O fósforo é um elemento-chave para a manutenção da vida, desde os processos de transferência energética (ATP) até a estruturação das cadeias de ácidos nucléicos. Frequentemente é o que mais limita o desenvolvimento vegetativo em função da alta reatividade do PO43- na solução do solo. Mais de 80% do P adicionado ao solo pode ser imobilizado na forma de compostos de baixa labilidade, adsorvendo-se as superfícies das argilas e dos oxi-hidróxidos de Fe3+ e Al3+, processo irreversível em condições naturais. A solubilização do P não lábil às plantas é possível mediante a liberação de ácidos orgânicos sintetizados por micro-organismos nativos do solo, os quais também contribuem efetivamente com a mineralização do P orgânico através da produção de enzimas (fosfatases), entretanto, esses mecanismos ainda são pouco conhecidos. O principal objetivo desse estudo foi correlacionar as possíveis mudanças nas frações orgânicas (Po) e inorgânicas (Pi) de fósforo no solo rizosférico de plantas de cana-de-açúcar com a estrutura e a diversidade do seu microbioma. Para tanto, as plantas foram cultivadas durante 180 dias em diferentes microcosmos com fosfato monoamônico (MAP), superfosfato triplo (SFT) e fosfato natural reativo (NAT), tanto na ausência quanto na presença da torta de filtro. As diferentes frações de fósforo no solo rizosférico foram correlacionadas com os dados moleculares baseados no sequenciamento parcial dos amplicons do gene 16S rRNA obtidos do DNA total extraído desses solos. Aos 60 dias, houve uma maior diversidade geral de bactérias, sendo um período com altos teores de P-lábil na rizosfera, beneficiando principalmente as bactérias de hábitos copiotróficas (r-estrategistas): divisão Halophaga/Acidobacterium, Chloracidobacteria e Bacilli. A diminuição da diversidade aos 120 dias ocorreu como resposta da redução dos teores de P-lábil na rizosfera, beneficiando mais as bactérias oligotróficos (k-estrategistas): Actinobacteria e Proteobacterias. A associação da torta de filtro com o MAP revelou fortes indícios do aumento do processo de mineralização na superfície do solo, uma vez que houve rápida liberação de P lábil para a rizosfera. Isso teria aumentado a atividade de micro-organismos envolvidos na mineralização da torta de filtro, havendo forte correlação com o aumento da população de β-Proteobacteria aos 120 dias. Neste período, as Proteobacterias foram mais abundantes nos solos com NAT+torta. Isso explicaria o incremento de P moderadamente lábil desse tratamento aos 180 dias, pois esse filo possui várias espécies capazes de solubilizar o P ligado ao Ca, presente nos fosfatos de rocha. No geral, a torta de filtro alterou a solubilização e disponibilidade do P nas fontes minerais de modo diferente, contribuindo com os incrementos tanto das frações de Po como as de Pi. Esses resultados demonstraram que as bactérias participam ativamente dos processos de disponibilização do P de fontes minerais no solo. Nessas condições, a torta de filtro pode modular essas transferências, em benefício às plantas, por estimular a atividade de micro-organismos solubilizadores de P e mineralizadores da matéria orgânica do solo. / Phosphorus is a key element for the maintenance of life from the energy transfer processes (ATP) to the structuring of chains of nucleic acids. Often, it is more limited vegetative growth due to the high reactivity of PO43- in the soil solution. Up to 80% of P added to the soil can be immobilized as low-labile compounds adsorbing to the clay surfaces and oxy-hydroxides of Fe3+ and Al3+, irreversible process under natural conditions. Solubilization of non-labile P by plants may be carried out for organic acids synthesized by native soil microorganisms, which also effectively contribute for mineralization of organic P through the production of enzymes (phosphatases) although these mechanisms are still poorly understood. The main objective of this study was to correlate the changes in the organic (Po) and inorganic (Pi) fractions of P in the rhizosphere of sugarcane plants with the structure and diversity in their microbiome. Therefore, the plants were grown for 180 days in different microcosms with monoammonium phosphate (MAP), triple superphosphate (TSP) and rock phosphate (NAT), both in absence and in presence of the filter cake. The different P fractions in the rhizosphere soil were correlated with the molecular data based on the partial sequencing of 16S rRNA gene amplicons obtained from total DNA extracted from soils. At 60 days, there was a greater overall diversity of bacteria, it is a period with high labile-P in the rhizosphere, especially benefiting the copiotrophic bacteria (r-strategists): Halophaga/Acidobacterium division, Chloracidobacteria and Bacilli. The decrease in diversity at 120 days occurred in response to the reduction of labile-P content in the rhizosphere, more benefiting oligotrophic bacteria (k-strategists): Actinobacteria and Proteobacteria. The association filter cake with MAP showed strong evidence of increased mineralization process on the soil surface, since there was rapid release of labile P to the rhizosphere. It would have increased the activity of microorganisms involved in the mineralization of the filter cake with a strong correlation with increase in β-Proteobacteria population at 120 days. Then, Proteobacteria were more abundant in soils with NAT+filtercake at 120 days. That would explain the increases in moderately labile P content this treatment at 180 days, because this phylum has several species capable of solubilizing the P linked to Ca present in rock phosphates. In general, filter cake changed solubilization and availability of P in mineral sources of different ways, contributing to the increments of Po and Pi fractions. These results showed that bacteria participate in the processes that afford phosphorus in the soil. Under these conditions, the filter cake can modulate these transfers in beneficial to plants by stimulating the activity of P solubilizing microorganisms and mineralizing the soil organic matter.

O Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar, sendo o Estado de São Paulo responsável por mais de 50% do total desta produção. Esta cultura tem um enorme impacto sobre a agricultura brasileira e devido a isto, uma melhor compreensão da composição da comunidade microbiana relacionada a ciclagem do nitrogênio (N) nestes solos é de grande importância para o aprimoramento no cultivo da cana-de-açúcar. No entanto, pouco se sabe sobre a relação entre grupos microbianos e essa cultura. Este trabalho visou determinar variações nas comunidades microbianas que participam das transformações do N nos solos de três áreas utilizadas para a produção de cana-de-açúcar (A, F e J), as quais apresentam uma gama de diferentes condições de manejo e características do solo. Cada área foi analisada em triplicatas, e o DNA extraído do solo foi utilizado para metodologias de sequenciamento de segunda geração (metagenômica e sequenciamento do gene 16S rDNA), PCR quantitativo (qPCR) e polimorfismo dos fragmentos terminais de restrição (T-RFLP). A maioria das sequências derivaram de bactérias (98%; base de dados M5NR); seis etapas do ciclo do nitrogênio foram anotadas pela plataforma MG-RAST (base de dados SEED): amonificação do nitrato e nitrito (ANN); fixação de nitrogênio; desnitrificação; óxido nítrico sintase; redução dissimilatória do nitrito e assimilação de amônia. Este último passo mencionado foi o mais abundante (28%) (genes gltb e gltD) e está diretamente relacionado a multiplicação microbiana nos solos.. O segundo processo mais abundante foi ANN (genes nir e nar), responsável por consumir este substrato durante o ciclo. Proteobacteria, Chloroflexi, Verrucomicrobia e Cyanobacteria estão presentes em todas as etapas do ciclo, representando microrganismos que podem participar das vias de transformação do N e, ademais, foi possível descrever um core microbiano (nível de ordem) representado por Sphingomonadales. Algumas variáveis ambientais, como a aplicação de torta de filtro e a produtividade mostraram uma correlação significativa com a estrutura da comunidade microbiana. Isto também foi encontrado para algumas características do solo como fósforo, magnésio e matéria orgânica. Além disso, identificou-se uma alta abundância de microrganismos carregando genes que codificam enzimas da via de redução do nitrato e nitrito. Portanto, apesar de sua complexidade, o estudo das funções microbianas de nitrogênio em solos cultivados com cana-de-açúcar é inovador por acessar de forma conjunta todas as comunidades envolvidas neste ciclo, caracterizadas por sequenciamento, o que evita os problemas inerentes ao cultivo microbiano, além de permitir inferir sobre a hierarquia das variáveis ambientais que influem sobre esse grupos microbianos. / Brazil is the largest world\'s producer of sugarcane and State of São Paulo accounts for over 50% of this production. This crop has a huge impact on Brazilian agriculture and due to this great importance, a better understanding of the composition of the microbial community related to cycling of nitrogen (N) in these soils is of utmost importance for the improvement in the cultivation of sugarcane. However, little is known about the relationship between microbial groups and this crop. This study aimed to determine changes in microbial communities that participate in the transformation of N in soils derived from three areas used for sugarcane production (named A, F and J), which have a range of different management conditions and soil characteristics. Each area was analyzed in triplicate, and the extracted DNA was used to develop next generation sequencing (shotgun metagenomics and 16S rDNA), quantitative PCR (qPCR) and terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP). Most of the sequences derived from Bacteria (98%; M5NR database); six stages of nitrogen cycle were annotated by MG-RAST plataform (SEED database): nitrate and nitrite ammonification (NNA); nitrogen fixation; denitrification; nitric oxide synthase; dissimilatory nitrite reductase and ammonia assimilation. This last mentioned step was the most abundant (28%) (gltB and gltD genes) and is directly linked to microbial growth in soil, since the final product of the reaction is glutamate. The second most abundant process was NNA (nir and nar genes), responsible for consuming this substrate during the cycle. Proteobacteria and Chroloflexi are present at all stages of the cycle, representing microorganisms that can participate in the N transformation and, moreover, it was possible to describe a microbial core (at an order level) represented by Sphingomonadales. Some environmental variables, such as the application of filter cake and productivity showed a significant correlation with the structure of the microbial community. This was also found for certain soil characteristics such as phosphorus, magnesium and organic matter. In addition, it was identified a high abundance of microorganisms carrying genes encoding the enzymes for nitrate and nitrite reduction pathway. Therefore, despite its complexity, the study of microbial functions of nitrogen in soils cultivated with sugarcane is innovative by accessing jointly all communities involved in this cycle, characterized by sequencing, which avoids the problems inherent in microbial cultivation and allows to infer about the hierarchy of environmental variables that influence this microbial groups.

Parasitoides interferem no sistema imunológico de seus hospedeiros, influenciando a expressão de genes relacionados à resposta celular e humoral, podendo interferir na relação hospedeiro - microbiota intestinal. Além disso, parasitoides induzem alterações fisiológicas no hospedeiro que alteram o consumo e a utilização de alimento, e que podem influenciar a microbiata intestinal do mesmo. Alterações nessa microbiota poderiam afetar as relações e contribuições ao hospedeiro e, consequentemente, influenciar o desenvolvimento do próprio parasitoide. O objetivo deste trabalho foi o de verificar o efeito do parasitismo por Cotesia flavipes (Cameron) (Hymenoptera: Braconidae) na estrutura e no potencial funcional de contribuição da microbiota intestinal de Diatraea saccharalis (F.) (Lepidoptera: Crambidae), hospedeiro permissivo, e de Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae), hospedeiro não-permissivo. Além disso, buscou-se verificar se as secreções utilizadas pelo parasitoide (veneno, fluidos do cálice e virus simbionte) na regulação hospedeira estariam associadas à manipulação da microbiota intestinal do hospedeiro. O efeito do parasitismo na microbiota intestinal associada às porções antero-mediana e posterior do intestino dos hospedeiros estudados foi avaliado na fase inicial (1 DAP - dia após o parasitismo), intermediária (5 DAP) e final (9 DAP) do desenvolvimento larval do parasitoide. A avaliação foi feita por meio da comparação da diversidade e abundância de bactérias associadas ao trato intestinal de D. saccharalis e S. frugiperda parasitadas ou não por C. flavipes. A caracterização das bactérias foi feita via análise metagenômica em plataforma Illumina MiSeq utilizando a região V4 do gene ribossomal 16S. O pacote de softwares QIIME foi utilizado para a atribuição taxonômica das mesmas e o potencial funcional foi inferido por meio do software PICRUSt. O parasitismo afetou a abundância e diversidade de unidades taxonômicas operacionais (UTOs) da microbiota intestinal da porção antero-mediana e posterior de ambos hospedeiros. As