Diversity of fungi, with emphasis on AMF, in areas affected by iron ore mining waste, three years after the Fundão dam collapse

Os impactos ambientais decorrentes de atividades de mineração são problemas recorrentes que o Brasil vem enfrentando. Em novembro de 2015, com o rompimento da Barragem do Fundão em Bento Rodrigues, Minas Gerais, uma onda de rejeitos da extração de minério de ferro foi lançada no ambiente causando a destruição do patrimônio público e religioso e gerando um impacto ambiental de grande proporção. O rejeito depositado sobre o solo do local passou a constituir o Tecnosolo, sendo suas propriedades e funções d erivadas da atividade humana técnica. Para o restabelecimento das funções ecossistêmicas desenvolvidas pela biota do solo, a revegetação, com a introdução de plantas e a microbiota associada ao sistema radicular das plantas foi implementada. Entre esses microrganismos, os fungos micorrízicos arbusculares (FMA) exercem influência no crescimento, na aclimatação dos vegetais em condições de estresses bióticos e abióticos e possuem um potencial de atuarem no funcionamento e estabilidade dos ecossistemas, ciclagem de nutrientes, processos de recuperação, restauração ambiental e reflorestamento. Dessa forma, a análise da composição microbiana da área impactada torna-se uma estratégia importante a fim de utilizá-la na recuperação das áreas atingidas pelo rejeito de mineração. Este trabalho propôs estudar a diversidade de fungos presente nos solos sob sistemas de revegetação usando gramíneas e leguminosas ao longo de três anos, após o rompimento da barragem do fundão, fazendo uso de técnicas tradicionais e moleculares, a fim de monitorar a biodiversidade fúngica, em especial os FMA. As amostragens foram realizadas em março e setembro de 2016, 2017 e 2018. Foram coletadas amostras dos solos e sistema radicular de cinco áreas ao todo, sendo REC1, REC2 e REC3 áreas afetadas pelo rejeito em processo de recuperação, PASTrec área de pastagem afetada pelo rejeito, PAST e UND áreas de pastagem e de floresta respectivamente, adjacentes às áreas afetadas. Foram realizadas análises químicas dos solos e teor de matéria orgânica. A extração do DNA foi realizada a partir de amostras dos solos. Para análise de fungos totais foi realizado o sequenciamento ITS – Illumina MiSeq. A análise da composição da comunidade de FMA foi realizada por DGGE, porcentagem de colonização micorrízica e análise dos morfotipos pela extração de esporos do solo. Pelos resultados dos dados químicos das amostras de solo, observou-se a separação em dois grupos, aqueles afetados (REC e PASTrec) e não afetados (UND e PAST). Embora tenham se passado três anos, as características químicas dos Tecnosolos não sofreram grandes alterações. Entretanto, para os fungos, observou-se um aumento na diversidade, havendo prevalência de determinados grupos, com predominância de Ascomycota e Basidiomycota, com formação de três agrupamentos, sendo UND, PAST e áreas afetadas pelo rejeito. Houve variação na composição da microbiota em REC ao longo dos anos. Em 2016, REC2 apresentou distribuição distinta da comunidade fúngica e em 2017 e 2018 essa área se aproximou de outras áreas de REC. Avaliando a similaridade de OTUs total entre todas as áreas foi observada maior similaridade de REC com PAST indicando uma aproximação das áreas afetadas com as pastagens. Analisando dados de FMA de REC em relação à UND foi observado um aumento na similaridade em função do tempo. Conclui-se que o processo de revegetação vem produzindo um efeito positivo na diversidade de fungos, incluindo FMA, revelando-se mais sensíveis que os dados químicos. O manejo da área em processo de revegetação e a implementação de outras espécies vegetais, como arbóreas nativas, serão imprescindíveis para que haja progresso de recuperação. Análises