CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Os manguezais sÃo ecossistemas costeiros que ocorrem em regiÃes de clima tropical e subtropical, sujeitos a aÃÃo das marÃs. SÃo regiÃes de extrema importÃncia para a reproduÃÃo de espÃcies, atuam como aparadores da linha da costa e possuem espÃcies vegetais endÃmicas, conhecidas como mangue. Os manguezais geralmente sÃo Ãreas bastante populosas, estando sujeitos a diversos impactos antrÃpicos, como a descarga de esgotos nÃo-tratados, o desmatamento das espÃcies vegetais e assoreamento dos rios. Esses impactos afetam as populaÃÃes de animais, vegetais e de micro-organismos habitantes dessas Ãreas, acarretando uma perda de diversidade desses organismos. Os micro-organismos do solo dos manguezais representam uma considerÃvel parcela das atividades de ciclagem de nutrientes e decomposiÃÃo de detritos, tendo fundamental importÃncia para o equilÃbrio dos ecossistemas. Entretanto, estudos de diversidade e estrutura dessas comunidades de micro-organismos em solos de manguezais sÃo ainda escassos pela dificuldade de cultivo desses seres em laboratÃrio. Com o avanÃo da biologia molecular, suas tÃcnicas de estudo de diversidade utilizando o gene do rRNA 16S, houve a oportunidade de se estudar comunidades microbianas que nÃo seriam acessadas por mÃtodos de cultivos tradicionais. Deste modo, este estudo visa investigar a estrutura e a diversidade das comunidades microbianas do solo da rizosfera de Rhizophora mangle do manguezal do Rio Pacoti, localizado na regiÃo metropolitana de Fortaleza, atravÃs da tÃcnica de Eletroforese em Gel de Gradiente Desnaturante (DGGE), assim podendo obter perfis de diversidade e caracterizar as comunidades microbianas habitantes do manguezal, compararando os dados obtidos com as variÃveis ambientais e caracterÃsticas do solo. Os resultados mostraram que as comunidades microbianas de solos do manguezal sÃo semelhantes em nÃmero de UTOs, mas diferem em composiÃÃo. As variÃveis fÃsico-quÃmicas e as caracterÃsticas do solo sÃo responsÃveis pelas diferenÃas na composiÃÃo e estrutura das comunidades microbianas, apesar de que o efeito rizosfÃrico determina a ocorrÃncia de muitas UTOs em comum entre os diferentes pontos de coleta. As anÃlises de diversidade das comunidades mostraram que estas estÃo em equilÃbrio por nÃo haver dominÃncia de UTOs e por apresentarem similaridades entre os pontos e perÃodos analisados. Em conclusÃo, os solos da rizosfera de Rhizophora mangle do manguezal do Rio Pacoti abrigam comunidades microbianas diversas, em equilÃbrio, que diferem em estrutura e composiÃÃo / Mangroves are coastal ecosystems which occur in tropical and subtropical regions, subjected to tidal action. These ecosystems are very important for species reproduction and act as shoreline protectors. Mangroves are usually highly populated areas and are exposed to various human impacts, such as the discharge of untreated sewage, deforestation and river silting. These impacts affect populations of animals, plants and microorganisms that inhabit these areas, causing a loss of diversity. The mangrove soil microorganisms represent a considerable portion of the activities of nutrient cycling and decomposition of waste with a fundamental importance for the ecosystem balance. However, studies focusing on the diversity and structure of microorganism communities in mangroves soils are still limited by cultivation techniques. With the advance of the molecular biology techniques, using the gene encoding the 16S subunit of the ribosomal RNA, the study of microbial communities that would not be accessed by traditional methods of cultivation was enabled. Thus, this study aims to investigate the structure and diversity of soil microbial communities from the rhizosphere of Rhizophora mangle from the Pacoti River, located in the metropolitan region of Fortaleza, using Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE), obtaining diversity profiles and characterizing the mangrove microbial communities and to compare it to the data obtained from the environmental variables and soil characteristics. Results showed that the mangrove soils microbial communities are similar in number of OTUs, but differ in composition. The physical and chemical variables and soil characteristics are responsible for the differences in the microbial communities‟ composition and structure, although the rhizosphere effect determines the occurrence of various OTUs in common among the sampling sites. The communities‟ diversity analysis showed that they are in balance due to the fact that there is no dominance of OTUs and the communities present spatial and temporal similarities. In conclusion, the Rhizophora mangle rhizosphere soils of the Pacoti River mangrove harbor diverse and stable microbial communities that differ in structure and in composition