alterações observadas para as duas regiões intestinais investigadas não seguiram o mesmo padrão ao longo do desenvolvimento do parasitoide. As análises realizadas também demonstraram que as alterações da microbiota induzidas pelo parasitismo refletiram em alterações significativas no potencial funcional de contribuição da microbiota associada ao trato digestivo de D. saccharalis e S. frugiperda. As análises da microbiota de lagartas pseudo-parasitadas demonstraram que as secreções maternas injetadas pela fêmea do parasitoide no momento do parasitismo estão envolvidas, pelo menos parcialmente, com os processos que levam às modificações na diversidade e abundância da microbita intestinal hospedeira, assim como de seu potencial de contribuição funcional. Esses resultados indicam que outros fatores/alterações produzidos em condições normais de parasitismo, seja pela influência de secreções de teratócitos e das próprias larvas do parasitoide em desenvolvimento também estão envolvidos na manipulação da microbiota hospedeira. Várias das alterações observadas no potencial de contribuição da microbiota intestinal do hospedeiro podem refletir sua qualidade nutricional e, consequentemente, favorecer sua exploração pelo parasitoide. Assim, o processo de regulação hospedeira por parasitoides se estende ao conjunto de organismos associados que compõem o holobionte representado pela lagarta hospedeira. / Parasitoids interfere with the immune system of their hosts by influencing the expression of genes related to cellular and humoral responses, which may interfere with the host - gut microbiota relationship. Furthermore, parasitoids induce physiological changes in the host, modifying food consumption and utilization, influencing then the host gut microbiota. These changes can affect the relationship and contributions of the gut microbiota to the host and therefore influence parasitoid development. This study aimed to evaluate the effect of parasitism by Cotesia flavipes (Cameron) (Hymenoptera: Braconidae) in the structure and potential functional contribution of the gut microbiota of the permissive host Diatraea saccharalis (F.) (Lepidoptera: Crambidae) and the non-permissive host Spodoptera frugiperda (JE Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) . In addition, the participation of the secretions female parasitoids (venon, calyx fluid and symbiotic virus) use in host regulation in the manipulation of the host gut microbiota was also investigated. The effects of host parasitization on the microbiota associated with the anterior (foregut-midgut) and posterior (hindgut) portions of host gut were evaluated at the early (1 DAP - day after parasitism), intermediate (5 DAP) and final (9 DAP) stages of parasitoid larval development. The diversity and abundance of the gut microbiota of D. saccharalis and S. frugiperda was compared in between parasitized and non-parasitized larvae by C. flavipes. The gut microbiota was characterized by sequencing the V4 region of the 16S ribosomal gene using the Illumina MiSeq platform. The software package QIIME was used for taxonomic attribution and the PICRUSt software was used to infer the potential funcional contribution of the gut microbiota. Host parasitization affected the abundance and diversity of operational taxonomic units (OTUs) of the two gut regions investigated (foregut-midgut and hindgut) in both hosts. The changes observed for both gut regions did not follow the same pattern throughout parasitoid development. Changes in the gut microbiota induced by parasitization reflected in significant changes in the potential of the functional contribution of the gut microbiota associated with D. saccharalis and S. frugiperda. Analyses of pseudo-parasitized larvae demonstrated that the maternal secretions female parasitoids inject when ovipositing are involved, at least partially, with the processes that lead to changes in the abundance, diversity and potential functional contribution of the host gut microbita. These results indicate that other factors / changes produced during normal parasitization, such as secretions from teratocytes and/or the developing parasitoid larvae can also be involved in the manipulation of host gut microbiota. Several of the changes observed in the potential contribution of the host gut microbiota may reflect its nutritional quality and therefore favor host exploitation by parasitoids. Thus, the process of host regulation by parasitoids also involves the regulation of the gut-associated bacteria, which altogether comprise the holobionte represented by the host larvae.

Solos com horizonte superficial antrópico, conhecidos como Terra Preta Antropogênica (TPA), Terra Preta de Índio (TPI) ou simplesmente Terra Preta, representam um dos mais marcantes registros da antiga ocupação humana na região amazônica, sendo comumente localizados ao longo de rios e interflúvios, ocupando várzeas, elevações marginais adjacentes e terra firme. Um dos principais fatores responsáveis pelo comportamento diferenciado dos solos TPI é a maior quantidade e a diferença qualitativa da sua matéria orgânica, que consiste em, aproximadamente, 35% de carvão pirogênico. A presença de material orgânico estável e a atividade biológica indicam que as TPI podem ser sítios de alta diversidade microbiana. O manejo da matéria orgânica visando à conservação e melhoria da qualidade do solo é fundamental na ciclagem de nutrientes e na manutenção da sustentabilidade dos agroecossistemas tropicais. Nesse contexto, os processos de biodegradação regem grande parte do ciclo do carbono, cuja fração biológica é dependente de enzimas microbianas como as dioxigenases, que utilizam compostos orgânicos presentes no solo como fonte de carbono e energia. A caracterização e o isolamento de bactérias potencialmente degradadoras de resíduos orgânicos em solos TPI pode gerar dados indicativos da qualidade biológica desse solo, além de prover informações sobre a diversidade genética destes micro-organismos. Da mesma forma, o estudo da diversidade de genes catabólicos pode facilitar a compreensão das bases adaptativas de micro-organismos funcionais do carvão pirogênico e seu papel no equilíbrio da fertilidade das TPI, além de determinar sua influência nas comunidades biológicas destes solos. Este estudo analisou a diversidade de comunidades bacterianas associadas a processos de degradação de compostos aromáticos em amostras de solo TPI e carvão pirogênico na Amazônia Central, coletadas nos sítios do Caldeirão sob capoeira e sob cultivo agrícola, Costa do Açutuba, Hatahara e Balbina, por meio de técnicas de cultivo e técnicas moleculares. Estes sítios são caracterizados por diferentes épocas de ocupação pelas populações indígenas, que variam desde 1200 anos atrás (Caldeirão) até mais de 2000 anos, como o Costa do Açutuba. Os isolados obtidos a partir do enriquecimento apresentaram grande diversidade de gêneros e espécies, extensamente descritas como degradadores de vários substratos aromáticos, tanto naturais quanto xenobióticos. As bibliotecas de clones contendo genes funcionais mostraram que a diversidade microbiana no carvão pirogênico foi frequentemente maior em relação aos solos TPI. A grande maioria dos clusters gerados no pirosequenciamento (98%) reuniu sequências de dioxigenases obtidas unicamente neste estudo. A abundância de genes catabólicos foi determinada por PCR quantitativo. Os resultados deste estudo apresentaram uma diversidade de genes associados à ciclagem de C