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O aumento do uso de pesticidas para erradicação de pragas e ervas daninhas resultou no aumento da produção agrícola mundial, contudo, levou à preocupação sobre os impactos ambientais, sociais e econômicos decorrentes dessa prática. A microbiota nativa do solo é muito importante para manter a qualidade desse ambiente, mas com o uso intensivo de agroquímicos foram observadas alterações na biomassa microbiana e na formação de grandes quantidades de resíduos tóxicos. O presente estudo teve como objetivo avaliar o potencial genético das frações cultiváveis e não cultiváveis do solo para degradação de três diferentes herbicidas e verificar se a pressão seletiva exercida pela presença de um determinado herbicida tem potencial para alterar a composição da microbiota local, além de identificar os principais gêneros bacterianos cultiváveis da microbiota do solo portadores dos genes de degradação destes herbicidas. Para isso, foram utilizadas seis amostras de solo de diferentes regiões brasileiras, as quais foram obtidas do estado de São Paulo e de áreas de preservação ambiental dos estados do Amazonas e de Goiás. Os principais gêneros bacterianos identificados na microbiota do solo foram: Acinetobacter, Bacillus, Enterobacter, Escherichia, Leclercia, Lysinibacillus, Klebsiella e Staphylococcus e não foram observadas variações nas frações cultiváveis e não cultiváveis do solo quanto ao potencial genético para a degradação dos diferentes herbicidas utilizados.Alguns desses isolados bacterianos apresentaram os genes para a degradação de dois herbicidas (2,4-D e diuron; atrazina e diuron) e ainda isolados que apresentam potencial genético para degradação dos três herbicidas. Além disso, pela análise em HPLC acoplado a espectrometria de massas, algumas bactérias portadoras dos genes de degradação do diuron (puhA e puhB) apresentaram formação dos metabólitos DCPMU, DCPU e DCA, os quais já foram descritos na literatura e também apresentaram metabólitos que ainda não estão descritos na literatura. Por meio das análises de eletroforese em gradiente desnaturante (DGGE) foi possível observar que a pressão seletiva exercida pela presença desses herbicidas altera a composição da microbiota local e a atrazina foi o herbicida que mais afetou a comunidade bacteriana do solo. Portanto, o estudo da diversidade microbiana associada à pressão seletiva causada pelo uso de herbicidas é de grande importância, visto que os herbicidas alteram significativamente a heterogeneidade da comunidade bacteriana do solo. / The use of pesticides to eradicate pests and weeds resulted in increased agricultural production worldwide, however, led to concern about the environmental, social and economic impacts of this practice. Native soil microbiota is very important to maintain the quality of the environment, but with the intensive use of agrochemicals, changes in microbial biomass and formation of large quantities of toxic waste have been observed. This study aimed to evaluate the genetic potential of cultivable and non-cultivable soil fractions to degradate three different herbicides, to verify if the selective pressure exerted by the presence of a particular herbicide has the potential to change the composition of the local microbiota and to identify the main cultivable soil bacterial genera carrying these herbicides degradation genes. For this, six soil samples from different Brazilian regions were used, which were obtained from the state of São Paulo and from environmental preservation areas in the states of Amazonas and Goiás. The main bacterial genera identified in the soil microbiota were: Acinetobacter, Bacillus, Enterobacter, Escherichia, Leclercia, Lysinibacillus, Klebsiella and Staphylococcus, and variations in cultivable and non-cultivable soil fractions genetic potential to degrade various herbicides were observed. Some of these strains harbored genes for degradation of two herbicides (2,4-D and diuron; atrazine and diuron) and other isolates showed genetic potential to degrade one of the three herbicides. Furthermore, analysis with HPLC-MS showed that some bacteria carrying the diuron degradation genes (puhA and puhB) presented formation of metabolites already described in the literature, such DCPMU, DCPU and DCA, and metabolites that have not been described in the literature. By electrophoresis analysis on denaturing gradient (DGGE), was observed that the selective pressure exerted by the presence of these herbicides alters the composition of the local microbiota, being atrazine the herbicide that most affected the bacterial community in the soil. Therefore, the study of the influence of the selective pressure caused by the use of herbicides in the microbial diversity is very important, since herbicides significantly alter the heterogeneity of the soil bacterial community.