Resíduos produzidos em atividades industriais podem trazer danos significativos ao ambiente, principalmente quando estes não são degradáveis (ou são dificilmente degradáveis) por processos naturais. Polímeros sintéticos estão entre os principais resíduos descartados na natureza, permanecendo inertes por séculos e interferindo em processos ecológicos. Diante deste contexto, explorar o potencial biodegradável de plásticos e uma alternativa na substituição de embalagens descartáveis. Para a construção e otimização de materiais biodegradáveis, faz-se necessária a compreensão da ação da microbiota natural em processos de biodegradação natural. Neste trabalho, buscou-se compreender a dinâmica de microrganismos do filo Bacteroidetes no processo de biodegradação de blenda polimérica Poli (ɛ-caprolactona) / Amido/ Proteína Isolada de Soja (PCL/A/PIS), considerando solos e materiais plásticos distintos, como também a presença de genes notadamente associados a degradação biológica. Para tanto, partindo de amostras de DNA obtidas do solo ao longo do processo de biodegradação, foram utilizadas técnicas de PCR e PCR-DGGE (Reação de Polimerização em Cadeia - Eletroforese em Gel com Gradiente Desnaturante). Observou-se que: Bacteroidetes estão presentes em todos os momentos avaliados do processo de biodegradação da Blenda e do PCL; o solo Arenoso, onde a biodegradação e mais efetiva, apresenta comunidades com perfis bem delimitados, que se diferenciam na degradação da Blenda e do PCL; a dinâmica no solo Argiloso não exibe um padrão claro de influencia dos plásticos sobre a comunidade, apontando, porem para uma convergência de similaridade das comunidades sobre blenda e PCL no momento de maior atividade degradativa. Chitinophagaceae e uma família presente na biodegradação, sendo Chitinophaga pinensis uma das espécies presentes; genes exclusivos a esta espécie e outras da mesma família que codificam lipases e proteases, associados a degradação de polímeros pela literatura cientifica, estão presentes nas amostras de solo avaliadas, sendo possíveis atores na biodegradação dos plásticos. Bacteroidetes aparenta ser um filo importante em processos naturais de biodegradação de polímeros em solos, e explorar o potencial deste grupo e da família Chitinophagaceae pode oferecer subsídios para a construção de plásticos mais eficientes em sua biodegradação. / The human productive activity has brought significant damage to the environment, particularly by the disposal of non-degradable waste (or poorly degradable) by natural processes. Synthetic polymers are among the main materials discarded, remaining inert for centuries, causing damage to the natural wildlife or interfering with ecological processes. Given this context, the potential use of biodegradable plastics is an alternative, both for agriculture and for the replacement of disposable packaging. For the construction and optimization of biodegradable materials it is necessary to understand the action of natural microbial communities in the process. Microorganisms have predominant and diversified roles in the biodegradation process, with complex ecological relationships in their responses, either by their phylogenetic relationships or the enzymes used during the process. In this work, we sought to understand the dynamics of Bacteroidetes phylum in the biodegradation process of polymer blend poly (ɛ-caprolactone) / starch / Soy Protein Isolate (PCL/ A/ SPI), considering different soils and plastics, and also the presence of genes associated with biological degradation. Therefore, starting from DNA samples taken from the soil during the biodegradation process, PCR techniques and PCR-DGGE (Polymerization Chain Reaction - Denaturing Gradient Gel Electrophoresis) were used. It was observed that: the Phylum Bacteroidetes is present in all periods evaluated of the biodegradation process of Blend, PCL and even soils without the addition of plastics; the sandy soil, where the biodegradation is more effective, presents communities with well defined profiles that differ in the degradation of blends and PCL; the dynamics in clay soil does not show a clear pattern of plastics influence over the community, pointing to a convergence of communities similarity in blends and PCL over greater degradation activity. Chitinophagaceae is a family present in biodegradation, Chitinophaga pinensis being one of the species present; genes unique to this species and others of the same family encoding lipases and proteases, associated with the degradation of polymers reported in the scientific literature, are present in the evaluated soil samples, potentially acting on plastics biodegradation. Bacteroidetes appears to be an important phylum in natural processes of polymer biodegradation in soils, and to explore the potential of this taxon and of Chitinophagaceae family can shed light on the construction of more efficient biodegradable plastics.

