Análise da diversidade microbiana do solo no agrossistema cafeeiro orgânico através do DGGE (Denaturing Gradient Gel Electrophoresis)

Abstract

Os microrganismos do solo atuam nos processos de decomposição da matéria orgânica, participando diretamente no ciclo biogeoquímico dos nutrientes e, conseqüentemente, mediando a sua disponibilidade no solo. Os diferentes manejos do solo e das culturas podem alterar a comunidade microbiana do solo com efeitos imprevisíveis sobre o funcionamento dos agroecossistemas. O manejo orgânico do cafeeiro baseia-se na condução das lavouras através da aplicação de fertilizantes orgânicos, e pouco se sabe sobre seu efeito sobre a comunidade de organismos do solo. Embora a matéria orgânica seja o combustível natural para a atividade biológica no solo, alguns grupos de organismos podem ser estimulados ou inibidos em função da qualidade da matéria orgânica aplicada, o que pode alterar a diversidade microbiana no solo. O DGGE (Denaturing Gradient Gel Electrophoresis) é uma técnica desenvolvida para o estudo da biodiversidade de microrganismos que, a partir de uma amostra de DNA extraída de diferentes situações (ex: solo, tecidos, etc), possibilita a separação de fragmentos de DNA de mesmo comprimento, mas diferentes sequências nucleotídicas, sendo portanto capaz de detectar até mesmo organismos não cultiváveis. Neste trabalho avaliou-se a população de fungos de solo, de fungos micorrízicos arbusculares (FMA) e de organismos de solo do domínio Archaea, em cultivos comerciais de cafeeiros adensados conduzidos em manejo convencional, orgânico e orgânico arborizado, no município de Santa Mariana-Pr. Para as análises da diversidade microbiana, extraiu-se o DNA total em três amostras de solo coletadas na projeção da copa do cafeeiro nos tratamentos Convencional, Orgânico e Orgânico arborizado. O DNA total foi extraído com o Kit Soil DNA Isolation ® (Mo Bio, Laboratories, Inc). A amplificação foi realizada em termociclador, com os primers que flanqueiam as regiões 18S e 16S. Após a quantificação, os produtos foram analisados em géis de poliacrilamida com gradiente de desnaturação, em uma unidade DGGE da Biorad. O padrão de bandeamento foi diferente entre a comunidade de fungos de solo a população de FMA e a comunidade de Archaea. Em todos os grupos de organismos estudados observou-se padrão múltiplo de bandeamento, indicando diversidade genética e a riqueza de espécies. Para fungos de solo não teve uma variabilidade na riqueza das espécies nos diferentes tratamentos, tendo uma diversidade genética de 17% entre os manejos, convencional e orgânico.Para os FMA se observou diferenças na riqueza de espécies e na variabilidade genética entre as populações de FMAs nos tratamentos convencional e orgânico arborizado. Entretanto, observouse 27% de diferenças na variabilidade genética entre o tratamento orgânico com os demais. Para a população de Archaea a riqueza de espécies destes organismos foi maior no manejo convencional e menor no orgânico arborizado, tendo o mesmo padrão para a variabilidade genética.

The organic coffee crop management improves soil fertility and the ability of many soil microorganisms to growth but the microbial community diversity responsible for several biochemical processes has not been studied in detail in these agroecosystems. Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE) analysis is a power tool to study diversity of uncultured soil microorganisms, therefore, in this work, we present data from DGGE examining the combined effects of organic crop coffee and shading with "sibipiruna" (Caesalpina peltophoridae) on the arbuscular mycorrhizal fungi (AMF), fungi and Archaea domain in a soil microbial community in Santa Mariana, Paraná, Brazil. Soil samples were taken from a field cultivated with coffee crops with the following managements: (1) conventional system; (2) organic system and (3) organic coffee cultivated under shading for extraction of total DNA by using the Kit Soil DNA Isolation ® (Mo Bio, Laboratories, Inc). PCR amplifications were carried out in a Gene Amp PCR System (MJ) with primers, which flanked the 18S and 16S regions and the amplified products were analyzed by DGGE (Biorad) poliacrilamida gels. It was observed DGGE profiles with several bands in all microorganisms assessed indicating genetic diversity and richness of species. Coffee management had marked effects on Archaea population assessed by DGGE-banding patterns and showed higher species richness and diversity genetic in the soil under conventional management, but there was little evidence of a change in genetic diversity and specie richness of soil fungi with only 17% of differences. On the other hand, the AMF with 27% of diversity did present changes on richness of species between organic and the other management systems (Conventional and organic-shading). This result of diversity of no cultured microorganisms from soil with coffee crops contributes to our understanding of the ecological significance of Archaea as a component of microbial communities in non-extreme environments.