1. Análise de risco sobre a biota
do solo
Christiane Abreu de Oliveira Paiva
Embrapa Milho e Sorgo

2. Porque devemos zelar
pela saúde do solo ?
POPULAÇÃO MICROBIANA SOLO
• FUNGOS, BACTÉRIAS, ALGAS
• MACRO E MESO FAUNA
SOLO
• Fração física, Química
• FRAÇÃO BIOLÓGICA
CULTURAS
• INTERAÇÃO PLANTA-SOLO-MICRORGANISMOS
• NUTRIÇÃO

3. Porque nos devemos zelar pela saúde
do solo ?
1. Nos solos ocorrem processos chave para
equilíbrio da vida no planeta, em sua
maioria mediados por comunidades
microbianas
• Purificação e armazenamento de
água
• Decomposição/Mineralização
• Fixação biológica de Nitrogênio
• Ciclagem de Nutrientes

4. 2. Tipicamente,
existem 40
milhões de células
bacterianas/g de
solo (Whitman et www.agencia.cnptia.embrapa.br
Foto: Dr Itamar Soares de Melo
al. 1998),
totalizando uma
massa que excede
a biomassa de
plantas e animais
no planeta (Hogan
2010)
3. Fonte de
biodiversidade

5. Principais funções dos
microrganismos do solo
• Fixação Biológica de Nitrogênio
• Micorrizas
• Microrganismos Promotores do
Crescimento de Plantas : fitohormonios
• Controle Biológico
• Solubilizadores de Rochas
• Atividade Enzimática
• Banco de Germoplasma

6. Porque devemos monitorar as
comunidades microbianas no solo ?
1. Microrganismos são praticamente onipresentes e
reagem rápido à alterações químicas e físicas no
ambiente
2. Alterações em comunidades microbianas são muitas
vezes precursoras de mudanças na saúde e na
vitalidade do ambiente como um todo.
3. Comunidades microbianas exercem funções
essenciais para a funcionamento do sistema solo-
planta
4. Existem metodologias bem estabelecidas para o estudo
de comunidades microbianas

7. • Acesso a diversidade microbiana
– Domínio de metodologia clássicas,
baseadas em técnicas dependentes
de cultivo;
– Domínio de técnicas moleculares –
independentes de cultivo

8. •Avaliação da atividade microbiana no
solo – bioindicação da saúde do solo
(Medição do impacto ambiental no solo)
• Biomassa - coeficiente metabólico
• Biolog
• DGGE, técnicas moleculares
• Enzimas

9. Biota
Solo
Análise
de Risco
OGMs

10. Resolução
Normativa
Não trata especificamente de
09 bioindicadores do solo relacionados
CTNBIO a microrganismos
Artigo 11: Monitoramento em geral:
questionários, relatórios de artigos
publicados, outras ferramentas
Não existem normas específicas de
técnicas e metodologias

11. Tipo de
evento
Natureza Tipo de
da solo e
substância cultura
Avaliação do
Impacto de
plantas GMs
no solo

12. Analise de risco Pré
liberação
Indicadores de
processos
Indicadores de
abundância
Indicadores de
persistência da proteína

13. METODOLOGIAS SUGERIDAS PARA ANÁLISE
DE RISCO:
–Pré-liberação:
• Indicadores de processos:
– Métodos enzimáticos,
– métodos específicos (depende do evento, ex.:
fixação de N),
– PCR em tempo real,
– Atividade metabólica,
– Coeficiente metabólico ??

14. METODOLOGIAS SUGERIDAS PARA ANÁLISE DE RISCO:
– Pré-liberação:
• Indicadores abundância
– Quantificação da população de microrganismos do solo
(biota do solo, invertebrados também), biomassa
– Indicadores de biodiversidade
– Caracterização de grupos específico: métodos
moleculares de fingerprint de comunidade (ex.: DGGE, T-
RFLP, ...)
– Uso de metagenômica para caracterização
• Indicadores de persistência da proteína (se for o caso) ou
outra substância, como enzimas.
– Quantificação por ELISA, quantificação da taxa de
decomposição e liberação de nutrientes.

15. – Pós-liberação:
• Menor número de indicadores – seria feito
uma correlação múltipla e tentar sugerir os
melhores indicadores para pós
monitoramento.

