Bio-indicadores microbianos taxonômicos e funcionais em solos sob sistemas de produção de cana-de-açúcar

Resumo

A definição e monitoramento de parâmetros de qualidade do solo são fundamentais para a produção primária sustentável de matéria-prima utilizada em processos industriais de base biológica. Nesse sentido, novas metodologias baseadas em sequenciamento de DNA podem associar-se à metodologias tradicionais e contribuir diretamente para a definição de parâmetros biologicamente relevantes que permitam avaliar com maior sensibilidade os potenciais impactos de tais processos de produção sobre o estado de qualidade de um solo. Resultados recentes obtidos no âmbito do programa Capes/Wageningen (Navarrete et al., 2012) revelaram membros dos filos Acidobacteria e Verrucomicrobia (ao nível taxonômico de classe) e genes relacionados ao ciclo biogeoquímico do carbono como potenciais bio-indicadores para o efeito do desmatamento no solo e manejo agrícola para produção de soja no estado de Mato Grosso, Brasil. Nesse sentido, a presente proposta visa validar esses resultados num outro contexto agrícola brasileiro combinando métodos moleculares de ponta com metodologias tradicionais, a fim de atestar esses bio-indicadores microbianos para avaliação de perturbações no ambiente do solo em sistemas de produção de cana-de-açúcar no estado de São Paulo. Para tanto, o objetivo deste projeto de pesquisa é validar taxa bacterianos (Acidobacteria e Verrucomicrobia) e identificar grupos e genes microbianos com potencial uso como bio-indicadores taxonômicos e funcionais e associá-los à características e processos do solo, tais como fertilidade, disponibilidade de nutrientes, biomassa microbiana, atividade enzimática e emissão de óxido nitroso (N2O), dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4) a partir do solo em sistemas de produção de cana-de-açúcar no estado de São Paulo. O plano de atividades está organizado em três diferentes módulos: (i) "bio-indicadores taxonômicos", contemplando a determinação da abundância de Acidobacteria e Verrucomicrobia e também de outros grupos bacterianos por sequenciamento parcial do gene 16S rRNA usando plataforma de nova geração (pirosequenciamento) e correlação estatística com atributos físicos e químicos do solo; (ii) "bio-indicadores funcionais", envolvendo análise quantitativa e comparativa de dados metagenômicos (shotgun MiSeq) juntamente com atributos físicos, químicos, biológicos e bioquímicos do solo e com os fluxos de N2O, CO2 e CH4 quantificados a partir do solo; e (iii) "bioinformática e estatística", englobando o uso de programas computacionais e estatísticos para a integração dos resultados obtidos nos módulos "i" e "ii", visando, assim, assegurar a indicação dos bio-indicadores taxonômicos e funcionais para avaliar a qualidade do solo em sistemas de produção de cana-de-açúcar.