O estudo sobre a comunidade microbiana de um sistema de tratamento biológico de águas residuárias é de particular interesse, uma vez que o conhecimento da microbiologia do processo pode levar ao aperfeiçoamento de projetos e ao aumento da eficiência dos sistemas. Este trabalho avaliou a atividade microbiana, particularmente a metanogênica, na lagoa de estabilização anaeróbia da estação de tratamento de esgotos sanitários do município de Cajati - SP. Para isso adotou a taxonomia polifásica na caracterização dos microrganismos e de seus aspectos funcionais, buscando o conhecimento da diversidade dos microrganismos e suas relações nesse tipo de sistema anaeróbio. Objetivou também contribuir para o estabelecimento de um protocolo seguro na realização dos ensaios de atividade metanogênica específica (AME). Os estudos foram realizados com amostras dos sedimento da lagoa coletadas em três períodos diferentes, a saber: outubro/2003, outubro/2004 e dezembro/2004. Durante as amostragens foram determinadas variáveis abióticas como temperatura, condutividade, pH, potencial de óxido-redução e teor de oxigênio dissolvido. Medidas do conteúdo de sólidos totais e voláteis (SV) foram também realizadas. A avaliação da atividade microbiana foi feita por exames microscópicos de contraste de fase e fluorescência, AME, determinação do DNAtotal, FISH - hibridização in-situ com sondas fluorescentes e DGGE - eletroforese em gel com gradiente linear de agentes desnaturantes. Também procedeu-se a contagem de protozoários e análise da presença de algas e cianobactérias. Os resultados revelaram que ocorreu variação nas condições do processo biológico nos períodos amostrados, sendo que em outubro/2004, durante período de fortes chuvas e ventos, a eficiência na redução da DBO foi apenas 18,2%. Nesse período, constatou-se organismos como algas do gênero Chorella sp e cianobactérias do gênero Merismopedia sp. Nas demais coletas a remoção da matéria orgânica medida em DBO foi superior a 80%, com boa atividade anaeróbia. Os resultados mostraram que a relação So/Xo de 0,25 gDQO/g SV foi a mais adequada para determinar o valor de AME, e os ensaios com as amostras de outubro/2003 e dezembro/2004 revelaram valores de AME na faixa de 0,85 a 0,21 mg\'CH IND.4\'/gSV.d. Constatou-se a ocorrência de alterações na estrutura da comunidade microbiana inicial em relação à final do experimento de AME, por meio do DGGE. Verifcou-se também nesses ensaios, que o conteúdo de SV inicial variou entre amostras e substratos, conferindo alta variabilidade ao teste. Os perfís de DGGE das amostras coletadas revelaram variação na estrutura das comunidades microbianas no sedimento, e maior diversidade de bactérias e arquéias quando a lagoa anaeróbia apresentava boa eficiência na redução da DBO. A técnica FISH como adotada não foi eficaz para quantificar e identificar os microrganismos devido ao excesso de hibridizações inespecíficas. Mesmo com suas limitações, a técnica FISH revelou a presença de microrganismos dos Domínios Bacteria e Archaea. Nesse caso, a Família Methanobacteriaceae, a ordem Methanomicrobiales e o gênero Methanosaeta sp. foram confirmados. Nas diferentes coletas, foram identificados protozoários dos gêneros Paramecium sp. e Vorticella sp., e rotíferos dos gêneros Brachionus sp., Trichocerca sp., Synchaeta sp. e Keratella sp. / Microbial diversity studies have remarkable relevance since the knowledge about the microbiology of process can improve plants and system efficiency. This work assessed microbial activity, specially methanogenic, at anaerobic pond for domestic wastewater treatment in the city of Cajati, São Paulo State, Brazil. Poliphasic taxonomy was adopted in onder to contribute to the understanding of microbial community diversity and functionality. As well as to contribute for the establishment of a protocol to the specific methanogenic activity test (SMA). Three periods of sampling were done at the sediment of the anaerobic pond (october 2003, october 2004 and december 2004). Abiotic variables as temperature, conductivity, pH, dissolved oxygen and redox potential were measured at sampling time. TS and VS contents were determined in the samples. Microbial studies were done by observation on optical and fluorescent microscopy, analyse of SMA, totalDNA quantitation, counting of protozoa, analyze of algal and cyanobacteria presence, as well as application of two molecular techniques: Fluorescent in-situ Hybridization (FISH) and Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE). Results showed that general conditions of the anaerobic pond changed among samplings. On October 2004, when the rain and wind were very strong, the organic matter removal efficiency (BOD basis) in the anaerobic pond was low (18.2%) and predominant microorganisms were of aerobic algae, as Chorella sp, and the blue-green algae Merismopedia sp. On the other hand, the removal of organics at other two samplings was more than 80% and the anaerobic microbial activity was verified in the sample. SMA tests showed the food/microorganism rate (F/M) of 0.25 gDQO/g VS was the most suitable to the samples. The results showed SMA values between 0.85 and 0.21 mg\'CH IND.4\'/gVS.d for samples of October 2003 and October 2004. SMA test induced modifications in the structure of the microbial community according to DGGE-profile. In addition, VS content, which was used in the SMA tests as biomass measurement, displayed variable behavior making test results difficult to interpret in some situations. DGGE-profile showed variation in the sediment community structure. Higher bacterial and archaeal diversity was observed when anaerobic pond showed 80%, or more, of DBO removal. FISH technique was not a suitable method to secure quantification and identification of the microorganisms from in excess. In spite of the technique limitations, it was possible to identify microorganisms of Bacteria Domain, Archaea Domain, Methanobacteriaceae Family, Methanomicrobiales Order, and microorganisms belonging to Methanosaeta genus. Paramecium and Vorticella were the protozoans identified in all samplings. Rotifers belonging to genders Brachionus, Trichocerca, Synchaeta and Keratella were also observed.

