As técnicas in vitro de produção de gases são usualmente empregadas em pesquisas na nutrição de ruminantes com a finalidade de simular a fermentação ruminal, possuindo diversas vantagens como facilidade de adoção, repetibilidade, uso minimizado de animais e baixo custo. Para tanto, é necessário a coleta de conteúdo ruminal, a qual geralmente é obtida com o uso de animais fistulados no rúmen, no entanto este tipo de cirurgia esta cada vez mais contestada. Frente a esse duelo, há um crescente interesse científico por pesquisas que forneçam alternativas ao inóculo ruminal. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o uso de inóculo fecal submetidos à pré-incubações em substituição ao inóculo ruminal de bovinos na técnica in vitro de produção de gases em bioensaio de metanogênese (24 h) e de cinética fermentativa (72 h). Como doadores de inóculos ruminal e fecal foram utilizadas quatro novilhas Nelore portadoras de cânulas ruminal. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados, com cinco tratamentos e quatro blocos com duas réplicas analíticas para cada repetição. Sendo os tratamentos os inóculos: conteúdo ruminal (CR), fezes sem pré-incubação (F0), e fezes com 12, 24 e 36 h de pré-incubação (F12, F24 e F36, respectivamente). Foram avaliados os efeitos da pré-incubação das fezes quando utilizado como inóculo fecal sobre a estimativa da degradabilidade ruminal, produção de metano e parâmetros de fermentabilidade. Os dados foram analisados pelo programa estatístico SAS 9.3 verificando a normalidade dos resíduos e a homogeneidade das variâncias, em seguida foram realizadas as comparações das médias pelo teste de Tukey. Em ambos os bioensaios (24 e 72 horas), os inóculos fecais pré-incubados por 24 ou 36 horas mostraram-se bom substituto ao inóculo ruminal para análises de degradabilidade in vitro da matéria seca e orgânica. Para as variáveis produção de total de ácidos graxos, perfil de ácidos graxo de cadeia curta, relação acético:propiônico e nitrogênio amoniacal, o inóculo sem pré-incubação (FE0) foi o que mais se aproximou do inóculo referência. Para as produções de gases, produção de metano e fator de partição da matéria seca e matéria orgânica as fezes não foram eficientes. / The in vitro techniques of gas production are usually used in ruminant nutrition research with the purpose of simulating ruminal fermentation. This technique has several advantages such as ease of adoption, repeatability, minimized use of animals and low cost. Therefore, is necessary the collection of ruminal content, which is usually obtained with the use of fistulated animals in the rumen, however this type of surgery is increasingly challenged. Faced with this duel, there is a great scientific interest in research that provides alternatives to the ruminal inoculum. The objective of this research was to evaluate the use of fecal inoculum submitted to preincubation to replace rumen inoculum of Nelore in the in vitro technique of gas production in bioassay of methanogenesis (24 h) and fermentative kinetics (72 h). Four Nellore carrying ruminal cannula were donors of ruminal content and feces. The experimental design was a randomized block, with five treatments and four blocks with two analytical replicates for each replicate. The treatments were the inocula: ruminal contents (RC), faeces without preincubation (F0), and faeces with 12, 24 and 36 hours of preincubation (F12, F24 and F36, respectively). Estimates of ruminal degradability, methane production and ruminal fermentability were evaluated. The data were analyzed by the statistical program SAS 9.3 verifying the normality of the residues and the homogeneity of the variances, the averages were compared by the Tukey test. In the two bioassays (24 and 72 hours), the fecal inocula preincubated for 24 or 36 hours were good substitute for the ruminal inoculum in analyzes of in vitro degradability of dry and organic matter. For the variables production of total fatty acids, short chain fatty acid profile, acetic: propionic and ammoniacal nitrogen, the inoculum without pre-incubation (FE0) approached the reference inoculum. For gas production, methane production and partitioning factor of dry matter and organic matter were not efficient.