16. Resultados de pesquisa Embrapa
Milho e Sorgo
Embrapa Agrobiologia

17. Projetos
• Impacto da utilização do milho Bt em lepidopteros-
praga, predadores e organismos não-alvo
– Líder: Simone Martins Mendes
• 2010-2012
• Impacto ambiental de milho transgênico expressando
toxinas de Bacillus thuringiensis sobre a
entomofauna, microbiota do solo e produção de
grãos
– Líder: Fernando Hercos Valicente
• 2/1/2011 a 30/12/2014

18. Projeto 1: Impacto da utilização do milho Bt em
lepidopteros praga, predadores e organismos não-
alvo
• Objetivos/Hipóteses
• Hipótese 1: A utilização de plantas de milho Bt não afeta a
incidência e atividade de organismos não-alvo
• Impactos de toxinas Bt sobre a estrutura e função de
comunidades bacterianas na rizosfera
• Diversidade funcional da comunidade bacteriana do
solo
• Diversidade genética da microbiota através de
eletroforese em gel de gradiente desnaturante
(DGGE)
• Hipótese 2: Restos vegetais de plantas Bt podem afetar a
comunidade microbiana do solo e apresentar distintas
taxas de decomposição, alterando a ciclagem de
nutrientes
• Decomposição e ciclagem de nutrientes a partir de
resíduos de plantas Bt

19. Projeto 1: Impacto da utilização do milho Bt em
lepidopteros praga, predadores e organismos não-
alvo
• Qualidade biológica do solo rizosférico de plantas
transgênicas de milho, expressando proteínas CryAb e
Cry1F
• Atividade Enzimática
• Perfil Metabólico de Comunidades

21. Qualidade biológica do solo rizosférico de plantas transgênicas de
milho, expressando proteínas CryAb e Cry1F
Efeito local predominante, não ocorrendo diferença significativa
entre as variedades de Milho Bt avaliadas e sua isolínea

22. Qualidade biológica do solo rizosférico de plantas transgênicas de
milho, expressando proteínas CryAb e Cry1F
Efeito local predominante, não ocorrendo diferença significativa
entre as variedades de Milho Bt avaliadas e sua isolínea

23. Tabela 1. Atividade metabólica (Total – BIOLOG - Ecoplates),
Número de substratos utilizados (S), Diversidade metabólica
(Índice de Shannon - H) em 72 horas de incubação para
amostras de solo não rizosférico e rizosférico de 3 genótipos
de milho transgênicos e não transgênicos, em solo de várzea
e cerrado

24. • Projeto 2: Impacto ambiental de milho transgênico
expressando toxinas de Bacillus thuringiensis sobre a
entomofauna, microbiota do solo e produção de
grãos
• Objetivos
• A utilização de plantas de milho Bt não afeta a a
estrutura e a função de comunidades microbianas
do solo incidência e atividade de organismos não-
alvo
• Impactos de toxinas Bt sobre a estrutura e
função de comunidades bacterianas na rizosfera
• Diversidade funcional da comunidade
bacteriana do solo
• Diversidade genética da microbiota através de
eletroforese em gel de gradiente (DGGE), T-
RFLP e clonagem/sequenciamento

25. • Projeto 2: Delineamento Experimental
Blocos casualizados com 4 repetições
• Ano 1 Safra 2010/2011 – 12 tratamentos
• Ano 2 Safra 2011/2012 – 18 tratamentos
• (Janeiro de 2012)
• O experimento plantado na mesma posição ano após
ano
• Duas Localidades – Sete Lagoas e Janaúba
• Duas épocas de amostragem – 30 e 45 dias após
plantio
• Tratamentos
• Milho Bt
• Isolinha
• Isolinha + tratamento químico

26. Experimento Janúba ano 2 – Safra 2011/2012

27. • Projeto 2: Parâmetros Avaliados
Micorrizas
• Taxa de colonização radicular
• Diversidade molecular da comunidade colonizando
raízes (T-RFLP)
Fixadores de Nitrogênio
• Diversidade molecular genes Nif (DGGE)
Comunidade Bacteriana Total
• Diversidade molecular da comunidade por 16S rRNA
(DGGE)
Decomposição palhada Milho Bt
• Ensaios in vitro
Perfil Metabólico da Comunidade Bacteriana
• BIOLOG – Ecoplates