A ampla ocorrência de contaminação de águas por compostos de nitrogênio em concentrações superiores às recomendadas pela legislação tem suscitado interesse no desenvolvimento de tecnologias viáveis de remoção desses compostos. A remoção biológica de nitrogênio apresenta como principais vantagens os custos relativamente reduzidos e a possibilidade de maior eficiência. Compostos reduzidos de enxofre como sulfetos podem ser oxidados a enxofre elementar ou a sulfato por bactérias oxidantes de sulfeto que utilizam nitrato ou nitrito como receptor de elétrons. Esta desnitrificação reduz os requerimentos globais de carbono para a remoção de nutrientes, com menor produção de lodo, proporcionando grande economia. O objetivo desta pesquisa consistiu em contribuir para o conhecimento acerca dos aspectos microbiológicos do processo de desnitrificação com o uso de sulfeto. Foram avaliados os efeitos dos modos de operação dos reatores desnitrificantes sobre a biomassa em cada uma das diferentes configurações e monitorada a colonização microbiana por meio de técnicas de Biologia Molecular como PCR/DGGE, sequenciamento e análises filogenéticas. Os fragmentos do gene RNAr 16S foram relacionados aos gêneros Pseudomonas, Aeromonas, Acidobacteria, Chlroroflexi, Clostridium, Cupriavidus e Ralstonia. Filotipos dos clones para o sistema piloto foram associados a bactérias não cultiváveis e Firmicutes envolvidos na digestão anaeróbia em reatores tratando água residuária, Synergistetes, Deferribacteria e Proteobacteria. Foram identificados micro-organismos presentes nos reatores com reconhecida capacidade para desnitrificação: Pseudomonas, Desulfovibrio desulfuricans e Ralstonia. Amostras de ambos os reatores desnitrificantes apresentaram reações de amplificação positivas com primers específicos para bactérias semelhantes a Thiomicrospira associados a primers universais: 100% das amostras amplificaram com OST1F/1492R e 75% com EUB8F/OSTR1R. Para duas condições de operação do reator em escala de bancada foram identificados micro-organismos semelhantes a Sulfurimonas denitrificans, bactéria autotrófica redutora de nitrato e oxidadora de sulfeto. Chloroflexi também foram encontrados em digestores localizados em plantas de tratamento de águas residuárias recebendo essencialmente efluente doméstico e Propionibacterium foi associada a comunidade microbiana de reatores UASB tratando água residuária industrial. Bactérias em associações sintróficas com participação no ciclo do enxofre e/ou na digestão anaeróbia foram igualmente identificadas: Clostridium sulfidigenes e outros Firmicutes, Synergistetes, clones de bactérias de cultura de enriquecimento e bactérias do gênero Syntrophorhabdus. Os resultados deste trabalho proporcionaram associar a colonização microbiana com o desempenho e as características metabólicas de alguns micro-organismos com reatores desnitrificantes combinados para o tratamento de águas residuárias. / The widespread nitrate contamination in concentrations higher than recommended by legislation has raised interest in technologies for water and wastewater treatment. Biological nitrogen removal is relatively low cost and higher efficiency. Sulfide as electron donor can be oxidized to elemental sulfur or sulfate by sulfide oxidizing bacteria that can use nitrate or nitrite as electron acceptor. This type of denitrification reduces the overall requirements for removal of carbon nutrients and less sludge is produced. The aim of this research was to contribute to microbiological knowledge about denitrification using sulfide. The effects of operation conditions on the denitrifying biomass were monitored through molecular biology techniques such as PCR/DGGE, sequencing and phylogenetic analysis. 16S rRNA gene fragments were related to Pseudomonas, Aeromonas, Acidobacteria, Chlroroflexi, Clostridium, Cupriavidus and Ralstonia. Phylotypes of clones from samples of pilot-scale reactor were associated with non-cultivable bacteria and Firmicutes involved in anaerobic digestion of wastewater, Synergistetes, Deferribacteria and Proteobacteria. Microorganisms with ability to denitrification were identified in both reactors: Pseudomonas, Desulfovibrio desulfuricans and Ralstonia. Samples of denitrifying reactors showed positive amplification with specific primers for Thiomicrospira associated to universal primers: 100% of the samples amplified with OST1F/1492R and 75% EUB8F/OSTR1R. Sulfurimonas denitrificans-like were identified for two operational conditions of the bench scale reactor. Chloroflexi were also found in treatment plants digesters receiving domestic wastewater and Propionibacterium was associated with microbial community of UASB reactors treating industrial wastewater. Syntrophic bacteria participating in the sulfur cycle and/or anaerobic digestion were also identified: Clostridium sulfidigenes and other Firmicutes, Synergistetes, clone enrichment culture bacteria and Syntrophorhabdus. These results provide to associate this microbial colonization and metabolic characteristics of some microorganisms with performance of combined denitrifying reactors for treatment of wastewater.

