Download - A Face Oculta das Florestas Arnaldo Chaer Borges

38 Biotecnologia Ciência & Desenvolvimento - nº 29

PESQUISA

Aplicações biotecnológicas das ectomicorrizas na produção florestalAplicações biotecnológicas das ectomicorrizas na produção florestalAplicações biotecnológicas das ectomicorrizas na produção florestalAplicações biotecnológicas das ectomicorrizas na produção florestalAplicações biotecnológicas das ectomicorrizas na produção florestal

Fotos e Ilustrações cedidas pelos autores

Ectomicorrizas:A Face Oculta das Florestas

Maurício Dutra CostaEng. Agrônomo; DS emMicrobiologia Agrícola,UniversidadeFederaldeViçosa (UFV);Professor Adjunto de Microbiologia do [email protected]

Olinto Liparini PereiraEng. Agrônomo,MS emMicrobiologia Agrícola, [email protected]

Maria Catarina Megumi KasuyaEng.Agrônomo,DS emAgricultura,HokkaidoUniversity, Japão;Professor Adjunto de Microbiologia do [email protected]

Arnaldo Chaer BorgesEng. Agrônomo, PhD emMicrobiologia do Solo,North Carolina State University at Raleigh, EUA;Professor Titular de Microbiologia do [email protected]

INTRODUÇÃO

stima-se que, no Brasil, as áre-as reflorestadas com pinho eeucaliptocorrespondamamaisde 4,8 milhões de hectares(Sociedade Brasileira de Silvi-cultura, 2002), área em que

ocorrem muitos processos e interaçõesecológicas que passamdespercebidos aos olhosdesatentos. Silenciosamen-te, as árvores dos plantiosdesenvolvem uma série derelações ecológicas comdiversas populações demacro- e microrganismos.À primeira vista, os sinaisdesses processos e intera-ções são praticamente im-perceptíveis e, mesmoquandosemanifestam,nãosão capazes de nos reme-ter ao seu verdadeiro pa-pel.Quando,por exemplo,observamosoaparecimen-to de vários tipos de cogu-melos nos plantios de pi-nho e eucalipto, mal nosdamos conta de que essasestruturas seencontramco-nectadas auma redeexten-sa de filamentos fúngicos,os quais estão ligados àsraízes das árvores. Esta as-sociação entre fungos do solo e as raízesde algumas espécies arbóreas é denomi-nada ectomicorriza (do grego, ektos =externo;mykes= fungo; rhiza= raiz). Emgeral, durante a formação das ectomi-corrizas, as raízes sofrem profundas al-teraçõesmorfológicas e fisiológicas, pas-sando a funcionar de forma integrada e

harmoniosa com o fungo, com ganhosna adaptabilidade e na sobrevivênciados simbiontes.

Registros fósseis indicam queas associações ectomicorrízicas surgi-ram há pelo menos 50 milhões de anosatrás (Lepage et al., 1997). Por meio dacomparação do RNA 18S de alguns fun-gos ectomicorrízicos, estudiosos admi-

tem o aparecimento desses organismoshá cerca de 130 milhões de anos, duran-te o período cretáceo (Berbee & Taylor,1993),masos registros fósseis de ectomi-corrizas desta época jamais foram en-contrados.Os fungosmais próximos aosbasidiomicetos ectomicorrízicos são sa-profíticos, sugerindo que, na origem, a

Figura 1. Corte transversal deectomicorriza formada por Pisolithustinctorius no sistema radicular de Pinuspumila, evidenciando o manto fúngico(MF) envolvendo as células da epidermeradicular e a rede de Hartig (RH) formadanos espaços intercelulares da epiderme edo córtex

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associação decorreu da interação entreplantas e este tipo de fungo (Malloch,1987; Brundrett, 2002).

