A agropecuária brasileira apresenta relevante papel sócio-econômico para o país, e constantemente busca novas tecnologias para alcançar uma agricultura sustentável. Com as mudanças que vêm ocorrendo no uso da terra, principalmente nas regiões tropical e subtropical, o Brasil vem sendo apontado como um grande emissor dos gases do efeito estufa. A conversão de florestas em sistemas agrícolas pode levar a um rápido aumento dos fluxos de CO2, CH4 e N2O no ambiente, além de potencializar o efeito estufa e ameaçar os diferentes ecossistemas. Em busca de sistemas mais conservacionistas, que possam mitigar o efeito estufa, os sistemas convencional, plantio direto, integração lavoura-pecuária e pastagem com histórico bem definido, foram selecionados nesse estudo para melhor compreensão e discernimento das possíveis mudanças oriundas dos sistemas avaliados no bioma do Cerrado. Em um segundo momento avaliamos o potencial da elevada concentração de CO2 aquecimento das parcelas em sistema sob temperature freeair controlled enhancement e carbon dioxide free-air enrichment (T-FACE) para avaliar as alterações funcionais e composição microbiana do solo. Os objetivos desse estudo foram: determinar a quantidade de células total dos genes 16S rRNA bactéria, archaea e dos genes funcionais amoA, nirS, nirK, cnorB, nosZ, presentes em diferentes sistemas de manejo do solo. Bem como, possíveis alterações na comunidade microbiana do solo sob elevada concentração de CO2 e aquecimento das parcelas. Para acessar o número de cópias dos genes foi utilizado o PCR quantitativo, a estrutura da comunidade microbiana foi determinada pela técnica de T-RFLP e a composição microbiana pelo sequenciamento de terceira geração. Os resultados dos sistemas de plantio direto e integração lavoura-pecuária revelaram importante capacidade de controlarem as emissões de N2O. Notoriamente, o número de cópias do gene nosZ teve sua densidade incrementada nos dois sistemas de plantio direto e integração lavoura-pecuária, este gene apresenta alto potencial para monitorar a desnitrificaçnao completa do N2O a N2. Adicionalmente, a elevada concentração de CO2 e elevada temperatura incrementaram o número de cópias dos genes nifH, AOB e nosZ ao longo do experimento. A análise da diversidade dos grupos taxinômicos e funcional revelou que a diversidade funcional foi alterada nas parcelas com maior emissão de N2O, apresentando maior abundância de genes (2-3 vezes) envolvidos na desnitrificação, acarretando possivelmente essas maiores emissões de N2O pela microbiota do solo. / Agriculture activities have large an important socio-economic role for a country, and are constantly searching for new technologies to achieve sustainable agriculture. Changes have occurred in land use, especially in tropical and subtropical regions and Brazil has been considered as a large emitter of greenhouse gases from agricultural systems. The conversion of forests to agricultural systems can lead to a fast increase of CO2 streams, CH4 and N2O for atmosphere, which enhances the greenhouse effect and threaten the ecosystem. In search of more conservation systems that can mitigate the greenhouse gas, the conventional, no-tillage, integrated crop-livestock and pasture systems with well defined historical management were selected in this study to better understand and decifer the possibles changes resulting in the biome Cerrado. In a second study, it was evaluated the potential of high concentration of CO2 and warming plots on system under increased temperature free-air controlled enhancement e carbon dioxide freeair enrichment (T-FACE) to assess the functional changes and microbial composition in the soil. The objectives of this study were to determine the total amount of the 16S rRNA Bacteria, Archaea and the functional genes amoA, nirS, nirK, cnorB, nosZ present under different soil management and evaluate the possible changes in the soil microbial community under high CO2 concentration and warming in the plots. To access the number of copies genes we used quantitative PCR, with the microbial community structure determined by T-RFLP and the microbial composition by Illumina next-generation sequencing. No-tillage and integrated crop-livestock revealed important capability to control N2O emissions. Notably, the high number of nosZ gene copies was found under no-tillage and integrated crop-livestock systems. This gene has a high potential to monitor the oxidation of N2O to N2. In addition, high CO2 concentration and elevated temperature increased 2-3 folds the number of copies of the nifH genes, and AOB nosZ throughout the experiment. The analysis of the diversity of functional taxonomic groups revealed that functional diversity has changed in plots with high N2O emissions, and showed a greater abundance of genes involved in denitrification, which possibly has stimulated the emissions of N2O from soil microbiota.

