O conhecimento das associações entre os microrganismos componentes da microbiota dos solos é de grande interesse no meio científico, principalmente relacionado aos microrganismos que se associam de forma benéfica com as plantas. Neste contexto, destaca-se a micorriza arbuscular, que é a associação entre os fungos micorrízicos arbusculares (FMAs) e uma amplitude de espécies vegetais. Além desta íntima interação entre estes organismos, torna-se necessário conhecer a importância dos demais componentes do sistema solo, como a microbiota formada por fungos e bactérias dos solos, para o estabelecimento desta interação. Os objetivos dos estudos componentes desta tese se concentraram na avaliação de FMAs (D. heterogama, R. clarus e Gi. rosea) inoculados em sistemas alterados quanto à composição das comunidades microbianas dos solos, promovidas pela metodologia de \'diluição para extinção\'. No primeiro estudo foram encontradas respostas diferenciais na capacidade de colonização micorrízica (%CM) de plantas de cana-de-açúcar pelos FMAs inoculados nos diferentes sistemas, além do efeito diferencial dos FMAs quanto às alterações nas comunidades de fungos e bactérias do solo. Num estudo mais detalhado, desenvolvido apenas com R. clarus em plantas de milho, foi verificado que a maiores diversidades microbianas do solo resultaram em maior colonização do hospedeiro, principalmente no período inicial de desenvolvimento das plantas. Neste experimento foi descrita a correlação direta da capacidade de colonização do FMA com a riqueza e a diversidade filogenética da microbiota dos solos. A descrição dos perfis metabólicos dos solos contendo diferentes comunidades microbianas revelou a capacidade diferencial destes solos em utilizar diferentes fontes de carbono, além de demonstrar um aumento no metabolismo (evidenciado pelo consumo total de fontes de carbono) devido à inoculação do FMA. Em conjunto, os dados obtidos nos dois estudos indicam que a micorrização das plantas depende da ação de outros microrganismos do sistema solo, que atuam como um terceiro fator nesta simbiose e que a microbiota do solo responde a inoculação de um organismo exógeno, primordialmente aumentando seu metabolismo. Deve-se, portanto, considerar que a degradação biológica dos solos, com perda de sua biodiversidade, pode ter papel determinante no funcionamento de interações específicas e benéficas às plantas. / Knowledge about the associations between microbial components of soil microbiota is of great interest in the scientific community, primarily related to microorganisms that are associated beneficially with plants. In this context, there is the arbuscular mycorrhiza, which is made of the association between mycorrhizal fungi (AMF) and a range of plant species. In this close interaction between these organisms, it is necessary to describe the importance of other components of the soil system, such as the microbiota formed by fungi and bacteria from the soil, to establish this interaction. The objectives of the studied that compose this thesis focused on the evaluation of AMF (D. heterogama, R. clarus and Gi. rosea) fitness, when inoculated in modified systems on the composition of the microbial communities in the soil, with alterations promoted by the \'dilution to extinction\' methodology. In the first study, differential responses were found in root colonization capacity (% CM) of sugarcane by AMF inoculated in different systems, and the differential effect of AMFs, changing the communities of fungi and bacteria of soil. In a more detailed study, designed only to R. clarus in corn plants, it was found that higher microbial diversity of soil resulted in higher colonization of the host, especially in the initial period of plant development. In this experiment it was described the direct correlation of AMF colonization capacity with richness and phylogenetic diversity of soil microbiota. The description of the metabolic profiles of soil containing various microbial communities revealed the differential ability of these soils utilize different carbon sources, in addition to demonstrating an increase in metabolism (as evidenced by the total consumption of carbon sources) due to inoculation of the AMF. Together, the data from the two studies indicate that colonization of plants by AMF depends on the action of other microorganisms soil system, which act as a third factor in this symbiosis, and that the soil microbes respond to inoculation of an exogenous organism, primarily increasing its metabolism. One should therefore consider that the biological degradation of the soil, with loss of biodiversity, may have crucial role in the functioning of specific and beneficial interactions to plants.