Diversos benefícios decorrem da as-sociação da planta hospedeira com fun-gos ectomicorrízicos. Os filamentos fún-gicos, denominados hifas, retiram dasárvores compostos orgânicos necessári-os à sobrevivência do fungo e à produ-ção de novos cogumelos ou basidiocar-pos (Smith&Read, 1997). Emcontrapar-tida, as plantas tornam-se mais bemnutridas e apresentammaior sobrevivên-cia e longevidade no campo (Harley etal., 1983). Além desses efeitos diretossobre os membros da simbiose, os fun-gos ectomicorrízicos desempenham im-portante papel nos ciclos de algunselementos químicos nos ecossistemasflorestais, particularmente no ciclo donitrogênio e do fósforo (Chambers &

Cairney, 1999). Esses fungos são capazesde promover a mineralização de formasorgânicas dos nutrientes e de solubilizarminerais por meio da produção de áci-dos orgânicos, tornando esses elemen-tos mais disponíveis para as plantas(Högberg et al., 1999; Landerweert et al.,2001). A ocorrência de ectomicorrizasaltera de forma decisiva o ambiente darizosfera, levando a novos equilíbriospopulacionais, muitas vezes desfavorá-veis aos patógenos do sistema radicular(Garbaye, 1991).

As ectomicorrizas ocorrem em cercade 3% das fanerógamas (Meyer, 1973) e,em regiões temperadas, em 90% dasespécies florestais. Já no Brasil, muitasplantas arbóreas de importância econô-mica, usadas na produção de madeira,carvão e celulose, como o Pinus, oEucalyptus e a Acassia mangium, são

capazes de associar-se simbioticamentecom fungos, resultando na formação deectomicorrizas. Tal fato sugere enormepotencial de aplicação de fungos ecto-micorrízicos visando melhorias na pro-dução das florestas com o mínimo dedano ao ambiente. Sob esse escopo, aspesquisas científicas focalizam os as-pectos genéticos, fisiológicos e ecológi-cos da simbiose ectomicorrízica, bemcomoodesenvolvimentode tecnologiasde inoculação de fungos em viveiros e amanutenção ou aumento da diversidadede fungos ectomicorrízicos nos sítios deplantio. Os avanços na área dão-se apassos largos, com fronteiras já consoli-dadas na área de biologia molecular,genética clássica e genômica.

Este artigo visa dar aos leitores umabreve introdução a esse fascinante ladooculto das florestas, trazendo alguns dosprincipais conceitos da área e algunsresultados de pesquisa sobre ectomicor-rizas.

MORFOLOGIADEECTOMICORRIZAS

Asectomicorrizascaracterizam-seporapresentarem uma camada de hifas, omanto, que recobre as células da epider-me radicular; a rede de Hartig, formadapelo crescimento das hifas nos espaçosintercelulares da epidermeedo córtex; euma redede filamentosque interligamasmicorrizas ao solo e aos basidiocarpos[Figuras 1, 2 e 3] (Smith & Read, 1997).

Em geral, o manto apresenta apenasuma camada de hifas, podendo, às ve-zes, formar falso tecido parenquimatosocom duas ou mais camadas. Sua organi-zação influencia a absorção de água enutrientes e a susceptibilidade da plantaaos patógenos do solo, funcionandocomo barreira mecânica contra a pene-tração de patógenos (Peterson & Bon-fante, 1994; Smith&Read, 1997). As hifasdo manto são, também, capazes desintetizar compostos de reserva como oglicogênio,polifosfatos eproteínas (Cha-lot et al., 1991; Peterson & Bonfante,1994).

A espessura domanto varia de espé-cie a espécie e de isolado a isolado,sendo indicativa do grau de compatibi-lidade entre o fungoe aplanta hospedei-ra. Omanto pode apresentar de 20 a 100µm de espessura, com valores maisfreqüentes entre 30 e 40 µm (Ingleby etal., 1993, Agerer, 1994). Nesta faixa, amassa demicélio presente nesta estrutu-ra pode constituir de 25 a 40%damatériaseca da ectomicorriza (Ingleby et al.,

Figura 2. (A) Raiz não colonizada mostrando a abundância de pêlosradiculares. (B-P) Diferentes tipos morfológicos de ectomicorrizascoletadas em diversas espécies de hospedeiros florestais. (pr) = pêlosradiculares; (r) = rizomorfo; (he) = hifas emanadas


1990, Agerer, 1992; Smith &Read, 1997). As variações naestrutura domanto, as orna-mentações da superfície, acoloração e a presença derizomorfos são usadas, jun-tamente com testes quími-cos e imunológicos, para acaracterização das ectomi-corrizas e identificação dofungo associado (Ingleby etal., 1990,Agerer, 1992 e Smi-th&Read, 1997). Entretanto,poucos são os fungos quepodemser identificadoscombase somente nessas carac-terísticas,necessitando-sedocorpo de frutificação paraesse fim (PetersoneBonfan-te, 1994).

