The role of microorganisms in mineral transformation, characterized by spectroscopic methods: a review
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v11i13.35241Keywords:
Microbial biomass; Biogeochemical transformations; Mass spectrometry; Mineralization.Abstract
The microbial biomass has great responsibility in the biogeochemical transformations in the soil, being the most responsible for the mineralization, immobilization and availability of nutrients to the plants, some mass spectrometry techniques are being widely used, in order to know how these transformations happen in the biomass of the soil, in addition to identifying the variation and distribution of microorganisms present in the medium. Due to the complexity of organisms that may be present in the microbiota, it is interesting to use fast and practical methods. In this sense, the objective of this review was to better understand the use of new techniques that are being employed and improved in the sampling and resolution of these activities, as well as to demonstrate their effectiveness both for sampling nutrition and the recognition of organisms present in the soil, pointing out new research opportunities. Understanding that, because this is a very simple method that presents good results, it is possible to use some methods in academic research, and may become a decisive tool in the search for more satisfactory results and with greater precision.
References
Adame, A (2018). Análise direta de folhas de soja por espectrometria de emissão óptica com plasma induzido por laser (LIBS) e por fluorescência de raios X dispersiva em energia (EDXRF) (Tese de doutorado). Universidade de São Paulo, Piracicaba, Brasil.
Alexandre, T. L., Bueno, M. I. M. S., Alexandre, T. L., Bueno, M. I. M. (2006). Classification of some species, genera and families of plants by x‐ray spectrometry. X‐Ray Spectrometry: An International Journal, 35(4), 257-260.
Anabitarte, F., Cobo, A., & Lopez-Higuera, J. M. (2012). Laser-induced breakdown spectroscopy: fundamentals, applications, and challenges. International Scholarly Research Notices, 2012, 1–12.
Aoki, S., Kagoshima, Y., & Suzuki, Y. (2006). The Physics of Interaction in Disordered Systems. Anais da 8ª Conferência Internacional sobre Microscopia de Raios-X. Tóquio: Instituto de Física Pura e Aplicada, Série de Conferências 7.
Banaś, D., Braziewicz, J., Kubala-Kukuś, A., Majewska, U., Pajek, M., WudarczyK, J., Czech, K., Garnuszek, M., Słomkiewicz, P., & Szczepanik, B. (2013). Estudo das propriedades de absorção de amostras de halloysite modificadas quimicamente com métodos de fluorescência de raios X e difração de raios X em pó. Radiat. Phys. Chem, 93, 129 – 134.
Bustamante, M., Ometto, J., & Martinelli, L. A. (2017). Biodiversidade e ciclos biogeoquímicos. In: Nobre, C. A., & Marengo, J. A. Mudanças Climáticas em Rede Um olhar interdisciplinar: contribuições do instituto nacional de ciência e tecnologia para mudanças climáticas. Bauru, Brasil: Canal 6 Editora.
Carneiro, M. A. C., Siqueira, J. O., Moreira, F. M. S., & Soares, A. L. L. (2008). Carbono organico, nitrogenio total, biomass a e atividade microbiana do solo em duas cronossequencias de reabilitayiio após minerayiio de bauxita. Revista Brasileira de Ciência do Solo, 32(2), 621-632.
Carvalho, G. G. A., Guerra, M. B. B., Adame, A., Nomura, C. S., Oliveira, P. V., Carvalho, H. W. P., Santos jr, D., Nunes, L. C., & Krug, F. J. (2018). Recent advances in LIBS and XRF for the analysis of plants. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 33(6), 919-944.
Chen, C., Dynes, J. J., Wang, J., Karunakaran, C., & Sparks, D. L. (2014). Soft X-ray Spectromicroscopy Study of Mineral-Organic Matter Associations in Pasture Soil Clay Fractions. Environmental Science & Technology, 48(12), 6678-6686.
Coutinho, M. A. N. (2018). Determinação de teores de NPK no solo por espectroscopia com diferentes formas de preparo da amostra (Dissertação de mestrado). Faculdade de Engenharia Agrícola da Universidade Estadual de Campinas, Campinas, Brasil.
Croxatto, A., Prod'hom, G., & Greub, G. (2012). Applications of MALDI-TOF mass spectrometry in clinical diagnostic microbiology. FEMS Microbiology Reviews, 36(2), 380- 407.
