Solubilização de fosfatos em meios sólido e líquido por bactérias e fungos do solo

Phosphate solubilization in solid and liquid media by soil bacteria and fungi

NOTAS CIENTÍFICAS

Solubilização de fosfatos em meios sólido e líquido por bactérias e fungos do solo

Phosphate solubilization in solid and liquid media by soil bacteria and fungi

Edson Luiz Souchie^I; Rosario Azcón^II; Jose Miguel Barea^II; Orivaldo José Saggin-Júnior^III; Eliane Maria Ribeiro da Silva^III

^ICentro Federal de Educação Tecnológica, Caixa Postal 66, CEP 75901-970 Rio Verde, GO. E-mail: [e-mail]

^IIEstación Experimental del Zaidín, Dep. de Microbiología y Sistemas Simbióticos, 18.008, Granada, España. E-mail: [e-mail], [e-mail]

^IIIEmbrapa Agrobiologia, Caixa Postal 74.505, CEP 23851-970 Seropédica, RJ. E-mail: [e-mail], [e-mail]

RESUMO

O objetivo deste trabalho foi avaliar a capacidade e a eficiência de solubilização de CaHPO₄, AlPO₄ e apatita de Araxá em meio sólido, e de AlPO₄ e apatita de Araxá em meio líquido, por fungos (Aspergillus) e bactérias (Enterobacteriaceae) do solo. Em meio sólido, todos solubilizaram CaHPO₄, nenhum solubilizou apatita de Araxá e apenas o isolado de fungo FSF 7 solubilizou AlPO₄. Em meio líquido, todos solubilizaram AlPO₄ e apatita de Araxá. A seleção de solubilizadores deve ser feita com a quantificação do potencial de solubilização em meio líquido.

Termos para indexação:Aspergillus, enterobactérias, fósforo, meio de cultivo, apatita.

ABSTRACT

The objective of this work was to evaluate the ability and efficiency of solubilization of CaHPO₄, AlPO₄ and Araxá apatite in solid medium, and AlPO₄ and Araxá apatite in liquid medium. Soil P-solubilizing fungi (Aspergillus) and P-solubilizing bacteria (Enterobacteriaceae) were tested. In solid medium, all isolates solubilized CaHPO₄, not any isolate solubilized Araxá apatite, and one fungus isolate (PSF 7) solubilized AlPO₄. In liquid medium, all isolates solubilized AlPO₄ and Araxá apatite. Screening of P-solubilizing microorganisms must be done by quantifying their potential of phosphate solubilization in liquid growth medium.

Index terms:Aspergillus, Enterobacteria, phosphorus, growth media, apatite.

O fósforo é um nutriente essencial às plantas, mas encontra-se em baixa disponibilidade em solos tropicais. Por isso são necessárias grandes doses de adubos fosfatados, para que as culturas obtenham alta produtividade, sendo comum o uso de fertilizantes de baixa solubilidade, para reduzir o custo de implantação de lavouras perenes. Esses solos, freqüentemente, apresentam alta capacidade de fixação desse nutriente, em virtude da abundância de óxi-hidróxidos de ferro e alumínio (Eijk, 1997), que formam fosfatos estáveis.

Diversos microrganismos do solo solubilizam diferentes formas de fosfatos inorgânicos. Whitelaw et al. (1999) verificaram que Penicillium radicum solubilizou Ca₃(PO₄) ₂, CaHPO₄, FePO₄.4H₂O e AlPO₄ em meio líquido. Reyes et al. (1999) encontraram correlação positiva entre a solubilização de fosfatos por Penicillium rugulosum e a produção de ácido glucônico ou cítrico.

Estirpes dos gêneros Pseudomonas, Bacillus e Rhizobium estão entre as bactérias mais eficientes na solubilização de P (Rodriguez & Fraga, 1999), enquanto nas populações fúngicas destacam-se os gêneros Aspergillus e Penicillium (Silva Filho et al., 2002).

Um maior entendimento da capacidade e da eficiência de microrganismos, em solubilizar diferentes fosfatos, pode levar à seleção de isolados com alto potencial de uso para a inoculação em plantas.

O objetivo deste trabalho foi avaliar diferentes microrganismos solubilizadores, quanto à capacidade e eficiência de solubilização de diferentes fosfatos inorgânicos, em meios sólido e líquido.

A avaliação da capacidade de solubilização de fosfatos em meio sólido, por microrganismos solubilizadores, foi realizada na Estación Experimental del Zaidín, Granada, Espanha, em 2002. Avaliaram-se quatro isolados de fungos solubilizadores de fosfato, denominados FSF 7, 9, 21 e 22, do gênero Aspergillus, e quatro bactérias solubilizadoras, BSF 8, 9, 50 e 56, da família Enterobacteriaceae, quanto à capacidade de solubilizar três tipos de fosfato inorgânico em meio sólido. Os isolados FSF 7, FSF 9, BSF 8, BSF 9 e BSF 50 foram obtidos do rizoplano mais rizosfera de Mimosa caesalpiniifolia Benth., cultivada em um Argissolo coletado em área de Mata Atlântica em Paraty, RJ. Os isolados FSF 21, FSF 22 e BSF 56 foram obtidos do rizoplano mais rizosfera de Acacia holosericea Cunn. ex. G. Don, cultivada em um Planossolo coletado em Seropédica, RJ.