ainda não descrita em solos antrópicos da Amazônia, demonstrando o papel fundamental das comunidades microbianas funcionais na manutenção da fertilidade dos solos TPI / Antropogenic Dark Earth or Amazonian Dark Earth soils (ADE) represents one of the most important records of pre-Colombian settlements in Brazilian Amazon region, commonly located along rivers and interfluves. One of the main factors responsible for the singular features of these soils is the presence of high amounts of pirogenic black carbon or biochar, consisting of approximately 35% along anthropogenic surface. The presence of stable organic matter and biological activity are indicative that ADE soils may be hotspots of microbial diversity. The management of organic matter with the aim of conserving and improving soil quality is critical to nutrient cycling and maintenance of sustainable tropical agroecosystems. In this context, the biodegradation processes govern most of the carbon biogeochemical cycle, which quite depends on microbial enzymes such as dioxygenases, which use organic compounds in soil as carbon source and energy. The characterization and isolation of potentially degrader bacteria from ADE soils can generate indicative data of the biological quality of these soils, as well as provide information of the genetic diversity of these microorganisms. Likewise, studies involving diversity of catabolic genes may facilitate the understanding of the role of functional microorganisms present in black carbon in the balance of the fertility of ADE soils, besides the evaluation of their influence on biological communities in these soils. This study assessed the diversity of bacterial communities associated with degradation processes of aromatic compounds in ADE soils and black carbon in Central Amazon through cultivation and molecular techniques. The samples were collected in Caldeirão Experimental Station (Embrapa-CPAA) under secondary forest and manioc culture, along with Costa do Açutuba, Hatahara and Balbina sites. These TPI sites are characterized by distinct ages of occupation by pre-Colombian populations, ranging from 1,200 years ago (Caldeirão sites) to more than 2,000 years, such Costa do Açutuba site. The isolates obtained from enrichment showed great diversity of species and genera, widely described as potentially degraders of a wide range of aromatic substrates, both natural and xenobiotic. The clone libraries containing functional genes showed that the microbial diversity in black carbon was often greater in relation to soil ADE. The vast majority of clusters generated by pyrosequencing (98%) grouped dioxygenases sequences obtained solely in this study. The abundance of catabolic genes was determined by quantitative PCR. The results of this study showed great diversity of genes associated with C cycling, not previously reported in Amazonian anthropogenic soils, proving the essential role of functional microbial communities supporting the fertility of ADE soils

Os manguezais são ambientes de transição entre os ecossistemas terrestres e marinhos, essenciais para o crescimento e o desenvolvimento de muitas espécies de elevado interesse ecológico e econômico. Apesar de ter sua importância reconhecida, são constantemente impactados por diversos poluentes que influenciam sua estabilidade. Estes ecossistemas caracterizam-se por serem anaeróbicos, ricos em sulfato e em matéria orgânica, sendo os microrganismos fundamentais na ciclagem de nutrientes, em especial os envolvidos no ciclo do enxofre, onde os procariotos redutores de sulfato (sulphate-reducing prokaryotes, SRP) aparecem como um grupo frequente e com um papel preponderante. O presente estudo mostrou que as comunidades de arquéias, bactérias e bactérias redutoras de sulfato (sulphatereducing bacteria SRB) são abundantes, diversas e responsivas aos estados de intervenção dos manguezais. A abundância medida por qPCR mostrou que as quantidades de arquéias e bactérias aumentam com a contaminação. A diversidade estudada por pirosequenciamento do gene ribossomal 16S DNAr indicou que estes grupos são diversos, mostrando filos Euryarcheota e Crenarcheota do domínio Archaea, e os filos Deltaproteobacteria e Gammaproteobacteria, do domínio Bacteria, como grupos frequentes. A estrutura destas comunidades, avaliada por análises de co-ocorrência, revelou que a microbiota responde à contaminação, diminuindo e simplificando as interações, quanto maior for a contaminação. A diversidade dos grupos relacionados ao ciclo do enxofre, estudada por DGGE (aprA e dsrB), pirosequenciamento (dsrB) e GeoChip (aprA, dsrB), mostrou que a classe Deltaproteobacteria, representada pelas ordens Desulfobacterales e Desulfovibrionales, é o grupo prevalente na redução do sulfato, e as classes Gammaproteobacteria e Betaproteobacteria devem atuar na oxidação do enxofre (sulphur-oxidising - SOB). O GeoChip (aprA, dsrB) foi a única metodologia que permitiu detectar arquéias redutoras de sulfato (gêneros Archaeoglobus e Pyrobaculum), sendo esta a primeira descrição de tais organismos em ecossistemas de manguezais. Desse modo, estes resultados evidenciam que a microbiota em áreas de manguezais responde à contaminação, tendo uma alta frequência de SRB e SOB, ressaltando, assim, a importância do ciclo do enxofre em ambientes de manguezais. / Mangroves are transitional environments between terrestrial and marine ecosystems, essential for the growth and development of many species with high ecological and economical interests. Despite its recognized importance, mangroves are constantly impacted by various pollutants, affecting its stability. These ecosystems are characterized as anaerobic, rich in sulfate and organic matter, where the microorganisms are essential to the nutrient cycling, particularly those involved in the sulfur cycle, where sulphate-reducing prokaryotes (SRP) appear as frequent and taking an important role. The present study showed that communities of archaea, bacteria and sulphate reducing bacteria (SRB) are abundant, diverse and responsive to state intervention of the mangrove. The abundance measured by qPCR showed that the quantities of archaea and bacteria increase with the contamination. The diversity studied by pyrosequencing of the 16S rDNA ribosomal gene indicated that these groups are diverse, showing Euryarcheota and Crenarcheota phyla of the domain Archaea, and Deltaproteobacteria and Gammaproteobacteria classes of the domain Bacteria, as the most frequent groups. The structure of these communities, as assessed by analysis of network, revealed that the microbiota responds to contamination, reducing and simplifying interactions in the higher contamination. The diversity of groups related with the sulfur cycle studied by DGGE (aprA and dsrB), pyrosequencing (dsrB) and GeoChip (aprA, dsrB) showed that Deltaproteobacteria, represented by orders Desulfobacterales and Desulfovibrionales, is a prevalent group in the sulfate reduction, while Gammaproteobacteria and Betaproteobacteria are frequent in the sulfur oxidation (sulfur-oxidising bacteria - SOB). The GeoChip (aprA, dsrB) was the only method that allowed to detect sulfate-reducing archaea (genera Archaeoglobus and Pyrobaculum), which is the first description of these organism on mangrove ecosystems. Thus, these results show that the microbiota in mangroves areas responds to contamination, having a high frequency of SRB and SOB, thus highlighting the importance of the sulfur cycle in mangrove environments.

