Bactérias de solo interagem com plantas e são componentes chave para saúde e vigor vegetal. As associações e interações naturais de plantas e bactérias podem ser manipuladas pela adição de inoculantes bacterianos, que são de grande interesse para a agricultura. Porém, mesmo linhagens bacterianas eficientes e extensivamente testadas em diferentes condições podem falhar em agir como bactérias promotoras de crescimento vegetal (plant growth promoting bacteria, PGPB) em total eficiência e em todos os casos. Isso ocorre devido às numerosas, e complexas, interações entre a planta, o inoculante, a comunidade bacteriana e o ambiente. Esta tese buscou detectar padrões em interações planta-bactéria, para que o inoculante certo seja adicionado nas condições certas. Usando dados de mais de 2200 estirpes isoladas em diversos projetos de nosso grupo, propusemos um modelo que busca explicar quais características bacterianas seriam selecionadas pela planta em condições pobres ou ricas em nutrientes. O modelo propõe que plantas irão favorecer solubilizadores de fosfato (P), como Burkholderia, em condições pobres em nutrientes, e produtores de hormônio vegetal, como Enterobacter, em condições ricas em nutrientes. Este modelo foi, então, testado em um microcosmo, inoculando Burkholderia e Enterobacter, isoladas e em co-inoculação. Testamos estas estirpes em plantas de arroz, usando solos argilosos ricos e arenosos pobres, em um gradiente de diversidade de diluição-até-extinção. Os resultados mostraram que, como sugerido pelo modelo, Burkholderia era uma melhor PGPB em solos pobres, Enterobacter era uma melhor PGPB em solos ricos, e que a solubilização de P e produção de hormônios vegetais são inversamente correlacionadas. Algumas das previsões do modelo não foram confirmadas, especificamente na quantificação de cada característica nos nichos rizosférico e endofítico. O gradiente de diversidade mostrou que eficiência de PGPB, sobrevivência das linhagens e colonização dos nichos são bastante dependentes da comunidade microbiana inicial. No ultimo capítulo desta tese, uma nova metodologia estatística foi testada, enquanto analisou-se o impacto da inoculação bacteriana nas comunidades rizosféricas em relação a teorias da ecologia de invasão. Apesar de algumas de nossas hipóteses terem sido rejeitadas, elas ainda assim são consideravelmente interessantes, e a nova metodologia pode ser muito útil para pesquisa em PGPB, pois ela facilita comparações de resultados de sequenciamento de nova geração. Nós concluímos esta tese afirmando que o modelo e a metodologia estatística apresentada podem ser muito úteis para pesquisa e aplicação de PGPB. / Soil bacteria greatly interact with plants, and are key components for plant health and vigor. The natural associations and interactions of plant and bacteria can be manipulated by addition of bacterial inoculants, which are of great interest to agriculture. However, even highly efficient bacterial strains extensively tested under diverse conditions might fail to act as plant growth promoting bacteria (PGPB) at full efficiency and at all times. This happens because of the multiple, complex interactions between the plant, the inoculant, the bacterial community and the environment. This thesis aims to detect patterns in plant-bacteria interactions, so that the right inoculant is added at the right conditions. Using data over 2200 strains isolated in several projects from our research group, we raised a model that proposes to explain which bacterial traits would be selected by the plant in nutrient poor or nutrient rich conditions. Our model says that plants will favor P solubilizers, like Burkholderia, in nutrient poor conditions and plant hormone producers, like Enterobacter, in nutrient rich conditions. This model was then tested in a diversity gradient microcosm, inoculating Burkholderia and Enterobacter, as single strains and also co-inoculated. We tested these strains in rice plants, using rich clay soils and poor sandy soils, under a dilution-to-extinction diversity gradient. Results show that, as the model suggested, Burkholderia was a better PGPB in poor soils and Enterobacter was a better PGPB in rich soils, and that P solubilization and production of plant hormones by the bacterial communities are indeed inversely correlated. Some of the predictions of the model were not confirmed, specifically on the display of each trait in the rhizosphere and endosphere niches. The diversity gradient shows that PGPB efficiency, strain survival, and strain niche colonization largely depend on the initial microbial community. On the last chapter of this thesis, we used a novel statistical methodology when analyzing the impact of bacterial inoculation on rhizosphere communities under the assumptions of invasion ecology. Although some of our hypothesis did not hold in this case, they are still interesting to consider, and the novel methodology can be very useful for PGPB research as it facilitates comparisons of next generation sequencing results of a test group and a standard, like a non-inoculated control. We conclude this thesis stating that our model and the statistical methodology presented can be very useful for PGPB research and application.