Micorrizas arbusculares (MAs) são associações simbióticas entre os fungos do filo Glomeromycota e a maioria das plantas. Os mecanismos moleculares que controlam o processo de colonização e desenvolvimento das MAs são ainda pouco conhecidos, mas proteínas com acúmulo diferencial em MAs podem ter papel regulatório importante. O presente trabalho teve como objetivo detectar, por meio de eletroforese bi-dimensional (2D-PAGE) e espectrometria de massas, proteínas com acúmulo diferencial no fluido intercelular (FI), membrana plasmática ou tecido radicular de cana-de-açúcar colonizada por Glomus clarum. Plântulas de cana-de-açúcar micropropagadas foram inoculadas com G. clarum e cultivadas com 20 ou 200 mg de P kg-1 de substrato. Raízes micorrizadas e não-micorrizadas, 8 semanas após a inoculação, foram utilizadas para a extração de proteínas do FI, membrana plasmática e tecido radicular (solúveis totais). As proteínas foram separadas por 2D-PAGE e analisadas por espectrometria de massas. Os perfis de proteínas solúveis totais e de membrana plasmática não revelaram proteínas relacionadas à simbiose. No entanto, três proteínas do FI, uma hidrolase aspártica putativa, uma histidina quinase putativa e uma peroxidase putativa apresentaram acúmulo induzido em raízes micorrizadas. As atividades de peroxidases nas raízes e apoplasto das raízes foram determinadas. A atividade de peroxidase apoplástica foi maior em raízes colonizadas e cultivadas em baixo teor de P, quando comparado com controles não-inoculados. Com base na seqüência parcial de aminoácidos dessa peroxidase, um fragmento de seu gene (POX1) foi amplificado e clonado a partir de cDNA de raízes de cana-de-açúcar. A sequência obtida mostrou 90% e 91% de identidade com peroxidase de milho (NCBI) e cana-de-açúcar (TIGR), respectivamente. A análise de expressão de POX1 foi feita por PCR quantitativo a partir de transcritos extraídos de raízes micorrizadas e não-micorrizadas, em condições de baixo e alto P. O acúmulo de transcritos de POX1 em raízes micorrizadas em condições de baixo P foi 6,8 vezes maior do que em raízes micorrizadas cultivadas em condições de alto P. Raízes micorrizadas e cultivadas em condições de alto P apresentaram acúmulo de transcritos 3,9 vezes menor do que em raízes nãomicorrizadas cultivadas nas mesmas condições de P. Os dados obtidos sugerem que o controle do metabolismo de espécies ativas de oxigênio é um dos fatores que contribuem para a regulação do desenvolvimento de MAs. Estudos com plantas alteradas para a expressão de POX1 são, no entanto, necessários para elucidar a essencialidade dessa peroxidase nas MAs. / Arbuscular mycorrhizae (AM) are symbiotic associations between fungi of the phylum Glomeromycota and most of the plant species. Even though the molecular mechanisms controlling the colonization process and AM development are largely unknown, proteins with differential accumulation in AM may have important regulatory roles. The aim of this work was to detect, by bi-dimensional electrophoresis (2D-PAGE) and mass spectrometry, proteins with differential accumulation in the intercellular fluid (IF), plasma membrane or radicular tissue of sugarcane colonized by Glomus clarum Micropropagated sugarcane plantlets were inoculated with G. clarum and growth under low or high P conditions, 20 or 200 mg P kg-1 substrate, respectively. Mycorrhizal and non-mycorrhizal roots, eight weeks after inoculation, were used to extract proteins from the IF, plasma membrane and root tissue (total soluble proteins). Protein separation and analyses were performed using 2D-PAGE and mass spectrometry. The total soluble and plasma membrane protein profiles did not reveled symbiosis-related proteins. However, three proteins from the IF, a putative aspartic hydrolase, a putative histidine kinase and a putative peroxidase showed induced accumulation in mycorrhizal roots. Peroxidase activities in roots and apoplastic fluid were determined, and shown to be higher in mycorrhizal roots at low P than in non-mycorrhizal control roots. Based on the partial amino acid sequence of this peroxidase, a partial cDNA sequence of its gene (POX1) was cloned from PCR-amplified cDNA from sugarcane roots. The POX1 sequence showed 90% and 91% identity to maize (NCBI) and sugarcane (TIGR) peroxidase, respectively. Expression analyses of POX1 were perfomed using quantitative PCR of reverse transcripts from mycorrhizal and non-mycorrhizal roots at low and high P conditions. The steady state level of POX1 transcripts in mycorrhizal roots at low P condition was 6.8-fold higher than in mycorrhizal roots at high P conditions. In mycorrhizal roots at high P conditions the steady state level of POX1 transcripts was 3.9-fold lower than in nonmycorrhizal control roots. These data suggest that the metabolism of reactive oxygen species may be an important factor controlling the development of AM. Studies with plants altered in POX1 expression are, however, required to elucidate the essentiality of this peroxidase in AM.

Os solos brasileiros são predominantemente ácidos, ocorrência comum nas regiões tropicais. Esta condição, aliada a outros fatores abióticos e bióticos, pode resultar em toxicidade de manganês (Mn) às plantas, o que limita o seu desenvolvimento. A utilização de práticas agrícolas convencionais propicia o aumento da toxidez de Mn, à medida que reduz o teor de matéria orgânica. Para atenuar este problema, algumas práticas como a calagem e o melhoramento genético são amplamente utilizados. Entretanto, a utilização de alternativas de manejo da cultura através do uso da simbiose micorrízica, para induzir maior resistência das plantas a altos níveis de Mn, parece bastante promissora. Para investigar possíveis mecanismos de indução da resistência e interações de nutrientes no controle da toxicidade de Mn em soja, foram avaliados o crescimento, a absorção e a acumulação de Mn, Fe, P e Ca e a atividade de catalase, peroxidase, superóxido dismutase e oxidase de AIA, nas folhas e raízes das plantas micorrizadas e não micorrizadas, além do nível de colonização de raízes pelo fungo micorrízico arbuscular (FMA). A planta teste foi a soja (Glycine max L. Merr. CV. IAC 8-2). O experimento foi executado em casa de vegetação, em vasos preenchidos com 4 Kg de solo classificado como Neossolo Quartzarênico típico, previamente autoclavado para eliminar fungos micorrízicos arbusculares. O delineamento foi inteiramente casualizado, em esquema fatorial, 4x5: dois isolados de FMA, Glomus etunicatum e Glomus macrocarpum, cada qual com 30 mg kg -1 de P adicionado ao substrato e dois controles