Dahl, C. Hell, R. Leustek, T & Knaff, D. (2008). Introduction to Sulfur Metabolism in Phototrophic Organisms. In: Rudiger Hell, Dahl Christiane. Knaff David & Leustek Thomas. Sulfur Metabolism in Phototrophic Organisms. Springer, 27.
Dynes, J. J., Regier, T. Z., Snape, I., Siciliano, S. D., & Peak, D. (2015). Validating the Scalability of Soft X-ray Spectromicroscopy for Quantitative Soil Ecology and Biogeochemistry Research. Environmental Science & Technology, 49(2), 1035-1042.
Duchene, O., Vian, J., & Celette, F. (2017). Consorciação com leguminosas para sistemas de cultivo agroecológico: Processos de complementaridade e facilitação e a importância dos microrganismos do solo. Uma revisão. Agricultura, Ecossistemas e Meio Ambiente, 240, 148-161.
Fittschen, U., & Falkenberg, G. (2011). Tendências na ciência ambiental usando fluorescência microscópica de raios-X. Spectrochim. Acta B, 66, 567-580.
Gonzaga, M. M. (2019). Oxidação no solo de enxofre elementar micronizado aplicado no recobrimento de MAP (Trabalho de conclusão de curso). Universidade De São Paulo, Piracicaba, Brasil.
Honeker, L. K., Root, R. A., Chorover, J., & Maier, R. M. (2016). Resolving colocalization of bacteria and metal(loid)s on plant root surfaces by combining fluorescence in situ hybridization (FISH) with multiple-energy micro-focused X-ray fluorescence (ME μXRF). Journal of Microbiological Methods, 131, 23-33.
Ishida, L. Y. (2018). Caracterização química e análise quantitativa dos olioelementos nos dentes humanos por espectrometria de fluorescência de raios X por energia dispersiva para inferência forense (Dissertação de mestrado). Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, Brasil.
Jenkins, R. (2008). X-Ray Fluorescence Spectrometry. Handbook of Analytical Techniques.
Kearton, B., & Mattley, Y. (2008). Laser-induced breakdown spectroscopy: Sparking new applications. Nature Photonics, 2(9), 537–540.
kubala-kukus, A., Banaś, D., Braziewicz, J., Dziadowicz, M., Kopeć, E., Majewska, U., Mazurek, M., Pajek, M., Sobisz, M., Stabrawa, I., Wudarczyk- moćkO, J., & Góźdź, S. (2015). Técnicas de espectrometria de raios X e microtomografia de raios X para análise de amostras geológicas e de solo. Science Direct, 364, 85-92.
Leal, M. L. A., Chaves, J. S., Silva, J. A., Silva, L. S., Soares, R. B., Nascimento, J. P. S., Matos, S. M., Teixeira Júnior, D. L., & Brito Neto, A. F. 2021. Effect of management systems and land use on the population of soil microorganisms. Research, Society and Development, 10(9), 1-11.
Lider, V V. (2017). X-ray microscopy. Physics-uspekhi, 60(2), 187-203.
Madsen, E. L. (2011). Microorganisms and their roles in fundamental biogeochemical cycles. Current Opinion in Biotechnology, 22(3), 456–464.
Meneghine, A. K. (2016). Análise metagenômica e potencial biotecnológico de microrganismos de solo e água de uma área agrícola com adubação orgânica (Tese de doutorado). Universidade Estadual Paulista - Unesp, Jaboticabal, Brasil.
Mooshammer, M., Wanek, W., Zechmeister-boltenstern, S., & Richter, A. (2014). Stoichiometric imbalances between terrestrial decomposer communities and their resources: mechanisms and implications of microbial adaptations to their resources. Frontiers In Microbiology, 5 (22), 1 -10.
Nobre, C. A. & Marengo, J. A. (2017). Mudanças Climáticas em Rede Um olhar interdisciplinar: contribuições do instituto nacional de ciência e tecnologia para mudanças climáticas. Bauru: Canal 6 Editora, 612 p.
Pantano, G., Grosseli, G. M., Mozeto, A. A., & Fadini, P. S. (2016). Sustainability in phosphorus use: a question of water and food security. Química Nova, 39(6), 732-740.