As áreas alagáveis naturais representam a mais importante fonte não-antropogênica de metano (CH4), com emissões estimadas entre 177 a 284 Tg ano-1, representando de 26 a 42% das emissões globais de CH4. A bacia do Rio Amazonas cobre uma grande porção dos trópicos úmidos, e a rede de drenagem deste rio excede a extensão de mais de um milhão de quilômetros quadrados. As grandes várzeas da bacia Amazônica são as maiores fontes naturais de CH4 desta região e estima-se que sua contribuição para as emissões totais de áreas alagadas no mundo seja na ordem de 5%. O CH4 produzido nas zonas anaeróbicas dos sedimentos por arquéias metanogênicas pode ser oxidado a CO2 pelos microrganismos metanotróficos. Com base na hipótese de que o fluxo de CH4 se altera sazonalmente em áreas alagáveis e que a microbiota presente está diretamente relacionada a esse processo, o presente estudo teve como objetivo geral avaliar a dinâmica dos genes funcionais envolvidos no ciclo do CH4 em épocas contrastantes, correlacionando com o fluxo do gás, variáveis ambientais e perfil taxonômico de Bacteria e Archaea em sedimentos de três áreas alagáveis e solo de floresta primária, da Amazônia Oriental (Belterra e Santarém-PA). Foram realizadas amostragem de gases, sedimentos e solo em duas épocas contrastantes (maio e outubro de 2016 - cheia e seca), para determinação da concentração de CH4 retido no sedimento durante a época cheia, cálculo do fluxo de CH4 durante a época seca, análises físico-químicas e extração de DNA dos sedimentos e solo para realização da qPCR dos genes funcionais mcrA e pmoA e dos genes marcadores filogenéticos 16S rRNA de Bacteria e Archaea, e sequenciamento do gene 16S rRNA de Bacteria e Archaea. A partir das amostragens de gases, foi possível observar que as áreas alagáveis possuem potencial de atuarem como fonte de CH4 durante a época cheia, e como fonte ou dreno de metano durante a época seca, confirmado pelas análises de qPCR, uma vez que a abundância do gene pmoA aumenta durante a época seca. Já no solo de floresta, o gene mcrA foi considerado como não detectado, portanto, a floresta pode ser considerada somente como potencial dreno de CH4. O estimador ACE e o índice Shannon mostraram que os sedimentos de áreas alagáveis possuem maior riqueza e diversidade de Bacteria e Archaea quando comparados ao solo de floresta. Todas as áreas apresentaram perfis taxonômicos do domínio Bacteria semelhantes, porém, a grande diferença entre as comunidades está relacionada ao domínio Archaea. A comunidade de arqueias no solo de floresta é majoritariamente composta por representantes do filo Thaumarchaeota. O solo de floresta apresentou baixa abundância dos filos potencialmente produtores de CH4, Bathyarchaeota e Euryarchaeota, e o contrário foi observado nas áreas alagáveis. Os dados gerados no presente estudo incentivam a continuidade de trabalhos relacionados ao ciclo do CH4 em áreas alagáveis da bacia Amazônica, incluindo investigações acerca do papel do filo Bathyarchaeota nessas áreas, principalmente em relação ao ciclo do CH4 / Natural wetlands represent the most important non-anthropogenic source of methane (CH4), with emissions estimated of 177-284 Tg year-1, accounting for 26-42% of global CH4 emissions. The Amazon basin covers a large portion of the humid tropics, and the drainage network of this river exceeds the extent of more than one million square kilometers. The wetlands of the Amazon basin are the largest natural sources of CH4 in this region and it is estimated that their contribution to the total emissions of wetlands in the world is around 5%. The CH4 produced in the anaerobic zones of the sediments by methanogenic archaea can be oxidized to CO2 by the methanotrophic microorganisms. Based on the hypothesis that methane flux changes seasonally in wetlands and its microbiota is directly related to this process, this research has the main objective to evaluate the dynamics of the functional genes involved in the CH4 cycle in contrasting seasons, correlating with the CH4 flux, environmental variables and taxonomic profile of Bacteria and Archaea in three wetlands and one primary forest of the Eastern Amazon (Belterra and Santarém-PA). The sampling of gas, sediments and soil was performed in May and October 2016 (wet and dry seasons) to determine the concentration of CH4 retained in the sediment in the wet season, measurement of CH4 flux in the dry season, physicochemical properties and molecular analysis (qPCR of the mcrA, pmoA functional genes and phylogenetic marker genes 16S rRNA of Bacteria and Archaea and sequencing of the 16S rRNA gene of Bacteria and Archaea). From gas samplings, it was possible to observe that wetlands have the potential to act as source of CH4 during