não inoculados, sendo um com 30 mg kg -1 e outro com 50 mg kg -1 de P, 5 níveis de Mn (0, 5, 10, 20, 40 mg kg -1 ). Foram realizadas duas épocas distintas de colheita, aos 45 e 90 dias. As atividades enzimáticas foram avaliadas pelo método PAGE não-denaturante através de análise visual. Os resultados demonstram que níveis de Mn entre 10 e 40 mg kg -1 no substrato podem induzir respostas de toxidez de Mn em plantas de soja, acompanhadas de redução de crescimento e alterações no padrão de absorção de vários nutrientes vegetais. O aumento da dose de P e a presença da micorriza são fatores de atenuação da toxidez de Mn em soja, visto que plantas micorrizadas contêm menor concentração de Mn em seus tecidos e, de uma maneira geral, menor atividade enzimática de peroxidase (PO) e oxidase do ácido-indolacético (AIA) do que as plantas controles. Aumentos no nível de Mn do substrato podem causar um aumento da atividade de PO e de oxidase de AIA nas plantas, sendo que as plantas mais estressadas quase sempre apresentam maior atividade dessas enzimas. Apesar da superóxido dismutase (SOD) ser também enzima antioxidativa, apresenta um padrão eletroforético diferenciado da PO, sendo que na raiz sua maior atividade está correlacionada com a presença do FMA. / Brazilian soils are predominantly acid, which is considered a common incident in tropical regions. Soil acidity in combination with biotic and non-biotic factors can result manganese toxicity in plants, limiting their development. The use of conventional agricultural practices promotes an increase in Mn toxicity, as it reduces the soil content of organic matter. This problem can be minimized by the use of some tilling practicies like liming and breeding, which are widely used. However, crop management alternatives through the use of mycorrhizae to induce greater Mn tolerance in plants under high levels of Mn seem to be promising. In this work, plant growth, the absorption, distibution of Mn, Fe, P, Ca and activity of catalase, peroxidase, superoxide dismutase and indolacetic acid oxidase were evaluated in leaves and roots of plants inoculated with mycorrhizal fungi and non-inoculated ones, to invetigate a possible resistance induction mechanism and nutrient interactions in control of toxic levels of Mn. A greenhouse experiment was conducted with soybean plant (Glycine max L. Merr. CV. IAC 8-2) in a completely randomized factorial design 4x5: inoculation of two different arbuscular mycorrhizal fungi (AMF): Glomus etunicatum and Glomus macrocarpum, which received 30 mg kg -1 of P, and two non-inoculated controls, one that received 30 mg kg -1 and the other with 50 mg kg -1 of P; 5 levels of Mn (0, 5, 10, 20, 40 mg kg -1 ). There were two harvest periods, 45 and 90 days. The enzymatic activities were evaluated in non-denaturing polyacrilamyde gel eletrophoresis (PAGE). Manganese levels between 10 and 40 mg kg -1 in the substrate can induce Mn toxicity in soybean plants, that results in a growth reduction and in alterations in the nuttrient absorption alterations of the plants. The increase of P and the presence of mycorrhizae result in the alleviation of Mn toxicity in soybean plants. Micorrhizal plants present lower Mn concentration and generally less enzymatic activity of indolacetic acid oxidase and peroxidase than control plants. Although both, peroxidase and superoxide dismutase are antioxidant enzymes, they present differentiated electrophoretic standards. Most of the time peroxidase and indolacetic acid oxidase activities increase due to increasing Mn levels. Superoxide dismutase activity, however, is higher in the shoots of micorrhizal plants when compared to control plants.

Micorrizas arbusculares (MAs) são associações simbióticas entre os fungos do filo Glomeromycota e a maioria das plantas. Os mecanismos moleculares que controlam o processo de colonização e desenvolvimento das MAs são ainda pouco conhecidos, mas proteínas com acúmulo diferencial em MAs podem ter papel regulatório importante. O presente trabalho teve como objetivo detectar, por meio de eletroforese bi-dimensional (2D-PAGE) e espectrometria de massas, proteínas com acúmulo diferencial no fluido intercelular (FI), membrana plasmática ou tecido radicular de cana-de-açúcar colonizada por Glomus clarum. Plântulas de cana-de-açúcar micropropagadas foram inoculadas com G. clarum e cultivadas com 20 ou 200 mg de P kg-1 de substrato. Raízes micorrizadas e não-micorrizadas, 8 semanas após a inoculação, foram utilizadas para a extração de proteínas do FI, membrana plasmática e tecido radicular (solúveis totais). As proteínas foram separadas por 2D-PAGE e analisadas por espectrometria de massas. Os perfis de proteínas solúveis totais e de membrana plasmática não revelaram proteínas relacionadas à simbiose. No entanto, três proteínas do FI, uma hidrolase aspártica putativa, uma histidina quinase putativa e uma peroxidase putativa apresentaram acúmulo induzido em raízes micorrizadas. As atividades de peroxidases nas raízes e apoplasto das raízes foram determinadas. A atividade de peroxidase apoplástica foi maior em raízes colonizadas e cultivadas em baixo teor de P, quando comparado com controles não-inoculados. Com base na seqüência parcial de aminoácidos dessa peroxidase, um fragmento de seu gene (POX1) foi amplificado e clonado a partir de cDNA de raízes de cana-de-açúcar. A sequência obtida mostrou 90% e 91% de identidade com peroxidase de milho (NCBI) e cana-de-açúcar (TIGR), respectivamente. A análise de expressão de POX1 foi feita por PCR quantitativo a partir de transcritos extraídos de raízes micorrizadas e não-micorrizadas, em condições de baixo e alto P. O acúmulo de transcritos de POX1 em raízes micorrizadas em condições de baixo P foi 6,8 vezes maior do que em raízes micorrizadas cultivadas em condições de alto P. Raízes micorrizadas e cultivadas em condições de alto P apresentaram acúmulo de transcritos 3,9 vezes menor do que em raízes nãomicorrizadas cultivadas nas mesmas condições de P. Os dados obtidos sugerem que o controle do metabolismo de espécies ativas de oxigênio é um dos fatores que contribuem para a regulação do desenvolvimento de MAs. Estudos com plantas alteradas para a expressão de POX1 são, no entanto, necessários para elucidar a essencialidade dessa peroxidase nas MAs. / Arbuscular mycorrhizae (AM) are symbiotic associations between fungi of the phylum Glomeromycota and most of the plant species. Even though the molecular mechanisms controlling the colonization process and AM development are largely unknown, proteins with differential accumulation in AM may have