A partir do manto, ashifas estendem-se externa-mente em todas as direções,conectando-se com o solo,combasidiocarpos hipógiose epígeos e comoutras plan-tas (Figura2).Há,portanto, aformação de extensa redede conexões, possibilitandoa troca de nutriente orgâni-cos e inorgânicos entre dife-rentes organismos.Aexpan-são das hifas aumenta so-bremaneiraovolumedesoloexplorado pela planta hos-pedeira associada ao fungoectomicorrízico, resultandoemmaior absorção de nutri-entes e água.

A rede de Hartig éconstituída de ramificaçõesdas hifas entre as células da epiderme edo córtex da raiz, aumentando a interfa-cede contato entre os simbiontes (Figura1). Esta estrutura constitui o sítio ondeacontecem as trocas de metabólitos en-tre a planta hospedeira e o fungo. Naassociação ectomicorrízica entre Ama-nita muscaria e Picea abies, as hifas darede de Hartig formam estruturas commorfologia semelhante a um leque, asquais contêm citoplasma denso comgrandenúmerodemitocôndrias e comoretículoendoplasmático rugoso freqüen-temente distribuído na mesma direçãode extensão da hifa, sugerindo que atransferência ativa de solutos entre ohospedeiro e o fungo dá-se nesta estru-tura (Kottke & Oberwinkler, 1987). Emgeral, a rede de Hartig encontra-se limi-tada aos espaços intercelulares da epi-derme das angiospermas, enquanto, nasgimnospermas, a rede de Hartig pode

estender-se por várias camadas do cór-tex sem, no entanto, ultrapassar o limiteimposto pela endoderme radicular.

As hifas e os rizomorfos quesurgem a partir das ectomicorrizas cons-tituem as estruturas ligadas à absorçãode água e de nutrientes a partir do solo[Figura 2] (Duddridge et al., 1980; Thom-sonet al., 1994; Augé, 2001).Os rizomor-fos podem absorver água e transportá-laa distâncias significativas. O movimentode água através dos rizomorfos ocorre àsmesmas taxas de transporte de água doxilema, indicando que a translocação deágua dentro dessas estruturas fúngicasocorrem em favor de um gradiente depotencial hídrico estabelecidopelaplan-ta.

As ectomicorrizas podem assumirformas diversas (nodular, piramidal, bi-furcada, coralóide, entre outras), comcores determinadas pela cor do micélio

do fungo simbionte (preto,vermelho, amarelo, casta-nho, branco, etc) [Figura 2].A formação de ectomicorri-zas inibe a formação depêlos radiculares, os quaissão substituídos pelas hifasdo fungo (Figura 2). Estainibição envolve a secreçãode compostos indólicospelo fungo, tais como oácido indolacético e a hipa-forina, os quais regulam amorfogênese radicular (Di-tengou et al., 2000; Diten-gou & Lapeyrie, 2000).

A formação de ectomi-corrizas no campo depen-de de vários fatores do am-biente, tais comoadisponi-bilidadedenutrientes, opHdo solo ou do substrato, atemperatura, a disponibili-dade de água e a aeração, aintensidade luminosa, a fi-siologia da planta hospe-deira, as interações commi-crorganismos do solo, a to-xicidade de certos pestici-das, e, também, o tipo emodo de aplicação do inó-culo ectomicorrízico (Kro-pp & Langlois, 1990; Ka-suya, 1988 e 1995; Costa etal.,1997;Smith&Read,1997;Rodrigues et al., 1999;Alveset al., 2001; Augé, 2001).

Nas condições de vivei-ro, é desejável que sejamproduzidas mudas saudá-veis e vigorosas, sendo o

uso liberal de fertilizantes e água aprática adotada para atingir esse obje-tivo. No entanto, níveis de nutrientescrescentes e acima dos valores ótimospara a formação de ectomicorrizaspodem resultar na produção demudassemmicorrizas na época do transplan-tio para o campo. As mudas chegam aapresentar bom tamanho e adequadacoloração das folhas, mas são de baixovalor para o reflorestamento devido àfalta de ectomicorrizas ou a uma rela-ção parte aérea: raiz inadequada (Mi-kola, 1989).

