Desenvolvimento de atividades

Desenvolvimento de atividades de I&DT

A Universidade de Lisboa, e Faculdade de Ciências em particular, está interessada em desenvolver linhas de investigação em colaboração com os países de língua oficial portuguesa. Dado que na sua maioria estes países têm climas onde a temperatura e a humidade são bastante mais elevadas do que as que se verificam em Portugal continental a existência deste Parque de Estufas é importante na medida em que nos permite estabelecer projetos de colaboração com base em delineamentos experimentais que envolvem o cultivo experimental de plantas. Exemplos são por exemplo o desenvolvimento de trabalhos com base no cultivo de:

1 - Dimorfandra wilsonii uma planta autóctone do Cerrado Brasileiro e que se encontra em vias de extinção, existindo apenas 11 exemplares na sua zona de origem. Os trabalhos desenvolvidos abordaram a importância das alterações do uso do solo na preservação da biodiversidade (vegetal e microbiológica da rizosfera). D wilsonii é característica de zonas pouco intervencionadas, que mais recentemente têm sido usadas para o cultivo de pastagens na sua maioria monoculturas de Brachiaria sp. Sendo a Brachiaria um género conhecido e bem estudado pela sua influência ao nível da produção de compostos bio-ativos foram estudados os efeitos que a sua co-cultura D wilsonii poderia ter no desenvolvimento desta. Durante o desenvolvimento do projeto (em parceria com o CNPq Centro Nacional de Pesquisas do Brasil) verificou-se que a Brachiaria inibia a nodulação de D wilsonii com Bradirhizobium japonicum (bactéria fixadora de azoto atmosférico). Este trabalho levantou grandes questões científicas dado que  Brachiaria é utilizada em grandes monoculturas no Brasil e em muitos outros locais.
O trabalho foi desenvolvido pela Doutora Marcia Bacelar, aluna de Doutoramento da Universidade de Belo Horizonte, Minas Gerais que se deslocou  a Portugal durante 9 meses especialmente para este estudo. Os resultados obtidos serão parte integrante da sua tese de doutoramento e estão a ser utilizados para a produção de três manuscritos.
Neste momento os trabalho continuam por forma a verificar a especificidade da inibição em relação às espécies microbianas envolvidas e a quantificar a inibição e os efeitos dessa inibição.

2 – Simbioses rizosféricas tripartidas:Dimorfandra wilsonii tem sido também usada para o estudo simbioses rizosféricas tripartidas. Esta planta foi descrita até aos anos 60 como uma planta leguminosa da sub-familia das Cesalpinoidaea que não nodula. No entanto nos tempos mais recentes e após a introdução alargada de Rhizobium japonicum no Brasil, por promover a produtividade das culturas de soja, começaram a aparecer descrições de nódulos nas plantas de Dimorfandra wilsonii. Neste trabalho cultivaram-se plantas de Dimorfandra wilsonii por forma a promover a simbiose tripartida entre as plantas de Dimorfandra wilsonii, fungos endomicorrizicos (AMF), e espécies de bactérias do género Rhizobium. Foi concluído que realmente havia a formação de nódulos em determinadas condições, mas que a morfologia e a estrutura desses nódulos não seguia os processos descritos para as outras espécies de leguminosas. Muitos dos nódulos formados não eram funcionais em termos de fixação de azoto atmosférico, mas a sua formação era promovida pela presença de fungos micorrízicos, principalmente do género Glomus. Este trabalho foi liderado pela Prof. Maria Rita Scotti, Professora catedrática da Universidade de Federal Minas Gerais, Brasil, durante a sua licença sabática na Universidade de Lisboa e os resultados obtidos foram (e estão a ser utilizados para a preparação de vários artigos científicos): Reis et al. Nodulation and nitrogen fixation by Mimosa spp. in the Cerrado and Caatinga biomes of Brazil, New Phytologist 2010, 186, 934:946; outros artigos estão em preparação para submissão.

3 – Ananas comosus: o cultivo do ananás engloba-se num projeto aprovado no âmbito da Programa pro-convergência em que o principal objectivo é manter a qualidade do ananás produzido na Ilha de São Miguel, Açores, através do modo de produção biológico. O cultivo tradicional desta planta incluía a utilização de leiva nos substratos o que é atualmente proibido. A recolha de leiva no cimo das montanhas altera o caudal dos aquíferos superficiais e leva a taxas muito elevadas de erosão do solo. O objectivo do trabalho desenvolvido no parque de estufas pretende optimizar a composição física, química e biológica da rizosfera  por forma a  proporcionar o bom desenvolvimento do fruto e maximizar a utilização dos nutrientes sem recurso a fertilizantes ou pesticidas de síntese química. O utilizador final dos dados obtidos neste trabalho é a ProFrutos – associação dos produtores de ananás da Ilha de São Miguel. Os resultados obtidos até agora mostram que a Leiva funciona mais como um regulador da libertação dos nutrientes da matéria orgânica através do controlo de processos como a decomposição, a nitrificação e a amonificação. Este trabalho tem um bolseiro a tempo inteiro que se encontra integrado numa equipa multinacional (Portugal, Cuba, Brasil, Índia). Da equipa portuguesa fazem também parte cientistas do Instituto Superior de Agronomia, que se revelado uma parceria muito profícua. 