important regulatory roles. The aim of this work was to detect, by bi-dimensional electrophoresis (2D-PAGE) and mass spectrometry, proteins with differential accumulation in the intercellular fluid (IF), plasma membrane or radicular tissue of sugarcane colonized by Glomus clarum Micropropagated sugarcane plantlets were inoculated with G. clarum and growth under low or high P conditions, 20 or 200 mg P kg-1 substrate, respectively. Mycorrhizal and non-mycorrhizal roots, eight weeks after inoculation, were used to extract proteins from the IF, plasma membrane and root tissue (total soluble proteins). Protein separation and analyses were performed using 2D-PAGE and mass spectrometry. The total soluble and plasma membrane protein profiles did not reveled symbiosis-related proteins. However, three proteins from the IF, a putative aspartic hydrolase, a putative histidine kinase and a putative peroxidase showed induced accumulation in mycorrhizal roots. Peroxidase activities in roots and apoplastic fluid were determined, and shown to be higher in mycorrhizal roots at low P than in non-mycorrhizal control roots. Based on the partial amino acid sequence of this peroxidase, a partial cDNA sequence of its gene (POX1) was cloned from PCR-amplified cDNA from sugarcane roots. The POX1 sequence showed 90% and 91% identity to maize (NCBI) and sugarcane (TIGR) peroxidase, respectively. Expression analyses of POX1 were perfomed using quantitative PCR of reverse transcripts from mycorrhizal and non-mycorrhizal roots at low and high P conditions. The steady state level of POX1 transcripts in mycorrhizal roots at low P condition was 6.8-fold higher than in mycorrhizal roots at high P conditions. In mycorrhizal roots at high P conditions the steady state level of POX1 transcripts was 3.9-fold lower than in nonmycorrhizal control roots. These data suggest that the metabolism of reactive oxygen species may be an important factor controlling the development of AM. Studies with plants altered in POX1 expression are, however, required to elucidate the essentiality of this peroxidase in AM.

Os fungos representam cerca de 75% da biomassa microbiana em áreas florestais, desempenhando funções importantes, desde a mineralização dos resíduos orgânicos até a disponibilização de nutrientes para plantas por meio das associações micorrízicas, o que influencia a ciclagem de nutrientes e, consequentemente, o crescimento das árvores. O objetivo desse trabalho foi avaliar a comunidade de fungos do solo, da rizosfera e do sistema radicular de Eucalyptus grandis e Acacia mangium plantados em monocultivos e em consórcio, e encontrar respostas para os padrões observados por meio da correlação com os atributos físicos, químicos, biológicos e a profundidade do solo. A coleta das amostras foi realizada na Estação Experimental de Ciências Florestais de Itatinga, em 2016, quando as plantas estavam com 2 anos de idade. Foram coletadas amostras em quatro tratamentos: monoculturas de E. grandis e de A. mangium e consórcios de E. grandis e de A. mangium, nos quais foram construídas trincheiras para coleta das amostras nas camadas de 0-10, 10-20, 20-50 e 50-100 cm de profundidade. Foram caracterizados os atributos físicos e biológicos do solo e os atributos químicos do solo, da rizosfera e das raízes. Para a avaliação micorrízica, foi quantificado o número de esporos de fungos micorrízicos arbusculares (FMA) e as taxas de colonização radicular por FMA e por fungos ectomicorrízicos. Foi avaliada a morfologia das estruturas das micorrizas arbusculares e ectomicorriza (ECM). A estrutura da comunidade de fungos do solo e da rizosfera foi avaliada por meio da técnica de Terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP). Para isso, o DNA foi amplificado utilizando os primers ITS1f-FAM e ITS4 e a restrição dos fragmentos foi realizada com a enzima HaeIII. A abundância de cópias do gene ITS do solo e da rizosfera foi quantificada por PCR quantitativo (qPCR), utilizando os primers ITS1f e 5.8s. Os atributos físicos, químicos e biológicos tiveram poucas variações entre os tratamentos avaliados, sendo as maiores diferenças encontradas entre as profundidades. O número de esporos (<29) e as taxas de colonização micorrízica (<48%) foram baixos em todos os tratamentos, e se reduziram com o aumento da profundidade. As plantas de A. mangium não formaram micorrizas arbusculares. Nas raízes de E. grandis, não houve a formação de arbúsculos, mas foi verificada a presença de hifas enroladas (hyphal coils), estrutura de micorriza do tipo Paris. A anatomia das ECM confirmou a colonização destes fungos nas raízes das plantas estudadas. O qPCR mostrou maior abundância de genes ITS na rizosfera em relação ao solo, assim como nas camadas superficiais (0-10 cm) em relação às mais profundas (10 cm abaixo). A Análise de Coordenadas Principais revelou diferenças na estrutura das comunidades de fungos nos tratamentos estudados, principalmente para a região da rizosfera, diferenciando o perfil de fungos do monocultivo de E. grandis dos demais tratamentos, assim como a influência da A. mangium na estruturação da comunidade. A análise de redundância mostrou a influência de alguns atributos químicos nas taxas de colonização e estruturação da comunidade. Dessa forma, conclui-se que em sistema de consórcio, uma espécie de planta parece ser mais influente do que a outra na estruturação da comunidade de fungos e essa influência é mais evidente na rizosfera. Além disso, os atributos químicos são fatores importantes na organização da comunidade fúngica. / The fungi represent about 75% of the microbial biomass in forest areas, performing important functions, from the mineralization of the organic residues to the availability of nutrients to plants through mycorrhizal associations, which influences the nutrient cycling and, consequently, the growth of trees. The objective of this work was to evaluate the community of fungi of the soil, rhizosphere and root system of Eucalyptus grandis and Acacia mangium planted in monocultures and consortium, and to find explanations for the observed patterns through the correlation with physical and chemical soil attributes and soil depth. The samples were collected at the Experimental Station of Forest Sciences of Itatinga in 2016, when the plants were 2 years old. Samples were collected in four treatments: monocultures of E. grandis and A. mangium and consortia of E. grandis and A. mangium, in which trenches were constructed to collect samples in the 0-10, 10-20, 20 -50 and 50-100 cm deep. The physical and biological attributes of the soil and