periódicas da diversidade fúngica servirão de ferramenta para monitorar se o manejo está sendo adequado. Palavras-chave: Fungos micorrízicos arbusculares. Monitoramento. Análise de cronosequência. Sequenciamento de Nova Geração. Práticas de manejo. Área de mineração.Environmental impacts of mining activities are recurring problems in Brazil. In November 2015, the collapse of Fundão Dam in Bento Rodrigues, Minas Gerais, launched a wave of iron ore mining waste (IOMW) in the environment, causing the destruction of public and religious heritage and an enormous environmental impact. The IOMW deposited on the local soil was then called Technosol and its properties and functions derive from technical human activity. The introduction of plants and microbiota associated with the plant root system was implemented for the restoration of ecosystem functions developed by soil biota and revegetation. Among these microorganisms, arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are able to affect growth, the acclimatization of plants under biotic and abiotic stress conditions and have potential to influence the functioning and stability of ecosystems, nutrient cycling, recovery processes, environmental restoration and reforestation. Thus, the analysis of microbial composition in impacted areas is an important strategy for its use in the recovery of the areas affected by IOMW. This work aimed to study the diversity of fungi present in soils under revegetation systems using grass and leguminous species over three years, after the rupture of Fundão dam, using traditional and molecular techniques, in order to monitor fungal biodiversity, especially AMF. Sampling was carried out in March and September 2016, 2017 and 2018. The soils and root systems were sampled from five areas: REC1, REC2 and REC3 IOMW-affected sites under recovery process, PASTrec an IOMW-affected pasture, PAST and UND a pasture and a forest sites respectively, adjacent to the IOMW-affected sites. Chemical analyses of the soils and organic matter were performed. DNA extraction was performed from soil samples. ITS - Illumina MiSeq sequencing was performed for total Fungi. AMF community analysis was carried out by DGGE; the percentage of mycorrhizal colonization and morphotype analysis, by soil spore extraction. The analysis of soil chemical data revealed two distinct groups, IOMW-affected (REC and PASTrec) and non-affected (UND and PAST). Although three years have passed, the technosols chemical characteristics did not change significantly. However, the analysis of fungi showed increased diversity, with prevalence of certain groups and predominance of Ascomycota and Basidiomycota. Three distinct groups were observed, UND, PAST and IOMW-affected sites. Variation was observed in microbiota composition in REC, over the years. In 2016, REC2 presented distinct fungal distribution, and, in 2017 and 2018, this area was similar to other REC sites. Assessing the similarity of total OTUs across all areas, a greater similarity between REC and PAST was observed, indicating an approximation of the IOMW-affected sites with pasture. Analyzing AMF data from REC and UND, an increase in similarity over time was observed. It is concluded that the revegetation process has been producing a positive effect on fungal diversity, including AMF, which is more sensitive than chemical data. The management of the area in the process of revegetation and the implementation of other plant species, such as native trees, will be essential for the recovery progress. Periodic analysis of fungal diversity will be used as a tool to monitor management adequacy. Keywords: Arbuscular mycorrhizal fungi. Monitoring. Chronosequence analysis. New Generation Sequencing. Management practices. Mining area.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superio