Les métaux lourds (ML) s’accumulent de plus en plus dans les sols à l’échelle mondiale, d’une part à cause des engrais minéraux et divers produits chimiques utilisés en agriculture intensive, et d’autre part à cause des activités industrielles. Toutes ces activités génèrent des déchets toxiques qui s’accumulent dans l’environnement. Les ML ne sont pas biodégradables et leur accumulation cause donc des problèmes de toxicité des sols et affecte la biodiversité des microorganismes qui y vivent. La fertilisation en azote (N) est une pratique courante en agriculture à grande échelle qui permet d’augmenter la fertilité des sols et la productivité des cultures. Cependant, son utilisation à long terme cause plusieurs effets néfastes pour l'environnement. Par exemple, elle augmente la quantité des ML dans les sols, les nappes phréatiques et les plantes. En outre, ces effets néfastes réduisent et changent considérablement la biodiversité des écosystèmes terrestres. La structure des communautés des champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA) a été étudiée dans des sols contaminés par des ML issus de la fertilisation à long terme en N. Le rôle des différentes espèces de CMA dans l'absorption et la séquestration des ML a été aussi investigué. Dans une première expérience, la structure des communautés de CMA a été analysée à partir d’échantillons de sols de sites contaminés par des ML et de sites témoins non-contaminés. Nous avons constaté que la diversité des CMA indigènes a été plus faible dans les sols et les racines des plantes récoltées à partir de sites contaminés par rapport aux sites noncontaminés. Nous avons également constaté que la structure de la communauté d'AMF a été modifiée par la présence des ML dans les sols. Certains ribotypes des CMA ont été plus souvent associés aux sites contaminés, alors que d’autres ribotypes ont été associés aux sites non-contaminés. Cependant, certains ribotypes ont été observés aussi bien dans les sols pollués que non-pollués. Dans une deuxième expérience, les effets de la fertilisation organique et minérale (N) sur les différentes structures des communautés des CMA ont été étudiés. La variation de la structure de la communauté de CMA colonisant les racines a été analysée en fonction du type de fertilisation. Certains ribotypes de CMA étaient associés à la fertilisation organique et d'autres à la fertilisation minérale. En revanche, la fertilisation minérale a réduit le nombre de ribotypes de CMA alors que la fertilisation organique l’a augmenté. Dans cette expérience, j’ai démontré que le changement de structure des communautés de CMA colonisant des racines a eu un effet significatif sur la productivité des plantes. Dans une troisième expérience, le rôle de deux espèces de CMA (Glomus irregulare et G. mosseae) dans l'absorption du cadmium (Cd) par des plants de tournesol cultivés dans des sols amendés avec trois niveaux différents de Cd a été évalué. J’ai démontré que les deux espèces de CMA affectent différemment l’absorption ou la séquestration de ce ML par les plants de tournesol. Cette expérience a permis de mieux comprendre le rôle potentiel des CMA dans l'absorption des ML selon la concentration de cadmium dans le sol et les espèces de CMA. Mes recherches de doctorat démontrent donc que la fertilisation en N affecte la structure des communautés des CMA dans les racines et le sol. Le changement de structure de la communauté de CMA colonisant les racines affecte de manière significative la productivité des plantes. J’ai aussi démontré que, sous nos conditions expériemntales, l’espèce de CMA G. irregulare a été observée dans tous les sites (pollués et non-pollués), tandis que le G. mosseae n’a été observé en abondance que dans les sites contaminés. Par conséquent, j’ai étudié le rôle de ces deux espèces (G. irregulare et G. mosseae) dans l'absorption du Cd par le tournesol cultivé dans des sols amendés avec trois différents niveaux de Cd en serre. Les résultats indiquent que les espèces de CMA ont un potentiel différent pour atténuer la toxicité des ML dans les plantes hôtes, selon le niveau de concentration en Cd. En conclusion, mes travaux suggèrent que le G. irregulare est une espèce potentiellement importante pour la phytoextration du Cd, alors que le G. mosseae pourrait être une espèce appropriée pour phytostabilisation du Cd et du Zn. / Trace metals (TM) are continually world-wide added to soils through the intensive use of mineral fertilizers and agriculture chemicals, together with industrial and other activities generating toxic wastes. Problems associated with metal-contaminated soil exists because TM are not biodegradable. TM that accumulate in soils affect the biodiversity of soil microorganisms. Nitrogen (N) fertilization is a widespread practice to increase soil fertility and crop production. However, the long-term use of N fertilization causes many detrimental effects in the environment. The intensive use of N fertilization increase TM input in soils, and in extreme cases, N fertilization result in TM pollution of the surrounding soil