RESUMEN

Pesticide residues that contaminate the environment circulate within the hydrological cycle can accumulate within the food chain and cause problems to both environmental and human health. Microbes, however, are well known for their metabolic versatility and the ability to degrade chemically stable substances, including recalcitrant xenobiotics. The current study focused on bio-prospecting within Amazonian rainforest soils to find novel strains fungi capable of efficiently degrading the agriculturally and environmentally ubiquitous herbicide, glyphosate. Of 50 fungal strains isolated (using culture media supplemented with glyphosate as the sole carbon-substrate), the majority were Penicillium strains (60%) and the others were Aspergillus and Trichoderma strains (26 and 8%, respectively). All 50 fungal isolates could use glyphosate as a phosphorous source. Eight of these isolates grew better on glyphosate-supplemented media than on regular Czapek Dox medium. LC-MS revealed that glyphosate degradation by Penicillium 4A21 resulted in sarcosine and aminomethylphosphonic acid.

Resíduos de agrotóxicos que contaminam o meio ambiente circulam no ciclo hidrológico, podendo se acumular na cadeia alimentar e causar problemas tanto à saúde ambiental quanto humana. Por sua vez, microrganismos são bem conhecidos por sua versatilidade metabólica e capacidade de degradar substâncias quimicamente estáveis, incluindo xenobióticos recalcitrantes. O estudo atual se concentrou na bioprospecção nos solos da floresta amazônica para encontrar novas linhagens de fungos capazes de degradar com eficiência o herbicida onipresente na agricultura e no meio ambiente, o glifosato. Entre os 50 fungos isolados (usando meio de cultura suplementado com glifosato como única fonte de carbono), a maioria eram isolados do gênero Penicillium (60%) e os outros eram isolados de Aspergillus e Trichoderma (26 e 8%, respectivamente). Todos os 50 isolados de fungos foram capazes de usar glifosato como fonte de fósforo. Oito desses isolados cresceram melhor em meio suplementado com glifosato do que em meio Czapek Dox regular. LC-MS revelou que a degradação do glifosato por Penicillium 4A21 resultou nos metabólitos sarcosina e ácido aminometilfosfônico.

Asunto(s)

RESUMEN

Abstract Pesticide residues that contaminate the environment circulate within the hydrological cycle can accumulate within the food chain and cause problems to both environmental and human health. Microbes, however, are well known for their metabolic versatility and the ability to degrade chemically stable substances, including recalcitrant xenobiotics. The current study focused on bio-prospecting within Amazonian rainforest soils to find novel strains fungi capable of efficiently degrading the agriculturally and environmentally ubiquitous herbicide, glyphosate. Of 50 fungal strains isolated (using culture media supplemented with glyphosate as the sole carbon-substrate), the majority were Penicillium strains (60%) and the others were Aspergillus and Trichoderma strains (26 and 8%, respectively). All 50 fungal isolates could use glyphosate as a phosphorous source. Eight of these isolates grew better on glyphosate-supplemented media than on regular Czapek Dox medium. LC-MS revealed that glyphosate degradation by Penicillium 4A21 resulted in sarcosine and aminomethylphosphonic acid.

Resumo Resíduos de agrotóxicos que contaminam o meio ambiente circulam no ciclo hidrológico, podendo se acumular na cadeia alimentar e causar problemas tanto à saúde ambiental quanto humana. Por sua vez, microrganismos são bem conhecidos por sua versatilidade metabólica e capacidade de degradar substâncias quimicamente estáveis, incluindo xenobióticos recalcitrantes. O estudo atual se concentrou na bioprospecção nos solos da floresta amazônica para encontrar novas linhagens de fungos capazes de degradar com eficiência o herbicida onipresente na agricultura e no meio ambiente, o glifosato. Entre os 50 fungos isolados (usando meio de cultura suplementado com glifosato como única fonte de carbono), a maioria eram isolados do gênero Penicillium (60%) e os outros eram isolados de Aspergillus e Trichoderma (26 e 8%, respectivamente). Todos os 50 isolados de fungos foram capazes de usar glifosato como fonte de fósforo. Oito desses isolados cresceram melhor em meio suplementado com glifosato do que em meio Czapek Dox regular. LC-MS revelou que a degradação do glifosato por Penicillium 4A21 resultou nos metabólitos sarcosina e ácido aminometilfosfônico.