4 – Oriza sativa: o cultivo do arroz tem sido sempre muito interessante para o grupo de investigação iniciado pela Prof Maria Amélia Martins-Loução, por se tratar de uma planta claramente tolerante à nutrição amoniacal. É uma planta cujo genoma se encontra completamente sequenciado e que estabelece associações endomicorrízicas, mas nem sempre com aumento da produção de biomassa por parte da planta. Neste contexto é uma planta modelo para o estudo da toxicidade amoniacal no reino vegetal em presença e ausência de micorrizas. De acordo com os trabalhos desenvolvidos anteriormente foi mostrado que a disponibilidade de azoto pode ser o factor determinante para a maior acumulação da biomassa por parte das plantas (Corrêa et al 2011). No entanto permanece a questão sobre a importância da disponibilidade de carbono no balanço dos custos benefícios entre a planta e o fungo. Neste sentido está a ser desenvolvida na estufa uma experiência com base num delineamento factorial entre (disponilidade de carbono - controlado pela intensidade luminosa; azoto – fonte e concentração; fósforo – concentração; e presença de  fungo micorrízico). Os resultados obtidos até agora mostram que as plantas micorrizadas só são menores quando a intensidade luminosa é baixa. As consequências conceptuais desta observação estão a ser estudadas pela Pós-Doc Doutora Ana Corrêa (SFRH/BPD/44913/2008) em colaboração com a equipa da Doutora Nuria Ferrol do Instituto Zaídin (CSIC de Granada, Espanha). Estão também envolvidos nos trabalhos dois alunos do Mestrado em Microbiologia Aplicada (FCUL).

5 - Jatropha curcas: esta planta é designada por pinheiro manso no Brasil e é muito utilizada em termos de recuperação de áreas degradadas. De acordo com vários trabalhos realizados com base no estudo da rizosfera de J. curcas é claro que a sua plantação permite incrementar várias funcionalidades do solo por modo a acelerar a recuperação da qualidade de solos degradados: aumento da formação de agregados, retenção de matéria orgânica, diminuição do potencial de nitrificação (Srivastava et al 2011). Neste contexto as plantas estão a ser cultivadas para estudo dos consorcia microbiológicos  da rizosfera de distintas variedades e em várias condições de stress (biótico e abiótico). Este trabalho permitiu o estreitamente dos relações como CNPq (Brasil) e com cientistas e industriais a trabalhar em Moçambique. Os trabalhos encontram-se em curso e ainda não há outputs científicos.

6 – Psilotum nudum: esta planta é considerada um fóssil vivo. Uma planta muito importante para compreender as adaptações das plantas aquando da sua passagem do ambiente aquático para o terrestre. Morfologicamente é uma planta formada unicamente por caule (não tem folhas nem raízes) mas forma associações micorrízicas com fungos AMF. Deste modo é uma planta importante para ser usada nas aulas práticas de disciplinas da área de botânica da licenciatura em Biologia. A obtenção desta planta foi possível devido à colaboração com o Prof Alaister Fitter (University of York, United Kingdom). A sua cultura tem permitido o desenvolvimento de esporângios que estão a ser propagados com vista a obtenção de material para ser utilizado nas aulas práticas e em trabalhos de demonstração.

7 – Plantas mediterrânicas: várias plantas do ecossistema mediterrânico têm sido cultivadas em várias condições de stress biótico e abiótico por forma a estudar as suas trocas gasosas (fotossíntese e transpiração) em distintas condições. Vários trabalhos foram desenvolvidos em relação ao estudo das interações solo planta simulando condições mediterrânicas com objectivo de avaliar a influência da disponibilidade de azoto (forma e concentração) em determinadas funções do solo tal como a decomposição. Estes trabalhos inserem-se em dois projetos liderados pela Prof Cristina Cruz: “Spheres of ecosystem responses to nitrogen (SERN)” e “A case study in a mediterranean-type ecosystem in southern Portugal. PTDC/BIA-BEC/099323/2008”.  Alguns do resultados encontram-se compilados no manuscrito submetido à Global Change Biology (Annex 1). Neste manuscrito é mostrado que o aumento da disponibilidade de azoto nos ecossistemas mediterrânicos pode proporcionar o aumento da concentração de matéria orgânica do solo (pelo menos nos primeiros anos).