A alta produção avícola nacional gera milhares de toneladas de penas de aves como resíduo por ano. Considerando que este resíduo é composto por aproximadamente 90% de queratina, a busca pelo tratamento e reaproveitamento desta proteína torna-se de grande interesse ambiental e econômico. A biodegradação por diversos microrganismos tem sido abordada como uma alternativa ao atual tratamento termo-mecânico. Este trabalho tem como objetivo estudar a aplicação de diferentes bactérias em comunidades na degradação de dois resíduos provenientes da indústria aviária: penas de aves cruas e farinha de pena. Como ferramentas para montagem de comunidades microbianas foram avaliados dois planejamentos experimentais: Plackett-Burman e Fatorial Completo. O primeiro deles foi utilizado no rastreamento de bactérias importantes na degradação de penas de aves cruas, resultando na seleção de quatro bactérias (Bacillus subtilis S14, Bacillus cereus NP4, Bacillus subtilis NP5 e Macrococcus caseolyticus FCA7) e no incremento de 4% na degradação deste resíduo comparando os microrganismos isoladamente e em comunidades. Quando penas não autoclavadas foram utilizadas, a adição de Bacillus subtilis NP5 foi suficiente para aumentar a degradação de 14% para 33% O segundo planejamento avaliou a influência da presença de bactérias na degradação de farinha de penas. Assim como ocorre em penas de aves cruas, a bactéria Bacillus subtilis NP5 mostrou-se essencial para obtenção de alta degradação. Após observar a formação de biofilme sobre a superfície deste resíduo por microscopia eletrônica de varredura, foi avaliada a sua relação com a produção de queratinases e a degradação deste resíduo. Considerando as quatro bactérias isoladas e em comunidades, os resultados demonstram que não há uma relação direta entre os parâmetros avaliados. Porém, a maior degradação obtida pelo Bacillus subtilis NP5 parece envolver tanto a produção de queratinase quanto a alta formação de biofilme. / The high Brazilian poultry production generates thousands of tons of feathers as a waste, per year. Since its is composed of approximately 90% of keratin, the search for treatment and reuse of this protein becomes of great environmental and economic interest. The biodegradation by various microorganisms has been discussed as an alternative to replace the current thermo-mecanical treatment. This work aimed to investigate the application of different bacterial strains in communities during degradation of two keratin wastes from the poultry industry: raw feathers and feather meal. Two experimental designs were used as tools for microbial communities: Complete Factorial and Plackett-Burman. The first one was used to screen bacteria of importance in the degradation of raw feathers. It allowed the selection of four bacteria (Bacillus subtilis S14, NP4 Bacillus cereus, Bacillus subtilis NP5 and Macrococcus caseolyticus FCA7) and improved feather degradation in 4% by comparing the isolates and microbial communities. Using non-autoclaved feathers, the addition of Bacillus subtilis NP5 only was enough to increase the degradation of 14% to 33%. As occurs in raw feathers, the bacterium Bacillus subtilis NP5 was strongly involved and essential for obtaining high percentage of degradation. Biofilm formation in feather surface was demonstrated by scanning electron microscopy Whether this phenomenon was directly related to the production of keratinase and degradation of this waste was also evaluated. Considering the action of each bacterium strain alone or in communities, results show that there is not a direct relationship between the evaluated parameters. It was demonstrated that the highest degradation obtained by Bacillus subtilis NP5 appears to involve both the production of keratinase and high biofilm formation.