A demanda crescente de alimentos gera problemas ambientais, principalmente devido à remoção das coberturas vegetais nativas para a expansão da agricultura no Brasil. Essas alterações no uso da terra acarretam mudanças na dinâmica da matéria orgânica do solo. O tipo de vegetação também tem influência sobre a biota do solo e, por isso, a sua alteração ocasiona mudanças na biomassa microbiana, como revelam estudos envolvendo desmatamento. Os microorganismos representam a maior diversidade biológica e fisiológica do solo, além de serem responsáveis por mais de 95% dos processos de decomposição e ciclagem de nutrientes. Por este motivo, a demanda por indicadores rápidos e confiáveis para detectar alterações na qualidade do solo, principalmente por aqueles com base nos microrganismos, vem crescendo continuamente. O objetivo geral foi verificar se há diferenciação dos padrões da atividade e da diversidade funcional da biomassa microbiana dos solos sob as diferentes vegetações naturais, pastagens em uso e sistemas agrícolas recém implantados. A área de abrangência desta pesquisa corresponde aos estados de Rondônia (RO) e Mato Grosso (MT), que foi dividida em 11 ecorregiões relativamente homogêneas em termos de solos, vegetação nativa, geologia, clima e relevo. Foi realizada a análise da variável canônica de alguns atributos físicos, químicos e microbiológicos de cada ecorregião e uso da terra, buscando evidenciar padrões e as variáveis que os diferenciam. As áreas nativas apresentaram padrões distintos na dinâmica dos atributos microbiológicos relacionadas principalmente à quantidade de serapilheira em cada bioma estudado. Em relação às áreas antropizadas, observaram-se resultados similares entre pastagens e áreas nativas, significativamente diferentes dos resultados obtidos em áreas agrícolas, que devido à diferença de manejo e diversidade de culturas analisadas apresentou uma grande variabilidade no seu resultado final. Os resultados obtidos reforçam a recomendação da utilização dos atributos microbiológicos como indicadores de mudança de uso da terra, aliados a fatores químicos e físicos. A respiração induzida por substratos (ou diversidade catabólica) mostrou-se eficiente na separação dos usos da terra e ecorregiões. Estes resultados suportam a idéia de que cada forma de uso da terra induz a presença de grupos específicos de microrganismos, independente de tipo de solo, clima ou outras influências externas. / The increasing demand for food creates environmental problems, mainly due to the removal of native vegetation cover for agriculture expansion in Brazil. These changes in land use leads to changes in the soil organic matter dynamics. The vegetation type also affects the soil biota and, therefore, its change causes modifications in the microbial biomass, as shown by studies involving deforestation. Microorganisms represent the most biological and physiological diverse in soil, as well as being responsible for more than 95% of the decomposition and nutrient cycling. For this reason, the demand for fast and reliable indicators to detect changes in soil quality, especially for those based on micro-organisms has been growing continuously. The main objective in this research was to check the differentiation of patterns in activity and functional diversity of soil microbial biomass under natural vegetation, pastures and agricultural systems in use. The area covered by this study corresponds to the states of Rondônia (RO) and Mato Grosso (MT), which was divided into 11 ecoregions relatively homogeneous in terms of soil, vegetation, geology, climate and landscape. A canonical variate analysis was used in some physical, chemical and microbiological factors in each ecoregion and land use, looking for patterns and variables that can differentiate them. The native areas showed distinct patterns in the dynamics of microbiological attributes mainly related to the amount of litter in each biome studied. For the disturbed areas, there were similar results between pastures and native areas, significantly different from the results obtained in agricultural areas, which due to differences in management and kind of cultures analyzed showed a great variability in its final result. The results support the recommendation for use of microbiological attributes as indicators of land use change, combined with chemical and physical factors. The substrate-induced respiration (or catabolic diversity) was efficient in the separation of land uses and ecoregions. These findings support the idea that specific land uses have specific groups of microbial biomass, regardless soil type, climate or other external influences.

This thesis assessed effects of Amazonian deforestation on artificial association networks of bacteria to bacteria and to abiotic soil factors and networks based on categories of bacterial functions and abiotic soil factors, and sought a better insight into community of Acidobacteria in Amazon soils under agricultural management of soybean based on culture-dependent and molecular approaches. Bacterial community was studied based on next-generation sequencing technologies (Roche GS FLX Titanium and Illumina HiSeq 2000 platforms), quantitative real-time PCR, fingerprinting technique and basic procedures for bacteria culture. The general objective of this thesis was achieved by development of three different studies. The Study 1 analyzed the total bacterial community based on 16S ribosomal DNA pyrotag (425 thousand sequences), shotgun metagenomics (266 million sequences) and environmental parameters from soil