Os manguezais tropicais são considerados um dos ecossistemas mais produtivos do mundo, sendo caracterizados pela alta taxa de ciclagem de matéria orgânica e nutrientes que ocorre entre os oceanos e os ambientes terrestres. Embora os manguezais sejam considerados áreas de proteção ambiental, a destruição desses ambientes é progressiva, devido a atividades industriais e portuárias nos estuários. Nos manguezais, a ciclagem de nutrientes está diretamente relacionada às atividades e a diversidade das comunidades microbianas presentes no solo. Este trabalho está inserido em um projeto mais amplo dentro do programa BIOTA/FAPESP, no que tange aos estudos da biodiversidade no Estado de São Paulo e utilização dessa biodiversidade de modo sustentável. O objetivo deste trabalho foi avaliar as estruturas e diversidade das comunidades de Bacteria, Archaea e Fungi presentes no solo de manguezal preservado da Ilha do Cardoso-SP. As amostras foram analisadas pelas técnicas de T-RFLP, ARISA, clonagem e seqüenciamento a fim de obter uma caracterização das estruturas das comunidades microbianas de uma área de manguezal preservado em comparação com os ambientes adjacentes de restinga e floresta e também a um manguezal antropizado. Os resultados permitiram concluir que o manguezal possui características exclusivas, com a presença de organismos distintos, revelando um possível potencial biotecnológico a ser explorado. Adicionalmente, os dados revelaram que a ação antrópica afetou as estruturas dessas comunidades de modo a ser notada uma sensível diminuição de diversidade no manguezal antropizado, evidenciando, dessa maneira, a importância da preservação desse ecossistema / The tropical mangroves are considered one of the most productive ecosystems of the world, being characterized by the high tax of organic matter and recycling of nutrients, that happens between the oceans and the terrestrial habitats. Although the mangroves are considered areas of environmental protection, the destruction of those ecosystems is progressive, due to industrial and port activities in the estuaries. In mangroves, the recycling of nutrients is directly related to the activities and to the diversity of microbial communities present in the soil. This work is part of a wider project inside of the program BIOTA/FAPESP, with respect to the studies of the biodiversity in the State of São Paulo and use of that biodiversity in a maintainable way. The objective of this work was to evaluate the structures and diversity of communities of Bacteria, Archaea and Fungi present in the soil of preserved mangrove of Ilha do Cardoso-SP. The samples were analyzed by T-RFLP and ARISA techniques, cloning and sequencing in order to obtain a characterization of the microbial communities structure of preserved mangrove area in comparison with the adjacent environments of restinga (tropical moist forest) and forest and also to a degraded mangrove. The results allowed concluding that the mangroves present exclusive characteristics, with the presence of distinct organisms, revealing a possible biotechnological potential to be explored. Additionally, the data revealed that the human action affected the structures of those communities in a way to be noticed a sensitive diversity decrease in the degraded mangrove, evidencing, this way, the importance of the ecosystem preservation

For the last 150 years many studies have shown the importance of earthworms for plant growth, but the exact mechanisms involved in the process are still poorly understood. Many important functions required for plant growth can be performed by soil microbes in the rhizosphere. To investigate earthworm influence on the rhizosphere microbial community, it was performed a macrocosm experiment with and without Pontoscolex corethrurus (EW+ and EW-, respectively) and followed various soil and rhizosphere processes for 217 days with sugarcane. In the second chapter of this thesis it was demonstrate that in EW+ treatments, N2O concentrations belowground (15 cm depth) and relative abundances of nitrous oxide genes (nosZ) were higher in bulk soil and rhizosphere, suggesting that soil microbes were able to consume earthworm-induced N2O. Shotgun sequencing (total DNA) revealed that around 70 microbial functions in bulk soil and rhizosphere differed between EW+ and EW- treatments. Overall, genes indicative of biosynthetic pathways and cell proliferation processes were enriched in EW+ treatments, suggesting a positive influence of worms. In EW+ rhizosphere, functions associated with plant-microbe symbiosis were enriched relative to EW- rhizosphere. Ecological networks inferred from the datasets revealed decreased niche diversification and increased keystone functions as an earthworm-derived effect. Plant biomass was improved in EW+ and worm population proliferated. Considering that earthworms contributed to with extra resources, it was evaluated in chapter three response of the soil resistome of sugarcane macrocosms under the influence of earthworms. Mechanisms of resistance against antimicrobial compounds appear to be an obligatory feature for the ecology and evolution of prokaryotic forms of life. However, most studies on resistance dynamics have been conducted in artificial conditions of anthropogenic inputs of antibiotics into very specific communities such as animal microbiomes. To resolve why and how resistance evolves, it is important to track antibiotics resistance genes (ARGs) (i.e., the resistome) in their natural hosts and understand their ecophysiological role in the environment. The results demonstrated that earthworms influenced changes of ARGs in bulk soil and rhizosphere. Negative correlations between ARGs and taxonomical changes were increased in EW+. Differential betweenness centrality (DBC=nBCEW+ - nBCEW-) values comparing the network models with and without earthworms showed earthworm presence changed the composition and the importance of the keystone members from the models. Redundancy analysis suggested that ARGs may be associated with microbial fitness, as the variance of relative abundance of members of the group Rhizobiales could be significantly explained by the variance of a specific gene responsible for one mechanism of tetracycline detoxification / Ao longo dos últimos 150 anos muitos estudos têm demonstrado a importância das minhocas para o crescimento de plantas. Porém o exato mecanismo envolvido neste processo ainda é muito pouco compreendido. Muitas funções