Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-04-07T13:57:20Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2824180 bytes, checksum: 35078d63ffeaef3e4935030bf53dc74e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-07T13:57:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2824180 bytes, checksum: 35078d63ffeaef3e4935030bf53dc74e (MD5) Previous issue date: 2016-08-18 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Esse estudo é iniciado com uma revisão bibliográfica em que aborda a biorremediação de hidrocarbonetos pesados e hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (PAHs). Na revisão, são explorados aspectos que incluem a obtenção de micro- organismos com capacidade de degradar hidrocarbonetos, vias metabólicas de biodegradação, as consequências ambientais da contaminação e por fim aborda novos estudos que utilizam estratégias e novas tecnologias de biorremediação possíveis em ambientes aquáticos e solos. A parte experimental de nosso estudo segue a mesma linha de pesquisa desenvolvida durante o mestrado. De maneira preventiva, busca-se avaliar e desenvolver metodologias para biorremediar as adjacências da Ilha da Trindade, ambiente pristino e de valor ecológico, caso ocorram acidentes envolvendo o derramamento de hidrocarbonetos. Inicialmente, objetivamos avaliar o genoma dos isolados bacterianos autóctones da comunidade microbiana existente nas águas marinhas que circundam a Ilha da Trindade, Rhodococcus rhodochrous TRN7 e Nocardia farcinica TRH1, isolados durante o trabalho de mestrado como sendo capazes de degradar uma grande variedade de hidrocarbonetos de petróleo. Nosso objetivo também foi avaliar a estrutura da comunidade microbiana e o catabolismo de fenantreno após contaminação de microcosmos contendo água coletada na mesma região e utilizar micro-organismos autóctones como estratégia de bioaumentação. Por fim, objetivou-se desenvolver um produto biotecnológico baseado em emulsões duplas W/O/W fertilizadas, capaz de promover a bioestimulação sem a perda instantânea de nutrientes em águas oceânicas oligotróficas contaminadas por compostos orgânicos hidrofóbicos. Os genomas de R. rhodochrous TRN7 e N. farcinica TRH1 possuem genes de degradação de compostos alifáticos e aromáticos, sendo que 17 genes envolvidos com a biossíntese de antibióticos foram anotados com o genoma de R. rhodochrous TRN7, enquanto que no genoma de N. farcinica TRH1 foram identificados genes relacionados à degradação de caprolactam, precurssor do nylon, e do pesticida atrazina, o que torna ambos os isolados candidatos a serem empregados tanto em estratégias de bioaumentação quanto em outras áreas biotecnológicas. Após a contaminação de microcosmos com hidrocarbonetos, a comunidade microbiana da água litorânea da Ilha da Trindade passa a ser dominada por Gammaproteobacteria, grupo que compõe mais de 72% das sequências analisadas, enquanto que no tratamento controle houve predomínio de Proteobacteria (95% das sequências). Destaca-se a abundância de representantes do gênero Alteromonas, presentes em todos os tratamentos contaminados, com maior valor de abundância (66% das sequências) no tratamento contendo apenas fenantreno como contaminante. Decorridos 30 dias da contaminação, os valores de diversidade foram reduzidos, havendo domínio de grupos bacterianos reconhecidos pela presença de membros com atividade hidrocarbonoclástica. A capacidade de mineralização de fenantreno pela microbiota autóctone da Ilha da Trindade é reduzida quando outros PAHs e hidrocarbonetos de alto peso molecular estão presentes no ambiente. Em relação às emulsões produzidas, nossos resultados mostraram que elas podem ser utilizadas com o propósito de liberação gradual de nutrientes na fase aquosa dispersa. A emulsão é composta por gotículas que variam em um amplo espectro de tamanho que se desestabilizam temporalmente, resultando na liberação da inorgânicos. Quando utilizadas em hidrocarbonoclásticas, fase aquosa conjunto em microcosmos interna, ou contendo não, água contendo nutrientes com bactérias litorânea da Ilha da Trindade contaminada com petróleo, as emulsões W/O/W fertilizadas proporcionaram aumentos significativos da atividade microbiana. Como conclusões, nosso trabalho mostrou que a contaminação por hidrocarbonetos resulta na perda de diversidade