FUNGOSEPLANTASECTOMICOR-RÍZICASNOBRASIL

As ectomicorrizas são formadasprincipalmente pelos fungos das sub-divisões Basidiomycota e Ascomycota(Figura 3). Embora menos comuns,

Figura 3. Basidicarpos de fungos ectomicorrízicos,produzidos durante a associação do fungo com raízesde árvores hospedeiras compatíveis. (A) Boletus; (B)Russula; (C) Tricholoma; (D) Suillus; (E) Scleroderma;(F) Rhizopogon; (G) Geastrum; (H) Pisolithus


outros fungos anamórficos ou perten-centes à subdivisão Zygomycota po-dem também formar ectomicorrizas.Nos plantios de eucalipto do Brasil,relata-se a ocorrência de corpos defrutificação de Pisolithus, Clavaria,Sclerodermabovista, S.uruguayensis eTelephoraterrestris (Schwan,1984,Gui-marães, 1993, Coelho et al., 1997). Emplantios de Pinus, as espécies de fun-gos ectomicorrízicos mais freqüente-mente encontradas são Inocybe lanu-ginella, Scleroderma fuscum, Suillusgranulatus,Rhizopogonnigrescens,R.reaiieR. roseolus (Krügner&Tomaze-llo Filho, 1981;Kasuya, 1988). Recente-mente, a ocorrência de basidiocarposde Sclerodermaverrucosum foi obser-vada em pomares de noz pecã, Caryaillinoinensis, no Estado de Minas Ge-rais (Ribeiro, 2001).

No estado de São Paulo, há relatoda ocorrência de esporocarpos deTulostoma spp., próximo ao sistemaradicular de diferentes espécies nati-vas do cerrado brasileiro. Em Kiel-meyera coriaceae e Xylopia aromati-ca, emassociação comTulostomabec-carianum, observa-se a presença demanto fúngico e rede de Hartig emraízes dessas espécies, confirmando-se a ocorrência de ectomicorrizas (Ba-seia & Milanez, 2002). Ectomicorrizassão, também, observadas em outrasespécies do cerrado, como a Bauhi-nia holophila (Fabaceae) e a Campo-manesia coeruelea (Myrtaceae) (Tho-mazini, 1974).

Embora o número de espécies deplantas que formam ectomicorrizasseja relativamente baixo (3% das fane-rógamas;Meyer, 1973), várias espéciesde fungos são formadoras de ectomi-corrizas (cerca de 6.000 espécies; Mo-lina et al., 1992). Em florestas na Amé-rica do Norte já foram identificadasmais de 2.100 espécies fúngicas (Marxet al., 1982) e, na Austrália, mais de2.000 (Castellano & Bougher, 1994).Com os avanços na área de biologiamolecular, algumas técnicas vêm sen-doempregadaspara a identificaçãodofungo associado a micorrizas indivi-duais (Kikushi et al., 2000) ou mesmopara se determinar a composição e adinâmica da população de espéciesfúngicas ectomicorrízicas em plantiosou florestas naturais (Glenet al., 2001a;2001b; Glen et al., 2002). No Brasil, oslevantamentos de espécies vegetais efúngicas, nativas e ectomicorrízicas,são incipientes, sugerindo a urgênciaem se identificar os recursos genéticos

disponíveis e o papel da simbiose ecto-micorrízica nos ecossistemas do cerra-do, nas florestas nativas e nos plantioscom espécies exóticas (Figura 4).

BENEFÍCIOSDAASSOCIAÇÃOEC-TOMICORRÍZICA

A essencialidade da associação ecto-micorrízica para o crescimento e o de-senvolvimento de algumas espécies flo-restais em condições naturais é demons-trada pelo clássico exemplo dos plantiosde pinho em Porto Rico. A introduçãodessa planta só foi possível com a intro-dução concomitante de fungos ectomi-corrízicos compatíveis (Vozzo & Ha-ckskaylo, 1971). As ectomicorrizas sãoassociações mutualistas nas quais am-bos os parceiros derivam benefícios davida em simbiose. A associação com asplantas hospedeiras permite ao micobi-onte extrair destas os carboidratos ne-cessários ao crescimento das hifas e àformação dos basidiocarpos ou cogu-melos, bemcomocompletar seu ciclo devida (Smith&Read, 1997).Os benefíciosda associação ectomicorrízica para asplantas estão bem documentados, justi-ficando o enorme interesse biotecnoló-gico neste tipo de associação. Em geral,a associação com fungos ectomicorrízi-cos propicia aumentos no crescimento,na absorção de nutrientes e de água pelaplanta hospedeira [Figura 5] (Marschner&Dell, 1994; Augé, 2001),maior tolerân-cia a patógenos radiculares (Marx, 1972;Cordier et al., 1998), maior tolerância ametais pesados (Brunner& Frey, 2000) emaior tolerância a extremos de tempera-tura (Marx et al., 1970; Marx & Bryan,1971). Vários mecanismos já foram pro-postos para explicar esses benefíciospara a planta hospedeira.