and water and increase TM concentration in plant tissues. In addition, the long-term use of N fertilizers changes and declines the biodiversity of above and underground ecosystems. The community structure of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) was investigated in TM contaminated and long-term N fertilized soils. In addition, the role of different AMF species in TM uptake or sequestration was investigated. In the first experiment, AMF community structure was analyzed from non-contaminated and TM contaminated sites. We found the diversity of native AMF was lower in soils and plant roots harvested from TM polluted soils than from unpolluted soils. We also found that the community structure of AMF was modified by TM contamination. Some AMF ribotypes were more often associated with TM contaminated sites, other ribotypes with uncontaminated sites, while still other ribotypes were found both in polluted and unpolluted soils. In the second experiment, the effect of different organic and mineral N fertilization on AMF community structure was investigated. Variation in root-colonizing AMF community structure was observed in both organic and mineral fertilization. Some AMF ribotypes were more affiliated to organic fertilization and other to mineral fertilization. In addition, mineral fertilization reduced AMF ribotypes number while organic fertilization increased AMF ribotypes number. In this experiment, it was demonstrated that change in root-colonizing AMF community structure had a significant effect on plant productivity. In the third experiment, the role of different AMF species (G. irregulare and G. mosseae) in TM uptake by sunflower plants grown in soil amended with three different Cd levels was evaluated. It was demonstrated that AMF species differentially affected TM uptake or sequestration by sunflower plants. This experiment supported a different effect of AMF in TM uptake based on Cd concentration in soil and the AMF species involved. Our research demonstrated that TM and N fertilization affected and shifted AMF community structure within roots and soils. It was shown that change in root-colonizing AMF community structure significantly affected plant productivity. In this study, it was showed that the AMF species G. irregulare was recorded in all uncontaminated sites while G. mosseae was the most abundant AMF species in TM contaminated sites. Therefore, the role of G. irregulare and G. mosseae in Cd uptake by sunflower plants grown in soils amended with three different Cd levels was investigated. The results indicated that AMF species mediate different mechanisms to alleviate TM toxicity in host plants, depending on AMF species and soil Cd level involved. We hypothesize that G. irregulare is a potentially important species for Cd phytoextration processes, while G. mosseae might be a suitable candidate for Cd and Zn phytostabilization processes.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Com as limitações para cultivar os micro-organismos, tornou-se necessário caracterizar molecularmente os recursos genéticos microbianos. Entretanto, como estes estudos são realizados através do DNA, podemos encontrar distintos resultados dependendo da metodologia de extração de DNA utilizada. Assim, essa pesquisa buscou aperfeiçoar uma técnica para extrair DNA de água do e para demonstrar a importância dos métodos de extração de DNA no estudo dos micro-organismos por métodos independentes de cultivo, foi caracterizada, através da técnica de DGGE, a diversidade de uma comunidade bacteriana marinha usando diferentes métodos de extração de DNA. O aperfeiçoamento da metodologia de extração de DNA de água do mar resultou em um protocolo com a qualidade do DNA similar à do protocolo original, com rendimento melhor e aproximadamente quatro vezes mais rápido. Em relação à caracterização, verificamos, pelo DGGE, distintos perfis da comunidade microbiana marinha, tanto em relação à presença e ausência das bandas de DNA, como em relação à sua intensidade. / With the limitations of microorganisms culture techniques, it has become necessary to use molecular techniques to characterize microbial genetic resources. However, these studies are done using extracted environmental DNA, therefore we can find different results depending on the methodology chosen for the DNA extraction. Thus, this study aimed to improve a technique for extracting DNA from seawater and to demonstrate the importance of the DNA extraction methods in the study of microorganisms by cultivation-independent methods, it was characterized, by DGGE technique, the diversity of a marine bacterial community using different methods of DNA extraction. The improved methodology of DNA extraction from seawater resulted in a protocol similar in DNA quality, with better yield and approximately four times faster than the protocol initially described. Regarding the characterization by different DNA extraction protocols, we found distinct marine microbial community profiles, in relation the absence and presence of DNA bands and their relative intensity.