Genomic analysis and determination of reference proteome of clinic isolates of Actinobacillus pleuropneumoniae serotype 8

Actinobacillus pleuropneumoniae é o agente etiológico da pleuropneumonia suína, uma doença respiratória severa que resulta em significantes perdas econômicas no setor da suinocultura. Atualmente, A. pleuropneumoniae é classificado em 16 sorotipos diferentes que podem causar a doença com virulência distinta entre eles. Em Minas Gerais, Brasil, A. pleuropneumoniae é encontrado nas granjas e a maior distribuição é do sorotipo 8, sendo este até pouco tempo negligenciado em estudos de epidemiologia devido a problemas de identificação. Da mesma forma, atualmente é aceito que este sorotipo é também o de maior distribuição nos Estados Unidos, Canadá, Reino Unido além do Brasil. Até recentemente, não havia disponibilidade de genomas de A. pleuropneumoniae sorotipo 8 em banco de dados, por isso não existem informações genômicas específicas para este sorotipo, especialmente provenientes de isolados clínicos recentemente circulantes nas granjas. Neste contexto, somente a partir de 2015 os primeiros genomas foram disponibilizados para serem analisados, sendo assim sete genomas de isolados clínicos de A. pleuropneumoniae sorotipo 8 estão hoje disponíveis e estes foram analisados neste estudo. A partir das sequências genômicas dos isolados clínicos de A. pleuropneumoniae sorotipo 8 foi proposto um modelo de proteoma referência desse sorotipo com um total de 2.396 proteínas categorizadas nas diferentes classes de grupos de ortólogos. Na análise comparativa realizada entre genomas de A. pleuropneumoniae sorotipo 8 e demais sorotipos foi observado um padrão de conservação na organização do genoma entre esses. No entanto, foram identificadas algumas diferenças pontuais e dois segmentos genômicos diferenciais entre os genomas analisados com rearranjos e /ou inversões de 42,2 Kb e 59,6 Kb. O primeiro segmento foi encontrado nos genomas dos sorotipos 5 (L20), 7 (AP76) e em quatro dos isolados clínicos do sorotipo 8 investigados, sendo eles MV518, MV780, MV1022 e MV5651 contendo sequências de profago. O segundo segmento diferencial foi identificado apenas no genoma de A. pleuropneumoniae sorotipo 7 (AP76) e contém sequências como transposases caracterizando a presença de uma sequência de inserção no segmento. De acordo com a análise dos códons preferenciais de todos os sorotipos investigados, não foram observadas diferenças marcantes entre eles. Na análise comparativa dos proteomas, a maioria das sequências do proteoma referência de A. pleuropneumoniae sorotipo 8 que apresentaram baixa similaridade com os demais sorotipos foram caracterizadas como hipotéticas, não tendo sua função conhecida. Nessa porção diferencial específica foram relatadas sequências codificadoras relacionadas à plasmídeos o que caracteriza possíveis eventos de transferência horizontal de genes (THG) ao longo da história evolutiva do genoma e fatores de resistência a antibióticos como cloranfenicol, sulfonamida e tetraciclina. Na análise de similaridade entre os proteomas houve maior similaridade das proteínas do proteoma referência do sorotipo 8 com as proteínas do sorotipo 6, o que pode estar associado à dificuldade em separar esses sorotipos nas técnicas de sorotipagem. Com as análises comparativas e a caracterização das diferenças entre os sorotipos e isolados será possível compreender os mecanismos de virulência dos isolados de A. pleuropneumoniae e identificar potenciais candidatos vacinais mais eficientes.Actinobacillus pleurapneumoniae is the causative agent of porcine pleuropneumonia, a severe respiratory illness that it results in significant economic losses in the swine industry. Currently, A. pleuropneumoniae is classified into 16 different serotypes that it can cause disease with distinct virulence between them. In Minas Gerais, Brazil, A. pleuropneumoniae is found on the farms and the largest distribution is of serotype 8, which, until shortly time, it was neglected in epidemiological studies because of the identification problems. Similarly, it is currently accepted that this serotype is also the most widely distributed in the United States of America, Canada, the United Kingdom as well as Brazil. Until recently, there was no availability of genomes of A. pleuropneumoniae serotype 8 in the database, because of this, there are no specific genomic information for this serotype, especially from of the clinical isolates that, recently, it are circulating on the farms. In this context, only from 2015, the first genomes were available to be analysed, so, today there are seven genomes of clinical isolates of A. pleuropneumoniae serotype 8 available and these were analyzed in this study. From the genomic sequences of clinical isolates of A. pleuropneumoniae serotype 8 was proposed a model of proteome which it is reference for this serotype with a total of 2.396 proteins categorized into different classes of orthologous groups. In a comparative analysis of genomes of A. pleuropneumoniae serotype 8 and other serotypes, it was observed a pattern of conservation in the organization of the genome between these. However, it were identified some specific differences and two genomic segments differentials between the genomes analyzed with rearrangements and/or reversals of 42.2 Kb and 59.6 Kb. The first segment was found in the genome of the serotype 5 (L20), 7 (AP76) and in four of the clinical isolates of serotype 8 that it were investigated: MV518, MV780, MV1022 and MV5651, which it containing prophage sequences. The second differential segment was identified only in the genome of A. pleuropneumoniae serotype 7 (AP76) and it contains sequences as transposases that it characterizes the presence of an insertion sequence in the segment. Regarding the use and the preference of codons between the serotypes investigated, there were no significant differences among them. In the comparative analysis of proteomes, the sequences of the reference proteome of A. pleuropneumoniae serotype 8, which it showed low similarity with the remaining serotypes, it were identified as hypothetical, it does not having its known function. In this specific differential portion, coding sequences associated to plasmids were described, that it characterize possible events by horizontal transfers of genes (HTG) throughout the evolutionary history of the genome and antibiotic resistance factors, such as chloramphenicol, tetracycline and sulfonamide. In the similarity analysis between the proteomes, there was greater similarity of the proteome reference of serotype 8 with the proteins of the serotype 6, which it may be associated on difficulty to separate these serotypes in the serotyping techniques. With the comparative analysis and the characterization of the differences between the serotypes and the isolates, it will be possible to understand the virulence mechanisms of the isolates of A. pleuropneumoniae and to identify vaccine candidate potential more effective.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic

Acquiring Iron-Reducing Enrichment Cultures: Environments, Methods and Quality Assessments