the chemical attributes of soil, rhizosphere and roots were characterized. For the mycorrhizal evaluation, the number of spores of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) and the rates of root colonization by AMF and ectomycorrhizal fungi were quantified. The morphology of arbuscular mycorrhizal and ectomycorrhizal (ECM) structures was evaluated. The structure of the soil and rhizosphere fungi community by was evaluated by the technique of Terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP). For this, the DNA was amplified using primers ITS1f-FAM and ITS4 and restriction of the fragments was performed with the enzyme HaeIII. The abundance of ITS gene copies of soil and rhizosphere was quantified by quantitative PCR (qPCR), using primers ITS1f and 5.8s. The physical, chemical and biological attributes had few variations among the evaluated treatments, being the greatest differences found between the depths. The number of spores (<29) and mycorrhizal colonization rates (<48%) were low in all treatments, and reduced with increasing depth. A. mangium plants did not form FMA. In the roots of E. grandis, there was no formation of arbuscules, but we found the presence of hyphal coils, mycorrhizal structures of the Paris type. The anatomy of the ECM confirmed the colonization of these fungi in the roots of the studied plants. The qPCR showed higher abundance of ITS genes in the rhizosphere in relation to the soil, as well as in the superficial layers (0-10 cm) in relation to the deeper ones (10 cm below). The Principal Coordinates Analysis revealed differences in the structure of the fungal communities in the treatments studied, especially for the rhizosphere region, differentiating the fungal profile of the E. grandis monoculture from the other treatments, as well as the influence of A. mangium on the structure of the community. The redundancy analysis showed the influence of some chemical soil attributes on the rates of colonization and community structuring. Thus, it is concluded that in a consortium system, one plant species seems to be more influential than the other in structuring the fungal community, and this influence is more evident in the rhizosphere. In addition, chemical attributes are important factors in the organization of the fungal community.

Os fungos micorrízicos arbusculares (FMAs, filo Glomeromycota) formam associações simbióticas com a maioria das plantas vasculares. Normalmente, as hifas dos FMAs crescem no solo e colonizam o interior das raízes. No entanto, não se sabe se as espécies mais abundantes detectadas no solo, por meio da identificação com base na morfologia dos esporos assexuais, são também as mais abundantes no interior das raízes, devido às dificuldades para a identificação dos FMAs com base nas estruturas intrarradiculares. Assim, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a estrutura da comunidade de FMAs em cana-de-açúcar sob dois manejos de colheita por meio da identificação das espécies que estão no solo na forma de esporos assexuais e aquelas que estão nas raízes usando o sequenciamento de clones do gene rRNA 18S. Amostras de solo e raízes de cana-de-açúcar de três variedades e dois manejos de colheita: SEM QUEIMA prévia e COM QUEIMA prévia à colheita, foram coletadas em um experimento localizado no município de Novo Horizonte, SP. Foram utilizadas três abordagens para a identificação dos FMAs no interior das raízes: emprego de (1) iniciador específico para fungos em geral, (2) iniciador específico para FMAs e (3) iniciadores específicos para grupos de FMAs. O número de esporos por 50 g de solo, a riqueza de espécies observada e estimada e a diversidade de esporos não diferiram significativamente entre os manejos SEM QUEIMA e COM QUEIMA. Efeitos significativos de variedades de cana-de-açúcar ou na interação dos fatores manejo e variedade não foram observados. A análise de ordenação com base nos esporos identificados também não indicou separação das amostras em função dos tratamentos. Entretanto, plantas do tratamento sob manejo SEM QUEIMA apresentaram as maiores taxas de colonização micorrízica arbuscular, quando comparadas às plantas do tratamento sob manejo COM QUEIMA. Esses dados indicam que a taxa de colonização micorrízica arbuscular é um indicador mais sensível à mudança de manejo de colheita da cana-de-açúcar do que os outros indicadores avaliados. Após a extração de DNA das raízes, o uso dos iniciadores específicos para fungos em geral, para FMAs e iniciadores específicos para grupo de FMAs não resultou em sequências de Glomeromycota. Mesmo assim, a comunidade de fungos associados às raízes detectada por sequenciamento do gene rRNA 18S foi avaliada. Os resultados indicam que a estrutra da comunidade fúngica associada às raízes de cana-de-açúcar diferiu significativamente entre os manejos de colheita SEM QUEIMA e COM QUEIMA prévia, apesar de não haver diferenças na riqueza e índices de diversidade de unidades taxonômicas operacionais observadas. Em geral, estudos adicionais devem ser feitos para otimizar as condições para amplificação do gene rRNA 18S de FMAs para melhor entender a ecologia dos mesmos. / Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF, Glomeromycota) form mutualistic symbioses with most land plants. AMF hypha generally grow through the soil and colonize the cortical tissue of the plant roots. However, it is not known whether the most abundant species in the soil, determined based on the morphology of asexual spores are the most abundant inside the roots, due the difficulties in identifying AMF based on intraradical structures. Therefore, the aim of this study was to evaluate the AMF community structure in sugarcane rhizosphere and roots under two harvesting managements, based on spores in the soil and sequencing of 18S rRNA gene clones, respectively. Sugarcane rhizosphere soil and roots were sampled from three varieties, under two harvesting managements: without pre-harvesting burning and with pre-harvesting burning, at an experimental field located in Novo Horizonte (São Paulo, Brazil). Three approaches were used to identify AMF inside the roots: (1) using fungi-specific primers, (2) using AMF-specific primers and (3) using AMF group-specific primers. The number of spores in the soil, the observed and estimated species richness and the diversity of AMF spores in the treatments without and with pre-harvesting burning were not statistically different. Statistically significant effects of sugarcane varieties or the interaction of the factors Harvesting Management and Varieties were not observed. Ordination