samples collected in three real replicate of intact Amazon rainforest and adjacent deforested site after 2-4 months of forest clearing and burning in the Brazilian Amazon. This study showed that deforestation of Amazon forest soils led to a consistent decline in the abundance of Verrucomicrobia and alterations in verrucomicrobial community structure, and simplified association networks among different bacterial taxonomic groups and abiotic soil factors. In order to adapt to this condition function-based associations network were enhanced, indicating a higher degree of risk spreading for the maintenance of soil functioning. The Study 2, in turn, correlated relative abundance of Acidobacteria subgroups - based on approximately 33 thousand sequences of acidobacterial 16S rRNA genes - and abiotic soil factors, and showed differential response of Acidobacteria subgroups to abiotic soil factors in Amazon forest soils into soybean croplands. This study opened the possibilites to explore acidobacterial subgroups as early-warning bio-indicators of agricultural soil management effects in the Amazon area. Lastly, the Study 3 reported the culturability and molecular detection of Acidobacteria subgroups 1 and 3 concomitantly to other bacterial groups from Amazon soils on enriched culture medium with carbon source and incubated for relatively long period in hypoxic atmosphere (2% O2 [vol/vol], 2% CO2 [vol/vol] and 96% N2 [vol/vol]), and validated the combination of traditional procedures for bacteria culture and molecular techniques for recover and detection of Acidobacteria from Amazon soils / Este trabalho de tese avaliou o efeito do desmatamento sobre redes artificiais de associação entre grupos taxonômicos de Bacteria e fatores abióticos do solo e redes baseadas em funções bacterianas e fatores abióticos do solo, e utilizou técnicas moleculares e abordagem dependente de cultivo para compreender a dinâmica da comunidade de Acidobacteria em solos da floresta Amazônica convertidos em áreas agrícolas para produção de soja. Para estudo das comunidades bacterianas foram utilizadas tecnologias de sequenciamento de nova geração (plataformas 454 GS FLX Titanium da Roche e Illumina HiSeq 2000), PCR quantitativo em tempo-real, método de fingerprinting e procedimentos tradicionais para cultivo de bactérias. O objetivo geral desta tese foi alcançado com o desenvolvimento de três diferentes estudos. O Estudo 1 considerou aproximadamente 425 mil sequências do gene 16S rRNA de Bacteria e 266 milhões de sequências de DNA bacteriano obtidas por análise metagenômica a partir de solos coletados em três réplicas verdadeiras de floresta intacta na Amazônia e área desmatada adjacente após corte e queima da cobertura vegetal. Com isso, este estudo mostrou que o desmatamento declina a abundância e altera a estrutura de comunidade de Verrucomicrobia no solo e simplifica as redes artificiais de associação entre diferentes grupos bacterianos. A rede artificial de associação entre categorias funcionais e fatores de solo revelou-se mais complexa em solos desmatados, indicando um alto grau de dispersão de risco para a manutenção do funcionamento do solo. Por sua vez, o Estudo 2 correlacionou a abundância de subgrupos de Acidobacteria - com base em aproximadamente 33 mil sequências do gene 16S rRNA de Acidobacteria - com fatores abióticos do solo, e mostrou que subgrupos de Acidobacteria respondem diferentemente aos efeitos do manejo agrícola de solos da floresta Amazônica dentro de áreas de produção de soja. Este estudo abriu possibilidades de explorar subgrupos de Acidobacteria como bio-indicadores dos efeitos do manejo agrícola do solo na região da Amazônia. Por fim, o Estudo 3 reportou a culturabilidade e detecção molecular de Acidobacteria subgrupos 1 e 3 e outros grupos bacterianos presentes em solos Amazônicos em meio de cultura enriquecido com carbono e incubado sob atmosfera hipóxica (2% O2 [vol/vol], 2% CO2 [vol/vol] e 96% N2 [vol/vol]), atestando, assim, a combinação de procedimentos tradicionais de cultivo e técnicas moleculares para a recuperação e detecção de Acidobacteria de solos da Amazônia

O objetivo principal do presente estudo foi avaliar a diversidade bacteriana endofítica cultivável associada a plantas de Citrus sinensis (L.) Osbeck sintomáticas e assintomáticas para a doença Greening, com destaque para Methylobacterium spp. Simultaneamente, como objetivo secundário, foi realizado o estudo da comunidade bacteriana endofítica de Methylobacterium spp. presente em plantas de laranja doce com e sem sintomas da Clorose Variegada dos Citros (CVC). Assim, em período chuvoso (novembro de 2008 e fevereiro de 2009) e seco (maio de 2009) foram amostradas dez plantas sadias e dez plantas doentes (Greening e/ou CVC), em dois municípios citrícolas da região central do estado de São Paulo. A confirmação da presença e/ou ausência dos fitopatógenos Candidatus Liberibacter americanus, Ca. L. asiaticus e Ca. L africanus, agentes causadores do Greening e, também, de Xylella fastidiosa, agente causador da CVC foram realizadas para todas as amostras pela técnica PCR a partir da utilização de iniciadores específicos para os respectivos fitopatógenos. Em relação à comunidade bacteriana estudada, foi realizado o isolamento e posterior quantificação do número de unidades formadoras de colônia (UFCs) totais e de Methylobacterium, caracterizadas pela presença de coloração rósea. A análise do sequenciamento parcial da região do gene 16S DNAr e agrupamentos filogenéticos dos isolados amostrados foram as metodologias adotadas para a geração