A alta produção avícola nacional gera milhares de toneladas de penas de aves como resíduo por ano. Considerando que este resíduo é composto por aproximadamente 90% de queratina, a busca pelo tratamento e reaproveitamento desta proteína torna-se de grande interesse ambiental e econômico. A biodegradação por diversos microrganismos tem sido abordada como uma alternativa ao atual tratamento termo-mecânico. Este trabalho tem como objetivo estudar a aplicação de diferentes bactérias em comunidades na degradação de dois resíduos provenientes da indústria aviária: penas de aves cruas e farinha de pena. Como ferramentas para montagem de comunidades microbianas foram avaliados dois planejamentos experimentais: Plackett-Burman e Fatorial Completo. O primeiro deles foi utilizado no rastreamento de bactérias importantes na degradação de penas de aves cruas, resultando na seleção de quatro bactérias (Bacillus subtilis S14, Bacillus cereus NP4, Bacillus subtilis NP5 e Macrococcus caseolyticus FCA7) e no incremento de 4% na degradação deste resíduo comparando os microrganismos isoladamente e em comunidades. Quando penas não autoclavadas foram utilizadas, a adição de Bacillus subtilis NP5 foi suficiente para aumentar a degradação de 14% para 33% O segundo planejamento avaliou a influência da presença de bactérias na degradação de farinha de penas. Assim como ocorre em penas de aves cruas, a bactéria Bacillus subtilis NP5 mostrou-se essencial para obtenção de alta degradação. Após observar a formação de biofilme sobre a superfície deste resíduo por microscopia eletrônica de varredura, foi avaliada a sua relação com a produção de queratinases e a degradação deste resíduo. Considerando as quatro bactérias isoladas e em comunidades, os resultados demonstram que não há uma relação direta entre os parâmetros avaliados. Porém, a maior degradação obtida pelo Bacillus subtilis NP5 parece envolver tanto a produção de queratinase quanto a alta formação de biofilme. / The high Brazilian poultry production generates thousands of tons of feathers as a waste, per year. Since its is composed of approximately 90% of keratin, the search for treatment and reuse of this protein becomes of great environmental and economic interest. The biodegradation by various microorganisms has been discussed as an alternative to replace the current thermo-mecanical treatment. This work aimed to investigate the application of different bacterial strains in communities during degradation of two keratin wastes from the poultry industry: raw feathers and feather meal. Two experimental designs were used as tools for microbial communities: Complete Factorial and Plackett-Burman. The first one was used to screen bacteria of importance in the degradation of raw feathers. It allowed the selection of four bacteria (Bacillus subtilis S14, NP4 Bacillus cereus, Bacillus subtilis NP5 and Macrococcus caseolyticus FCA7) and improved feather degradation in 4% by comparing the isolates and microbial communities. Using non-autoclaved feathers, the addition of Bacillus subtilis NP5 only was enough to increase the degradation of 14% to 33%. As occurs in raw feathers, the bacterium Bacillus subtilis NP5 was strongly involved and essential for obtaining high percentage of degradation. Biofilm formation in feather surface was demonstrated by scanning electron microscopy Whether this phenomenon was directly related to the production of keratinase and degradation of this waste was also evaluated. Considering the action of each bacterium strain alone or in communities, results show that there is not a direct relationship between the evaluated parameters. It was demonstrated that the highest degradation obtained by Bacillus subtilis NP5 appears to involve both the production of keratinase and high biofilm formation.

Bactérias de solo interagem com plantas e são componentes chave para saúde e vigor vegetal. As associações e interações naturais de plantas e bactérias podem ser manipuladas pela adição de inoculantes bacterianos, que são de grande interesse para a agricultura. Porém, mesmo linhagens bacterianas eficientes e extensivamente testadas em diferentes condições podem falhar em agir como bactérias promotoras de crescimento vegetal (plant growth promoting bacteria, PGPB) em total eficiência e em todos os casos. Isso ocorre devido às numerosas, e complexas, interações entre a planta, o inoculante, a comunidade bacteriana e o ambiente. Esta tese buscou detectar padrões em interações planta-bactéria, para que o inoculante certo seja adicionado nas condições certas. Usando dados de mais de 2200 estirpes isoladas em diversos projetos de nosso grupo, propusemos um modelo que busca explicar quais características bacterianas seriam selecionadas pela planta em condições pobres ou ricas em nutrientes. O modelo propõe que plantas irão favorecer solubilizadores de fosfato (P), como Burkholderia, em condições pobres em nutrientes, e produtores de hormônio vegetal, como Enterobacter, em condições ricas em nutrientes. Este modelo foi, então, testado em um microcosmo, inoculando Burkholderia e Enterobacter, isoladas