Diversidade em comunidades bacterianas de solos de matas de galeria do Cerrado

Abstract

A microbiota presente no solo é fundamental para a manutenção de processos biogeoquímicos e sustentação das comunidades vegetais nos mais diversos biomas. A diversidade da comunidade microbiana de solos e os processos que regulam esta comunidade são ainda pouco conhecidos. No presente trabalho objetivou-se comparar a diversidade de bactérias presentes em solos de Matas de Galeria do Cerrado, considerando as variações temporais (sazonalidade da precipitação, simulação da entrada de nutrientes e água com os primeiros eventos de precipitação) e espaciais (gradiente topográfico) e distúrbios (incêndio acidental), por meio de análises moleculares utilizando a metodologia PCR-RISA de 16S-23S rDNA. Amostras de solo foram coletadas (0-10 cm) nas porções seca e úmida do gradiente topográfico das Matas de Galeria dos Córregos Pitoco, Monjolo e Taquara (RECOR, IBGE, Brasília – DF), nas estações seca e chuvosa e nas transições estacionais (2010 - 2011), e após incêndio acidental (setembro/2011). Em geral, o teor de umidade do solo diferiu entre porções úmida e seca da topografia e seguiu as variações de precipitação registradas ao longo do estudo. A sazonalidade e o gradiente topográfico também influenciaram as concentrações de nutrientes no solo, porém sem um padrão definido. Valores de pH e CTC e concentrações de MO, N-NO3 -, N-NH4 +, P, K e Ca foram mais elevadas no período pós-fogo em uma ou mais matas. Os dendrogramas com os perfis de RISA das comunidades bacterianas indicaram alteração na diversidade de bactérias do solo em função da passagem do fogo, da sazonalidade da precipitação e ao longo do gradiente topográfico das três matas. Modificações nos perfis de diversidade bacteriana podem estar relacionadas às interações entre alterações químicas e de umidade registradas no solo e às diferentes comunidades florísticas encontradas ao longo do gradiente topográfico de cada mata. Com o sequenciamento de bandas escolhidas nos géis de RISA verificou-se predominância das divisões actinobactéria e proteobactéria nos perfis das comunidade bacterianas. Com a finalidade de simular o efeito da primeira chuva (5 mm) após estação seca sobre a diversidade bacteriana do solo de matas de galeria, adicionou-se experimentalmente água, N e P ao solo da comunidade úmida da mata do córrego Pitoco. As parcelas demarcadas receberam tratamentos distintos (água; água + N; água + P; água + N + P) e as coletas de solo foram realizadas antes da aplicação dos tratamentos e uma hora, 24 horas e 48 horas após adição. Avaliação de alterações na diversidade bacteriana do solo em resposta à aplicação dos tratamentos também foi realizada através de PCR-RISA 16S-23S rDNA. Umidade do solo, pH e concentração de P disponível não sofreram alteração após aplicação dos tratamentos. Concentrações de N-NO3 - aumentaram em até três vezes após adição de água e nutrientes, independente do tratamento aplicado. Concentrações de N-NH4 + aumentaram uma hora depois da adição de água + N e 24 horas depois da adição de água + N + P. A comunidade bacteriana apresentou resposta imediata à entrada de água e nutrientes no solo apresentando alteração nos perfis de diversidade uma hora após aplicação dos tratamentos. O ápice da resposta bacteriana à entrada de água no solo foi observado 24 horas depois e na primeira hora após aplicação dos tratamentos foi observado maior efeito da adição de nutrientes ao solo. A comunidade bacteriana do solo, portanto, responde prontamente à entrada de água e nutrientes no início da estação chuvosa havendo clara modificação no perfil de diversidade durante a transição entre estações. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The soil microbiota is essential for the maintenance of biogeochemical processes and plant communities in diverse biomes. The diversity of soil microbial community and the processes that regulate this community are still poorly known. The present study aimed to compare the diversity of bacteria present in soils of the Cerrado gallery forests, considering the temporal variations (seasonality of precipitation, simulation of water and nutrient inputs with the first rain events) and spatial variations (topographic gradient) and disturbances (accidental fire), using molecular analysis (PCR-RISA of 16S rDNA). Soil samples were collected (0-10 cm) from dry and wet portions of the topographic gradient of the gallery forests of Pitoco, Monjolo and Taquara streams (RECOR, IBGE, Brasilia - Brazil), during the dry and wet seasons and the seasonal transitions (2010 - 2011), and after an accidental fire (September/2011). In general, the soil moisture content differed between wet and dry portions of the topographic gradient and followed the variations of precipitation recorded during the study period. The seasonality and topographic gradient also influenced the concentrations of nutrients in the soil, but without a well-defined pattern. Values of soil pH and CEC, and concentrations of organic matter, N-NO3 -, N-NH4 +, P, K and Ca were higher in the post-fire in one or more forests. The dendrograms with RISA profiles of bacterial communities showed changes in the diversity of soil bacteria due to the fire, the seasonality of precipitation and along the topographic gradient of the three forests. Changes in bacterial diversity profiles were likely a response to the interactions between physical and chemical changes recorded in the soil and the different floristic communities found along the topographic gradient of each forest. The sequencing of selected bands in RISA gels indicated the predominance of Actinobacteria and Proteobacteria divisions in the community profiles. In order to simulate the effect of the first rain events (5 mm) after the dry season on the soil bacterial diversity of the gallery forests, water, N and P were experimentally added to the soil of wet portion of Pitoco stream gallery forest. The experimental plots received different treatments (water, water + N, water + P, water + N + P) and soil samples were collected before treatment application and one hour, 24 hours and 48 hours after addition. Evaluation of changes in soil bacterial diversity in response to application of treatments was also performed using PCR-RISA of 16S- 23S rDNA. Soil moisture, pH and available P concentration did not change after treatment application. Concentrations of N-NO3 - increased by three times after addition of water and nutrients, regardless of the treatment. Concentrations of N-NH4 + enhanced one hour after the addition of water + N and 24 hours after addition of water + N + P. The bacterial community showed immediate response to water and nutrients input to the soil showing changes in the diversity profiles one hour after treatment application. The peak response of the bacterial community to the input of water to soil was observed 24 hours later and the effect on the bacterial diversity by the addition of nutrients was better observed in the first hour after treatment application. Therefore, the soil bacterial community is responsive to the input of water and nutrients at the beginning of the wet season and there is a clear shift in the diversity profile during the transition between seasons.