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Abstract Pesticide residues that contaminate the environment circulate within the hydrological cycle can accumulate within the food chain and cause problems to both environmental and human health. Microbes, however, are well known for their metabolic versatility and the ability to degrade chemically stable substances, including recalcitrant xenobiotics. The current study focused on bio-prospecting within Amazonian rainforest soils to find novel strains fungi capable of efficiently degrading the agriculturally and environmentally ubiquitous herbicide, glyphosate. Of 50 fungal strains isolated (using culture media supplemented with glyphosate as the sole carbon-substrate), the majority were Penicillium strains (60%) and the others were Aspergillus and Trichoderma strains (26 and 8%, respectively). All 50 fungal isolates could use glyphosate as a phosphorous source. Eight of these isolates grew better on glyphosate-supplemented media than on regular Czapek Dox medium. LC-MS revealed that glyphosate degradation by Penicillium 4A21 resulted in sarcosine and aminomethylphosphonic acid.

Resumo Resíduos de agrotóxicos que contaminam o meio ambiente circulam no ciclo hidrológico, podendo se acumular na cadeia alimentar e causar problemas tanto à saúde ambiental quanto humana. Por sua vez, microrganismos são bem conhecidos por sua versatilidade metabólica e capacidade de degradar substâncias quimicamente estáveis, incluindo xenobióticos recalcitrantes. O estudo atual se concentrou na bioprospecção nos solos da floresta amazônica para encontrar novas linhagens de fungos capazes de degradar com eficiência o herbicida onipresente na agricultura e no meio ambiente, o glifosato. Entre os 50 fungos isolados (usando meio de cultura suplementado com glifosato como única fonte de carbono), a maioria eram isolados do gênero Penicillium (60%) e os outros eram isolados de Aspergillus e Trichoderma (26 e 8%, respectivamente). Todos os 50 isolados de fungos foram capazes de usar glifosato como fonte de fósforo. Oito desses isolados cresceram melhor em meio suplementado com glifosato do que em meio Czapek Dox regular. LC-MS revelou que a degradação do glifosato por Penicillium 4A21 resultou nos metabólitos sarcosina e ácido aminometilfosfônico.

Asunto(s)

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The aim of this work was to evaluate the occurrence of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) species diversity in soil samples from the Amazon region under distinct land use systems (Forest, Old Secondary Forest, Young Secondary Forest, Agroforestry systems, Crops and Pasture) using two distinct trap cultures. Traps established using Sorghum sudanense and Vigna unguiculata (at Universidade Regional de Blumenau - FURB) and Brachiaria decumbens and Neonotonia wightii (at Universidade Federal de Lavras - UFLA) were grown for 150 days in greenhouse conditions, when spore density and species identification were evaluated. A great variation on species richness was detected in several samples, regardless of the land use systems from where samples were obtained. A total number of 24 AMF species were recovered using both methods of trap cultures, with FURB';s traps yielding higher number of species. Acaulospora delicata, A. foveata, Entrophospora colombiana and two undescribed Glomus species were the most abundant and frequent species recovered from the traps. Number of species decreased in each genus according to this order: Acaulospora, Glomus, Entrophospora, Gigaspora, Archaeospora, Scutellospora and Paraglomus. Spore numbers were higher in Young Secondary Forest and Pastures. Our study demonstrated that AMF have a widespread occurrence in all land use systems in Amazon and they sporulate more abundantly in trap cultures from land uses under interference than in the pristine Forest ecosystem.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a ocorrência de espécies de fungos micorrízicos arbusculares (FMAs) em amostras de solos da região Amazônica sob diferentes sistemas de uso da terra (Floresta, Capoeira Velha, Capoeira Nova, Sistema Agroflorestal, Culturas e Pastagens) usando dois métodos de culturas armadilhas. Culturas armadilhas estabelecidas com Sorghum sudanense e Vigna unguiculata (na Universidade Regional de Blumenau - FURB) e Brachiaria decumbens e Neonotonia wightii (na Universidade Federal de Lavras - UFLA) foram cultivadas por 150 dias em condições de casa-de-vegetação e avaliadas para o número de esporos e identificação das espécies. Uma grande variação na riqueza de espécies foi detectada em várias amostras, independente do sistema de uso da terra de onde as amostras foram obtidas. Um total de 24 espécies de FMAs foram recuperadas usando ambas metodologias de culturas armadilhas e as culturas estabelecidas na FURB produziram um número maior de espécies. Acaulospora delicata, A. foveata, Entrophospora colombiana e duas espécies não descritas de Glomus foram as espécies mais abundantes e freqüentes recuperadas das culturas armadilhas. O número de espécies diminui em cada gênero na seguinte ordem: Acaulospora, Glomus, Entrophospora, Gigaspora, Archaeospora, Scutellospora e Paraglomus. Número de esporos foi maior na Capoeira jovem e Pastagens. Nosso estudo demonstrou que os FMAs possuem uma ampla dispersão em todos os sistemas de uso na Amazônia e que eles esporulam mais abundantemente em culturas armadilhas estabelecidas de solos sob interferência antrópica do que em solos de Floresta nativa.