importantes necessárias para o crescimento de plantas podem ser realizadas pela comunidade microbiana da rizosfera. Para investigar a influência das minhocas na comunidade microbiana da rizosfera, foi desenvolvido um experimento de macrocosmo com cana-de-açúcar com e sem Pontoscolex corethrurus (EW+ e EW-, respectivamente) seguindo diversos procedimentos por 217 dias. No Segundo capítulo da tese é demonstrado que no tratamento EW+, as concentrações de N2O dentro do solo (15 cm profundidade) e a abundância relativa dos genes óxido nitroso redutase (nosZ) foram elevadas no solo e na rizosfera, sugerindo que microrganismos do solo foram capazes de consumir a emissão de N2O induzida pelas minhocas. O sequenciamento do DNA total revelou que aproximadamente 70 funções microbianas no solo e na rizosfera apresentaram diferenças entre os tratamentos EW+ e EW-. No geral, genes associados a biossíntese e proliferação de células foram enriquecidos em EW+, sugerindo uma influencia positiva por parte das minhocas. Na rizosfera EW+, funções associadas a simbiose entre planta e microrganismos foram relativamente enriquecidas comparado com rizosfera EW-. Modelos de rede de interação ecológica revelam menor número de diversificação de nichos e aumento de funções importantes como um efeito derivado da influência das minhocas. A biomassa das plantas foi aumentada no tratamento EW+ e a população de minhocas proliferou. Considerando que as minhocas contribuíram com o aumento de nutrientes, foi avaliado no capítulo três a resposta do resistoma presente nas comunidades microbianas dos solos do experimento. Mecanismos de resistência contra compostos antimicrobianos parecem ser características obrigatórias para a ecologia e evolução de procariotos. Entretanto, a maior parte dos estudos sobre genes de resistência tem sido conduzida em condições artificiais utilizando fontes antropogênicas de antibióticos em comunidades microbianas muito específicas como por exemplo o microbioma animal. Para resolver por que e como a resistência evolui, é importante estudar genes de resistência a antibióticos (GRA) (i.e., resistoma) no seu ambiente natural e entender seu papel ecofisiologico no ambiente. Os resultados demonstraram que minhocas influenciaram a mudança na composição de GRA no solo e na rizosfera. Tratamentos EW+ apresentaram maior número de correlações negativas entre ARG e grupos taxonômicos. A medida de centralidade diferencial (DBC=nBCEW+ - nBCEW-) comparando os modelos de rede de interações obtidos mostrou que a composição e o nível de importância dos indivíduos mais influentes é alterado nos tratamentos EW+ comparado com EW-. Além disso, por meio de uma análise de redundância (RDA) foi demonstrado que as alterações na abundancia relativa de GRA podem ser explicadas pelas alterações verificadas em grupos taxonômicos

Devido aos altos teores de húmus e matéria orgânica pirolisada, os solos de Terra Preta de Índio da Amazônia (TPA) apresentam uma dinâmica diferente de outros, com hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos em grandes quantidades. Os alcanos são os maiores constituintes da matéria orgânica do solo, pouco reativos, insolúveis e recalcitrantes, promovendo menor rendimento à produção de combustíveis fósseis e renováveis. Os hidrocarbonetos aromáticos, assim como alcanos, são encontrados no ambiente de forma natural ou introduzidos e podem ser tóxicos, mutagênicos ou carcinogênicos. O estudo das comunidades bacterianas desses locais é de interesse no entendimento da alta fertilidade destes solos e da ação do carvão na relação planta-solo-microrganismo, além de bioprospecções de novas vias metabólicas. Diversos estudos já avaliaram genes de interesse para biodegradação destes compostos na TPA, como bph (Brossi, 2014) em solo e ?-ARHDs (Germano, 2011) em solo e carvão, ambos para degradação de hidrocarbonetos aromáticos. Porém o gene alk, para degradação de alcanos, ainda não fora estudado em carvão de TPA e nenhum isolamento bacteriano deste carvão foi feito e o presente trabalho teve esta abordagem inovadora para os solos de TPA, aliando cultivo, biologia molecular e bioensaios. O carvão foi separado, diluído e plaqueado em cinco meios de cultivo, com posterior incubação microaerofílica. Ao final da obtenção dos isolados, uma seleção de singularidade de morfologia foi feita a fim de se trabalhar com riqueza de tipos bacterianos, resultando em 86 isolados. Na identificação molecular pelo gene 16S ribossomal bacteriano identificamos 24 gêneros: Burkholderia, Ralstonia, Pseudomonas, Achromobacter, Pantoea, Leclercia, Acinetobacter, Cupriavidus, Enterobacter, Variovorax, Leifsonia, Leclercia, Pantoea, Parapusiliimonas, Bordetella; Bacillus, Paenibacillus, Lysinibacillus, Brevibacillus, Rummeliibacillus; Arthrobacter, Streptomyces, Rhodoccocus; e Fibrobacterium, além de bactérias não cultivadas. Os meios GA e ES comprovaram ser um método com boa eficiência para isolamento de quantidade e variedade de bactérias do carvão, tanto aeróbias quanto anaeróbias facultativas, sendo pertencentes aos filos Proteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria e Bacteroidetes. Apenas 11 isolados possuem o gene alk. Observamos que 53,49% de isolados foram positivos para a degradação de 0,05% de fenantreno; 70,93% foram positivos para a degradação de 8% de óleo diesel; e 88,37% foram positivos para degradação de 0,05% de bifenil. Houve isolados com capacidade de degradar mais de um substrato, e até mesmo os 3 substratos. Este estudo demonstra que os biocarvões de TPA são um microhabitat para microrganismos com capacidade comprovada em metabolizar hidrocarbonetos aromáticos complexos e diversos como fonte de carbono e energia. Os isolados apresentam um grande potencial biotecnológico para a geração de moléculas ligadas aos processos metabólicos da biodegradação, principalmente os não-cultivados, podendo auxiliar processos de biorremediação de áreas contaminadas e, possivelmente, produção de biocombustíveis de segunda geração. Além disso, os dados gerados por este estudo fornecem informações sobre o papel dessas bactérias na ciclagem de nutrientes, que influenciam diretamente na resiliência e fertilidade dos solos de Terra Preta de Índio da Amazônia por serem capazes de degradar compostos recalcitrantes de carbono dos fragmentos de biocarvão, ácidos húmicos e, talvez, grupos funcionais aderidos, além de outras frações da matéria orgânica humificada / Due to high humus content and pyrolyzed organic matter, Amazonian Dark Earth Soils (ADE) show different dynamic than other soils, presenting high contents of aliphatic and aromatic hydrocarbons. Alkanes are the major constituents of soil organic matter, low reactive, insoluble and recalcitrant, promoting lesser yield on fossil and renovable fuels production, as well as pollute the environment when in high concentrations. Aromatic hydrocarbons, as well as alkanes, are found in environment due to natural e industrial processes, are insoluble and recalcitrants, and can be toxic, mutagenic and carcinogenic. The study of bacterial communities from these areas is of major interest to reveal the high fertility of these soils, and understand the biochar influences on the plant-soil-microrganism relation, besides discover novel bacteria, genes and proteins. Diverse studies had already evaluated genes of interest for the biodegradation of hydrocarbons on ADEs, like bph gene (Brossi, 2014) from soils and ?