sequências resultantes foram agrupadas em unidades taxonômicas operacionais (OTU) a 97% de similaridade. Usamos o valor de Ct (cycle threshold) como medida quantitativa para o inóculo de Fusarium spp. fum1 no solo e nos colmos de milho deixados na superfície do solo durante a safra. Nossos resultados mostraram que a rotação de culturas de três anos não aumentou a diversidade do solo em comparação com o milho ou soja contínua e a precipitação foi responsável pela formação das comunidades nas três primeiras safras. Fusarium spp. fum1 diminuiu sua concentração em solos sob sistema de rotação, embora sua ocorrência tenha diminuído em colmos de milho deixados no campo sob cultivo contínuo de milho. Em acordo, os solos sob cultivo contínuo de milho diminuíram a ocorrência de doenças em plantas de milho cultivadas na última safra. No segundo artigo, avaliamos a natureza da supressividade do solo a Ceratocystis paradoxa, fungo causador da resinose do coqueiro. Classificamos 54 solos em níveis de supressividade. Cinco solos supressivos e cinco solos conducivos foram contrastados para determinar a natureza da supressividade. Análises físico-químicas e biológicas do solo foram analisadas para dissecar os principais fatores envolvidos na supressividade. Carbonato de cálcio e microbiota supressora foram testados e comparados quanto ao controle de C. paradoxa usando iscas e medindo a colonização e número de peritécios. Populações bacterianas cultiváveis totais foram a principal propriedade biológica implicada na supressividade. O perfil taxonômico do solo mostrou Actinobacteria, Proteobacteria, Firmicutes e Chloroflexi como os filos mais abundantes em solos contrastantes embora Actionobacteria esteja em maior abundância em amostras supressivas. A microbiota supressiva reduziu a colonização do patógeno em 93,8% em comparação com o controle. Dentre as propriedades físicas e químicas, o teor de areia, pH do solo, cálcio, magnésio, soma de bases, capacidade efetiva de troca catiônica, saturação por bases e alumínio foram maiores em solos supressivos, enquanto o teor de argila e ferro caracterizam os não supressivos. O carbonato de cálcio foi eficaz em reduzir a colonização do patógeno quando comparado às outras fontes. O pH resultante dos tratamentos com cálcio e microbiota variou a neutro e diminuiu significativamente a recuperação do patógeno em iscas de banana. Nosso trabalho contribui para a compreensão do fenótipo supressor em solos brasileiros a Ceratocystis paradoxa e sugere o microbioma do solo, o carbonato de cálcio e o pH como os principais determinantes desse fenômeno.
metadata.teses.dc.description.abstract: Plant diseases are one of the most causes of loss in agriculture. The soil is a diverse ecosystem which harbor microorganisms that contribute to plant health, being its first line of defense. Alternative methods to intensive land use such as crop rotation, no-till and induction of suppressiveness to pathogens have been explored to increase soil quality and consequently plant productivity. Maize and soybean are the most cultivated grains in the world, while coconut is an important crop for tropical countries. Stimulation of soil microbiota, either by land uses or suppression induction are allies of a more sustainable agriculture model. In this context, in the first paper we studied the impact of maize and soybean rotation in soil microbial diversity and the inoculum of Fusarium spp. fumonisin producers (F. verticillioides and F. proliferatum), a maize pathogen, in the system. We conducted the experiments during seasons 2016/2017 to 2019/2020. Treatments were continuous soybean, continuous maize and rotation as land uses for the first three years and maize in total area in the fourth with the aim to evaluate the impact of land uses on maize soil diversity and pathogen incidence. Bulk soil samples were collected in the harvest of each season, while additional rhizosphere samples were collected in season 2019/2020 in two time points: blooming and harvest. In addition, maize stalks were left in the field during plant cycles to evaluate the influence of land uses on pathogen multiplication. Soil samples were sequenced targeting the 16SrRNA for Bacteria and Archaea and soils were submitted to qPCR targeting the gene fum1 of Fusarium verticillioides and F. proliferatum. The resulting sequences were clustered into operational taxonomic units (OTU) at a 97% of similarity threshold. We used cycle threshold as quantitative measure for Fusarium spp. fum1 inoculum. Our results showed three-year crop rotation did not increase soil diversity compared to continuous maize or soybean and precipitation was responsible for shaping communities in the first three seasons. Fusarium spp. fum1 decreased its concentration in soils under rotation systems although its occurrence decreased in maize stalks left in the field under continuous maize. In line, soils under continuous maize have decreased disease occurrence in maize plants cultivated in the last season. In the second paper, we evaluated the nature of soil suppressiveness to Ceratocystis paradoxa, a fungus that causes stem bleeding in coconut trees. We classified 54 soils into levels of suppressiveness. The five suppressive and conducive soils were contrasted to determine its nature. Soil physicochemical and biological analyses were analyzed in order to dissect the main factors involved in suppressiveness. Calcium carbonate and suppressive microbiota were tested and compared to the control of C. paradoxa by using baits colonization and number of perithecia. Total cultivable bacterial populations were the main biological property implicated in suppressiveness. Soil taxonomic profile showed Actinobacteria, Proteobacteria, Firmicutes and Chloroflexi as the more abundant phyla in contrasting soils although Actinobacteria showed highest abundance in suppressive samples. Suppressive microbiota reduced pathogen colonization in 93.8% compared to the control. Among physical and chemical properties, sand content, soil pH, calcium, magnesium, sum of bases, effective cation exchange capacity, base saturation, and aluminum were higher in suppressive soils while clay content and iron characterize non-suppressive. Calcium carbonate was effective in reduce pathogen colonization when compared to the other sources. The resulting pH from calcium and microbiota treatments ranged to neutral and significantly decrease pathogen recovery on banana baits. Our work contributes to the understanding of suppressive phenotype in Brazilian soils to Ceratocystis paradoxa and suggest soil microbiome, calcium carbonate and pH as the main drivers to this phenomenon.
metadata.teses.dc.description: Arquivo retido, a pedido da autora até abril 2022.
metadata.teses.dc.identifier.uri: http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/46226
metadata.teses.dc.publisher: Universidade Federal de Lavras
metadata.teses.dc.language: eng
Appears in Collections:DFP - Agronomia/Fitopatologia - Doutorado (Teses)

Files in This Item:
There are no files associated with this item.


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.