Lateritic duricrusts cover iron ore deposits and form spatially restricted, unique canga ecosystems endangered by mining. Iron cycling, i.e., the dissolution and subsequent precipitation of iron, is able to restitute canga duricrusts, generating new habitats for endangered biota in post-mining landscapes. As iron-reducing bacteria can accelerate this iron cycling, we aim to retrieve microbial enrichment cultures suitable to mediate the large-scale restoration of cangas. For that, we collected water and sediment samples from the Carajás National Forest and cultivated the iron-reducing microorganisms therein using a specific medium. We measured the potential to reduce iron using ferrozine assays, growth rate and metabolic activity. Six out of seven enrichment cultures effectively reduced iron, showing that different environments harbor iron-reducing bacteria. The most promising enrichment cultures were obtained from environments with repeated flooding and drying cycles, i.e., periodically inundated grasslands and a plateau of an iron mining waste pile characterized by frequent soaking. Selected enrichment cultures contained iron-reducing and fermenting bacteria, such as Serratia and Enterobacter. We found higher iron-reducing potential in enrichment cultures with a higher cell density and microorganism diversity. The obtained enrichment cultures should be tested for canga restoration to generate benefits for biodiversity and contribute to more sustainable iron mining in the region

A MICROBIOLOGIA NO CONTEXTO DA AGROECOLOGIA: ATIVIDADE DE EXTENSÃO JUNTO À ESCOLA FAMÍLIA AGRÍCOLA PURIS

Resumo: A extensão universitária tem por objetivo instituir práticas cidadãs de pesquisa e ensino. Nesse contexto, o Núcleo de Estudos em Microbiologia Agrícola (NEMA), da Universidade Federal de Viçosa (UFV), tem desenvolvido atividades de extensão junto à comunidade de Viçosa e região, para o intercâmbio de experiências em pesquisa, ensino e extensão relacionadas à Microbiologia Agrícola. O presente artigo apresenta os primeiros resultados do projeto de extensão universitária desenvolvido pelo NEMA junto à Escola Família Agrícola (EFA) Puris, que adota a Pedagogia da Alternância e tem a Agroecologia como eixo norteador, visando à articulação de atividades práticas e teóricas, em tempos e espaços que se alternam entre a escola e a comunidade na qual os educandos estão inseridos. As três intervenções realizadas até o presente momento abordaram os seguintes temas: demonstração dos micro-organismos no ambiente e o papel das micorrizas; produção, comercialização e consumo de cogumelos; compostagem e produção de alimentos fermentados. No total, as atividades envolveram cerca de 65 educandos do Ensino Médio, 5 monitores da EFA e 24 acadêmicos, dentre os quais professores, técnicos, graduandos e pós-graduandos da UFV. Essas intervenções têm proporcionado um estímulo à curiosidade, antes pouco ofertada, sobre o mundo microbiano e suas aplicações, além de instigar o interesse pelo conhecimento científico e proporcionar novos desafios de ensino e extensão para os acadêmicos envolvidos. Palavras-chave: Agricultura familiar, Microbiologia agrícola, Universidade Federal de Viçosa   The microbiology in the context of the agroecology: extension activity in the Puris Agricultural Family School Abstract: The university extension aims to establish citizen practices in research and teaching. In this context, the “Núcleo de Estudos em Microbiologia Agrícola (NEMA)”, from Universidade Federal de Viçosa – UFV(Viçosa, Minas Gerais State, Brazil), has developed extension activities in Viçosa and region for the exchange of experiences in research, teaching and extension related to Agricultural Microbiology. This paper presents the first results of the university extension project developed by NEMA at the Puris Agricultural Family School (EFA), which adopts the Pedagogy of Alternation for articulating practical and theoretical activities, in times and spaces concatenated between the school and the community in which students are inserted. The three interventions carried out until here were related to the demonstration of microorganisms in the environment and the role of mycorrhizae, the production, marketing and consumption of mushrooms, and the composting and production of fermented foods. In total, about 65 high school students, 5 EFA’s monitors and 24 academics and staffs from UFV were involved in the activities. These interventions have provided a stimulus to the curiosity, barely offered before, about the microbial world and their applications. Also, it has instigated the interest for the scientific knowledge and enabled new teaching and extension challenges for the academics involved. Keywords: Family Farming, Agricultural Microbiology, Viçosa Federal University   La microbiología en el contexto de la agroecología: extensión universitaria en la Escuela de la Familia Agrícola Puris   Resumen: La extensión universitaria se caracteriza como un proceso de construcción de relaciones entre la sociedad y la Universidad, con el objetivo de establecer prácticas ciudadanas de investigación y enseñanza. En este contexto, el “Núcleo de Estudos em Microbiologia Agrícola (NEMA)”, de la Universidade Federal de Viçosa - UFV (Viçosa, Minas Gerais, Brasil), ha desarrollado actividades de extensión junto a la comunidad de Viçosa y región para el intercambio de experiencias de investigación, enseñanza y extensión relacionadas al área de Microbiología Agrícola. El presente artículo presenta los primeros resultados del proyecto de extensión universitaria desarrollado por el NEMA junto a la Escuela de la Familia Agrícola (EFA) Puris, que adopta la Pedagogía de la Alternancia, buscando la articulación de actividades prácticas y teóricas, en tiempos y espacios que se alternan entre la escuela y la comunidad en la cual los estudiantes están insertados. Las tres intervenciones realizadas hasta el momento abordaron los siguientes temas: demostración de los microorganismos en el medio ambiente y el papel de las micorrizas; producción, comercialización y consumo de champiñones; compostaje y producción de alimentos fermentados. En total, las actividades involucraran alrededor de 65 estudiantes, 5 monitores de la EFA y 24 alumnos de la UFV. Estas intervenciones han proporcionado un estímulo a la curiosidad, antes poco ofrecida, sobre el mundo microbiano y sus aplicaciones, además de instigar el interés por el conocimiento científico. Palabras-clave: Escola familia Agrícola, Microbiología agrícola, Universidad Federal de Viços