analysis based on the identified spores did not show clustering by treatments. However, intraradical root colonization rates were higher in the treatment without pre-harvesting burning, as compared to the treatment with pre-harvesting burning. These data indicate that intraradical colonization rate may be used as a more sensitive indicator of environmental changes due to harvesting management, as compared to the other indicators evaluated. The use of fungi-specific, AMF-specific and AMF group-specific primers did not allow the detection of Glomeromycota in the sugarcane roots sampled from the field experiment. Nonetheless, the fungal communities associated with sugarcane roots detected by 18S rRNA gene clone sequencing were evaluated. The results indicate that the fungal communities associated with sugarcane roots from the treatments without and with pre-harvesting burning were statistically different, even though no differences in operational taxonomic unit richness and diversity indices were observed. In general, additional studies are necessary to optimize AMF 18S rRNA gene amplification for a better understanding of their ecology.

Os fungos micorrízicos arbusculares (FMAs, filo Glomeromycota) formam associações simbióticas com a maioria das plantas vasculares. Normalmente, as hifas dos FMAs crescem no solo e colonizam o interior das raízes. No entanto, não se sabe se as espécies mais abundantes detectadas no solo, por meio da identificação com base na morfologia dos esporos assexuais, são também as mais abundantes no interior das raízes, devido às dificuldades para a identificação dos FMAs com base nas estruturas intrarradiculares. Assim, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a estrutura da comunidade de FMAs em cana-de-açúcar sob dois manejos de colheita por meio da identificação das espécies que estão no solo na forma de esporos assexuais e aquelas que estão nas raízes usando o sequenciamento de clones do gene rRNA 18S. Amostras de solo e raízes de cana-de-açúcar de três variedades e dois manejos de colheita: SEM QUEIMA prévia e COM QUEIMA prévia à colheita, foram coletadas em um experimento localizado no município de Novo Horizonte, SP. Foram utilizadas três abordagens para a identificação dos FMAs no interior das raízes: emprego de (1) iniciador específico para fungos em geral, (2) iniciador específico para FMAs e (3) iniciadores específicos para grupos de FMAs. O número de esporos por 50 g de solo, a riqueza de espécies observada e estimada e a diversidade de esporos não diferiram significativamente entre os manejos SEM QUEIMA e COM QUEIMA. Efeitos significativos de variedades de cana-de-açúcar ou na interação dos fatores manejo e variedade não foram observados. A análise de ordenação com base nos esporos identificados também não indicou separação das amostras em função dos tratamentos. Entretanto, plantas do tratamento sob manejo SEM QUEIMA apresentaram as maiores taxas de colonização micorrízica arbuscular, quando comparadas às plantas do tratamento sob manejo COM QUEIMA. Esses dados indicam que a taxa de colonização micorrízica arbuscular é um indicador mais sensível à mudança de manejo de colheita da cana-de-açúcar do que os outros indicadores avaliados. Após a extração de DNA das raízes, o uso dos iniciadores específicos para fungos em geral, para FMAs e iniciadores específicos para grupo de FMAs não resultou em sequências de Glomeromycota. Mesmo assim, a comunidade de fungos associados às raízes detectada por sequenciamento do gene rRNA 18S foi avaliada. Os resultados indicam que a estrutra da comunidade fúngica associada às raízes de cana-de-açúcar diferiu significativamente entre os manejos de colheita SEM QUEIMA e COM QUEIMA prévia, apesar de não haver diferenças na riqueza e índices de diversidade de unidades taxonômicas operacionais observadas. Em geral, estudos adicionais devem ser feitos para otimizar as condições para amplificação do gene rRNA 18S de FMAs para melhor entender a ecologia dos mesmos. / Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF, Glomeromycota) form mutualistic symbioses with most land plants. AMF hypha generally grow through the soil and colonize the cortical tissue of the plant roots. However, it is not known whether the most abundant species in the soil, determined based on the morphology of asexual spores are the most abundant inside the roots, due the difficulties in identifying AMF based on intraradical structures. Therefore, the aim of this study was to evaluate the AMF community structure in sugarcane rhizosphere and roots under two harvesting managements, based on spores in the soil and sequencing of 18S rRNA gene clones, respectively. Sugarcane rhizosphere soil and roots were sampled from three varieties, under two harvesting managements: without pre-harvesting burning and with pre-harvesting burning, at an experimental field located in Novo Horizonte (São Paulo, Brazil). Three approaches were used to identify AMF inside the roots: (1) using fungi-specific primers, (2) using AMF-specific primers and (3) using AMF group-specific primers. The number of spores in the soil, the observed and estimated species richness and the diversity of AMF spores in the treatments without and with pre-harvesting burning were not statistically different. Statistically significant effects of sugarcane varieties or the interaction of the factors Harvesting Management and Varieties were not observed. Ordination analysis based on the identified spores did not show clustering by treatments. However, intraradical root colonization rates were higher in the treatment without pre-harvesting burning, as compared to the treatment with pre-harvesting burning. These data indicate that intraradical colonization rate may be used as a more sensitive indicator of environmental changes due to harvesting management, as compared to the other indicators evaluated. The use of fungi-specific, AMF-specific and AMF group-specific primers did not allow the detection of Glomeromycota in the sugarcane roots sampled from the field experiment. Nonetheless, the fungal communities associated with sugarcane roots detected by 18S rRNA gene clone sequencing were evaluated. The results indicate that the fungal communities associated with sugarcane roots from the treatments without and with pre-harvesting burning were statistically different, even though no differences in operational taxonomic unit richness and diversity indices were observed. In general, additional studies are necessary to optimize AMF 18S rRNA gene amplification for a better understanding of their ecology.