dos resultados. Os resultados revelaram que a quantidade de Methylobacterium spp. isoladas em plantas sintomáticas para as doenças Greening e CVC foi expressivamente superior em relação as plantas sadias, destacando-se as espécies M. fujisawaense e M. radiotolerans, que foram os filotipos mais encontrados nas referidas amostras. As amostras vegetais coletadas em período seco, também, apresentaram maior presença da comunidade metilotrófica. A observação dos resultados da comunidade endofítica cultivável total associada a plantas sintomáticas e assintomáticas para Greening, mostrou que não houve diferenças relevantes quanto as UFCs encontradas nas plantas doentes e sadias. Foram encontradas as classes: Actinobacteria, Alfaproteobacteria, Betaproteobacteria, Gamaproteobacteria e Firmicutes e os gêneros mais frequentes foram Brevundimonas, Alcaligenes e Pantoea. Em relação às características adaptativas de Methylobacterium spp. quanto a situações de estresses, foram verificadas in vitro a produção da enzima ácido aminociclopropano-1-carboxilato deaminase (ACCd) e tolerância aos metais pesados cádmio e chumbo. Dos 62 isolados avaliados, 63% foram capazes de utilizar a molécula de 1-aminociclopropano-1-carboxilato (ACC) como fonte de nitrogênio para seu desenvolvimento. Os testes para tolerância ao metais pesados revelaram que apenas 3 isolados foram capazes de crescer em meio CHOI suplementado com sulfato de cádmio nas concentrações de 2,5 e 5,0 mM. Somente dois isolados se mostraram tolerantes ao chumbo, presente no meio CHOI suplementado com nitrato de chumbo nas concentrações 2,5 mM. Já em 5 mM, apenas um isolado foi capaz de se desenvolver. Os resultados, apresentados mostram a importância de Methylobacterium spp., sobre a comunidade endofítica cultivável de citros em dois diferentes patossistema avaliados, uma vez que em ambos foi observada uma maior quantidade de isolados do gênero em plantas doentes, sugerido uma associação com os respectivos fitopatógenos. A produção de ACCd por Methylobacterium está relacionada entre outros fatores, a interrupção da rota de síntese do etileno, composto relacionado ao estresse vegetal. Assim, a grande quantidade de Methylobacterium em plantas doentes e a produção de ACCd pelas mesmas, possivelmente, estão relacionadas ao favorecimento do patógeno mediante a redução da capacidade de resposta da planta / The aiming of this study was the evaluation of the diversity of endophytic culturable bacterial community associated with Huanglongbing (HLB) symptomatic and no-symptomatic Citrus sinensis (L.) Osbeck plants, highlighting the Methylobacterium spp. Simultaneously, it was evaluated the endophytic Methylobacterium community in sweetie orange with and without Citrus Variegated Chlorosis (CVC) symptoms. Thus, it was sampled ten healthy and no-health plants with HLB and CVC symptoms in raining (November 2008 and February are 2009) and dryed (may 2009) seasons in two provinces at São Paulo State. The presence or absence of the plant-pathogens Candidatus Liberibacter americanus, Ca. L. asiaticus e Ca. L africanus, HLB agents and Xylella fastidiosa, CVC agent, was confirmed using specific primer by PCR for all plant samples. The bacterial communities was accessed by isolation and posteriori quantification of colony forming unit (CFU) to total and Methylobacterium group that was identified according its pink coloration. To the identification and phylogenetic clusterization of the isolates was partially sequenced the 16S DNAr gene. The results showed a higher amount of isolated Methylobacterium spp. from symptomatic plants to HLB and CVC than healthy plant. M. fujisawaense and M. radiotolerans were present in these samples. The plants sampled in dryed season showed a high amount of methilotrific isolates. It was not observed a significant difference of the amount of total bacteria isolated from HLB symptomatic and no-symptomatic plants The identified classes was: Actinobacteria, Alfaproteobacteria, Betaproteobacteria, Gamaproteobacteria and Firmicutes. Brevundimonas, Alcaligenes and Pantoea were the most frequent genera. It was verified the acid aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase (ACCd) production and the lead and cadmium tolerance as the adaptative characteristic of Methylobacterium to stress conditions. 63% of the 62 evaluated isolates were able to use the aminocyclopropane-1-carboxylate (ACC) as nitrogen source. Just 3 isolates were able to grow in supplemented CHOI media at 2.5 e 5.0 mM of sulphate of cadmium. Two isolates showed lead tolerance in the same media supplemented with nitrate of lead at 2.5 mM and just one at 5.0mM.The results showed the importance of Methylobacterium spp. to citrus culturable endophytic community in two pathossystem. In both the amount of methylotrofic isolates was higher in symptomatic plants, suggesting its association with the plant-pathogens. The Methylobacterium ACCd production has a relationship with the breaking of ethylen route. This compound is associated with vegetal stress. For this reason the high amount of Methylobacterium from symptomatic plants and the ACCd production probably is correlated with the disease development under the reduction of plant response capacity

