Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Biologia, Departamento de Biologia Celular, Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2013. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2014-01-03T15:04:06Z No. of bitstreams: 1 2013_AlinnePereiraCastro.pdf: 2909244 bytes, checksum: 2dcb0a7b746745636241cbabd0df1664 (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2014-01-09T16:59:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_AlinnePereiraCastro.pdf: 2909244 bytes, checksum: 2dcb0a7b746745636241cbabd0df1664 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-01-09T16:59:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_AlinnePereiraCastro.pdf: 2909244 bytes, checksum: 2dcb0a7b746745636241cbabd0df1664 (MD5) / O Cerrado, bioma exclusivamente brasileiro, compreende alta heterogeneidade de vegetação e duas estações bem definidas durante o ano sendo estes invernos secos e verões chuvosos. Embora uma quantidade considerável de informação esteja disponível sobre a diversidade de fauna e flora presente no Cerrado, pouco se conhece sobre a composição, estrutura e funcionamento biológico das comunidades microbianas nas diferentes fitofisionomias nativas associados a este bioma. Nesse contexto, genes do rRNA (16S em procariotos e 18S em eucariotos) e posteriormente do DNA total (metagenoma) extraídos diretamente de solo a partir de quatro tipos de vegetação ontrastantes (cerrado denso, campo sujo, cerrado sensu stricto e mata de Galeria) durante as estações secas e chuvosas foram analisados por meio de pirosequenciamento. As análises comparativas das quatro fitofisionomias revelaram uma distinta distribuição de filos de Bactérias, Archaea e Fungos. De acordo com a riqueza de OTU estimada pelo índice de Chao1, a estação chuvosa apresentou maior riqueza de OTUs para as comunidades de bactérias e fungos. Em contraste, a estação seca demonstrou possuir maior riqueza de OTUs para a comunidade de archaea. Aparentemente, houve forte influência da umidade do solo com a composição da comunidade microbiana sugerindo que o teor gravimétrico de água nas amostras de solo pode ser considerado como um dos preditores de variabilidade dentro da diversidade microbiana presente em amostras de solo do bioma Cerrado. Além disso, análises dos dados metagenômicos revelaram aumento significativamente estatístico na abundância relativa de genes associados com o metabolismo e aquisição de ferro, elementos transponíveis, dormência e esporulação durante a estação seca. Em adição, genes relacionados ao metabolismo de DNA e gados à respiração tiveram sua abundância relativa enriquecida durante a estação chuvosa. Essas categorias funcionais geralmente podem estar associadas aos mecanismos de adaptação da comunidade microbiana a estresse hídrico. Em suma, estes resultados podem ajudar a construir conclusões mais compreensivas sobre a capacidade funcional das comunidades microbianas de solos nas estações seca e chuvosa. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The Cerrado occurs primarily in Brazil. Its vegetation varies considerably in physiognomy and there are two well-marked and seasonal climates, one wet summer and one drought winter. Although a considerable amount of information is available regarding the fauna and flora diversity present in the Cerrado, little is known about the composition, structure and biological function of microbial communities in different native physiognomies associated to this biome. Using barcode pyrosequencing of the rRNA (16S/18S rRNA) genes and shotgun metagenomics analysis with DNA directly extracted from four contrasting physiognomies (cerrado denso, campo sujo, cerrado sensu stricto and mata de galeria) in the two different time points (drought and rain) were performed. Comparative analysis of the four type vegetation soil samples revealed a distinct distribution of bacterial, archaea and fungal phyla. According to the OTU richness estimated by Chao 1, the rain season is more species rich than drought season for bacterial and fungal communities; by contrast, the archaeal community showed is more species rich in the drought when compared with rainy season. Apparently, there was a strong influence of soil moisture on the composition of the microbial community suggesting that the gravimetric water content of soil samples can be considered as one of the predictors of variability within the microbial diversity present in soil samples from the Cerrado biome. Furthermore, analysis of metagenomic data revealed statistically significantly increased in relative abundance of genes associated with metabolism and iron acquisition, transposable elements, dormancy and sporulation during the dry season. In addition, genes related to metabolism of DNA and proteins as well as genes linked to respiration had enriched their relative abundance during the rainy season. These functional categories can generally be associated with the mechanisms of adaptation of the microbial community to water stress. Indeed, these results can help build more comprehensive conclusions about the functional capacity of microbial communities in soils of dry and rainy seasons.