O alquilbenzeno linear sulfonado (LAS), principal componente na formulação de detergentes e outros agentes de limpeza, é despejado constantemente em corpos de água em função da precariedade dos sistemas de tratamento de origem doméstica em países em desenvolvimento, como o Brasil. A principal motivação do presente estudo foi verificar a remoção do sabão em pó com o emprego de diferentes co-substratos em reator anaeróbio de leito fluidificado (RALF). O RALF foi preenchido com areia como material suporte e operado com tempo de detenção hidráulica (TDH) de 15 horas durante 247 dias. Substrato sintético simulando esgoto sanitário foi utilizado, cuja composição incluía solução de sais, bicarbonato de sódio, sabão em pó comercial, extrato de levedura e co-substratos como sacarose e/ou etanol. A operação do reator foi dividida em cinco fases: (1) imobilização da biomassa em circuito fechado; (2) etapa I com sacarose e etanol (50/50%), sem adição de sabão em pó e circuito aberto; (3) etapa II com sacarose e etanol (50/50%) e 6,8 ± 2,1 mg/L de LAS em circuito aberto; (4) etapa III com sacarose e etanol (50/50%) e 14,3 ± 1,5 mg/L de LAS em circuito aberto; (5) etapa IV com apenas sacarose como co-substrato e 16,4 ± 2,5 mg/L de LAS em circuito aberto. Para todas as etapas, obteve-se remoção média de DQO superior a 78 ± 8,4%, para 590,2 ± 76,2 mg/L afluente. Houve aumento de eficiência de remoção com acréscimo de sabão em pó em torno de 12% entre a etapa I e as demais etapas; estas juntas apresentaram média de 597,7 ± 83,1 mg/L de DQO afluente. A remoção média de LAS foi de 37,7 ± 13,7% para 12,4 ± 8,4 mg/L afluente. Por meio da análise estatística não foi possível determinar o nível de importância dos co-substratos na remoção de DQO e LAS. Verificou-se remoção de 39,4% de LAS, sendo 30,6% referente à degradação biológica e 8,8% à adsorção. Populações microbianas diferentes foram observadas nas diferentes etapas por meio de análise de DGGE. Microrganismos pertencentes aos filos Proteobacteria (72%), Acidobacteria (3%), Synergistetes (3%), Bacteroidetes (6,3%) e Firmicutes (6,3%) foram identificados no biofilme do material suporte da última etapa. A maioria das seqüências foi relacionada à família Rhodocyclaceae cujos membros são capazes de degradar compostos aromáticos. / Linear alkylbenzene sulphonate (LAS), main component in detergent formulation and others clean products, is constantly released in aquatic environment in face of precarious domestic wastewater treatment facilities presents in developing countries like Brazil. The main reason of this study was to verify the powder soap removal through the use of different co-substrates in anaerobic fluidized bed biological reactor (AFBBR). The AFBBR was filled with sand as support material and operated with 15 hours of hydraulic time retention (HTR) over 247 days. It was utilized synthetic sewage which composition included salt solution, sodium bicarbonate, commercial powder soap, yeast extract and co-substrate as sucrose and/or ethanol. The operation of reactor was divided in following steps: (1) biomass immobilization phase in close circuit; (2) stage I with sucrose and ethanol (50/50%) without powder soap addition in open circuit; (3) stage II with sucrose and ethanol (50/50%) and 6,8 ± 2,1 mg/L of LAS in open circuit; (4) stage III with sucrose and ethanol (50/50%) and 14,3 ± 1,5 mg/L of LAS in open circuit; and (5) stage IV with only sucrose as co-substrate and 16,4 ± 2,5 mg/L of LAS in open circuit. For all stages, it was obtained up 78 ± 8,4% average COD removal with 590,2 ± 76,2 mg/L influent. There was a increase of COD removal around 12% with powder soap addition among stage I and following stages, these last ones, together, had 597,7 ± 83,1 mg/L of average COD influent. The LAS removal was 37,7 ± 13,7% with 12,4 ± 8,4 mg/L of LAS influent. Using statistic analysis, it is not possible to define the level of co-substrates importance in COD and LAS removal. Through mass balance, it was verified 39,4% of LAS removal, with 30,6% from biological degradation and 8,8% from adsorption. Diverse microbial populations were observed from different stages by DGGE analysis. It was identified microorganisms relating to Proteobacteria (72%), Acidobacteria (3%), Synergistetes (3%), Bacteroidetes (6,3%) and Firmicutes (6,3%) phila in biomass support material from last stage. Most of sequences were closed to Rhodocyclaceae family which members are capable to degrade aromatic compounds.