O presente trabalho esteve inserido em um projeto mais amplo de cooperação internacional intitulado Conservation and Sustainable Management of Below-Ground Biodiversity CSMBGBD/ BiosBrasil, implementado pela United Nations Environment Programmer (UNEP) na bacia do Alto Solimões, Amazônia Ocidental, estado do Amazonas. Esta região é território remanescente de povos indígenas e permanece conservada, sendo um importante hotspot de biodiversidade. Ainda assim, as áreas de estudo foram caracterizadas por paisagens antropizadas com diferentes sistemas de usos da terra. Amostras de solos foram coletadas em um período de elevado índice pluviométrico, nos anos de 2008 e 2009, em áreas caracterizadas por floresta primária tropical, cultivos semiperenes de mandioca manejados por prática agrícola de corte-equeima, pastagens implantadas nos anos de 1970 e áreas florestais em estádios avançados de regeneração (>10 anos de abandono). As amostras foram analisadas pelas técnicas de DGGE, ARISA, clonagem e sequenciamento a fim de obter uma caracterização das estruturas de comunidades de Archaea, Bacteria e microfungos e da composição e diversidade de um grupo funcional de Archaea envolvido no processo de oxidação de amônia nos ambientes do solo. Os resultados permitiram concluir que o uso da terra tem um grande efeito sobre as estruturas de comunidades de Archaea, Bacteria e microfungos presentes no solo e sugerem que longo período de abandono das áreas é necessário para cumprir com a resiliência dos ecossistemas amazônicos no contexto de recomposição da paisagem. Adicionalmente, os dados revelaram que a riqueza e a diversidade de comunidades de Archaea oxidadoras de amônia foram capazes de refletir sensivelmente as alterações percebidas nos ambientes do solo em decorrência do desmatamento de áreas de floresta primária e uso subsequente com cultivo agrícola tradicional e pastagem na região do Alto Solimões, Amazônia Ocidental. / The present study was part of a wider project of international cooperation entitled Conservation and Sustainable Management of Below-Ground Biodiversity CSMBGBD/ BiosBrasil, established by the United Nations Environment Programmer (UNEP) at the basin of Alto Solimões, Western Amazon, Amazonas State. This region is a remanescent territory of indigenous people and remains conserved, being considered an important hotspot of biodiversity. Even though, the studied areas were characterized by mosaic landscapes under different land use systems. Soil samples were collected in a period of high pluviometric index in the years 2008 and 2009 in areas characterized by tropical rainforest, semi permanent manioc cultivation under agricultural management of slash-and-burn, pasture established in the 1970s and forested areas at a higher stage of regeneration (>10 years abandoned). The samples were analyzed by DGGE, ARISA techniques, cloning and sequencing in order to obtain a characterization of the community structure of Archaea, Bacteria and microfungi and the composition and diversity of an archaeal functional group involved in the process of ammonia oxidation in the soil environments. The results allowed to conclude that land use has a great effect on the community structure of Archaea, Bacteria and microfungi present in the soil and suggest that long period of abandon of the areas is necessary to accomplish with the resilience of Amazonian ecosystems in the context of landscape recomposition. Additionally, the data revealed that richness and community diversity of ammonia oxidizing Archaea were able to sensitively reflect the changes observed in the soil environment due to deforestation of rainforest areas and subsequent use with traditional agriculture cultivation and pasture in the region of Alto Solimões, Western Amazon.

Hidroeletricidade tem o potencial para mitigar as mudanças climáticas, embora a pegada de carbono desta fonte de energia ainda é questionada. O metano é um dos principais gases de efeito estufa e a emissão deste gás é ignorada nas avaliações de impacto ambiental de hidrelétricas. Fluxos de metano resultam do balanço entre dois processos microbianos: metanogênese e oxidação do metano. Dados coletados em reservatórios brasileiros, indicaram os parâmetros que configuram a distribuição destas comunidades microbianas. Descobrimos que o balanço entre a oxidação de metano e metanogênese, quantificada por abundâncias de genes (mcrA e pmoA), resulta em diferentes quantidades de metano. Para medir o efeito da mudança do uso do solo após a construção de um reservatório, avaliamos o potencial metanogênico com amostras em microcosmos simulando condições de alagamento. Informações geradas neste trabalho contribuirão para alcançar o desafio de projetos hidrelétricos: redução das emissões de gases de efeito estufa e garantir o fornecimento de energia no Brasil. / Hydropower has the potential to mitigate climate change, although carbon footprint of this renewal energy source is still questioned. Methane is one of the main greenhouse gases, but emission of this gas is ignored in environmental assessments of hydroelectricity impact. Methane fluxes result from the balance between two microbial processes: methanogenesis and methane oxidation. From data collected in Brazilian reservoirs we identify parameters that shape the balance of microbial communities related to methane We found that balance between metanogênese and methane oxidation, quantified by mcrA and pmoA gene abundances, result in different values for methane emissions. In order to measure the effect of land use change after a reservoir construction, we evaluate methanogenic potential from samples incubated in microcosms simulating flooded and anoxic conditions. Information acquired in this work will contribute to achieve the challenge for future hydropower projects: settles the reduction of emissions greenhouse gases and guarantee the supply of energy demands.