e em co-inoculação. Testamos estas estirpes em plantas de arroz, usando solos argilosos ricos e arenosos pobres, em um gradiente de diversidade de diluição-até-extinção. Os resultados mostraram que, como sugerido pelo modelo, Burkholderia era uma melhor PGPB em solos pobres, Enterobacter era uma melhor PGPB em solos ricos, e que a solubilização de P e produção de hormônios vegetais são inversamente correlacionadas. Algumas das previsões do modelo não foram confirmadas, especificamente na quantificação de cada característica nos nichos rizosférico e endofítico. O gradiente de diversidade mostrou que eficiência de PGPB, sobrevivência das linhagens e colonização dos nichos são bastante dependentes da comunidade microbiana inicial. No ultimo capítulo desta tese, uma nova metodologia estatística foi testada, enquanto analisou-se o impacto da inoculação bacteriana nas comunidades rizosféricas em relação a teorias da ecologia de invasão. Apesar de algumas de nossas hipóteses terem sido rejeitadas, elas ainda assim são consideravelmente interessantes, e a nova metodologia pode ser muito útil para pesquisa em PGPB, pois ela facilita comparações de resultados de sequenciamento de nova geração. Nós concluímos esta tese afirmando que o modelo e a metodologia estatística apresentada podem ser muito úteis para pesquisa e aplicação de PGPB. / Soil bacteria greatly interact with plants, and are key components for plant health and vigor. The natural associations and interactions of plant and bacteria can be manipulated by addition of bacterial inoculants, which are of great interest to agriculture. However, even highly efficient bacterial strains extensively tested under diverse conditions might fail to act as plant growth promoting bacteria (PGPB) at full efficiency and at all times. This happens because of the multiple, complex interactions between the plant, the inoculant, the bacterial community and the environment. This thesis aims to detect patterns in plant-bacteria interactions, so that the right inoculant is added at the right conditions. Using data over 2200 strains isolated in several projects from our research group, we raised a model that proposes to explain which bacterial traits would be selected by the plant in nutrient poor or nutrient rich conditions. Our model says that plants will favor P solubilizers, like Burkholderia, in nutrient poor conditions and plant hormone producers, like Enterobacter, in nutrient rich conditions. This model was then tested in a diversity gradient microcosm, inoculating Burkholderia and Enterobacter, as single strains and also co-inoculated. We tested these strains in rice plants, using rich clay soils and poor sandy soils, under a dilution-to-extinction diversity gradient. Results show that, as the model suggested, Burkholderia was a better PGPB in poor soils and Enterobacter was a better PGPB in rich soils, and that P solubilization and production of plant hormones by the bacterial communities are indeed inversely correlated. Some of the predictions of the model were not confirmed, specifically on the display of each trait in the rhizosphere and endosphere niches. The diversity gradient shows that PGPB efficiency, strain survival, and strain niche colonization largely depend on the initial microbial community. On the last chapter of this thesis, we used a novel statistical methodology when analyzing the impact of bacterial inoculation on rhizosphere communities under the assumptions of invasion ecology. Although some of our hypothesis did not hold in this case, they are still interesting to consider, and the novel methodology can be very useful for PGPB research as it facilitates comparisons of next generation sequencing results of a test group and a standard, like a non-inoculated control. We conclude this thesis stating that our model and the statistical methodology presented can be very useful for PGPB research and application.

Orientador : Prof. Dr. Fábio de Oliveira Pedrosa / Coorientadores : Profª. Drª. Maria Berenice Reynaud Steffens e Prof. Dr. Roberto Tadeu Raittz / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ciências : Bioquímica. Defesa: Curitiba, 27/07/2016 / Inclui referências: f. 113-121 / Resumo: O processo de reconstrução completa da sequência de DNA dos genomas bacterianos ainda é complexo. Apenas 13% dos projetos de sequenciamento de genomas procarióticos são concluídos. Versões rascunho da sequência do genoma são depositadas nos bancos de dados públicos, na forma fragmentada de contigs e com prováveis perdas de informações gênicas. Esta tese tem o objetivo de identificar erros de montagem e melhorar o processo de montagem de genomas de bactérias. Padrões biólogos observados em sequências genômicas e a utilização de informação a priori permitem a identificação de regiões com erros de montagem, reorganizar as sequências e melhorar a montagem do genoma. Com a finalidade de melhorar a finalização das montagens, os contigs são quebrados nos pontos de máximo e mínimo local da curva Fuzzy-GC-Skew e armazenados em nós de um grafo sem bordas. Esses nós são ordenados com base na