O aumento do uso de pesticidas para erradicação de pragas e ervas daninhas resultou no aumento da produção agrícola mundial, contudo, levou à preocupação sobre os impactos ambientais, sociais e econômicos decorrentes dessa prática. A microbiota nativa do solo é muito importante para manter a qualidade desse ambiente, mas com o uso intensivo de agroquímicos foram observadas alterações na biomassa microbiana e na formação de grandes quantidades de resíduos tóxicos. O presente estudo teve como objetivo avaliar o potencial genético das frações cultiváveis e não cultiváveis do solo para degradação de três diferentes herbicidas e verificar se a pressão seletiva exercida pela presença de um determinado herbicida tem potencial para alterar a composição da microbiota local, além de identificar os principais gêneros bacterianos cultiváveis da microbiota do solo portadores dos genes de degradação destes herbicidas. Para isso, foram utilizadas seis amostras de solo de diferentes regiões brasileiras, as quais foram obtidas do estado de São Paulo e de áreas de preservação ambiental dos estados do Amazonas e de Goiás. Os principais gêneros bacterianos identificados na microbiota do solo foram: Acinetobacter, Bacillus, Enterobacter, Escherichia, Leclercia, Lysinibacillus, Klebsiella e Staphylococcus e não foram observadas variações nas frações cultiváveis e não cultiváveis do solo quanto ao potencial genético para a degradação dos diferentes herbicidas utilizados.Alguns desses isolados bacterianos apresentaram os genes para a degradação de dois herbicidas (2,4-D e diuron; atrazina e diuron) e ainda isolados que apresentam potencial genético para degradação dos três herbicidas. Além disso, pela análise em HPLC acoplado a espectrometria de massas, algumas bactérias portadoras dos genes de degradação do diuron (puhA e puhB) apresentaram formação dos metabólitos DCPMU, DCPU e DCA, os quais já foram descritos na literatura e também apresentaram metabólitos que ainda não estão descritos na literatura. Por meio das análises de eletroforese em gradiente desnaturante (DGGE) foi possível observar que a pressão seletiva exercida pela presença desses herbicidas altera a composição da microbiota local e a atrazina foi o herbicida que mais afetou a comunidade bacteriana do solo. Portanto, o estudo da diversidade microbiana associada à pressão seletiva causada pelo uso de herbicidas é de grande importância, visto que os herbicidas alteram significativamente a heterogeneidade da comunidade bacteriana do solo. / The use of pesticides to eradicate pests and weeds resulted in increased agricultural production worldwide, however, led to concern about the environmental, social and economic impacts of this practice. Native soil microbiota is very important to maintain the quality of the environment, but with the intensive use of agrochemicals, changes in microbial biomass and formation of large quantities of toxic waste have been observed. This study aimed to evaluate the genetic potential of cultivable and non-cultivable soil fractions to degradate three different herbicides, to verify if the selective pressure exerted by the presence of a particular herbicide has the potential to change the composition of the local microbiota and to identify the main cultivable soil bacterial genera carrying these herbicides degradation genes. For this, six soil samples from different Brazilian regions were used, which were obtained from the state of São Paulo and from environmental preservation areas in the states of Amazonas and Goiás. The main bacterial genera identified in the soil microbiota were: Acinetobacter, Bacillus, Enterobacter, Escherichia, Leclercia, Lysinibacillus, Klebsiella and Staphylococcus, and variations in cultivable and non-cultivable soil fractions genetic potential to degrade various herbicides were observed. Some of these strains harbored genes for degradation of two herbicides (2,4-D and diuron; atrazine and diuron) and other isolates showed genetic potential to degrade one of the three herbicides. Furthermore, analysis with HPLC-MS showed that some bacteria carrying the diuron degradation genes (puhA and puhB) presented formation of metabolites already described in the literature, such DCPMU, DCPU and DCA, and metabolites that have not been described in the literature. By electrophoresis analysis on denaturing gradient (DGGE), was observed that the selective pressure exerted by the presence of these herbicides alters the composition of the local microbiota, being atrazine the herbicide that most affected the bacterial community in the soil. Therefore, the study of the influence of the selective pressure caused by the use of herbicides in the microbial diversity is very important, since herbicides significantly alter the heterogeneity of the soil bacterial community.