A demanda crescente de alimentos gera problemas ambientais, principalmente devido à remoção das coberturas vegetais nativas para a expansão da agricultura no Brasil. Essas alterações no uso da terra acarretam mudanças na dinâmica da matéria orgânica do solo. O tipo de vegetação também tem influência sobre a biota do solo e, por isso, a sua alteração ocasiona mudanças na biomassa microbiana, como revelam estudos envolvendo desmatamento. Os microorganismos representam a maior diversidade biológica e fisiológica do solo, além de serem responsáveis por mais de 95% dos processos de decomposição e ciclagem de nutrientes. Por este motivo, a demanda por indicadores rápidos e confiáveis para detectar alterações na qualidade do solo, principalmente por aqueles com base nos microrganismos, vem crescendo continuamente. O objetivo geral foi verificar se há diferenciação dos padrões da atividade e da diversidade funcional da biomassa microbiana dos solos sob as diferentes vegetações naturais, pastagens em uso e sistemas agrícolas recém implantados. A área de abrangência desta pesquisa corresponde aos estados de Rondônia (RO) e Mato Grosso (MT), que foi dividida em 11 ecorregiões relativamente homogêneas em termos de solos, vegetação nativa, geologia, clima e relevo. Foi realizada a análise da variável canônica de alguns atributos físicos, químicos e microbiológicos de cada ecorregião e uso da terra, buscando evidenciar padrões e as variáveis que os diferenciam. As áreas nativas apresentaram padrões distintos na dinâmica dos atributos microbiológicos relacionadas principalmente à quantidade de serapilheira em cada bioma estudado. Em relação às áreas antropizadas, observaram-se resultados similares entre pastagens e áreas nativas, significativamente diferentes dos resultados obtidos em áreas agrícolas, que devido à diferença de manejo e diversidade de culturas analisadas apresentou uma grande variabilidade no seu resultado final. Os resultados obtidos reforçam a recomendação da utilização dos atributos microbiológicos como indicadores de mudança de uso da terra, aliados a fatores químicos e físicos. A respiração induzida por substratos (ou diversidade catabólica) mostrou-se eficiente na separação dos usos da terra e ecorregiões. Estes resultados suportam a idéia de que cada forma de uso da terra induz a presença de grupos específicos de microrganismos, independente de tipo de solo, clima ou outras influências externas. / The increasing demand for food creates environmental problems, mainly due to the removal of native vegetation cover for agriculture expansion in Brazil. These changes in land use leads to changes in the soil organic matter dynamics. The vegetation type also affects the soil biota and, therefore, its change causes modifications in the microbial biomass, as shown by studies involving deforestation. Microorganisms represent the most biological and physiological diverse in soil, as well as being responsible for more than 95% of the decomposition and nutrient cycling. For this reason, the demand for fast and reliable indicators to detect changes in soil quality, especially for those based on micro-organisms has been growing continuously. The main objective in this research was to check the differentiation of patterns in activity and functional diversity of soil microbial biomass under natural vegetation, pastures and agricultural systems in use. The area covered by this study corresponds to the states of Rondônia (RO) and Mato Grosso (MT), which was divided into 11 ecoregions relatively homogeneous in terms of soil, vegetation, geology, climate and landscape. A canonical variate analysis was used in some physical, chemical and microbiological factors in each ecoregion and land use, looking for patterns and variables that can differentiate them. The native areas showed distinct patterns in the dynamics of microbiological attributes mainly related to the amount of litter in each biome studied. For the disturbed areas, there were similar results between pastures and native areas, significantly different from the results obtained in agricultural areas, which due to differences in management and kind of cultures analyzed showed a great variability in its final result. The results support the recommendation for use of microbiological attributes as indicators of land use change, combined with chemical and physical factors. The substrate-induced respiration (or catabolic diversity) was efficient in the separation of land uses and ecoregions. These findings support the idea that specific land uses have specific groups of microbial biomass, regardless soil type, climate or other external influences.