sequência de referência e submetidos para fechamento das lacunas pelo jFGap. No método desenvolvido neste trabalho - G-Finisher -, os contigs são quebrados nos pontos críticos da curva Fuzzy GC Skew, reordenados e as lacunas fechadas com o jFGap. O G-Finisher foi testado nas 96 montagens obtidas pelo GAGE-B e reduziu na média 86% o número de contigs. G-Finisher pode facilmente melhorar os projetos de montagens de genomas de procariotos, de modo que os programas de montagem podem ser melhorados com a incorporação do G-Finisher ou com a utilização de padrões de sequências biológicas. O software e o código-fonte, escrito em Java, foram licenciados na forma do software livre e disponibilizados em http://gfinisher.sourceforge.net/. / Abstract: The process of reconstruction of complete genome from DNA sequences is still complex. Only 13% of the prokaryotic genome sequencing projects are completely finished. Draft genome sequences deposited in public databases are fragmented in contigs and may lack the full gene content. To identify assembly errors and improve the assembly process of bacterial genomes are the purpose of this work. The biological patterns observed in genomic sequences and the application of a priori information allows the identification of misassembled regions, and the reorganization and improvement of the overall genome assembly. In order to improve the finishing of genome assemblies the contigs are broken down at the peaks (all critical points) of a Fuzzy-GC-Skew-Moving-Average graph and stored in computer nodes in a graph data structure without edges. These nodes are ordered following a reference and submitted to the gap closing software jFGap. In the proposed new method - GFinisher - critical peaks in Fuzzy GC skew graphs are broken down, reassembled and closed using jFGap. The number of contigs decreases by up 86%. This has been successfully applied to the 96 genome assemblies described and provide by GAGE-B. GFinisher can easily optimize assemblies of prokaryotic draft genomes and can be used to improve the assembly programs using biological genome sequence patterns. The software was written em Java, licensed in open-source and the binaires and source code are available at http://gfinisher.sourceforge.net/. Keywords: genome finisher, gap close, contig order, genome assembly

Bactérias de solo interagem com plantas e são componentes chave para saúde e vigor vegetal. As associações e interações naturais de plantas e bactérias podem ser manipuladas pela adição de inoculantes bacterianos, que são de grande interesse para a agricultura. Porém, mesmo linhagens bacterianas eficientes e extensivamente testadas em diferentes condições podem falhar em agir como bactérias promotoras de crescimento vegetal (plant growth promoting bacteria, PGPB) em total eficiência e em todos os casos. Isso ocorre devido às numerosas, e complexas, interações entre a planta, o inoculante, a comunidade bacteriana e o ambiente. Esta tese buscou detectar padrões em interações planta-bactéria, para que o inoculante certo seja adicionado nas condições certas. Usando dados de mais de 2200 estirpes isoladas em diversos projetos de nosso grupo, propusemos um modelo que busca explicar quais características bacterianas seriam selecionadas pela planta em condições pobres ou ricas em nutrientes. O modelo propõe que plantas irão favorecer solubilizadores de fosfato (P), como Burkholderia, em condições pobres em nutrientes, e produtores de hormônio vegetal, como Enterobacter, em condições ricas em nutrientes. Este modelo foi, então, testado em um microcosmo, inoculando Burkholderia e Enterobacter, isoladas e em co-inoculação. Testamos estas estirpes em plantas de arroz, usando solos argilosos ricos e arenosos pobres, em um gradiente de diversidade de diluição-até-extinção. Os resultados mostraram que, como sugerido pelo modelo, Burkholderia era uma melhor PGPB em solos pobres, Enterobacter era uma melhor PGPB em solos ricos, e que a solubilização de P e produção de hormônios vegetais são inversamente correlacionadas. Algumas das previsões do modelo não foram confirmadas, especificamente na quantificação de cada característica nos nichos rizosférico e endofítico. O gradiente de diversidade mostrou que eficiência de PGPB, sobrevivência das linhagens e colonização dos nichos são bastante dependentes da comunidade microbiana inicial. No ultimo capítulo desta tese, uma nova metodologia estatística foi testada, enquanto analisou-se o impacto da inoculação bacteriana nas comunidades rizosféricas em relação a teorias da ecologia de invasão. Apesar de algumas de nossas hipóteses terem sido rejeitadas, elas ainda assim são consideravelmente interessantes, e a nova metodologia pode ser muito útil para pesquisa em PGPB, pois ela facilita comparações de resultados de sequenciamento de nova geração. Nós concluímos esta tese afirmando que o modelo e a metodologia estatística apresentada podem ser muito úteis para pesquisa e aplicação de PGPB. / Soil bacteria greatly interact with plants, and are key components for plant health and vigor. The natural associations and