A apatita de Araxá (14 g kg^-1 de P) e o fosfato de alumínio (AlPO₄) (16 g kg^-1 de P) foram acrescentados diretamente ao meio de cultura GL (glicose, extrato de levedura e ágar), na dose 3 g L^-1; CaHPO₄ foi formado pela adição de 50 mL de solução K₂HPO₄ (10%) e 100 mL de CaCl₂ (10%), em cada litro de meio de cultura, conforme Katznelson & Bose (1959). O delineamento foi inteiramente casualizado, em esquema fatorial 9x3 (nove tratamentos de inoculação x três fontes de fosfato), com três repetições. O controle consistiu em placas de Petri com o meio de cultura e os fosfatos, sem inoculação de solubilizadores. A inoculação dos fungos solubilizadores de fosfato (FSF) foi feita, colocando-se esporos na superfície do meio GL já solidificado, utilizando-se alça de platina. A inoculação das bactérias solubilizadoras de fosfato (BSF) também foi feita sobre o meio GL solidificado, a partir de culturas crescidas em meio GL líquido (24 horas a 28ºC), com 10⁸ UFC mL^-1, pipetando-se 100 µL dessa cultura por placa. As BSF e os FSF foram incubados a 28ºC, em câmara escura, por três e oito dias, respectivamente. Após a incubação, avaliou-se, visualmente, a formação do halo transparente ao redor das colônias, em contraste com o meio opaco, o que indica a solubilização do fosfato adicionado ao meio de cultura, de acordo com Di Simine et al. (1998).

A eficiência de solubilização de apatita de Araxá e AlPO₄, em meio líquido, por solubilizadores, também foi avaliada na Estación Experimental del Zaidín, Espanha, em 2002. Foram testados os mesmos isolados do estudo em meio sólido. Além da inoculação dos oito isolados, foi incluído um tratamento-controle sem inoculação. O delineamento foi inteiramente ao acaso, em esquema fatorial 9x2 (nove tratamentos de inoculação x duas fontes de fosfatos), com três repetições.

A apatita de Araxá e o AlPO₄ foram acrescentados (3 g L^-1) ao meio GL líquido (pH inicial 6,5), tendo resultado, após uma semana de incubação, em 2 e 18 mg L^-1 de P solúvel no meio de cultura com apatita de Araxá e AlPO₄, respectivamente. Em cada Erlenmeyer (250 mL) com 50 mL de meio de cultura com os tratamentos de fosfato, foi inoculado 1 mL de cultura, que continha 10⁸ UFC mL^-1 dos isolados de BSF e FSF. Esses isolados foram incubados a 28ºC, sob agitação de 190 rpm, por três e sete dias, respectivamente. A eficiência de solubilização foi determinada, tendo-se avaliado o pH e P solúvel no final do período de incubação. Os dados foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade, utilizando-se o programa Sisvar (Ferreira, 1998).

Todos os isolados apresentaram capacidade de solubilizar o precipitado de CaHPO₄ em meio sólido, apenas o isolado FSF 7 apresentou capacidade de solubilizar AlPO₄, e nenhum isolado apresentou halo de solubilização no meio de cultura com apatita de Araxá.

Embora as respostas de solubilização de AlPO₄ ou apatita de Araxá, em meio sólido, tenham sido quase inexistentes, não significa que os isolados utilizados não tenham capacidade de solubilizá-los, pois demonstraram capacidade de solubilização dessas fontes de fosfato em meio de cultura líquido. Silva Filho & Vidor (2000) também detectaram baixa incidência de solubilizadores de fosfato de alumínio, entre solubilizadores de fosfato de cálcio. Esses autores sugerem que tal fato pode ser atribuído à seleção dos isolados durante o isolamento, além das características intrínsecas de solubilidade dos fosfatos. Inicialmente, os solubilizadores são isolados, utilizando-se meio de cultura com CaHPO₄; só após esse primeiro estádio são testados nos outros fosfatos. Essa ordenação nos procedimentos de isolamento pode levar à seleção de microrganismos capazes de solubilizar CaHPO₄, em detrimento de outros fosfatos. Este trabalho mostra que a não-solubilização de AlPO₄ em meio GL sólido se deve mais ao estado físico do meio ou à sua distinta composição, em relação ao meio líquido, do que à incapacidade dos isolados de solubilizar esse fosfato. A inclusão de outros fosfatos de menor solubilidade nesse meio pode exigir uma maior capacidade de solubilização dos FSF e BSF. Tal capacidade pode ser evidenciada pelo isolado FSF 7, que formou halo em meio sólido com AlPO₄. Aliadas à solubilidade do fosfato, sua pureza e composição também podem afetar a avaliação visual da transparência.