A MICROBIOLOGIA NO CONTEXTO DA AGROECOLOGIA

Resumo: A extensão universitária tem por objetivo instituir práticas cidadãs de pesquisa e ensino. Nesse contexto, o Núcleo de Estudos em Microbiologia Agrícola (NEMA), da Universidade Federal de Viçosa (UFV), tem desenvolvido atividades de extensão junto à comunidade de Viçosa e região, para o intercâmbio de experiências em pesquisa, ensino e extensão relacionadas à Microbiologia Agrícola. O presente artigo apresenta os primeiros resultados do projeto de extensão universitária desenvolvido pelo NEMA junto à Escola Família Agrícola (EFA) Puris, que adota a Pedagogia da Alternância e tem a Agroecologia como eixo norteador, visando à articulação de atividades práticas e teóricas, em tempos e espaços que se alternam entre a escola e a comunidade na qual os educandos estão inseridos. As três intervenções realizadas até o presente momento abordaram os seguintes temas: demonstração dos micro-organismos no ambiente e o papel das micorrizas; produção, comercialização e consumo de cogumelos; compostagem e produção de alimentos fermentados. No total, as atividades envolveram cerca de 65 educandos do Ensino Médio, 5 monitores da EFA e 24 acadêmicos, dentre os quais professores, técnicos, graduandos e pós-graduandos da UFV. Essas intervenções têm proporcionado um estímulo à curiosidade, antes pouco ofertada, sobre o mundo microbiano e suas aplicações, além de instigar o interesse pelo conhecimento científico e proporcionar novos desafios de ensino e extensão para os acadêmicos envolvidos. Palavras-chave: Agricultura familiar, Microbiologia agrícola, Universidade Federal de Viçosa   The microbiology in the context of the agroecology: extension activity in the Puris Agricultural Family School Abstract: The university extension aims to establish citizen practices in research and teaching. In this context, the “Núcleo de Estudos em Microbiologia Agrícola (NEMA)”, from Universidade Federal de Viçosa – UFV(Viçosa, Minas Gerais State, Brazil), has developed extension activities in Viçosa and region for the exchange of experiences in research, teaching and extension related to Agricultural Microbiology. This paper presents the first results of the university extension project developed by NEMA at the Puris Agricultural Family School (EFA), which adopts the Pedagogy of Alternation for articulating practical and theoretical activities, in times and spaces concatenated between the school and the community in which students are inserted. The three interventions carried out until here were related to the demonstration of microorganisms in the environment and the role of mycorrhizae, the production, marketing and consumption of mushrooms, and the composting and production of fermented foods. In total, about 65 high school students, 5 EFA’s monitors and 24 academics and staffs from UFV were involved in the activities. These interventions have provided a stimulus to the curiosity, barely offered before, about the microbial world and their applications. Also, it has instigated the interest for the scientific knowledge and enabled new teaching and extension challenges for the academics involved. Keywords: Family Farming, Agricultural Microbiology, Viçosa Federal University   La microbiología en el contexto de la agroecología: extensión universitaria en la Escuela de la Familia Agrícola Puris   Resumen: La extensión universitaria se caracteriza como un proceso de construcción de relaciones entre la sociedad y la Universidad, con el objetivo de establecer prácticas ciudadanas de investigación y enseñanza. En este contexto, el “Núcleo de Estudos em Microbiologia Agrícola (NEMA)”, de la Universidade Federal de Viçosa - UFV (Viçosa, Minas Gerais, Brasil), ha desarrollado actividades de extensión junto a la comunidad de Viçosa y región para el intercambio de experiencias de investigación, enseñanza y extensión relacionadas al área de Microbiología Agrícola. El presente artículo presenta los primeros resultados del proyecto de extensión universitaria desarrollado por el NEMA junto a la Escuela de la Familia Agrícola (EFA) Puris, que adopta la Pedagogía de la Alternancia, buscando la articulación de actividades prácticas y teóricas, en tiempos y espacios que se alternan entre la escuela y la comunidad en la cual los estudiantes están insertados. Las tres intervenciones realizadas hasta el momento abordaron los siguientes temas: demostración de los microorganismos en el medio ambiente y el papel de las micorrizas; producción, comercialización y consumo de champiñones; compostaje y producción de alimentos fermentados. En total, las actividades involucraran alrededor de 65 estudiantes, 5 monitores de la EFA y 24 alumnos de la UFV. Estas intervenciones han proporcionado un estímulo a la curiosidad, antes poco ofrecida, sobre el mundo microbiano y sus aplicaciones, además de instigar el interés por el conocimiento científico. Palabras-clave: Escola familia Agrícola, Microbiología agrícola, Universidad Federal de Viços