Os impactos da poluição por hidrocarboneto de petróleo sobre a diversidade e funcionalidade das comunidades microbianas em manguezais não são totalmente conhecidos, principalmente devido às limitações metodológicas para acessar os microrganismos nãocultiváveis. No entanto, vários métodos moleculares independentes de cultivo têm sido utilizados para investigar a diversidade e a estrutura das comunidades microbianas em ecossistemas naturais. O objetivo deste trabalho foi avaliar as variações da estrutura das comunidades de Bacteria e Archaea e a diversidade de Bacteria em uma transeção de solo de mangue do rio Iriri (Bertioga, SP) com um gradiente de contaminação por hidrocarbonetos de petróleo. As análises por eletroforese em gel com gradiente desnaturante (DGGE) mostraram que as comunidades de Bacteria e Archaea nas diferentes posições geográficas foram mais similares entre si do que entre diferentes profundidades ao longo do perfil em uma mesma posição geográfica. A análise das seqüências de clones de rDNA 16S de Bacteria dos diferentes pontos amostrados em abril de 2000, mostrou que a diversidade genética, avaliada pelo índice de Shannon, das comunidades microbianas diferem estatisticamente somente entre ponto o P1 (ponto menos contaminado) e P3 (ponto mais contaminado). As estimativas não-paramétricas da riqueza de espécies mostraram que P1, P2 e P3 possuem mais de 3539, 2524 e 1421 espécies bacterianas, respectivamente. Já, para as amostras do ponto P2 coletadas nos anos 2000 e 2004, muito embora os valores dos índices de Shannon tenham sido semelhantes, houve uma provável dominância de grupos específicos nas amostras coletadas em 2004, verificada pelos altos valores da recíproca do índice de Simpson. Os dados mostraram também que o número estimado de espécies bacterianas no ponto P2 diminuiu com o tempo, sendo menor em amostras de 2004, se comparado com amostras de 2000. No geral, a afiliação filogenética dos clones de rDNA 16S mostrou a grande diversidade de espécies, a maioria não conhecidas. Os dados sugerem que a contaminação do solo de mangue do rio Iriri está selecionando microrganismos mais adaptados às fontes de carbono introduzidas no solo. / The impacts of petroleum hydrocarbon pollution on the diversity and functionality of the microbial communities in mangrove soils are not totally understood, mainly due to the methodological limitations to access unculturable microorganisms. However, several cultureindependent molecular methods have been used to investigate the diversity and structure of microbial communities in natural ecosystems. The aim of this work was to evaluate shifts in Bacteria and Archaea community structures and the diversity of Bacteria in a soil transection of the Iriri river mangrove (Bertioga, SP) showing a petroleum hydrocarbon contamination gradient. The analyses by denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) showed that the communities of Bacteria and Archaea in different geographical positions were more similar among them than the communities in different depths along the soil profile at the same geographical position. Sequence analyses of bacterial 16S rDNA clones from different points sampled in April 2000 showed that the genetic diversity of the bacterial communities, based on the Shannon index, differ statistically only between P1 (less polluted) and P3 (more polluted) locations. Nonparametric estimates of species richness showed that P1, P2 and P3 may have more than 3539, 2524 and 1421 bacterial species, respectively. For P2 sampled in years 2000 and 2004, even though the Shannon indices were similar, there was a probable dominance of specific bacterial groups in year 2004, based on the high values of the reciprocal of Simpson\'s index. The data also showed that the estimated number of bacterial species in P2 decreased with the time, being lower in samples collected in 2004, as compared to samples collected in 2000. In the general, the phylogenetic affiliation of the 16S rDNA clones showed high bacterial species diversity, and most of the bacteria were of unknown species. The data suggest that the contamination of Iriri river mangrove soil with petroleum hydrocarbon is selecting microorganisms more adapted to the introduced carbon sources into the soil.

Made available in DSpace on 2017-07-21T14:19:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BARBARA S F.pdf: 4456843 bytes, checksum: 3391dc9c3b4a16b452d346cd9b46e209 (MD5) Previous issue date: 2016-09-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The organic soils from High-Elevation Grasslands of the Parana State are characterized by being large water tanks which fix carbon, have low pH and are poor in nutrients. Though are essential to the Atlantic Forest, there is little information on the microorganisms involved in its maintenance. In this work, microbiological data of organic soils in three different regions, during the dry and rainy seasons were analyzed. Using bioinformatics and statistic tools, nifH gene pirosequences were analyzed to determine the structure of diazotrophic communities and to identify the environmental factors that affect their diversity. The sequences of the nifH gene showed the prevalence of Proteobacteria (35.25%) followed by Spirochaetes (1.27%), Firmicutes (0.80%), Cyanobacteria (0.76%), Chlorobi (0.41%) Actinobacteria (0.10%) and Bacteriodetes (0.04%). Bradyrhizobium was the most abundant genus in the six libraries analyzed, presenting a positive correlation with the increase in the soil pH. Most of nifH gene OTUs showed to be cosmopolitan and the endemism was related to rare species. The OTUs classified as Proteobacteria, Calothrix, Spirochaeta, Halorhodospira, Rhizobiales, Alphaproteobacteria and Bradyrhizobium presented a significant correlation with the rainfall indexes. / Os solos orgânicos dos Campos de Altitude paranaense caracterizam-se por serem grandes reservatórios de água, fixarem carbono, terem baixo pH e serem pobres em nutrientes. Embora sejam essenciais para a Mata Atlântica, há pouca informação sobre os microrganismos envolvidos na sua manutenção. Nesse trabalho, foram analisados dados microbiológicos de solos orgânicos de três regiões distintas, durante as estações de seca e chuva. Utilizando ferramentas de bioinformática e estatística foram analisadas pirossequencias do gene nifH para determinar a estrutura das comunidades diazotróficas e para identificar os fatores ambientais que afetam a sua diversidade. As sequências do gene nifH mostraram a prevalência de Proteobactéria (35,25%) seguida por Spirochaetes (1,27%), Firmicutes (0,80%), Cyanobacteria (0,76%), Chlorobi (0,41%), Actinobacteria (0,10%) e Bacteriodetes (0,04%). Bradyrhizobium foi o gênero mais abundante nas seis bibliotecas analisadas, apresentando correlação positiva com o aumento do pH dos solos. A maioria das OTU do gene nifH foram cosmopolitas e o endemismo está relacionado às espécies raras. As OTU classificadas como Proteobacteria, Calothrix, Spirochaeta, Halorhodospira, Rhizobiales, Alfaproteobacteria e Bradyrhizobium apresentaram significativa correlação com os índices pluviométricos.