-ARHDs (Germano, 2011) from soils and biochar. However, the alk gene for the biodegradation of alkanes was never studied in biochar. Neither any bacterial isolation from the ADEs biochar was done until now, so this work has this innovative approach to the ADEs. Biochar was separated, dilluted and plated on five culture media, and microarophilic incubation. The isolates were selected by their morphology and 86 isolates were obtained. We identified 24 bacterial genera throught the 16S rRNA gene sequencing: Burkholderia, Ralstonia, Pseudomonas, Achromobacter, Pantoea, Leclercia, Acinetobacter, Cupriavidus, Enterobacter, Variovorax, Leifsonia, Leclercia, Pantoea, Parapusiliimonas, Bordetella; Bacillus, Paenibacillus, Lysinibacillus, Brevibacillus, Rummeliibacillus; Arthrobacter, Streptomyces, Rhodoccocus; and Fibrobacterium, in addition to uncultured-bacteria. GA and ES media were the best on variety and number of bacteria from biochar, such aerobic as well as facultative anaerobic bacteria, being from the phyla Proteobacteria, Firmicutes, Actinobacteria and Bacteroidetes. The alk gene was found in 11 isolates. We observed 53,49% of isolates were positive for 0,05% phenanthrene degradation; 70,93% of isolates were positive for 8% diesel oil degradation; and88,37% of isolates were positive for 0,05% biphenyl degradation. There were isolates capable to degrade more than one substratum, even the three substrata. This study demonstrates that ADE biochars are a microhabitat for bacteria with proved capacity to metabolize complex aromatic hydrocarbons as carbon and energy sources. The isolates have great biotehcnological potential to generate molecules associated to metabolic process of biodegradation, mainly the uncultured ones, being helpfull for polluted areas bioremediation and, possibly, to the production of second generation biofuels. Furthermore, the generated data supplies the role of bacteria from ADE biochar on the nutrient cycle, wich directly influences the resiliance and fertility of ADEs, for microbiota being capable to degrade recalcitrant carbon fragments of biochar, humic acids and, possibly, adhered functional groups, besides other organic matter fractions, as well

Este estudo teve por objetivos avaliar diferentes níveis de suplementação de ?-ácidos do lúpulo como aditivos de rações para frangos de corte sobre o desempenho e a manutenção do equilíbrio da microbiota intestinal após desafio com Eimeria. No experimento 1, foram alojados 1440 pintos de corte da linhagem Cobb 500, no período de 1 a 42 dias de idade, com 6 tratamentos e 6 repetições. Os tratamentos utilizados foram: controle negativo, ração sem antimicrobiano; controle positivo, ração com 30 mg/kg de bacitracina de zinco e rações com 30, 60, 120 ou 240 mg/kg de ?-ácidos do lúpulo, compondo 4 tratamentos adicionais. Os ?-ácidos foram microencapsulados com 30%de extrato. As rações foram formuladas à base de milho e farelo de soja, com inclusão de 5% de farelo de trigo e 5% de farinha de penas e vísceras. Aos 7 dias de idade todas as aves foram vacinadas contra coccidiose. As aves e as rações foram pesadas semanalmente para cálculo de desempenho. No experimento 2, foram alojados 1440 pintos de corte da linhagem Ross 308, no período de 1 a 42 dias de idade, com 6 tratamentos e 6 repetições. Os tratamentos foram: controle negativo, dieta basal; controle positivo, ração com 30 mg/kg de bacitracina de zinco; controle negativo mais desafio; controle positivo mais desafio; controle negativo suplementado com 30 mg/kg de ?-ácidos mais desafio; controle negativo suplementado com 240 mg/kg de ?-ácidos mais desafio. As rações foram formuladas à base de milho e farelo de soja com inclusão de 5% de farinha de penas e vísceras. Aos 14 dias de idade, as aves dos tratamentos 3, 4, 5 e 6 foram desafiadas, via oral, com 2x105 e 5x104 oocistos de Eimeria acervulina e E. tenella, respectivamente. As aves e as rações foram pesadas semanalmente para obtenção dos dados de desempenho. Aos 21 e 35 dias de idade das aves, coletou-se o conteúdo do intestino delgado e cecos das aves para análise da microbiota intestinal, com auxílio de técnicas moleculares. No experimento 1, aos 21 dias de idade as aves os tratamentos com 30 ou 60 mg/kg de ?-ácidos apresentaram desempenho semelhante às do controle positivo. Aos 42 dias houve melhora na conversão alimentar das aves recebendo 30 e 240 mg/kg de ?-ácidos ou antimicrobiano. No segundo experimento, a coccidiose causou significativa redução no desempenho das aves e nenhum dos aditivos utilizados foi capaz de reverter esta situação. Houve aumento de bactérias do gênero Clostridium no intestino delgado aos 21 dias, em consequência do desafio, entretanto, o maior nível de ?-ácidos reduziu esta população. Aos 35 dias de idade a infecção de coccidiose não alterou a comunidade bacteriana do intestino delgado, mas nos cecos houve aumento do gênero Bacteroides.Os ?-ácidos possuem potencial para serem utilizados nas dietas de frangos de corte em situações de baixo desafio, e podem auxiliar no controle da proliferação de Clostridium, embora ineficazes contra a Eimeria. / The objective was to evaluate increasing level of hops ?-acids in the feed on performance of broiler chickens. A pen trial using 1440 one-day old chickens, from 1 to 42 days, with 6 treatments and 6 replicates was conducted (Experiment 1). The experimental treatments were: negative control, basal diet; positive control, basal diet supplemented with zinc bacitracin, 30 mg/kg; and basal diet supplemented with 30, 60, 120 or 240 mg/kg of hops ?