28. Tabela 2. Atividade metabólica (Total – BIOLOG - Ecoplates),
Diversidade metabólica (Índice de Shannon - H) e Equitabilidade – E de
amostras de solo rizosférico de 6 genótipos de milho transgênicos e não
transgênicos, no Município de Sete Lagoas
Ano 2 – Safra 2011/2012
Atividade H E
Genótipo Coleta 1 Coleta 2 Coleta 1 Coleta 2 Coleta 1 Coleta 2
MON 810 16.59 Aa 21.71 Bb 3.30 ns 3.38 ns 0.97 ns 0.98 ns
Isolinha 1 + Q 18.89 Aa 18.04 Aa 3.38 ns 3.40 ns 0.98 ns 0.99 ns
Isolinha 1 16.55 Aa 20.43 Ab 3.33 ns 3.39 ns 0.97 ns 0.99 ns
Bt11 16.92 Aa 21.50 Ab 3.29 ns 3.41 ns 0.96 ns 0.99 ns
Isolinha 2 + Q 16.94 Aa 21.26 Ab 3.28 ns 3.39 ns 0.96 ns 0.99 ns
Isolinha 2 21.59 Aa 18.27 Aa 3.38 ns 3.37 ns 0.99 ns 0.99 ns
HERCULEX 16.72 Aa 21.20 Ab 3.32 ns 3.38 ns 0.97 ns 0.99 ns
Isolinha 3 + Q 18.94 Aa 22.05 Ab 3.36 ns 3.40 ns 0.98 ns 0.99 ns
Isolinha 3 17.65 Aa 16.75 Aa 3.33 ns 3.39 ns 0.97 ns 0.99 ns
MON8034 15.22 Aa 21.52 Bb 3.32 ns 3.41 ns 0.97 ns 0.99 ns
Isolinha 4 + Q 18.29 Aa 19.83 Ab 3.30 ns 3.42 ns 0.96 ns 1.00 ns
Isolinha 4 21.09 Aa 23.12 Ab 3.37 ns 3.40 ns 0.98 ns 0.99 ns
DKB390 CINCO 14.89 Aa 16.25 Aa 3.19 A 3.39 B 0.94 ns 0.99 ns
Isolinha 5 17.62 Aa 16.25 Aa 3.36 ns 3.42 ns 0.98 ns 1.00 ns
Isolinha 5 + Q 20.33 Aa 20.13 Ab 3.38 ns 3.39 ns 0.98 ns 0.99 ns
IMPACTO VIPTERA 17.27 Aa 18.53 Aa 3.32 ns 3.39 ns 0.97 ns 0.99 ns
Isolinha 6 10.87 Aa 17.65 Ba 3.14 ns 3.38 ns 0.92 A 0.98 B
Isolinha 6 + Q 19.35 Aa 20.64 Ab 3.37 ns 3.38 ns 0.98 ns 0.99 ns
Letras maiúsculas comparam médias entre coletas – Scott-Knott a 5%
Letras minúsculas comparam médias entre colunas (genótipos) – Scott-Knott a 5%