Os microrganismos endofíticos são aqueles, cultiváveis ou não, que habitam o interior da planta hospedeira sem causar danos aparentes ou estruturas externas visíveis. Essa interação planta-microrganismo é intrínseca a determinadas espécies de plantas e/ou bactérias. Nas últimas décadas os estudos de microrganismos endofíticos têm sido realizados em diversas plantas hospedeiras, sendo esses estudos direcionados, principalmente, para a diversidade e características benéficas induzidas, como o controle biológico de doenças. As doenças com sintomas de murcha e cancro são consideradas emergentes no setor florestal. O Brasil está entre os maiores produtores mundiais de Eucalyptus e a expansão do setor, juntamente com o cultivo clonal, tem acarretado o aumento da incidência de patógenos. O surgimento de novas doenças exige estudos relacionados tanto a interação do agente patogênico com hospedeiro quanto de todos os componentes do patossistema. Neste contexto, os microrganismos endofíticos e do rizoplano têm sido descritos como potenciais controladores biológicos de doenças. Dessa forma, o presente trabalho teve por objetivos avaliar a interação da comunidade bacteriana associada a Eucalyptus sp. com fungos causadores de murcha e cancro. Foi também estudada a diversidade e colonização desses endófitos em sementes e o efeito da germinação nessa interação. Adicionalmente, foi realizada uma busca por bactérias associadas a Eucalypus sp. com capacidade de controlar fungos causadores de murcha e cancro. Foi observado que a densidade bacteriana endofítica não difere entre as espécies de Eucalyptus citriodora, E. urophylla e E. globulus x E. grandis avaliadas e que esta comunidade cultivada é composta por bactérias pertencentes às classes Actinobacteria, Proteobacteria e Firmicutes. Com uso de diferentes ferramentas de estudo foi observado que a quantidade de bactérias endofíticas nas sementes aumenta proporcionalmente ao tempo de germinação. Foi observado também que os sintomas de murcha e cancro causados, principalmente, por Ceratocystis fimbriata podem ser causados por outros fungos patogênicos. Foram identificados 41 isolados bacterianos endofíticos e do rizoplano com capacidade de controlar fungos patogênicos causadores de murcha e cancro em Eucalyptus sp. Adicionalmente ao potencial para uso no controle biológico do cancro e da murcha de Eucalyptus, as bactérias de sementes aqui relatadas, podem ter papel importante de proteção das plantas no campo. Futuros estudos devem ser direcionados para identificação de genes associados a essa inibição, bem com análise dos fatores responsáveis por este controle biológico no campo. / The endophytic microorganisms are those, cultivated or not, that inhabit the interior of the plant host without causing apparent damages or visible external structures. This interaction plant-microorganism is specific to certain species of plants and/or bacteria. In the last few years studies of endophytic microorganisms have been carried out for several plant hosts, which are focused mainly to diversity and biotechnological potential, such as biological control of disease. Brazil is one of the largest world Eucalyptus producers and the increasing of the Eucalyptus production associated to clonally reproduction has allowed an increasing incidence of some pathogens. These new disease demands on studies related to causal agent and biotic and abiotic factors associated to the diseases. The canker of Eucalyptus is considered an emerging disease by several reforestation companies. In that way, the rhizoplane and endophytic microorganisms has been described as potential diseases biological control agents. In this context, the aims of the present work were to assess the bacterial community associated to Eucalyptus sp. plants and seeds, besides the interaction with the wilt and canker pathogenic fungi. We also assessed the diversity and colonization effect of seed germination on bacterial community. Additionally, was carried out a screening of the Eucalypus sp. associated bacteria against pathogenic fungi that cause wilt and canker. We observed that endophytic bacterial density doesn\'t differ among the species of Eucalyptus citriodora, E. urophylla and E. globulus x E. grandis and that this cultivated community is composed by follow bacterial classes Actinobacteria, Proteobacteria and Firmicutes. Using different study approaches was observed that the amount of endophytic bacteria in the seeds increases proportionally at the germination time. We also observed that the symptoms of wilt and canker caused, mainly, by Ceratocystis fimbriata may be caused by other pathogenic fungi too. Additionally, were identified 41 endophytic and rhizoplane bacterial isolates able to control pathogenic fungi that cause Eucalyptus wilt and canker. Besides to the wilt and canker biological control potential of that bacteria, the seed endophyte identified in the present work can have important function on plant protection in the field. New studies should be addressed for identification of genes related to antagonism, besides of factors responsible for biological control occurrence in the field.