interactions of plant and bacteria can be manipulated by addition of bacterial inoculants, which are of great interest to agriculture. However, even highly efficient bacterial strains extensively tested under diverse conditions might fail to act as plant growth promoting bacteria (PGPB) at full efficiency and at all times. This happens because of the multiple, complex interactions between the plant, the inoculant, the bacterial community and the environment. This thesis aims to detect patterns in plant-bacteria interactions, so that the right inoculant is added at the right conditions. Using data over 2200 strains isolated in several projects from our research group, we raised a model that proposes to explain which bacterial traits would be selected by the plant in nutrient poor or nutrient rich conditions. Our model says that plants will favor P solubilizers, like Burkholderia, in nutrient poor conditions and plant hormone producers, like Enterobacter, in nutrient rich conditions. This model was then tested in a diversity gradient microcosm, inoculating Burkholderia and Enterobacter, as single strains and also co-inoculated. We tested these strains in rice plants, using rich clay soils and poor sandy soils, under a dilution-to-extinction diversity gradient. Results show that, as the model suggested, Burkholderia was a better PGPB in poor soils and Enterobacter was a better PGPB in rich soils, and that P solubilization and production of plant hormones by the bacterial communities are indeed inversely correlated. Some of the predictions of the model were not confirmed, specifically on the display of each trait in the rhizosphere and endosphere niches. The diversity gradient shows that PGPB efficiency, strain survival, and strain niche colonization largely depend on the initial microbial community. On the last chapter of this thesis, we used a novel statistical methodology when analyzing the impact of bacterial inoculation on rhizosphere communities under the assumptions of invasion ecology. Although some of our hypothesis did not hold in this case, they are still interesting to consider, and the novel methodology can be very useful for PGPB research as it facilitates comparisons of next generation sequencing results of a test group and a standard, like a non-inoculated control. We conclude this thesis stating that our model and the statistical methodology presented can be very useful for PGPB research and application.

A alta produção avícola nacional gera milhares de toneladas de penas de aves como resíduo por ano. Considerando que este resíduo é composto por aproximadamente 90% de queratina, a busca pelo tratamento e reaproveitamento desta proteína torna-se de grande interesse ambiental e econômico. A biodegradação por diversos microrganismos tem sido abordada como uma alternativa ao atual tratamento termo-mecânico. Este trabalho tem como objetivo estudar a aplicação de diferentes bactérias em comunidades na degradação de dois resíduos provenientes da indústria aviária: penas de aves cruas e farinha de pena. Como ferramentas para montagem de comunidades microbianas foram avaliados dois planejamentos experimentais: Plackett-Burman e Fatorial Completo. O primeiro deles foi utilizado no rastreamento de bactérias importantes na degradação de penas de aves cruas, resultando na seleção de quatro bactérias (Bacillus subtilis S14, Bacillus cereus NP4, Bacillus subtilis NP5 e Macrococcus caseolyticus FCA7) e no incremento de 4% na degradação deste resíduo comparando os microrganismos isoladamente e em comunidades. Quando penas não autoclavadas foram utilizadas, a adição de Bacillus subtilis NP5 foi suficiente para aumentar a degradação de 14% para 33% O segundo planejamento avaliou a influência da presença de bactérias na degradação de farinha de penas. Assim como ocorre em penas de aves cruas, a bactéria Bacillus subtilis NP5 mostrou-se essencial para obtenção de alta degradação. Após observar a formação de biofilme sobre a superfície deste resíduo por microscopia eletrônica de varredura, foi avaliada a sua relação com a produção de queratinases e a degradação deste resíduo. Considerando as quatro bactérias isoladas e em comunidades, os resultados demonstram que não há uma relação direta entre os parâmetros avaliados. Porém, a maior degradação obtida pelo Bacillus subtilis NP5 parece envolver tanto a produção de queratinase quanto a alta formação de biofilme. / The high Brazilian poultry production generates thousands of tons of feathers as a waste, per year. Since its is composed of approximately 90% of keratin, the search for treatment and reuse of this protein becomes of great environmental and economic interest. The biodegradation by various microorganisms has been discussed as an alternative to replace the current thermo-mecanical treatment. This work aimed to investigate the application of different bacterial strains in communities during degradation of two keratin wastes from the poultry industry: raw feathers and feather meal. Two experimental designs were used as tools for microbial communities: Complete Factorial and Plackett-Burman. The