Caracterização de bactérias associativas da bracatinga (Mimosa scabrella Benth.) e potencial aplicação em áreas de mineração de carvão em recuperação

Abstract

Distintas são as atividades responsáveis pela degradação de áreas no Brasil. Na região sul de Santa Catarina, extensas áreas encontram-se degradadas pela atividade de mineração de carvão, apresentando solos comprometidos física, química e biologicamente. A recuperação desses ambientes tem sido realizada com o emprego da técnica de revegetação. A bracatinga (Mimosa scabrella Benth.) é uma das espécies arbóreas utilizadas para a recuperação de áreas de Preservação Permanente (APP) impactadas pela atividade. Essa espécie é pioneria, nativa do bioma Mata Atlântica e de alta adaptabilidade ecológica. No entanto, problema relacionado a sobrevivência da espécie é verificado nessas áreas, o que pode ser decorrente das restrições químicas e físicas do solo, bem como da falta de interações biológicas que favoreçam o estabelecimento da bracatinga nesses locais. A associação com microrganismos promotores do crescimento vegetal pode ser uma alternativa promissora para o sucesso e sustentabilidade dos projetos empregados. Desse modo, o presente estudo teve como objetivo caracterizar bactérias associativas da bracatinga e avaliar o efeito da inoculação no crescimento da espécie e na microbiota autóctone de áreas de mineração de carvão. No primeiro capítulo foi realizado o isolamento e caracterização de bactérias associativas rizosféricas e endofíticas do tecido foliar da bracatinga. Bactérias morfologicamente distintas foram testadas quanto a capacidade de promoção do crescimento da espécie, em condições de solo esterilizado proveniente de área de mineração de carvão em recuperação. Isolados potencialmente promissores foram identificados pelo sequenciamento parcial do gene 16S rRNA e avaliados quanto a produção de substâncias promotoras do crescimento vegetal in vitro. Doze isolados, classificados como pertencentes aos gêneros Bacillus e Paenibacillus, foram considerados promissores na promoção do crescimento da bracatinga. Esses apresentaram, predominantemente, capacidade de solubilização de fosfato inorgânico (58%) e produção de ácido indol acético (66%). Apenas dois isolados foram capazes de produzir ACCd e sideróforos. No capítulo 2, foi avaliado o efeito da coinoculação de bactérias associativas, bactérias fixadoras de nitrogênio (BFN) e fungos micorrízicos arbusculares (FMA) autóctones, no crescimento da bracatinga e na comunidade bacteriana autóctone, utilizando-se solo proveniente de área de mineração de carvão em recuperação. Verificou-se que a coinoculação de Bacillus sp., Rhizobium sp. e Acaulospora morrowiae proporcionou incrementos na produção de MSPA da bracatinga, possuindo potencial para uso na produção de mudas de bracatinga para a recuperação de áreas impactadas pela mineração de carvão. Além disso, verificou-se que a coinoculação não alterou os índices riqueza, diversidade e uniformidade de espécies, porém ocasionou mudança na estrutura da comunidade bacteriana autóctone. Estudos futuros envolvendo os impactos da coinoculação na capacidade metabólica e funcional da comunidade microbiana autóctone são necessários para a utilização segura dessa prática em programas de recuperação de áreas degradadas pela mineração de carvão.

Abstract: The activities responsible for the degradation of areas in Brazil are distinct. In the southern region of Santa Catarina, extensive areas are degraded by coal mining activity, presenting physically, chemically and biologically compromised soils. The recovery of these environments has been carried out using the revegetation technique. The bracatinga (Mimosa scabrella Benth.) is a tree species used for the recovery of Permanent Preservation Areas (APP) impacted by the activity. This species is a pioneer, native to the Atlantic Forest biome and highly ecological adaptable. However, this species has a problem with survival in these areas, which may be due to the chemical and physical restrictions of the soil, as well as the lack of biological interactions that favor the establishment of bracatinga in these places. The association with microorganisms capable to promote plant growth can be a promising alternative for the success and sustainability of the projects employed. Thus, the present study aimed to characterize associative bacteria from the bracatinga and to evaluate the effect of inoculation on the growth of the species and on the indigenous microbiota of coal mining areas. In chapter 1, the isolation and characterization of rhizospheric and endophytic bacteria from the leaf tissue of bracatinga was carried out. Morphologically distinct bacteria were tested for their ability to promote the growth of the species, under conditions of sterilized soil from a recovering coal mining area. Potentially promising isolates were identified by sequencing of 16S rRNA gene and evaluated for the production of plant growth promoting substances in vitro. Twelve isolates, classified as belonging to the genera Bacillus and Paenibacillus, were considered promising in promoting bracatinga growth. These showed, predominantly, inorganic phosphate solubilization capacity (58%) and indole acetic acid production (66%), albeit in low quantity. Only two isolates were able to produce ACCd and siderophores. In Chapter 2, the effect of the co-inoculation of associative bacteria, nitrogen-fixing bacteria (NFB) (Rhizobium sp) and native arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) (Acaulospora morrowiae) on the bracatinga growth and on the indigenous bacterial community was evaluated, using soil from a mining area. recovering coal. Co-inoculation of Bacillus sp., Rhizobium sp. and Acaulospora morrowiae provided increases in the production of SDM of bracatinga, thus it shows potential for use in the production of bracatinga seedlings for the recovery of areas impacted by coal mining. In addition, the coinoculation did not alter the species richness, diversity and uniformity indexes, but it did change the structure of the indigenous bacterial community. Future studies involving the impacts of coinoculation on the metabolic and functional capacity of the indigenous microbial community are necessary for the safe use of this practice in programs for the recovery of areas degraded by coal mining.