Comparative Genomics of Actinobacillus pleuropneumoniae Serotype 8 Reveals the Importance of Prophages in the Genetic Variability of the Species

Actinobacillus pleuropneumoniae is the etiologic agent of porcine pleuropneumonia. Currently, there are 18 different serotypes; the serotype 8 is the most widely distributed in the United States, Canada, United Kingdom, and southeastern Brazil. In this study, genomes of seven A. pleuropneumoniae serotype 8 clinical isolates were compared to the other genomes of twelve serotypes. The analyses of serotype 8 genomes resulted in a set of 2352 protein-coding sequences. Of these sequences, 76.6% are present in all serotypes, 18.5% are shared with some serotypes, and 4.9% were differential. This differential portion was characterized as a series of hypothetical and regulatory protein sequences: mobile element sequence. Synteny analysis demonstrated possible events of gene recombination and acquisition by horizontal gene transfer (HGT) in this species. A total of 30 sequences related to prophages were identified in the genomes. These sequences represented 0.3 to 3.5% of the genome of the strains analyzed, and 16 of them contained complete prophages. Similarity analysis between complete prophage sequences evidenced a possible HGT with species belonging to the family Pasteurellaceae. Thus, mobile genetic elements, such as prophages, are important components of the differential portion of the A. pleuropneumoniae genome and demonstrate a central role in the evolution of the species. This study represents the first study done to understand the genome of A. pleuropneumoniae serotype 8

Revegetation on Tropical Steep Slopes after Mining and Infrastructure Projects: Challenges and Solutions

The revegetation of steep slopes after mining and infrastructure projects is not an easy task. To enhance the effectiveness of revegetation projects, the present study aimed to review (i) specific challenges of steep slope revegetation, (ii) ecological succession patterns in similar environments, (iii) soil conditioning and revegetation strategies to enhance vegetation cover, (iv) the importance of microorganisms to enhance steep slope revegetation, and (v) the functional plant traits necessary to establish on steep slopes. In general, steep slopes are characterized by high bulk densities, potentially toxic elements, and low water and nutrient availability. Additionally, high temperature and elevated radiation constrain the soil conditioning and vegetation cover establishment. Lessons from ecological succession in natural steep slope habitats show that steep slope revegetation is a long-term process. Planting strategies, including hydroseeding and geotextiles, may enhance the implementation of vegetation cover. Different plant functional groups show adaptations necessary for establishment in steep slope environments, and mixtures of species containing different functional groups can promote diverse and resilient plant communities. Promising species may be retrieved from local rupestrian ecosystems, as these floras are adapted to shallow, oligotrophic soils. Further research on combining methods of soil conditioning with individual planting and/or seeding strategies of carefully selected species is necessary to enhance steep slope revegetation and rehabilitation, contributing to slope stability, erosion reduction, and carbon fixation in the long term