first one was used to screen bacteria of importance in the degradation of raw feathers. It allowed the selection of four bacteria (Bacillus subtilis S14, NP4 Bacillus cereus, Bacillus subtilis NP5 and Macrococcus caseolyticus FCA7) and improved feather degradation in 4% by comparing the isolates and microbial communities. Using non-autoclaved feathers, the addition of Bacillus subtilis NP5 only was enough to increase the degradation of 14% to 33%. As occurs in raw feathers, the bacterium Bacillus subtilis NP5 was strongly involved and essential for obtaining high percentage of degradation. Biofilm formation in feather surface was demonstrated by scanning electron microscopy Whether this phenomenon was directly related to the production of keratinase and degradation of this waste was also evaluated. Considering the action of each bacterium strain alone or in communities, results show that there is not a direct relationship between the evaluated parameters. It was demonstrated that the highest degradation obtained by Bacillus subtilis NP5 appears to involve both the production of keratinase and high biofilm formation.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:51:19Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo4488_1.pdf: 877722 bytes, checksum: aebb28bad5f7b64dcc8fe3c179caf4a9 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2005 / O xileno, também chamado de dimetilbenzeno, é um hidrocarboneto monoaromático existente sob as três formas isoméricas: orto, meta e para. Tem ampla utilização em tintas, colas, tintas de impressão, na formulação de pesticidas, nas indústrias do couro e da borracha, em laboratórios histológicos e como componente da gasolina. A constante introdução desse composto no ambiente pode ocasionar problemas ambientais e a saúde humana devido à sua toxicidade. Uma alternativa para eliminar ou minimizar esses problemas é a biorremediação, tecnologia que utiliza microrganismos para degradarem poluentes. Este trabalho objetiva estudar a biodegradabilidade de isômeros de xileno por bactérias isoladas do Terminal Portuário de Suape-PE. A partir de quarenta culturas bacterianas, previamente isoladas de ambiente poluído por petroderivado, foi realizada a seleção de linhagens degradadoras, isoladas e em consórcios, aplicando-se a técnica do indicador redox 2,6 diclorofenol indofenol, utilizando os isômeros de xileno isolados e a mistura deles. A linhagem selecionada foi identificada e aclimatada, variando-se a concentração da fonte oleosa (1%, 3% e 5% v/v) em meio mineral de Bushnell- Haas (BH). Os ensaios de biodegradação foram efetuados em frascos Erlenmeyer (500 mL), vedados com rolha de borracha, contendo 75% do meio BH, 20% de inóculo aclimatado e 5% da fonte de carbono, sob agitação de 200 rpm, temperatura de 30±1°C por 24h e 72h, sendo feitas as medidas da quantificação celular e do percentual de biodegradação nos referidos tempos. Das 40 linhagens testadas, a UFPEDA-816 apresentou potencial degradador para os três isômeros de xileno, enquanto que a UFPEDA-837 foi capaz de oxidar apenas os isômeros orto- e meta-xileno e o consórcio formado por essas duas linhagens não apresentou potencialidade para degradar os referidos isômeros. A linhagem UFPEDA-816 foi identificada como Bacillus megaterium. Na aclimatação, os valores de pH ficaram próximos da neutralidade; a cultura apresentou melhor crescimento na presença de orto-xileno e na mistura dos isômeros; houve uma maior redução na tensão superficial do meio quando para-xileno era a fonte oleosa. Nos ensaios de biodegradação, verificou-se, após 24h, um crescimento significativo do B. megaterium com orto-xileno e com a mistura dos isômeros; após 72h, houve uma redução do crescimento celular na presença de todas as fontes de carbono. O maior percentual de biodegradação ocorreu nas primeiras 24h, sendo significativo apenas para orto-xileno

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:53:37Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5155_1.pdf: 2342299 bytes, checksum: b730313f534dc9332a411c31eef42ab4 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2005 / Amostras de bactérias pertencentes à família Bacillaceae foram isoladas de solo do Porto do Recife, de uma área contaminada por petróleo; de efluente e lodo de indústria têxtil, identificadas 26 amostras como Bacillus licheniformis e 02 amsotras de Geobacillus stearothermophilus, apresentando similaridade quanto as características morfofisiológicas e bioquímicas tais como: crescimento em diferentes temperaturas e concentrações de cloreto de sódio; utilização do citrato; redução do nitrato a nitrito; produção de oxidase, catalase e amilase; fermentação de açúcares; posição dos endosporos; hemólise e susceptibilidade aos antibióticos. Das espécies estudadas, a nova amostra de G.stearothermophilus apresentou características consideradas biotecnologicamente interessantes de termofilia e halofilia, além de uma excelente capacidade de produção de biossurfactante, com estabilidade em condições adversas de pH, temperatura e salinidade, demonstrando grande reduçao da tensão superficial. O dibenzotiofeno (DBT), composto organosulfurado presente em combustíveis como óleo diesel e lubrificantes foi analisado seu processo de degradação por G. stearothermophilus. Observou-se que o microrganismo foi capaz de degradar 77% do dibenzotiofeno, clivando suas ligações carbono-carbono, retirando o átomo de enxofre, transformando-o em compostos alifáticos de fácil degradação ambiental. O novo isolado de G. stearothermophilus UCP 986 apresenta caracteristicas importantes em condições adversas (termofilia e halofilia), demonstrando ser um excelente candidato em tratamentos in situ nos processos de melhoramento da recuperação de óleo (MEOR) em refinarias