\"Terra Preta de Índio\" (TPI) é um termo utilizado para designar horizontes antrópicos A em solos Amazônicos. Estes solos se destacam pela alta concentração de nutrientes, matéria orgânica e carvão pirogênico. Do ponto de vista microbiológico, a importância destes solos reside no fato de que constituem um habitat de alta diversidade microbiana, sendo também um ambiente propício para a realização de processos de biodegradação, amplamente dependente de enzimas microbianas, como as dioxigenases, que podem utilizar hidrocarbonetos aromáticos como fonte de carbono e energia. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo o estudo da diversidade funcional de genes catabólicos e também de bactérias potencialmente degradadoras de hidrocarbonetos, com base em métodos de isolamento e cultivo, seguidos de abordagens moleculares (sequenciamento e quantificação de genes que codificam para a enzima dioxigenase), além do estudo da influência da incubação desses solos com hidrocarbonetos aromáticos, na diversidade e quantidade de cópias de genes catabólicos. Este trabalho pretende aprimorar a compreensão da relação entre a abundância, riqueza, diversidade e funcionalidade destes genes em bactérias presentes em amostras de solo de TPI, comparativamente à amostras de seus solos originais, também chamados de adjacentes (ADJ) e sob diferentes cultivos (floresta secundária - FS e cultívo agrícola - CULT). Os resultados gerados a partir do isolamento e bioensaio mostraram grande diversidade de gêneros e espécies descritas como degradadores de compostos aromáticos e foi possível observar a predominância de gêneros bacterianos estreitamente relacionados a processos de biodegradação, como por exemplo, Pseudomonas, Burkholderia, Sphingomonas além de representantes dos gêneros Bacillus, Enterobacter, Serratia, entre outros. Com esses resultados foi possível observar diferenças nas comunidades bacterianas quando comparados os diferentes sítios analisados. Alguns gêneros foram exclusivos de cada sítio, o que mostra uma diferença na comunidade bacteriana de acordo com o tipo de solo (TPI e ADJ) e seu uso (FS e CULT), sendo que os solos de TPI apresentaram maior quantidade e número de filotipos potencialmente degradadores do que os sítios ADJ o que demonstra o imenso potencial das bactérias dos solos de TPI para processos de importância biotecnológica. As bibliotecas de clones e o pirosequenciamento do gene catabólico bph mostraram maior diversidade e riqueza de espécies nos sítios de TPI quando comparados com os sítios ADJ. A abundância deste gene determinada por PCR quantitativa mostrou uma maior quantidade de cópias em solos de TPI comparados aos solos ADJ. Os resultados dos microcosmos permitiram observar uma mudança na estrutura da comunidade em relação aos genes de degradação, após a incubação dos solos com compostos aromáticos, além de mostrar um aumento do número de cópias do gene catabólico após a incubação dos solos. De maneira geral este trabalho demonstrou o potencial dos solos de Terra Preta para estudo da diversidade funcional de genes catabólicos e permitiu observar que a diversidade deste gene é mais influênciada pelo tipo de solo (TPI ou ADJ) do que pela cobertura vegetal (floresta secundária ou cultivo agrícola) / \"Amazon Dark Earths\" (ADE) is a term used to describe the anthropic horizons in Amazon soils. These soils are characterized by high concentrations of nutrients, organic matter and black carbon. From the microbiological point of view, the importance of these soils mainly resides in the fact that they constitute a highly diverse microbial habitat, and also an environment for performing various biodegradation processes largely dependent of microbial enzymes, as dioxygenases, that can transform organic compounds in source of carbon and energy. In this context, this study aimed to analyze the functional diversity of bacteria catabolic genes and also analyze potentially hydrocarbons degrader bacteria, based on methods of isolation and culture, followed by molecular approaches (sequencing and quantification of genes encoding the dioxygenase enzyme) additionally to