microbiana da comunidade microbiana da água litorânea da Ilha da Trindade, e que um ambiente considerado pristino possui microbiota capaz de degradar hidrocarbonetos. Por fim, conclui-se que emulsões duplas W/O/W fertilizadas são uma alternativa para proporcionar aumento significativo na atividade catabólica de hidrocarbonetos em ambientes marinhos oligotróficos. / This study starts with a literature review approach in heavy hydrocarbon bioremediation and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). In the review are explored aspects from obtaining microorganisms capable of degrading hydrocarbons, metabolic biodegradation pathways, environmental consequences of contamination and finally discusses new studies using new strategies and bioremediation technologies in water and soil environments. The experimental part of our study follows the same research line developed during the Masters. Preventively, seeks to assess and develop bioremediation methodologies for Trindade Island shoreline, pristine environment with ecological value, should they occur involving the oil spill. Initially we aimed to evaluate the genome of indigenous bacterial isolates Rhodococcus rhodochrous TRN7 and Nocardia farcinica TRH1, isolated during master’s work as being capable of degrading a wide range of petroleum hydrocarbons. Our aim was also to evaluate the microbial community structure and metabolism of PAHs after contamination in microcosms and use indigenous microorganisms as bioaugmentation strategy. Finally, it aimed to develop a biotechnolocal product based on double emulsion W/O/W fertilized able to promote biostimulation without the instant loss of nutrients in oligotrophic oceanic waters contaminated with hydrophobic organic compounds. The genomes of R. rhodochrous TRN7 and N. farcinica TRH1 presents aliphatic and aromatic compounds degradation genes. Moreover, 17 genes involved in the biosynthesis of antibiotics were recorded in the genome of R. rhodochrous TRN7 while in the genome of N. farcinica TRH1 were identified genes related to the degradation of caprolactam, a nylon precursor, and the pesticide atrazine, which makes the isolates candidates to be used in both strategies bioaugmentation as for other biotechnological activity. After contamination by hydrocarbons, in microcosms, the microbial community of the coastal water from Trindade Island becomes dominated by Gammaproteobacteria, a group that makes up more than 72% of the analyzed sequences, while in the control treatment predominated Proteobacteria (95% of the sequences). Noteworthy is the abundance of representatives of the genus Alteromonas, present in all the contaminated treatments with highest abundance (66% of the sequences) in the treatment containing phenanthrene as only contaminant. After 30 days of contamination, diversity values were reduced, with domain of bacterial groups recognized by the presence of members with hydrocarbonoclastic activity. The phenanthrene mineralization capacity by the indigenous microbiota of the Trindade Island is reduced when other PAHs and high molecular weight hydrocarbons are present in the environment, however, does not cease to occur. With respect to emulsions produced, our results showed that they can be used for the purpose of slow release nutrients in the dispersed aqueous phase. The emulsion comprises droplets ranging in a wide range of size that destabilize temporally, resulting in the release of the internal aqueous phase, containing inorganic nutrients. When used together or not, hydrocarbonoclastic bacteria in microcosms containing coastal water from Trindade Island contaminated with oil, the fertilized W/O/W emulsion provided significant increases in microbial activity. In conclusion, our work has shown that hydrocarbons contamination results in the loss of microbial diversity in marine environments, in addition to state that as environment considered pristine has microbiota capable of degrading hydrocarbons and therefore it becomes viable the use of strategies as biostimulation and bioaugmentation employing indigenous bacterial isolates previously selected. Finally, it is concluded that fertilized W/O/W emulsions are an alternative to provide significant increase in catabolic activity hydrocarbons oligotrophic marine environments.