the wet season, and as a source or drain of CH4 during the dry season, confirmed by qPCR analyzes, due the abundance increases of the pmoA gene during the dry season. In the forest soil, the mcrA gene was not detected, therefore, the forest could be considered only as CH4 drain potential. The ACE estimator and the Shannon index showed that the sediments of wetlands have higher richness and diversity of Bacteria and Archaea when compared to the forest soil. All areas presented similar taxonomic profiles of Bacteria, however, the main difference between the communities is related to the Archaea. The archaeal community in the forest soil is mostly composed of representatives of the phylum Thaumarchaeota. The forest soil presented low abundance of the phyla with potential CH4 producers, Bathyarchaeota and Euryarchaeota, however the opposite was observed in the wetlands. The data generated in the present study encourage the continuity of work related to the CH4 cycle in wetlands of the Amazon basin, including investigations about the role of the Bathyarchaeota phylum in these areas, especially in relation to the CH4 cycle

O Brasil ocupa uma posição de destaque na produção e exportação mundial de carne bovina. No entanto, devido a parcela de contribuição dos ruminantes nas emissões de metano no país, a pecuária brasileira vem sofrendo contínua pressão das comunidades internacionais; e possivelmente, no futuro, tais emissões, possam ser motivo para a criação de barreiras para a exportação mundial de nossa carne. Neste contexto, o presente estudo teve o objetivo de avaliar o efeito dos taninos como alternativa a moduladores químicos de fermentação ruminal sobre as emissões de metano da microbiota de bovinos de corte. Para isso, foram realizados quatro experimentos. No primeiro estudo, foi avaliado o efeito dos taninos condensados (TC) das espécies Flemingia macrophylla, Leucaena leucocephala, Stylosanthes guianensis, Gliricidia sepium, Cratylia argentea, Cajanus cajan, Desmodium ovalifolium, Macrotiloma axilare, Desmodium paniculatum e Lespedeza procumbens em presença ou não de polietileno glicol (PEG), sobre os parâmetros ruminais através da técnica de produção de gases in vitro. Foram mensurados a produção de metano, a concentrações de amônia e de ácidos graxos de cadeia curta (AGCC), quantificações microbianas e cinética de degradação ruminal. As espécies L. leucocephala, D. paniculatum e L. procumbens reduziram a produção de metano in vitro. A população de Ruminococcus flavefaciens, arqueias metanogênicas e protozoários foi reduzida, enquanto que o número total de bactérias ruminais e Fibrobacter succinogenes foi elevado. No segundo experimento, foram mensurados consumo, digestibilidade, parâmetros ruminais, quantificação microbiana e emissão de metano em bovinos fistulados Nelore consumindo dietas contendo 0%, 1,25% e 2,5% de TC de extrato de acácia. A suplementação com taninos reduziu tanto o consumo como as emissões de metano diárias por animal. Os TC suprimiram diretamente a comunidade de arqueias metanogênicas e alteraram beneficamente as populações ruminais de F. succinogenes, R. flavefaciens e bactérias totais. No terceiro experimento, dejetos dos bovinos obtidos no ensaio in vivo foram acondicionados em biodigestores de bancada para avaliação do efeito das fezes ricas em taninos sobre a produção de biogás e metano. O estudo mostrou que os taninos não tiveram efeito negativo sobre a produção do biogás a partir dos dejetos dos bovinos. No quarto experimento, foi realizado ensaio em casa de vegetação para a avaliação do efeito das fezes ricas em taninos condensados sobre a dinâmica da população microbiana do solo. Os taninos aumentaram a entrada de N fecal e alteraram a ciclagem de nutrientes e a dinâmica microbiana do solo. Nosso estudo mostrou que os taninos podem ser uma promissora alternativa nutricional a moduladores químicos na redução da metanogênese de bovinos de corte, contribuindo positivamente na relação solo-planta-animal e colaborando na sustentabilidade da pecuária em sistemas tropicais. / Brazil occupies a prominent position in cattle beef production and export in the world. However, due to the ruminant\'s contribution to methane emissions in the country, Brazilian livestock farming has been suffering continuous pressure from international communities; and possibly in the future, such emissions, may be grounds for creating barriers to the worldwide export of our meat. In this context, the present study aimed to evaluate the effect of tannins on the methane emissions of rumen beef cattle microbiota as an alternative to chemical rumen modulators. For this, four experiments were performed. In the first assay, condensed tannins (CT) from Flemingia