a study of aromatic hydrocarbons incubation of soils and its influence in the diversity and quantity of the catabolic gene. This study aims to understand the relationship between the abundance, richness, diversity and functionality of these genes in ADE soil samples compared to their original soil samples, also called adjacent soils (ADJ), under different land uses (secondary forest - SF and agricultural cultivation - CULT). The results generated from the isolation and bioassay showed wide variety of genera and species described as degrading aromatic compounds and it was possible to observe the predominance of bacterial genera closely related to biodegradation processes, e.g., Pseudomonas, Burkholderia, Sphingomonas and representatives the genera Bacillus, Enterobacter, Serratia, among others. With these results was also observed differences in bacterial communities compared the different sites analyzed. Some genera were unique to each site, which shows a difference in bacterial community according to the soil type (ADE and ADJ) and its use (FS and CULT), and the ADE soils showed a higher amount and number of phylotypes potentially degrading than the ADJ sites which demonstrates the immense potential of ADE soils in bacteria processes with biotechnological importance. The clone libraries and pyrosequencing of catabolic bph gene showed greater diversity and species richness at TPI sites when compared to ADJ sites. The abundance of this gene determined by quantitative PCR showed a greater number of copies of this gene in TPI soils compared to ADJ soils. The results of the microcosms allowed observing changes in the community structure of bph gene after incubation of soil. In this study it was observed a rise in the number of catabolic gene copies after the incubation. Generally this work demonstrated the potential of ADE soils for functional diversity study of catabolic genes and allowed to observe that the diversity of this gene is more influenced by soil type (ADE or ADJ) than by land uses (secondary forest or agricultural cultivation)

\"Terra Preta de Índio\" (TPI) é um termo utilizado para designar horizontes antrópicos A em solos Amazônicos. Estes solos se destacam pela alta concentração de nutrientes, matéria orgânica e carvão pirogênico. Do ponto de vista microbiológico, a importância destes solos reside no fato de que constituem um habitat de alta diversidade microbiana, sendo também um ambiente propício para a realização de processos de biodegradação, amplamente dependente de enzimas microbianas, como as dioxigenases, que podem utilizar hidrocarbonetos aromáticos como fonte de carbono e energia. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo o estudo da diversidade funcional de genes catabólicos e também de bactérias potencialmente degradadoras de hidrocarbonetos, com base em métodos de isolamento e cultivo, seguidos de abordagens moleculares (sequenciamento e quantificação de genes que codificam para a enzima dioxigenase), além do estudo da influência da incubação desses solos com hidrocarbonetos aromáticos, na diversidade e quantidade de cópias de genes catabólicos. Este trabalho pretende aprimorar a compreensão da relação entre a abundância, riqueza, diversidade e funcionalidade destes genes em bactérias presentes em amostras de solo de TPI, comparativamente à amostras de seus solos originais, também chamados de adjacentes (ADJ) e sob diferentes cultivos (floresta secundária - FS e cultívo agrícola - CULT). Os resultados gerados a partir do isolamento e bioensaio mostraram grande diversidade de gêneros e espécies descritas como degradadores de compostos aromáticos e foi possível observar a predominância de gêneros bacterianos estreitamente relacionados a processos de biodegradação, como por exemplo, Pseudomonas, Burkholderia, Sphingomonas além de representantes dos gêneros Bacillus, Enterobacter, Serratia, entre outros. Com esses resultados foi possível observar diferenças nas comunidades bacterianas quando comparados os diferentes sítios analisados. Alguns gêneros foram exclusivos de cada sítio, o que mostra uma diferença na comunidade bacteriana