A absorção de nutrientes pelaplanta gera uma zona de reduzida con-centração de nutrientes ao redor dasraízes, especialmente para aqueles ele-mentos químicos de baixa mobilidadeno solo. As hifas fúngicas, associadas àsraízes da planta hospedeira, são capazesde ultrapassar essa região de baixa con-centração de nutrientes, indo explorarregiões além do alcance das raízes. Osfungos ectomicorrízicos têm também ahabilidade de tornar disponíveis certasformas de nutrientes presentes no soloque estão naturalmente indisponíveispara os vegetais. As hifas fúngicas sãocapazes de secretar ácidos orgânicos,tais como o ácido cítrico e o oxálico,capazes de solubilizar o fósforo precipi-tado com Al, Fe e Ca, tornando-o dispo-

nível para a planta (Lapeyrie et al., 1991;Heinrich et al., 1988; Landerweert et al.,2001). Amaior reservade fósforodo solocorresponde ao fósforo orgânico, ligadoa compostos de carbono, o qual podeser disponibilizado para as plantas pelaação de enzimas fosfatases produzidaspelo fungo (Costa, 1997). Além dessesmecanismos, a produção de proteinasesextracelulares e amaior longevidadedasraízes associadas aos fungos ectomicor-rízicos contribuem significativamentepara a melhor nutrição vegetal (Smith &Read, 1997; Dahm & Strzelczyk, 1995;Chambers & Cairney, 1999).

As plantas associadas aos fun-gos ectomicorrízicos são mais capazesde absorver água do solo, tornando-semais resistentes à seca (Augé, 2001). Amaior absorção de água dá-se pelo au-mento do volume de solo exploradopelas hifas fúngicas, a maior área deabsorção das hifas comparadas à dasraízes, o transporte de água a longasdistâncias pelos rizomorfos, ao maioracesso das hifas a microporos do solopreenchidos comágua, entre outrosme-canismos (Duddridge et al., 1980; Thom-son et al., 1994; Smith & Read, 1997;

Figura 4. Coleta de basidiocarposde fungos ectomicorrízicos emfloresta de eucalipto para posterioridentificação e isolamento emcultura pura


Augé, 2001).Freqüentemente, tem-se observado

que as plantas associadas aos fungosectomicorrízicos tornam-se mais tole-rantes aos patógenos do sistema radicu-lar (Perrin, 1985). Vários mecanismos jáforam propostos para explicar esse fato,dentre os quais pode-se citar a presençado manto, barreira mecânica à penetra-ção de patógenos, a produção de antibi-óticos e ácidos pelo fungo ectomicorrí-zico, a competição por sítios de infecçãoe por nutrientes, a indução de respostasde defesa na raiz, a melhoria do estadonutricional das plantas e modificaçãodas condições da rizosfera que desen-corajam o estabelecimento de patóge-nos (Perrin, 1987; Rasanayagam& Jeffri-es, 1992; Smith & Read, 1997).

A maior tolerância a metaispesados advémda secreção de compos-tos quelantes pelo fungo, reduzindo adisponibilidadedometal para asplantas,da ligação do metal ao micélio extrama-tricial, da adsorção do metal ao manto,da compartimentalização de metais emvacúolos fúngicos, da síntese demetalo-tioneínase fitoquelatinas (Nogueira,1996;Howe et al., 1997; Godbold et al., 1998;Marschner et al., 1998; Brunner & Frey,2000).