-acids, for 4 additional treatments. The corn soybean meal basal diet was formulated with inclusion of 5% poultry by-product meal and 5% wheat bran. At 7 days of age all birds were vaccinated against coccidiosis. The chickens and the feed were weighted weekly to calculate the performance. In the second experiment, the objective was to evaluate the supplementation of hops ?-acids on performance and the balance of intestinal microbiota of broilers, following challenge with Eimeria acervulina and E. tenella. A pen trial using 1440 one-day-old chickens, from 1 to 42 days, with 6 treatments and 6 replicates was conducted. The experimental treatments were: negative control, basal diet; positive control, basal diet supplemented witn zinc bacitracin, 30 mg/kg; negative controle + challenge; Positive control + challenge; negative control supplemented with 30 mg/kg of hops ?-acids + challenge; negative control supplemented with 240 mg/kg of hops ?-acids + challenge. The corn soybean meal basal diet was formulated with inclusion of 5% poultry byproduct meal. At 14 days of age, the birds in treatments 3, 4, 5 and 6 were challenged with 2x105 and 5x104 oocists of Eimeria acervulina and E. tenella, respectively. The chickens and the feed were weighted weekly to calculate the performance. At 21 and 35 days of age, the small intestine and ceca content was collected to analyze the intestinal microbiota, using molecular techniques. In the first experiment, at 21 days of age the treatment with 30 or 60 mg/kg of ?-acids had the same performance of chickens in positive control. At 42 days, the treatments containing 30 or 240 mg/kg of ?-acids and positive control had improved feed conversion. In the second experiment, there was worse performance in broilers chickens challenged with coccidiosis and the additives were not able to oppose this situation. There was increase in the Clostridium population in the small intestine at 21 days, due to challenge, however, the highest level of ?-acids decreasead this genus. At 35 days, the coccidiosis did not alter the bacterial community in the small intestine, although the ceca had higher level of Bacteroides. The hops ?-acids have the potential to be used in the diets of broiler chickens, under low level of challenge, and to proliferation of Clostridium, although ineffective against Eimeria.

Estudos sobre a diversidade de Bacteria em solos de mangue (Brasil) e marisma (Espanha) são escassos. A vegetação de mangue, composta por espécies como Spartina alterniflora, Rhizophora mangle, Avicennia schaueriana e Laguncularia racemosa, pode ser um dos fatores que determinam a estruturação das comunidades de procariotos. Determinações das estruturas das comunidades e de diversidade de Bacteria podem ocorrer em função das diferentes condições físico-químicas dos solos, refletindo na configuração dos processos biogeoquímicos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a variação das estruturas das comunidades de Bacteria e Archaea, bem como a diversidade, em solos de mangue e marisma utilizando DGGE e sequenciamento parcial do rDNA 16S. As estruturas das comunidades de procariotos apresentaram variações em função de condições de vegetação. Proteobacteria e Bacteroidetes estão presentes em todos os solos estudados. A comunidade de Bacteria destes ambientes é dominada por Proteobacteria. Vários dos táxons detectados estão relacionados com ciclos biogeoquímicos importantes para os ambientes estudados. As estimativas não-paramétricas de riqueza de espécies (ACE e Chao1) mostram que solos de mangue e marisma podem conter milhares de espécies de bactérias. As comunidades de Bacteria dos solos de mangue e marisma são significativamene diferentes. Na camada mais superficial do sedimento de mangue predomina Euryarchaeota metanogênicas enquanto que na camada mais profunda predomina Crenarchaeota. Bactérias das ordens Desulfobacterales, Desulfovibrionales e Desulfuromonales podem estar relacionadas com a atividade de sulfato-redução e formação de pirita na camada anaeróbia do perfil de solo de marisma. De uma maneira geral, pode-se concluir que a diversidade e estrutura das comunidades de procariotos de ambientes estuarinos pode variar em função da vegetação estabelecida e do tipo de ambiente. Adicionalmente, solos de mangue e marisma possuem grande diversidade de procariotos, grande parte da qual é desconhecida, podendo representar elevado potencial genético para utilização biotecnológica. / The bacterial diversity in mangrove (Brazil) and marisma (Espanha) soils are largely unknown. Bacterial communities participate in biogeochemicals processes that occurs in soils of estuarine ecosystems. Determinations of the bacterial communities structures and diversity can occur in function of different physico-chemical conditions, reflecting in the biogeochemical processes. The aim of this work was to evaluate the variation of bacterial an archaeal communities structures utilizing DGGE and partial sequencing of 16S rDNA. Bacterial community structures showed more similarity between repetitions samples than the areas under different vegetation. Phylogenetic afiliation shows that several sequences were not clamped into known phyla. Proteobacteria prevails in bacterial communities of mangrove and marisma soils. Several taxa detected are associated to important biogeochemical cycles that occur in estuarine ecosystems. Analysis of species richness showed that mangrove and marisma soils can contain 200 to 6000 species of bacteria. Methanogenic Euryarchaeota was found specially in the upper sample of mangrove sediment analysed whereas the Crenarchaeota was found specially in the lower. Based on the data obtained, it can be concluded that the vegetation is one of the factors affecting the structure of bacterial and archaeal communities in mangrove soils. Additionaly, the effects of edafic factors and seasonal variations have to be considered as determining the prokaryotic community sctuctures, and bacterial and archaeal communities can respond independently to the factors that determine their community structures. Bacterial diversity can vary with the studied estuarine ecosystem. Studies are necessary concerning to diversity of Bacteria, it variation and correlation with biogeochemical process in the mangrove and marisma soils. These soils show a great diversity of bacteria, much of than unknown, which represent a great genetic potential to the biotechnology.