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Planaltina, Programa de Pós-Graduação em Meio Ambiente e Desenvolvimento Rural, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-12-13T15:21:36Z No. of bitstreams: 1 2016_NatáliaLopesRodovalho.pdf: 2181476 bytes, checksum: a4f538404dbeae7bd5312665e2f788c5 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2017-01-06T18:44:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_NatáliaLopesRodovalho.pdf: 2181476 bytes, checksum: a4f538404dbeae7bd5312665e2f788c5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-06T18:44:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_NatáliaLopesRodovalho.pdf: 2181476 bytes, checksum: a4f538404dbeae7bd5312665e2f788c5 (MD5) / A invasão de gramíneas exóticas em áreas de Cerrado está intimamente ligada à conversão da paisagem nativa em áreas de agricultura e pastagem. Dentre elas, o capim-gordura é conhecido como uma das principais espécies invasoras do Cerrado. Nesse bioma ele é capaz de alterar a biomassa nativa, a comunidade de microrganismos do solo, disponibilizar mais nutrientes para o solo, possuir maior eficiência no uso do nitrogênio do que as gramíneas nativas e a se adaptar a condições de fogo. Essa gramínea invasora pode alterar a composição de espécies, a estrutura das comunidades e as principais funções dos ecossistemas naturais. O presente estudo teve como objetivo avaliar o impacto do capim-gordura (Melinis minutiflora) na dinâmica de N em um fragmento de cerrado sentido restrito circundado por matriz agrícola. A seguinte hipótese foi testada: áreas de Cerrado invadidas por capim-gordura possuem maior disponibilidade e ciclagem de N no solo do que as áreas não invadidas de cerrado sentido restrito. Para isso foi determinado a taxa de decomposição (k) de cada espécie, o δ13C das gramíneas nativas, exótica e de cerrado sentido restrito para verificar a contribuição de cada grupo na matéria orgânica do solo; o δ15N dos solos sob cada grupo para montar a paisagem isotópica (isoscapes) e analisar a distribuição espacial e temporal da dinâmica de N; e a concentração de N-NH4 + e N-NO3 - , taxas líquidas de mineralização de nitrogênio e nitrificação no solo para verificar o impacto do capim-gordura no ciclo do nitrogênio em curto prazo. Capim-gordura (0,75/ano) e gramíneas nativas (0,77/ano), apresentaram taxa de decomposição (k) semelhantes e maiores do que a taxa de decomposição de cerrado sentido restrito (0,40/ano). O δ 15N foi maior em solo sob capim-gordura (6,06‰), assim como a discriminação isotópica (7,8‰), indicando uma maior ciclagem de nitrogênio em solo sob capim-gordura do que sob cerrado sentido restrito e gramíneas nativas. Na matéria orgânica do solo (0-10 cm de profundidade) de cerrado sentido restrito, 59% é composta de fonte C4 e 41% de fonte C3, em gramíneas nativas 60,64% corresponde a fonte C4 e 39,4% a fonte C3 e no capim-gordura 66,8% corresponde a fonte C4 e 33,2% a fonte C3. Não foi encontrada diferença significativa para concentração de nitrato e amônio, taxas de mineralização e nitrificação líquida de N e razão N-NH4 + / N-NO3 - entre capimgordura e os demais tratamentos. Os dados encontrados nesse trabalho corroboram com a hipótese inicial de que áreas de Cerrado invadidas por capim-gordura possuem maior disponibilidade e ciclagem de N no solo do que áreas não invadidas de cerrado sentido restrito dominado pelo estrato arbustivo/arbóreo e gramíneas nativas. ___________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The invasion by exotic grasses in Cerrado is closely linked to the conversion of the native landscape in agriculture and pasture areas. Among them, the molasses grass is known as a major invasive species in the Cerrado. In the Cerrado, the molasses grass can: change the native biomass, community microorganisms, provide more nutrients to the soil, have a higher efficiency in nitrogen use than native grasses and to adapt to fire conditions. This exotic grass can change the species composition, community structure and main functions of natural ecosystems. This study aimed to analyze the impact of grass (Melinis minutiflora) in the dynamics of N in a cerrado stricto sensu fragment surrounded by agricultural matrix. The following hypothesis was tested: cerrado stricto sensu areas invaded by molasses grass have higher availability and cycling of N in the soil than not invaded cerrado stricto sensu areas. For it was determined the decomposition rate (k) of each species, the δ 13C of native grasses, exotic and cerrado stricto sensu to check the contribution of each group in the soil organic matter ; the soil δ 15N under each group to assemble the isotopic landscape (isoscapes) and analyze the spatial distribution and temporal dynamics of N; and the concentration of N-NH4 + and N-NO3 - , net rates of nitrogen mineralization and nitrification in the soil to check the impact of molasses grass in the nitrogen cycle in the short term . Molasses grass (0.75/year) and native grasses (0.77/year) showed decomposition rate (k) similar to and larger than the cerrado stricto sensu decomposition rate (0.40/year). The δ 15N was significantly higher in soil under molasses grass (6.06‰), as well as isotopic discrimination (7.8‰), indicating a higher nitrogen cycling in soil under molasses grass than under cerrado stricto sensu and grasses native. In soil organic matter (0-10 cm deep) cerrado stricto sensu, 59% is made up of C4 source and 41% of C3 source, in native grasses 60.64% corresponds to C4 source and 39.4% C3 source and molasses grass 66.8% corresponds to C4 source and 33.2% C3 source. There was no significant difference in concentration of nitrate and ammonium, net mineralization rates and net nitrification rates and N ratio NH4 + -N / NO3 - -N from molasses grass and other treatments. The data found in this study corroborate the initial hypothesis that cerrado stricto sensu areas invaded by molasses grass have higher availability and cycling of N in the soil than areas not invaded dominated by shrub / tree and native grasses.