O conhecimento das associações entre os microrganismos componentes da microbiota dos solos é de grande interesse no meio científico, principalmente relacionado aos microrganismos que se associam de forma benéfica com as plantas. Neste contexto, destaca-se a micorriza arbuscular, que é a associação entre os fungos micorrízicos arbusculares (FMAs) e uma amplitude de espécies vegetais. Além desta íntima interação entre estes organismos, torna-se necessário conhecer a importância dos demais componentes do sistema solo, como a microbiota formada por fungos e bactérias dos solos, para o estabelecimento desta interação. Os objetivos dos estudos componentes desta tese se concentraram na avaliação de FMAs (D. heterogama, R. clarus e Gi. rosea) inoculados em sistemas alterados quanto à composição das comunidades microbianas dos solos, promovidas pela metodologia de \'diluição para extinção\'. No primeiro estudo foram encontradas respostas diferenciais na capacidade de colonização micorrízica (%CM) de plantas de cana-de-açúcar pelos FMAs inoculados nos diferentes sistemas, além do efeito diferencial dos FMAs quanto às alterações nas comunidades de fungos e bactérias do solo. Num estudo mais detalhado, desenvolvido apenas com R. clarus em plantas de milho, foi verificado que a maiores diversidades microbianas do solo resultaram em maior colonização do hospedeiro, principalmente no período inicial de desenvolvimento das plantas. Neste experimento foi descrita a correlação direta da capacidade de colonização do FMA com a riqueza e a diversidade filogenética da microbiota dos solos. A descrição dos perfis metabólicos dos solos contendo diferentes comunidades microbianas revelou a capacidade diferencial destes solos em utilizar diferentes fontes de carbono, além de demonstrar um aumento no metabolismo (evidenciado pelo consumo total de fontes de carbono) devido à inoculação do FMA. Em conjunto, os dados obtidos nos dois estudos indicam que a micorrização das plantas depende da ação de outros microrganismos do sistema solo, que atuam como um terceiro fator nesta simbiose e que a microbiota do solo responde a inoculação de um organismo exógeno, primordialmente aumentando seu metabolismo. Deve-se, portanto, considerar que a degradação biológica dos solos, com perda de sua biodiversidade, pode ter papel determinante no funcionamento de interações específicas e benéficas às plantas. / Knowledge about the associations between microbial components of soil microbiota is of great interest in the scientific community, primarily related to microorganisms that are associated beneficially with plants. In this context, there is the arbuscular mycorrhiza, which is made of the association between mycorrhizal fungi (AMF) and a range of plant species. In this close interaction between these organisms, it is necessary to describe the importance of other components of the soil system, such as the microbiota formed by fungi and bacteria from the soil, to establish this interaction. The objectives of the studied that compose this thesis focused on the evaluation of AMF (D. heterogama, R. clarus and Gi. rosea) fitness, when inoculated in modified systems on the composition of the microbial communities in the soil, with alterations promoted by the \'dilution to extinction\' methodology. In the first study, differential responses were found in root colonization capacity (% CM) of sugarcane by AMF inoculated in different systems, and the differential effect of AMFs, changing the communities of fungi and bacteria of soil. In a more detailed study, designed only to R. clarus in corn plants, it was found that higher microbial diversity of soil resulted in higher colonization of the host, especially in the initial period of plant development. In this experiment it was described the direct correlation of AMF colonization capacity with richness and phylogenetic diversity of soil microbiota. The description of the metabolic profiles of soil containing various microbial communities revealed the differential ability of these soils utilize different carbon sources, in addition to demonstrating an increase in metabolism (as evidenced by the total consumption of carbon sources) due to inoculation of the AMF. Together, the data from the two studies indicate that colonization of plants by AMF depends on the action of other microorganisms soil system, which act as a third factor in this symbiosis, and that the soil microbes respond to inoculation of an exogenous organism, primarily increasing its metabolism. One should therefore consider that the biological degradation of the soil, with loss of biodiversity, may have crucial role in the functioning of specific and beneficial interactions to plants.