Asunto(s)

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Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are important components of terrestrial ecosystems where they are believed to play a fundamental role for their sustainability. These fungi are influenced by a number of anthropic factors such as, land use which modifies the structure and diversity of fungal communities and this may compromise their ecological functions. In the present study it was evaluated the behavior of AMF isolated from soils under different land use systems in (LUS). Fifty-one AMF were isolated in trap cultures from soil samples from different SUT tested on cowpea [Vigna unguiculata (L.) Walp] under controlled conditions. It was found that all AMF colonize the cowpea, but in a highly variable intensity. Similar results were found for phosphorus uptake and plant growth. Colonization ranged from 1 to 68%. Growth positive effects ranged from 33 to 148%, being more common in isolates from pasture and crops ecosystems. The enhancement in phosphorus uptake was generalized (95% all fungi), but their growth promoting effects did not followed the same trend. Only 39% of fungal isolated tested were efficient. These more isolated from almost all LUS. Fungal treatments with high efficiency had the following species: A. foveata, Glomus sp.1, Acaulospora sp.1 and a mixture the first two species with A. bireticulata and E. infrequens. The results indicate a wide efficiency diversity of AMF in the Alto Solimões region. Although this characteristic has no direct relationship with the LUS, the proportion of effective isolates varied with their origin.

Os fungos micorrízicos arbusculares (FMAs) são importantes componentes dos ecossistemas terrestres onde acredita-se desempenharem papel fundamental para a sustentabilidade destes. Estes fungos sofrem influência de diversos fatores antrópicos como o uso da terra, que modificam a estrutura e diversidade das comunidades podendo comprometer suas funções ecológicas. No presente estudo avaliou-se o comportamento de FMAs isolados de solos sob diferentes sistemas de uso (SUT). Fungos isolados de amostras de solo sob diferentes SUT foram testados em caupi [Vigna unguiculata (L.) Walp] em condições controladas. Verificou-se que todos os cinqüenta e um fungos avaliados colonizaram o caupi, porém de modo muito diferenciado, tal como ocorreu para os efeitos destes na absorção de fósforo e crescimento da planta. A colonização variou de 1 a 68%, e os efeitos positivos no crescimento variaram de 33 a 148%, sendo mais comuns nos fungos isolados de pastagem e roça. O aumento nos teores de fósforo foi generalizado (95% dos fungos testados), no entanto, nem todos foram capazes de promover o crescimento do Caupi. Apenas 39% dos fungos foram considerados eficientes, sendo estes isolados de quase todos os SUT. Os tratamentos fúngicos de mais alta eficiência continham as espécies: A. foveata, Glomus sp.1, Acaulospora sp.1 e mistura dos dois primeiros mais E. infrequens e A. bireticulata-like. Os resultados indicam ampla diversidade de eficiência dos FMAs do Alto Solimões. Embora a eficiência não tenha relação direta com o SUT, a proporção de isolados eficientes variou com a origem de isolamento.