de acordo com o tipo de solo (TPI e ADJ) e seu uso (FS e CULT), sendo que os solos de TPI apresentaram maior quantidade e número de filotipos potencialmente degradadores do que os sítios ADJ o que demonstra o imenso potencial das bactérias dos solos de TPI para processos de importância biotecnológica. As bibliotecas de clones e o pirosequenciamento do gene catabólico bph mostraram maior diversidade e riqueza de espécies nos sítios de TPI quando comparados com os sítios ADJ. A abundância deste gene determinada por PCR quantitativa mostrou uma maior quantidade de cópias em solos de TPI comparados aos solos ADJ. Os resultados dos microcosmos permitiram observar uma mudança na estrutura da comunidade em relação aos genes de degradação, após a incubação dos solos com compostos aromáticos, além de mostrar um aumento do número de cópias do gene catabólico após a incubação dos solos. De maneira geral este trabalho demonstrou o potencial dos solos de Terra Preta para estudo da diversidade funcional de genes catabólicos e permitiu observar que a diversidade deste gene é mais influênciada pelo tipo de solo (TPI ou ADJ) do que pela cobertura vegetal (floresta secundária ou cultivo agrícola) / \"Amazon Dark Earths\" (ADE) is a term used to describe the anthropic horizons in Amazon soils. These soils are characterized by high concentrations of nutrients, organic matter and black carbon. From the microbiological point of view, the importance of these soils mainly resides in the fact that they constitute a highly diverse microbial habitat, and also an environment for performing various biodegradation processes largely dependent of microbial enzymes, as dioxygenases, that can transform organic compounds in source of carbon and energy. In this context, this study aimed to analyze the functional diversity of bacteria catabolic genes and also analyze potentially hydrocarbons degrader bacteria, based on methods of isolation and culture, followed by molecular approaches (sequencing and quantification of genes encoding the dioxygenase enzyme) additionally to a study of aromatic hydrocarbons incubation of soils and its influence in the diversity and quantity of the catabolic gene. This study aims to understand the relationship between the abundance, richness, diversity and functionality of these genes in ADE soil samples compared to their original soil samples, also called adjacent soils (ADJ), under different land uses (secondary forest - SF and agricultural cultivation - CULT). The results generated from the isolation and bioassay showed wide variety of genera and species described as degrading aromatic compounds and it was possible to observe the predominance of bacterial genera closely related to biodegradation processes, e.g., Pseudomonas, Burkholderia, Sphingomonas and representatives the genera Bacillus, Enterobacter, Serratia, among others. With these results was also observed differences in bacterial communities compared the different sites analyzed. Some genera were unique to each site, which shows a difference in bacterial community according to the soil type (ADE and ADJ) and its use (FS and CULT), and the ADE soils showed a higher amount and number of phylotypes potentially degrading than the ADJ sites which demonstrates the immense potential of ADE soils in bacteria processes with biotechnological importance. The clone libraries and pyrosequencing of catabolic bph gene showed greater diversity and species richness at TPI sites when compared to ADJ sites. The abundance of this gene determined by quantitative PCR showed a greater number of copies of this gene in TPI soils compared to ADJ soils. The results of the microcosms allowed observing changes in the community structure of bph gene after incubation of soil. In this study it was observed a rise in the number of catabolic gene copies after the incubation. Generally this work demonstrated the potential of ADE soils for functional diversity study of catabolic genes and allowed to observe that the diversity of this gene is more influenced by soil type (ADE or ADJ) than by land uses (secondary forest or agricultural cultivation)