Pavan, M. G., & Monteiro, F. A. (2014). Técnicas moleculares aplicadas à sistemática e ao controle vetorial. GALVAO C, Organizador. Vetores da Doença de Chagas no Brasil. Sociedade Brasileira de Zoologia, Série Zoologia: Guias e Manuais de Identificação. Curitiba, Brasil, 241-260.
Reidinger, S., Ramsey, M. H., & Hartley, S. E. (2012). Análises rápidas e precisas de silício e fósforo em plantas usando um espectrômetro portátil de fluorescência de raios-X. Novo Phytol, 195(2012), 699 – 706.
Rincón, L. E. C., & Gutiérrez, F. A. A. (2012). Dinámica del ciclo del nitrógeno y fósforo en suelos. Revista Colombiana de Biotecnología, 14(1), 285-295.
Rother, E.T. (2007). Revisão sistemática x revisão narrativa. Acta Paulista de Enfermagem, 20(2),1-6.
Santos, A. A., Venceslau, S. S., Grein, F., Leavitt, W. D., Dahl, C., Johnston, D. T., & Pereira, I. A. (2015). A protein trisulfide couples dissimilatory sulfate reduction to energy conservation., Science, 350(6267), 1541-1545.
Santos Júnior, D., Tarelho, L. V. G., Krug, F.J., Milor, D. M. B. P., Martin Neto, L., & VieirA Júnior, N. D. (2006). Espectrometria de Emissão Óptica com Plasma 200 Induzido por Laser (LIBS) – Fundamentos, aplicações e perspectivas. Revista Analítica, 24, 72-81.
Short, M. A., Jenkins, R., Gould, R. W., & Gedcke, D. (1981). Quantitative x-ray spectrometry. New York, 11 (2) 586.
Silva, M. K. V., & Oliveira, J. G. R. (2020). Experimentos de degradação do solo para abordagem nas aulas de geografia da educação básica. Geographia Opportuno Tempore, 6(1), 44-61.
Smil, V. (2000). Phosphorus In The Environment: natural flows and human interferences. Annual Review Of Energy And The Environment. 25(1), 53-88.
SouzA, L. M. (2008). Aplicações da espectrometria de massas e da cromatografia líquida na caracterização estrutural de biomoléculas de baixa massa molecular (Tese de doutorado), Universidade Federal do Paraná, Curitiba, Brasil.
Stulen, I., & De Kok., Luit, J. (2012). Foreword: Exploring Interactions Between Sulfate and Nitrate Uptake at a Whole Plant Level. In: Luit J. De Kok, Tausz, M., Hawkesford, M.J., Hoefgen, R., McManus, M.T., Norton, R.M., Rennenberg, H., Saito, K., Schnug, E., Tabe, L. Sulfur Metabolism in Plants. Springer, 1-8.
Susini, J., Joyeux, D., & Polack, F. (2003). J. Phys. IV, 104.
Taiz, L., Zeiger, E., Moller, I. M., & Murphy, A. (2017). Fisiologia e desenvolvimento vegetal. Artmed.
Thavamani, P., Samkumar, R. A., Satheesh, V., Subashchandrabose, S. R., Ramadass, K., Naidu, R., Venkateswarlu, K., & Megharaj, M. (2017). Microbes from mined sites: Harnessing their potential for reclamation of derelict mine sites. Environmental Pollution, 230, 495-505.
Thieme, J., Sedlmair, J., Gleber, S. C., Prietzel, J., Coates, J., Eusterhues, K., Abbt-braun, G., & Salome, M. (2010). X-ray spectromicroscopy in soil and environmental sciences. Journal Of Synchrotron Radiation, 17(2), 149-157.
Tortora, G. J., Funke, B. R., & Case, C. L. (2012). Microbiologia. Artmed.
Vásquez, J. C. H. (2018). Abundancia de grupos funcionales de microorganismos del suelo bajo cuatro sistemas de manejo agroecosistémico del municipio de Palmira (Valle del Cauca) (Trabalho de conclusão de curso). Universidad Abierta y A Distancia, Palmira.
Vieira, R. F. (2017). Ciclo do Nitrogênio em Sistemas Agrícolas. Embrapa.
Willis, J. P., & Duncan A. R. (2008) Understanding XRF Spectrometry. A training course in XRF Spectrometry. PANalytical B.V., Netherlands, p. 9–9.
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