Os microorganismos estão entre os maiores responsáveis pela transformação dos compostos orgânicos em uma lagoa de estabilização e são a chave do sucesso deste tratamento. A utilização de técnicas de biologia molecular em conjunto é uma das melhores formas para obter resultados mais confiáveis. A estrutura da comunidade microbiana na lagoa de estabilização facultativa da estação de tratamento de esgoto doméstico do Município de Cajati foi descrita baseada nos padrões dos fragmentos do gene RNAr 16S por PCR-DGGE, CARD-FISH, biblioteca de clones de gene RNAr 16S e sequenciamento. Os padrões obtidos com o DGGE foram correlacionados com as variáveis ambientais coletadas por análise de redundância (RDA). As amostras foram coletadas em três períodos para o estudo da variação temporal, coletou-se em três profundidades (superfície, 0,7 m e 1,5 m) para o estudo espacial vertical e em nove pontos a 0,7 m de profundidade para o estudo espacial horizontal da comunidade. / Microorganisms are amongst the most responsible for the conversion of sewage organic compounds and they are the key of the treatment success. The combination of two or more molecular techniques in this kind of assessment allows getting more accurate results concerning a microbial community. The facultative stabilization pond microbial community structure of domestic sewage treatment from Cajati city was characterized based on 16S RNAr gene fragments patterns from PCR-DGGE, FISH, 16S RNAr gene clone library and sequencing. The patterns obtained by DGGE were co-related to environmental variables by redundancy analysis (RDA). The samples were collected in three intervals to study the seasonal variation, it was collected in three depth (surface, 0,7 m and 1,5 m) to the vertical assessment and in nine spots at 0,7 m depth for the horizontal assessment of the microbial community.

O presente estudo visou investigar os efeitos da ressuspensão do sedimento e enriquecimento orgânico por diferentes microalgas na estrutura das comunidades microbianas do sedimento. Para tanto dois experimentos laboratoriais separados foram realizados (Nov-Dez/2009 e Abr-Maio/2011) com o intuito de simular as condições de ressuspensão e pulsos de produtividade primária observadas em campo e assim observar como a comunidade microbiana do sedimento é influenciada por esses eventos. Ambos os experimentos foram mantidos por um total de 30 dias após o tratamento, durante os quais amostras para análises sedimentares, densidade de procariotos e composição da comunidade bacteriana foram tomadas em seis períodos diferentes. A camada superficial do sedimento foi estudada mais detalhadamente e mostrou que tanto a chegada de material algal quanto a ressuspensão são responsáveis por mudanças significativas na densidade, metabolismo e composição da comunidade bacteriana do sedimento. Ainda, a chegada de diferentes tipos de algas ao sedimento (fitoflagelados e diatomáceas) levou a diferentes repostas tanto na densidade quanto na diversidade dos micro-organismos sedimentares. A estrutura vertical dos micro-organismos na coluna sedimentar também foi estudada. A chegada de material algal no sedimento não levou a grandes mudanças na estrutura da comunidade mais profundas da coluna sedimentar. A estabilidade criada pelo ambiente experimental parece ter levado a um aumento tanto da densidade quanto da diversidade microbiana na camada intermediária do sedimento, em ambos os tratamentos e no controle. Já a ressuspensão parece influenciar de forma mais efetiva a distribuição dos micro-organismos na coluna sedimentar, devido a mistura da coluna sedimentar e mudanças nas condições redox das camadas sedimentares. Concluindo, tanto a chegada de alimento no sedimento, como eventos de ressuspensão são responsáveis por mudanças significativas na comunidade microbiana dos sedimentos costeiros. / The present study aimed to investigate the effects of sediment resuspension and organic enrichment by different microalgae on the sedimentary microbial community structure. We run two separate laboratory experiments (Nov-Dec/2009 and Apr-May/2011) to simulate resuspension conditions and pulses of primary productivity observed in the field, and analyze how these events affect the microbial community. Both experiments were maintained for a total of 30 days following treatment when samples were taken for sedimentary analysis, prokaryotic density and bacterial community analyses at six different sampling times. The sediment surface layer was studied in more detail, and showed that both the input of algal material and resuspension are responsible for significant changes in density, metabolism and bacterial community composition. Also, the arrival of different types of algae to the sediment (phytoflagellates and diatoms) led to different responses in both density and diversity of sedimentary microorganisms. The vertical structure of microorganisms in the sediment column was also studied. The arrival of algal material in the sediment did not show important changes in community structure of the deeper sedimentary layers. The stability created by the experimental environment seems to increase both the density and diversity of microbes in the middle layer of sediment in both treatments and control. On the other hand resuspension seems to influence more effectively the distribution of microorganisms in the sedimentary column due to sediment mixing and changes in redox conditions of different layers. In conclusion, both the arrival of food on the sediment and resuspension events is responsible for important changes in the coastal sediment microbial communities.