As ectomicorrizas também fornecemproteção às plantas contra extremos detemperatura por meio de mecanismosainda não conhecidos, mas que podemadvir da síntese de proteínas heat-shocke dos efeitos indiretos da melhor nutri-ção e da modificação das relações hídri-

cas nas plantas micorrizadas (Marx et al.1970; Marx & Brian 1971; Augé, 2001).

As ectomicorrizas constituem umcomponente importante para a ciclagemde nutrientes e contribuem para o equi-líbrio dos fluxos desses elementos emecossistemas florestais (Fitter, 1991; Smi-th & Read, 1997; Buscot et al., 2000). Emconjunto, esses atributos favorecem oestabelecimentoeodesenvolvimentodeplantas exóticas, como o Pinus e oEucalyptus, especialmente emsítios comcondições ambientais adversas. Nos lo-cais de plantio, a utilização de mudasinoculadas com isolados fúngicos efici-entes pode contribuir para aumentar aprodutividade florestal e reduzir a neces-sidade do uso de fertilizantes.

ESPECIFICIDADEFUNGO-HOSPEDEIRO

As associações ectomicorrízicas co-mumenteapresentamespecificidade fun-go-hospedeiro, manifestada principal-mente entre gêneros e, em alguns casos,até mesmo entre espécies (Molina et al.,1992;Oliveira et al., 1994).Ocrescimentode Eucalyptus dunii, E. citriodora, E.saligna, E. urophylla, E. grandis, E. ca-maldulensis e E. cloesiana varia quandomudas dessas espécies são inoculadoscom diferentes isolados de fungos ecto-micorrízico dos gênerosPisolithus, Scle-roderma e Paxillus (Comerlato,1991).Testes com 31 isolados de Pisolithus sp.,originários de diferentes regiões geográ-ficas e hospedeiros, mostraram grande

variação na colonização das raízes de E.grandis e de E. urophylla (Pereira et al.,1997). Todos os isolados provenientesde eucalipto formaram micorrizas comambas as espécies de Eucalyptus, omesmo ocorrendo com 10 dos 11 isola-dos provenientes de Pinus sp. e doisprovenientes de hospedeiros desconhe-cidos. Embora os isolados provenientesdePinus tenham formadomicorrizas emeucalipto, a percentagem de coloniza-ção foi extremamente baixa. As caracte-rísticas mais contrastantes entre as mi-corrizas formadas pelos isolados prove-nientes de Eucalyptus sp. e de Pinus sp.,quando inoculados em eucalipto, forama coloração e a forma dasmicorrizas. Emum trabalho subseqüente, utilizandoesses mesmos isolados de Pisolithus ob-servou-se que os fungos originalmenteisolados de Pinus formavam micorrizastanto em Pinus oocarpa como em P.taeda. Porém, nenhum dos isolados deeucalipto formou micorriza com essasespéciesvegetais (Pereira&Kasuya,1999;Pereira et al, 2000). Estudos utilizando astécnicas de RAPD-PCR (Junghans et al.,1998), PCR-RFLP de rDNA (Gomes et al.,1999), ITS (internal transcribed spacer) eDNA mitocondrial (Gomes et al., 2000)têm sugerido que esses isolados perten-cem a diferentes espécies fúngicas quediferem grandemente na compatibilida-de com Pinus e Eucalyptus.

Também, alguns isolados de Pisoli-thus são compatíveis com plantas clo-nais obtidas de árvores maduras, massãopraticamente incompatíveiscomplan-tas clonais obtidas a partir de mudasjovens, sugerindo que o estádio de de-senvolvimento ematuridade das plantasinfluenciam a compatibilidade entre ofungo e a planta hospedeira (Tonkin etal., 1989).

Os relatos de especificidade emnívelde gênero, baseiam-se principalmentena ocorrência de determinados esporo-carpos em associação a hospedeirosespecíficos, demonstrando a importân-cia da planta para a finalização do ciclode vida do fungo na natureza (Molina &Trappe, 1982). Em condições artificiaisde laboratório, os fungos ectomicorrízi-cos podem se associar a vários hospe-deiros. Entretanto, as ectomicorrizas for-madas comumente desenvolvem carac-terísticasmorfológicas anômalasouapre-sentam-se menos desenvolvidas quan-do comparadas a ectomicorrizas obtidasa partir de isolados tipicamente associa-dos ao hospedeiro no campo (Molina &Trappe, 1982).Hipotetiza-se que a gamadehospedeiros de fungos ectomicorrízi-

Figura 5. Crescimento de Eucalyptus grandis inoculado com diferentesisolados de Pisolithus sp. (M5, 35, PT 90A). C = controle, seminoculação


cos é bem mais limitada nanatureza do que em inocula-ções �in vitro� (Harley&Smith,1983). Na Austrália, apesar daenormediversidade de fungosectomicorrízicos associados aEucalyptus, plântulas exóticasdepinhosóprosperaramquan-do fungos específicos de pi-nho foram introduzidos nosviveiros australianos (Mikola,1970).