Submitted by Fernanda Rodrigues de Lima (fernanda.rlima@ufpe.br) on 2018-08-28T20:48:32Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Paula Katharina Nogueira da Silva.pdf: 989113 bytes, checksum: 64057e858e7bb3a184365e313f0b1b78 (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-09-06T22:44:46Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Paula Katharina Nogueira da Silva.pdf: 989113 bytes, checksum: 64057e858e7bb3a184365e313f0b1b78 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-06T22:44:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Paula Katharina Nogueira da Silva.pdf: 989113 bytes, checksum: 64057e858e7bb3a184365e313f0b1b78 (MD5) Previous issue date: 2015-02-27 / FACEPE / A produção de etanol combustível em destilarias do nordeste brasileiro apresenta constantemente o seu rendimento em etanol comprometido pela presença de bactérias, como a Lactobacillus vini. Esta espécie foi recentemente identificada na produção de vinho e etanol, estando associada a presença de leveduras contaminantes, como a Dekkera bruxellensis. Este trabalho teve como objetivo avaliar a assimilação de diversos açúcares presentes nos diferentes substratos industriais nos quais esta bactéria está presente. A linhagem industrial L. vini JP 7.8.9, isolada de destilarias do Nordeste brasileiro, foi utilizada como modelo de estudo. Os ensaios de assimilação foram realizados utilizando o kit API 50 CHL, o que resultou em um perfil de assimilação de açúcares muito semelhante ao da linhagem tipo. Entretanto, a variabilidade fenotípica intraespecífica observada não permitiu a identificação de fatores que sugerissem adaptação a quaisquer dos tipos de substratos industriais, mas sugere a possibilidade de que estas variações sejam produto de uma diversidade genômica causada pela presença de elementos móveis identificados recentemente no sequenciamento de seu genoma. Ensaios de crescimento em anaerobiose em que houve variação das fontes de carbono e de nitrogênio mostraram que celobiose é um dissacarídeo facilmente metabolizado por esta espécie, fato que deve estar associado à presença de vários genes que codificam a enzima β-glicosidase e de transportadores do tipo PTS-celobiose em seu genoma. O presente estudo abre, portanto, importante perspectiva para o inicio da elucidação das características bioquímicas desta bactéria, ainda pouco conhecido, o que permite compreender como este microrganismo consegue se manter no processo de produção de etanol como contaminante, bem como, abre a perspectiva do emprego de L. vini na produção de metabólitos de alto valor agregado, como o ácido láctico, possibilitando ainda o melhoramento de suas habilidades industriais. / Distilleries producing fuel ethanol in the Northeast of Brazil have their ethanol yield constantly compromised by the presence of lactic acid bacteria such as Lactobacillus vini. This species was recently identified in the production of wine and ethanol, associated with contaminant yeast such as Dekkera bruxellensis. This study evaluated the assimilation of several sugars present in different industrial substrates in which this bacterium is found. The industrial strain L. vini JP 7.8.9, isolated distilleries in Northeast Brazil, was used as a model. Assimilation tests performed with the API 50 CHL kit resulted in a sugar assimilation profile very similar to the type strain. However, intraspecific phenotypic variability did not allow the identification of factors that suggest adaptation to any types of industrial substrates. It suggests that these variations are the product of genomic diversity caused by the presence of newly identified mobile elements in its genome sequencing data. Under anaerobic growth assays varying carbon and nitrogen sources showed that cellobiose is a disaccharide easily metabolized by this species, which might be related to the presence of several genes encoding forβ-glucosidase enzyme and PTScellobiose transport system in its genome. The present study opens an important perspective to the elucidation of the biochemical characteristics of this microorganism, still poorly known, which allows us to understand how this organism can be consistently found in the ethanol production process as a contaminant. Additionally, our study opens the prospect of the employment of L. vini in the production of high value-added metabolites, such as lactic acid, also enabling the improvement of its industrial skills.