Caracterização de cristais em ectomicorrizas de eucalipto, acúmulo de cálcio e produção de ácidos orgânicos pelo micélio

Abstract

Fungos ectomicorrízicos associados à raízes de eucalipto podem induzir o armazenamento de cálcio sob a forma de cristais de oxalato de cálcio no sistema radicular da planta hospedeira. Apesar da grande demanda por cálcio pelas plantas desse gênero e a baixa disponibilidade em solos brasileiros, pouco se sabe sobre as capacidades de armazenamento de cálcio e efluxo de ácidos orgânicos exibidas por fungos ectomicorrízicos em função da disponibilidade do elemento. Sendo assim, este trabalho teve por objetivo caracterizar cristais de cálcio presentes em ectomicorrizas de Eucalyptus sp., quanto a sua distribuição, morfologia e composição química, além de avaliar a capacidade de fungos ectomicorrízicos em acumular cálcio e produzir ácidos orgânicos quando cultivados sob diferentes concentrações do elemento. Nas ectomicorrizas de Eucalyptus sp., os cristais foram evidenciados no interior de células corticais radiculares. Três diferentes padrões de distribuição foram observados e classificados como regular, irregular ou homogêneo. A Microscopia Eletrônica de Varredura associada a microssonda de análise de energia dispersiva de raios-X permitiu classificar as morfologias predominantes dos cristais como grânulos e concreções, embora outros tipos morfológicos também tenham sido evidenciados. Cálcio, oxigênio e carbono são os principais elementos constituintes desses cristais, que diante de todos os resultados obtidos foram seguramente caracterizados como cristais de oxalato de cálcio. De modo geral, fungos ectomicorrízicos exibiram um padrão de acúmulo de cálcio no micélio respondendo positivamente ao aumento da concentração do elemento no meio de cultivo. Contudo, a dose de cálcio no meio parece não influenciar a produção de biomassa fúngica. Sob condições de menor concentração de cálcio no meio, os isolados apresentaram maior eficiência de utilização de cálcio. Os ácidos acético/glucônico, butírico, oxálico e cítrico foram detectados no meio de cultivo dos isolados ectomicorrízicos avaliados. A dose de cálcio no meio de cultivo influenciou a exsudação dos ácidos acético/glucônico, butírico e oxálico pelo isolado Pisolithus sp. PT06, que também apresentou a maior produção desses compostos em comparação aos demais e isso pode estar relacionado ao menor acúmulo de biomassa fúngica exibido por esse isolado. A concentração do ácido butírico no meio do isolado Pisolithus tinctorius PTFRA foi influenciada pela dose de cálcio, sendo maior onde a concentração de cálcio era menor, padrão semelhante ao do isolado Pisolithus sp. PT06. Este é o primeiro relato sobre a morfologia detalhada e constituição química de cristais predominantes em ectomicorrizas de eucalipto. Além disso, os resultados apresentados corroboram o papel de fungos ectomicorrízicos na aquisição de cálcio do solo e sugerem que diferentes isolados podem apresentar capacidades distintas de atuação nos processos envolvendo a ciclagem do cálcio, seja pelo efluxo de ácidos orgânicos e/ou acúmulo na biomassa.

Ectomycorrhizal fungi associated with eucalypt roots may induce the storage of calcium in the form of calcium oxalate crystals in the root system of the host plant. Despite of the great demand for calcium by the plants of this genus and the low calcium availability in Brazilian soils, little is known about the calcium storage capacity and organic acids efflux displayed by ectomycorrhizal depending on the availability of this element. Thus, this study aimed to characterize calcium crystals in ectomycorrhizas of Eucalyptus sp., their distribution, morphology and chemical composition, and to assess the ability of ectomycorrhizal fungi to accumulate calcium and produce organic acids when grown under different concentrations of calcium in the growth medium. In ectomycorrhizas of Eucalyptus sp., the crystals were observed inside root cortical cells. Three different distribution patterns were observed and classified as regular, irregular or smooth. The scanning electron microscopy combined with energy dispersive X-ray microprobe analysis allowed to classify the morphologies of the predominant crystals as granules and concretions, although other morphological types have also been highlighted. Calcium, oxygen and carbon are the major constituents of these crystals, which were characterized as calcium oxalate crystals. In general, ectomycorrhizal fungi exhibited a pattern of calcium accumulation in mycelium responding positively to the increase of the element concentration in the growth medium. However, the concentration of calcium in the medium does not seem to influence the production of fungal biomass. Under conditions of lower calcium concentration in the medium, the isolates had higher calcium utilization efficiency. The acetic/gluconic, butyric, oxalic and citric acids were detected in the growth medium of ectomycorrhizal isolates evaluated. The concentration of calcium in the medium influenced exudation of acids acetic/gluconic, butyric and oxalic by the isolate Pisolithus sp. PT06, which also showed the highest production of these compounds in comparison to others. This, may be related to lower accumulation of fungal biomass exhibited by this isolate. The concentration of butyric acid in the growth medium of isolate Pisolithus tinctorius PTFRA was higher when the concentration of calcium was smaller, similar to isolate Pisolithus sp. PT06. This is the first report about the detailed morphology and chemical constitution of predominant crystals in ectomycorrhizal of eucalypts. Moreover, the results corroborate the role of ectomycorrhizal fungi in calcium acquisition from soil and suggest that different isolates may have different capacities of cycling calcium, either by biomass accumulation or efflux of organic acids.