8 – Coffea arabica: a cultura destas plantas decorreu como apoio a um projeto financiado por empresas privadas e pela FCT (IsoGeoCoffee PTDC/AGR-AAM/104357/2008) e que pretende estabelecer uma ferramenta para determinar a origem geográfica do café, tendo como base a utilização de isótopos estáveis. Este é um trabalho que faz parte da linha de investigação da Prof Cristina Máguas que conduziu ao doutoramento da Doutora Carla Rodrigues. Esta investigação solidificou inúmeras parcerias que já existiam no grupo e aumentou outras nomeadamente com a Áustria (BOKU) e que conduziram a uma extensiva recolha de dados e a uma primeira visão acerca da relevância dos estudos de composição isotópica e das variáveis biogeoquímicas como ferramenta para a discriminação da origem geográfica do café. Foram estabelecidas parcerias com Hawaii e Minas Gerais no Brasil para o fornecimento de variedades de café bem como com o IICT que possui instalações que permitem o cultivo de plantas de café em condições perfeitamente controladas. A propagação de plantas também ao nível da estufa permitiu o desenvolvimento de estudos sobre as condições climáticas que levam à diferente produção de cafeína (Rodrigues et al., submetido).

9 – Pinus pinaster: as plantas foram cultivadas para dar apoio ao projeto “Developing an adaptive management system for predicting and mitigating damage caused the pine wilt nematode Bursaphelenchus xylophilus (Nematoda: Aphelenchoididae) in Portugal. (PTDC/AGR-CFL/098869/2008), em colaboração com o Instituto Superior de Agronomia e a Universidade de Coimbra foi avaliado o efeito da inoculação do nemátodo em 3 espécies de pinheiro (Pinus pinaster, Pinus pinea e Pinus radiata) submetidos a condições controladas de temperatura e humidade relativa (25ºC, 30ºC e 50-60% HR) e em condições de stress hídrico.

10 – Estudos ecofisiológicos de plantas mediterrânicas: O estudo das respostas ecofisiológicas de plantas de aroeira (Pistacia lentiscus) que apresentam dimorfismo sexual tem sido uma linha de investigação desenvolvida pela Prof. Otília Correia. Esta infraestrutura permitiu dar suporte a parte do trabalho de doutoramento da sua aluna Nasrin Seyedy do Forestry Group, Faculty of Natural Resources and Marine Science,  Tarbiat  Modares University, Iran, que desenvolveu os seguintes trabalhos: “Functional analysis of physiological dimorphism in P.atlantica and/or P.lentiscus” e “Effect of water stress in Pistacia species”.

11 – Plantas de sistema dunares:  plantas de camarinha, em particular, têm sido alvo de estudo a fim de se compreender os mecanismos de recrutamento e de tolerância desta espécie tão abundante ao longo do nosso sistema dunar costeiro. Durante 2009/2010 a aluna Catarina Antunes da Costa, desenvolveu a sua tese de Mestrado em Biologia da Conservação sob o título “Factores que condicionam a dispersão e o recrutamento da camarinha em sistemas dunares”, tendo tido como Orientadoras as Profs Otilia Correia e Margarida Reis. No âmbito deste trabalho foram efectuados ensaios de germinação em diferentes condições ambientais e de tratamento das sementes, levando à produção de  plantas em estufa de uma espécie tão importante para a Península Ibérica e que até à data não se conseguia reproduzir em estufa.

12 – Plantas várias: na sua maior parte herbáceas usadas como suporte a vários trabalhos de alunos e suporte de aulas práticas, bem como a trabalhos de investigação na área da interação planta-animal.

13 – Biofertilizantes: Para além das plantas foram ainda cultivadas várias espécies de fungos endomicorrízicos (AMF) com vista ao estabelecimento de culturas permanentes de vários tipos de inóculos de AMF, o que nos permite desenvolver, em conjunto com a produção de bactérias e leveduras, biofertilizantes adequados a diversas culturas e condições. Este suporte foi imprescindível para o desenvolvimento do projecto “Rhizosphere microbial consortia to increase nutrient use efficiency. A tool to be used in intensive farm systems FCT-PTDC/AGRO-PRO/115888/2009. Esta infraestrutura permitiu ainda a candidatura ao 7FP (7º Programa Quadro EU) como parte da candidatura PhosBioCrops, cuja avaliação se encontra em curso. Os estudos com vista à utilização do fungo endofítico Piriformospora indica como biofertilizante têm sido muito importantes e só possíveis devido à existência deste equipamento. Este trabalho tem sido desenvolvido em conjunto com o grupo liderado pelos Profs Ajit Varma (amity University, Índia) e  I. Jackobsen (Riso, Dinamarca). Este trabalho está numa fase de passagem da tecnologia para a indústria e por isso reveste-se da maior importância para a promoção do impacto da ciência na sociedade. As vantagens da utilização deste organismo como biofertilizante relacionam-se não só com a promoção da segurança alimentar mas também com a diminuição dos impactos ambientais resultantes da atividade agrícola.

O Parque de Estufas tem permitido o fortalecimento das relações entre a Faculdade de Ciências e empresas como a ADP-fertilizantes com quem se tem realizado vários trabalhos no domínio do estudo da aplicação combinado de fertilizantes de síntese química e microrganismos.