El síndrome de replante es consecuencia de una explotación continua y repetida del terreno en el que los problemas de estrés, principalmente de origen patogénico, juegan un papel importante. En los viñedos españoles, el hongo Armillaria mellea que produce la podredumbre blanca de raíz, está considerado como una de sus principales causas. Existen pocas medidas de control disponibles, puesto que no hay portainjertos comerciales que confieran resistencia frente a A. mellea, y la fumigación del suelo está prohibida en los suelos de los viñedos y es probablemente ineficaz. Por este motivo, el control biológico de la podredrumbre blanca es una alternativa a considerar. Entre los grupos de microorganismos del suelo capaces de proteger a las plantas frente a patógenos se encuentran los hongos formadores de micorrizas arbusculares (MA), que forman una simbiosis con la mayoría de las especies de interés agrícola. La importancia de esta simbiosis en la supervivencia y crecimiento de las plantas frente a patógenos de raíz ha sido previamente demostrada pero para avanzar en el estudio de la micorrización como sistema de control, es necesaria la implementación de nuevas técnicas tanto en campo, como en condiciones controladas en invernadero/umbráculo y en condiciones in vitro.Los resultados obtenidos en dos suelos de replante, demuestran que la introducción de inóculo seleccionado puede producir beneficios a corto plazo en las vides. No obstante, es esencial realizar un estudio previo de las condiciones agronómicas antes de decidir la conveniencia de aplicar un inóculo micorrícico, y es igualmente importante adecuar el procedimiento de inoculación a cada situación para conseguir la máxima eficacia.También las combinaciones de microorganismos (hongos antagonistas del género Trichoderma y hongos MA) como sistema de control se plantean como posible alternativa. Los resultados obtenidos en condiciones semicontroladas revelaron que la inoculación temprana de las plantas del portainjerto de vid 110 Richter con el hongo micorrícico Glomus intraradices y Trichoderma harzianum podía ayudar a controlar la podredumbre blanca de raíz en condiciones experimentales, aunque la elección de la cepa y su formulado es importante ya que la efectividad entre ellos puede variar. En experimentos realizados en condiciones controladas, el mayor crecimiento vegetativo y menor avance de los síntomas de A. mellea en las plantas inoculadas con G. intraradices, indicó que las plantas micorrizadas son más tolerantes al patógeno. Las técnicas desarrolladas para el estudio de la respuesta fisiológica de las plantas a la inoculación con G. intraradices y/o con A. mellea mediante el análisis de los cambios en los niveles de hormonas y en los parámetros micromorfométricos demostraron ser adecuadas para la detección temprana de ambas infecciones. Los resultados obtenidos sugieren que tanto las poliaminas como el ácido abscísico podrían estar implicadas en la señalización temprana de los procesos de incremento de tolerancia en las plantas micorrizadas frente al patógeno. Entre los parámetros micromorfométricos, la medida de contracción máxima diaria del sarmiento demostró ser eficaz para la detección temprana de los cambios en el estado hídrico de las plantas en respuesta a la colonización por G. intraradices y a la infección por A. mellea. Por último, la puesta a punto de sistemas experimentales para estudiar la interacción y la evolución de la simbiosis y la infección patogénica in vitro, permitió observar un efecto de bioprotección de la micorriza frente a A. mellea a nivel de la planta, aunque el patógeno indujo un menor desarrollo de G. intraradices en su fase extraradical. Además, la detección de la excreción de enzimas hidrolíticas del A. mellea en medios de cultivos específicos permitió relacionarlas con el proceso de infección del patógeno y el desarrollo de síntomas en las plantas de los sistemas in vitro. / The grapevine replant disease is a consequence of continuous land exploitation and repeated cropping in which stress problems, mainly of pathological origin, play an important role. In Spanish vineyards the root rot fungus Armillaria mellea is considered the principal causal agent of replant disease.Few control measures are available, as there are no commercial grapevine rootstocks conferring resistance against A. mellea, and soil fumigation is banned in vineyard soils. Alternative biological and cultural control methods are under study, and among them, the inoculation of grapevines with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) could be a good alternative, as they are able to increase the tolerance against soil borne plant pathogens. However, in order to consider the inoculation with AMF as a control system against A. mellea, the symbiosis in grapevines had to be evaluated in the field, in greenhouse / shadowhouse and in vitro.The results obtained in the field indicated that the inoculation with AMF can be beneficial for grapevines in replant soils. Nevertheless, a preliminary study of the agronomic situation is essential before considering the suitability of both AMF application and inoculation procedure. In an experimental microplot set-up, the early inoculation of plants with the mycorrhizal fungus Glomus intraradices and the antagonistic fungus Trichoderma harzianum contributed to control A. mellea, but the choice of the strain and its formulation proved to be important because the effectiveness may vary among them.In the greenhouse, the techniques developed to study the physiological response of plants to inoculation with G. intraradices and/or with A. mellea demonstrated that the analysis of polyamine and abscisic acid levels and of micromorphometric parameters are suitable tools to detect the early response of plants to both microorganisms. The slower development of pathogenic symptoms and the greater biomass in mycorrhizal plants inoculated with A. mellea, indicate that plants inoculated with G. intraradices are more tolerant to the pathogen than non mycorrhizal plants. Finally, an in vitro autotrophic culture system developed for grapevine plants allowed to observe the development of the mycorrhizal symbiosis and of the pathogenic infection, and a bioprotection effect of the mycorrhizal fungus against A. mellea was confirmed.

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