Assim como os recentesestudos sobre os mecanismosenvolvidos em interações en-tre fungos fitopatogênicos eplantas hospedeiras, as ques-tões relativas à especificidadee compatibilidade entre fun-gos ectomicorrízicos e seushospedeiros, vêm sendo estu-dadas commais profundidadepelo uso de técnicas moder-nas de bioquímica, microsco-pia eletrônica e genéticamole-cular, a fim demelhor elucidaros mecanismos envolvidos no reconhe-cimento fungo-planta.

PRODUÇÃODE INOCULANTESDEFUNGOSECTOMICORRÍZICOS

A inoculação de fungos ectomicorrí-zicos visando à produção de mudasmais vigorosas e resistentes às condiçõesde estresse de campo é uma das princi-pais aplicações biotecnológicas potenci-ais das ectomicorrizas. Várias formula-ções de inoculantes já foram desenvol-vidas, cada uma delas apresentandoalgumas vantagens e desvantagens (Mo-lina & Trappe, 1982; Brundrett et al.,1996; Costa et al., 1997; Rodrigues et al.,1999; Alves et al., 2001). Em geral osinoculantes apresentamformulaçõesquepermitem a sua aplicação diretamenteno substrato de plantio das mudas, nospróprios tubetes ou similares, ou nasraízes nuas.

Ousode soloou serapilheira conten-do propágulos fúngicos é o tipo maissimples de inóculo.Noentanto, este tipode material é usado sem qualquer trata-mento, podendo servir como fonte depatógenos, pragas e plantas invasoraspara os viveiros ou áreas cultivadas.

Plantas micorrizadas naturalmentepodem servir de fonte de inóculo paraplantas não colonizadas nos viveiros,bastando, para isso, que o micélio asso-ciado às plantas colonizadas infectem asraízes das plantas não colonizadas. Noentanto, a introdução dessas plantas nos

viveiros pode ocasionar a disseminaçãode doenças e pragas, comprometendo ocontrole fitossanitário.

Os esporos ectomicorrízicos, produ-zidos embasidiocarpos, podem tambémser usados na forma de pó, suspensãoou peletizados. As principais limitaçõesdeste tipo de inóculo são a sazonalidadeda produção de basidiocarpos, a quan-tidade limitada de basidiocarpos dispo-níveis para a fabricação do inoculante, aviabilidade dos esporos e o tempo rela-tivamente longo entre a inoculação e aformação de ectomicorrizas. Também,ao se fazer a inoculação com esporos,não há possibilidade de seleção dosmelhores indivíduos fúngicos que irãoformar ectomicorrizas com a planta hos-pedeira. No entanto, a facilidade deaplicação desse tipo de inoculante e oseu reduzido custo têmestimuladoousode esporos nos viveiros e o desenvolvi-mento de pesquisas que visem contor-nar as principais limitações desse tipodematerial.

O micélio vegetativo pode tambémser utilizado em diversas formulações.Em geral, o fungo é cultivado em subs-trato líquido, triturado e aplicado comosuspensãomicelial.Os fragmentosoriun-dos da trituração podem, também, serencapsulados em esferas de alginato decálcio para a aplicação direta ao sistemaradicular durante o transplantio ou paraadição ao substrato de crescimento dasmudas (Figura 6). Alternativamente, omicélio fúngico pode ser cultivado em

substratos sólidos constituídosdamistura de componentes como aturfa e a vermiculita [Figura 6](Costa et al., 1997; Alves et al.,2001). Os inoculantes assim pro-duzidos são aplicados mistura-dos ao substrato de plantio dasmudas adiferentespercentagens,promovendo ganhos no cresci-mento das mudas. A vermiculitapresente nessas formulações ofe-rece proteçãomecânica aomicé-lio fúngico que cresce nos inters-tícios das lâminas desta argila,reduzindograndemente as injúri-as mecânicas impostas às hifas.

