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O papel dos fungos desnitrificadores nas emissões de óxido nitroso a partir de solos com aplicação de vinhaça

Processo: 20/15773-9
Modalidade de apoio:Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 15 de janeiro de 2022
Vigência (Término): 14 de janeiro de 2023
Área do conhecimento:Ciências Agrárias - Agronomia - Ciência do Solo
Pesquisador responsável:Heitor Cantarella
Beneficiário:Késia Silva Lourenço
Supervisor: Eiko Eurya Kuramae
Instituição Sede: Instituto Agronômico (IAC). Agência Paulista de Tecnologia dos Agronegócios (APTA). Secretaria de Agricultura e Abastecimento (São Paulo - Estado). Campinas , SP, Brasil
Local de pesquisa: Royal Netherlands Academy of Arts and Sciences, Holanda  
Vinculado à bolsa:18/20698-6 - Mudanças na comunidade nitrificante e desnitrificante do solo após o uso de inibidor de nitrificação como estratégia de mitigação das emissões de N2O provenientes da aplicação combinada de vinhaça concentrada e N mineral, BP.PD
Assunto(s):Cana-de-açúcar   Análise de sequência de DNA   Microbiologia do solo   Ecologia microbiana   Vinhaça
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:cana-de-açúcar | comunidade microbiana | nirK | N2O | Sequenciamento de DNA | Vinhaça concentrada | Microbiologia do solo

Resumo

Diferentes processos biológicos são responsáveis pela produção de óxido nitroso (N2O) a partir dos solos. Portanto, decifrar os principais microrganismos responsáveis pela produção de N2O é de suma importância, visto que o N2O é um potente gás de efeito estufa. A aplicação combinada de resíduos orgânicos e nitrogênio mineral (N) geralmente aumenta as emissões de N2O e altera a estrutura do microbioma do solo. O impacto da aplicação da vinhaça (sub-produto da produção do etanol) em áreas com cana-de-açúcar não é diferente. O presente projeto tem como objetivo investigar o papel da comunidade dos fungos desnitrificantes na produção de N2O em solos com palha na superfície do solo e aplicação de vinhaça concentrada (CV) misturada com N em duas estações (chuvosa-RS e seca-DS). Os fungos desnitrificadores desempenham um papel importante na produção de N2O, estudos mostram que eles podem contribuir de 17% a 89%, contudo o conhecimento sobre eles é ainda muito limitado, devido à falta de ferramenta para quantificação, detecção e identificação. As limitações tem diminuído com o desenvolvimento de novos primers para fungos, nirK e P450nor, no entanto, ainda existem problemas com a especificidade desses primers. Em um estudo preliminar, encontramos correlação positiva entre nirK-fungo e emissão de N2O, contudo devemos ter em mente que os primers da literatura para fungos denitrificadores são degenerados e amplificam o gene nirK de bactéria. Durante o pós-doutorado no Brasil (Projeto FAPESP 2018/20698-6) observamos que, em média, apenas 32% dos genes nirK-fungo amplificado com os primers da literatura são nirK de fungos, portanto 68% dos genes sequenciados e consequentemente quantificado são de bactéria (resultados não publicados). Portanto, os resultados são tendenciosos. Com base nisso, o objetivo específico deste projeto é desenhar novos primers, nirK para fungo (nirK-fungo), para solos com cana-de-açúcar, consequentemente decifrar o papel dos fungos desnitrificadores na produção de N2O em solos tropicais. Os experimentos de campo foram conduzidos no Brasil e as emissões de N2O já foram determinadas. Paralelamente, foram avaliadas as temperaturas do ar e do solo e coletadas amostras de solo para umidade, concentração de N-NO3- e N-NH4+ (estudos de campo no Brasil) e extrações de ácidos nucléicos (DNA). Após as extrações do DNA, os genes amoA (bactéria e arquea), nirK, nirS e nosZ de bactéria serão quantificados por PCR em tempo real. No NIOO, o objetivo é desenhar primers nirK-fungo baseados nas sequencias de nirK-fungo encontradas na literatura, posteriormente, o objetivo é usar os novos primers é fazer um sequenciamento profundo do gene nirK-fungo encontrados nas nossas amostras. A partir das sequencias especificas amplificadas, novos primers específicos para nossas amostras serão desenhados e utilizado para a quantificação dos fungos desnitrificadores presentes em solos com cana-de-açúcar. Essa técnica visa otimizar a metodologia e reduzir o problema gerado quando utilizamos primers encontrados na literatura, como a amplificação de genes nirK de bactéria. Esses resultados poderão ser utilizados futuramente por outros grupos de pesquisa e ser uma ferramenta que auxiliará no manejo sustentável de resíduos orgânicos. O grupo de pesquisa do IAC tem grande experiência em ciências do solo, nutrição nitrogenada, reciclagem de resíduos, fertilidade do solo, manejo de culturas para produção de bioenergia e emissão de gases de efeito estufa, enquanto os pesquisadores do NIOO têm forte experiência em ecologia do solo, ecologia microbiana, ecologia genômica, biologia molecular, metagenômica, metatranscriptomica e bioinformática. Portanto, o intercâmbio de pesquisadores é fundamental não só para o sucesso do projeto, mas para dar ao pós-doutorando a oportunidade de incrementar o seu conhecimento, dada a complementaridade das equipes de pesquisa dos dois países. (AU)

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