Em meio líquido, os isolados de BSF, exceto BSF 8, proporcionaram maior quantidade de P solúvel com apatita de Araxá do que com AlPO₄ (Tabela 1). Contrariamente, todos os isolados de FSF solubilizaram mais AlPO₄ que apatita de Araxá. Os FSF, em média, aumentaram cerca de nove vezes a quantidade de P solúvel no meio com AlPO₄, em relação ao controle, e em cerca de 35 vezes o de P solúvel no meio com apatita de Araxá. Da mesma forma, as BSF aumentaram cerca de 1,3 e 13 vezes o P solúvel em meio líquido incubado com AlPO₄ e apatita de Araxá, respectivamente. Os isolados de FSF apresentaram maior eficiência de solubilização de fosfatos do que as BSF, tendo solubilizado no meio com apatita de Araxá mais que o dobro do que as BSF, e mais que sete vezes no meio com AlPO₄.

Todos os isolados de BSF e FSF reduziram o pH do meio líquido com AlPO₄ ou apatita de Araxá, em relação ao controle sem inoculação (Tabela 1). De modo geral, o meio com AlPO₄ foi menos acidificado do que aquele com apatita de Araxá, quando se cultivaram os isolados de BSF. Os isolados de FSF acidificaram menos o meio com apatita de Araxá, embora essa menor acidificação tenha naturalmente ocorrido no tratamento-controle dessa fonte fosfatada.

A maior quantidade de P solúvel no meio com AlPO₄, em relação ao meio contendo apatita de Araxá com inoculação de FSF, sugere maior solubilidade do AlPO₄ na faixa de pH obtida pelo cultivo desses solubilizadores.

O fato de que no tratamento-controle haja maiores teores de P solúvel e menores valores de pH, no meio com AlPO₄, comparados aos do tratamento com fosfato de Araxá, se explica pela maior solubilidade em água do AlPO₄ (Tabela 1). Com a solubilização deste fosfato, há liberação de íons Al³⁺ no meio, que contribuem para uma diminuição de pH, em conseqüência da reação ácida desse íon em solução aquosa.

Os isolados fúngicos promoveram o dobro da solubilização de P no meio com apatita de Araxá, em relação às bactérias e, em média, mais que sete vezes no meio com AlPO₄, o que evidencia maior produção de metabólitos ácidos por esses microrganismos (Tabela 1). Nahas et al. (1994) e Illmer & Schinner (1995) demonstraram que há uma maior capacidade de solubilização de P in vitro por fungos edáficos, comparados às bactérias. Silva Filho & Vidor (2000) sugerem que as avaliações de solubilização de P tendem a favorecer as espécies que têm alta agressividade de crescimento, como as de Aspergillus e Rhizopus, em detrimento daquelas que têm crescimento limitado, como as bactérias.

A maioria das BSF demonstrou maior habilidade em solubilizar apatita de Araxá do que AlPO₄. Isto sugere que a solubilização de AlPO₄ pode ter inibido o crescimento das bactérias. O isolado BSF 8 é o que mais se diferencia dos demais isolados de bactéria quanto à acidificação do meio, pois tende a acidificar mais o meio com AlPO₄ do que com fosfato de Araxá (Tabela 1). Tal comportamento, mais próximo ao dos isolados fúngicos, sugere que essa bactéria pode suportar maiores concentrações de Al³⁺ em solução. Conforme Karamushka et al. (1996), a liberação de concentrações tóxicas de alguns metais, durante a solubilização de fosfato de rocha, pode afetar o desenvolvimento, a fisiologia e o metabolismo dos fungos. Diversos autores têm descrito interações sinérgicas ou antagônicas entre metais e fungos (Krantz-Rülcker et al., 1996; Hartley et al., 1997) ou bactérias (Di Simine et al., 1998).

Futuros estudos seriam interessantes para detectar microrganismos eficientes na solubilização de distintas fontes de P e que, preferencialmente, tenham alta capacidade de tolerar elementos tóxicos, como o Al³⁺, tanto in vitro como em sistema solo-planta.

Agradecimentos

À Capes/PDEE, pela bolsa de estudo concedida ao primeiro autor; à Estación Experimental del Zaidín, pela infra-estrutura.

Recebido em 21 de dezembro de 2004 e aprovado em 11 de abril de 2005

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Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  26 Jan 2006
• Data do Fascículo
  Nov 2005

Histórico

• Aceito
  11 Abr 2005
• Recebido
  21 Dez 2004