A produção de inócu-lo em escala industrial requerconsideráveis investimentos tan-to da parte de agências do gover-no como das empresas privadasdo setor florestal. Embora a tec-nologia para a produção de ino-culantes de diversos tipos já exis-ta, a produção em grande escalaé limitada devido à reduzida de-

manda do mercado brasileiro e a inexis-tência de trabalhos no país que compro-vem contundentemente ganhos signifi-cativos na produtividade de plantioscomerciais iniciados com mudas micor-rizadas. Além disso, a tecnologia deprodução de mudas florestais em vivei-ros comerciais desenvolveu-se, emgran-de parte, sustentada pelo paradigma daintensa fertilização química, desencora-jando a adoção de técnicas biotecnoló-gicas alternativas, como a micorrizaçãode mudas nos viveiros.

PERSPECTIVASBIOTECNOLÓGICASPARAFUNGOS

ECTOMICORRÍZICOS

Fungos ectomicorrízicos têm sidousados para inoculação de mudas emviveiros florestais na Austrália, China,Estados Unidos, França, Brasil, entreoutros países. Além, dos benefícios clás-sicos associados aomaior crescimento esobrevivência de plantas micorrizadasno campo, o advento de técnicas mole-culares abrem novas possibilidades dedesenvolvimentode fungos ectomicorrí-zicos geneticamente modificados comvárias aplicações potencias. Os fungosectomicorrízicos podem ser transforma-dos de forma a expressarem toxinasinseticidas, tais como as proteínas tóxi-cas deBacillus thuringiensis ou inibido-res de proteinases, ambos de uso poten-cial na proteção das raízes contra pragasde coleópteros e lepidópteros noestágio

Figura 6. Inoculantes de fungos ectomicorrízicos:(A) Micélio em turfa:vermiculita; (B) Micélio em�beads� de alginato de cálcio. Teste de viabilidadede inoculantes em placas de Petri: (C) Inoculanteturfa:vermiculita; (D) Inoculante �beads� dealginato de cálcio


larval (Hiremath&Podila, 2000). Fungosectomicorrízicos podem, também, sermodificados no sentido de expressaremdeterminadascaracterísticasquevenhama modificar micro-ambientes desfavorá-veis ao redor das raízes devido à presen-ça de poluentes ou metais pesados. Porexemplo, fungos geneticamentemodifi-cados capazes de expressar fatores que-lantes de metais pesados na rizosfera daplantahospedeirapodemcontribuirparadiminuição da absorção desses elemen-tos. Alémdisso, fungos ectomicorrízicosgeneticamente modificados podem atu-ar como agentes de controle biológicode doenças fúngicas e bacterianas pormeio da expressão de genes específicosenvolvidos na redução ou inibição daspopulações de patógenos.

A obtenção de fungos ectomi-corrízicos melhorados geneticamenterequer o desenvolvimento de técnicasde mutagênese e de transformação que

permitamgerar indivíduos comas carac-terísticas desejáveis (Figura 7). As técni-cas de mutagênese com agentes quími-cos ou radiação ultravioleta requerem odesenvolvimentodeprotocolos otimiza-dos para a produção de protoplastos. Jáa irradiação de esporos, visando à pro-dução de mutantes, mostra-se inviávelaté o presente devido às baixas taxas degerminação in vitro obtidas para muitosfungos ectomicorrízicos.

Algumas áreas de pesquisa, como oestudo dos genes relacionados à simbi-ose,mostram-sebastante desenvolvidas,abrindo novas perspectivas para o en-tendimento da associação e a possibili-dade de manipulação genética de fun-gosectomicorrízicos (Voiblet et al., 2001).As técnicas de differential display e demicroarrays são particularmente pro-missoras para determinar-se quais genestêm papel preponderante no estabeleci-mento da simbiose e quando estes são

expressos durante a diferenciação das ec-tomicorrizas (Figura 7).

A face oculta das florestas de eucaliptoe pinho no Brasil, no que se refere aectomicorrizas, está sendodesenhada comos cuidados e rigores da boa ciência paraampliar as possibilidades de aplicaçãodessa simbiose em benefício da socieda-de.

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