29. Tabela 3. Atividade metabólica (Total – BIOLOG - Ecoplates),
Diversidade metabólica (Índice de Shannon - H) e Equitabilidade – E de
amostras de solo rizosférico de 6 genótipos de milho transgênicos e não
transgênicos, no Município de Janaúna, MG
Ano 2 – Safra 2011/2012
Atividade H E
Genótipo Coleta 1 Coleta 2 Coleta 1 Coleta 2 Coleta 1 Coleta 2
MON 810 16.66 A 21.01 B 3.42 ns 3.39 ns 1.00 ns 0.99 ns
Isolinha 1 + Q 17.17 A 19.76 A 3.41 B 3.37 A 0.99 ns 0.98 ns
Isolinha 1 13.19 A 20.58 B 3.38 A 3.41 B 0.99 ns 0.99 ns
Bt11 14.12 A 18.09 B 3.41 B 3.37 A 0.99 ns 0.98 ns
Isolinha 2 + Q 14.38 A 20.93 B 3.42 ns 3.41 ns 1.00 ns 0.99 ns
Isolinha 2 15.39 A 18.83 A 3.40 ns 3.38 ns 0.99 ns 0.98 ns
HERCULEX 16.92 A 20.45 A 3.42 ns 3.40 ns 0.99 ns 0.99 ns
Isolinha 3 + Q 14.90 A 20.02 B 3.40 ns 3.39 ns 0.99 ns 0.99 ns
Isolinha 3 15.55 A 19.21 A 3.40 ns 3.40 ns 0.99 ns 0.99 ns
MON8034 13.89 A 20.57 B 3.40 ns 3.40 ns 0.99 ns 0.99 ns
Isolinha 4 + Q 14.31 A 19.98 B 3.41 ns 3.41 ns 0.99 ns 0.99 ns
Isolinha 4 15.06 A 22.15 B 3.40 ns 3.41 ns 0.99 ns 0.99 ns
DKB390 CINCO 16.14 A 18.70 A 3.41 ns 3.39 ns 0.99 ns 0.99 ns
Isolinha 5 15.23 A 21.02 B 3.40 ns 3.41 ns 0.99 ns 0.99 ns
Isolinha 5 + Q 17.46 A 20.02 A 3.41 ns 3.40 ns 0.99 ns 0.99 ns
IMPACTO VIPTERA 18.03 A 20.46 A 3.41 ns 3.41 ns 0.99 ns 0.99 ns
Isolinha 6 13.62 A 20.27 B 3.39 ns 3.41 ns 0.99 ns 0.99 ns
Isolinha 6 + Q 16.85 A 21.17 B 3.40 ns 3.39 ns 0.99 ns 0.99 ns
Letras maiúsculas comparam médias entre coletas – Scott-Knott a 5%

30. Conclusões
• Projeto 1: O cultivo de milho Bt, nas condições avaliadas,
não tem causado mudanças significativas na atividade
das enzimas Arginase, Fosfatase ácida e alcalina e
Urease;
• Projeto 1: O cultivo de milho Bt, nas condições avaliadas,
não causou mudanças significativas no perfil metabólico
de comunidades microbianas amostradas da rizosfera das
plantas;
• Projeto 2: O cultivo de milho Bt, nas condições avaliadas,
causou mudanças significativas no perfil metabólico de
comunidades microbianas amostradas da rizosfera das
plantas no município de Sete Lagoas, mas não em
Janaúba.
• Em sua maioria causando aumento na atividade
metabólica da comunidade microbiana

31. Equipe
• Dra. Christiane Abreu de Oliveira Paiva
• Dra. Eliane Aparecida Gomes
• Dr. Francisco Adriano de Souza
• Dr. Ivanildo Evódio Marriel
• M.Sc. Ubiraci Gomes de Paula Lana

32. Avaliação comparativa da Biota do Solo em Feijoeiro
Olathe Pinto e Olathe 5.1 modificado geneticamente
para resistência ao mosaico dourado
Maria Elizabeth Fernandes Correia
Embrapa Agrobiologia

33. Impacto do feijoeiro 5.1
sobre a biota do solo Componentes investigados
Simbiose Feijoeiro/Rhizobium tropici
Micorrizas arbusculares
Solo sob influência do
feijoeiro
Macro e mesofauna
Biomassa microbiana
Alfa-proteobactérias
Atividade respiratória
Atividade enzimática

34. Análise da rizosfera do feijoeiro
Exsudados radiculares e tecidos
vegetais senescidos podem
alterar quantitativamente e
qualitativamente os organismos
do solo, e os processos em que
estão envolvidos
www.agencia.cnptia.embrapa.br
Foto: Dr Itamar Soares de Melo

35. Locais de estudo
áreas de cultivo de feijão
(2 ensaios em cada localidade – 2008/2009)
Santo Antônio de Goiás
Área em ha
0-42
43-108 Sete Lagoas
109-245
246-679
> 680
outros Londrina

36. Conclusão
O feijoeiro 5.1, modificado geneticamente para
resistência ao mosaico dourado, não afeta as
simbioses com fungos micorrízicos e bactérias
fixadoras de N2, assim como a quantidade, qualidade
e atividade da biota do solo rizosférico,
comparativamente ao feijoeiro convencional Olathe

37. Obrigada!!!