macrophylla, Leucaena leucocephala, Stylosanthes guianensis, Gliricidia sepium, Cratylia argentea, Cajanus cajan, Desmodium ovalifolium, Macrotiloma axilare, Desmodium paniculatum and Lespedeza procumbens in the presence or not of polyethylene glycol (PEG) on the ruminal parameters in the in vitro gas production technique was evaluated. Methane production, concentrations of ammonia and short chain fatty acids (AGCC), microbial quantification and kinetics of ruminal degradation were measured. The species L. leucocephala, D. paniculatum and L. procumbens reduced the production of methane in vitro. The populations of Ruminococcus flavefaciens, methanogenic archeas and protozoa were reduced, while total number of ruminal bacteria and Fibrobacter succinogenes was increased. In the second experiment, intake, digestibility, ruminal parameters, microbial quantification and methane emission were evaluated in Nelore fistulated cattle consuming diets containing 0%, 1,25% and 2,5% TC of acacia extract. Tannin supplementation reduced both daily intake and methane emissions per animal. CT directly suppressed methanogenic archeas community and beneficially altered ruminal populations of F. succinogenes, R. flavefaciens and total bacteria. In the third experiment, bovine manure from the in vivo assay was stored in bench scale biodigesters to assess the effect of tannin-rich feces on the production of biogas and methane. The study showed that tannins had no negative effect on the biogas production from the bovine manure. In the fourth experiment, a greenhouse experiment was carried out to evaluate the effect of tannin-rich feces on the dynamics of soil microbial population. Tannins increased fecal N intake and altered nutrient cycling and soil microbial dynamics. Our study showed that tannins might be a promising nutritional alternative to chemical modulators in the reduction of methanogenesis of beef cattle, contributing positively to the soil-plant-animal relationship and collaborating on the sustainability of livestock farming in tropical systems.

As áreas alagáveis naturais representam a mais importante fonte não-antropogênica de metano (CH4), com emissões estimadas entre 177 a 284 Tg ano-1, representando de 26 a 42% das emissões globais de CH4. A bacia do Rio Amazonas cobre uma grande porção dos trópicos úmidos, e a rede de drenagem deste rio excede a extensão de mais de um milhão de quilômetros quadrados. As grandes várzeas da bacia Amazônica são as maiores fontes naturais de CH4 desta região e estima-se que sua contribuição para as emissões totais de áreas alagadas no mundo seja na ordem de 5%. O CH4 produzido nas zonas anaeróbicas dos sedimentos por arquéias metanogênicas pode ser oxidado a CO2 pelos microrganismos metanotróficos. Com base na hipótese de que o fluxo de CH4 se altera sazonalmente em áreas alagáveis e que a microbiota presente está diretamente relacionada a esse processo, o presente estudo teve como objetivo geral avaliar a dinâmica dos genes funcionais envolvidos no ciclo do CH4 em épocas contrastantes, correlacionando com o fluxo do gás, variáveis ambientais e perfil taxonômico de Bacteria e Archaea em sedimentos de três áreas alagáveis e solo de floresta primária, da Amazônia Oriental (Belterra e Santarém-PA). Foram realizadas amostragem de gases, sedimentos e solo em duas épocas contrastantes (maio e outubro de 2016 - cheia e seca), para determinação da concentração de CH4 retido no sedimento durante a época cheia, cálculo do fluxo de CH4 durante a época seca, análises físico-químicas e extração de DNA dos sedimentos e solo para realização da qPCR dos genes funcionais mcrA e pmoA e dos genes marcadores filogenéticos 16S rRNA de Bacteria e Archaea, e sequenciamento do gene 16S rRNA de Bacteria e Archaea. A partir das amostragens de gases, foi possível observar que as áreas alagáveis possuem potencial de atuarem como fonte de CH4 durante a época cheia, e como fonte ou dreno de metano durante a época seca, confirmado pelas análises de qPCR, uma vez que a abundância do gene pmoA aumenta durante a época seca. Já no solo de floresta, o gene mcrA foi considerado como não detectado, portanto, a floresta pode ser considerada somente como potencial dreno de CH4. O estimador ACE e o índice Shannon mostraram que os sedimentos de áreas alagáveis possuem maior riqueza e diversidade de Bacteria e Archaea quando comparados ao solo de floresta. Todas as áreas apresentaram perfis taxonômicos do domínio Bacteria semelhantes, porém, a grande diferença entre as comunidades está relacionada ao domínio Archaea. A comunidade de arqueias no solo de floresta é majoritariamente composta por representantes do filo Thaumarchaeota. O solo de floresta apresentou baixa abundância dos filos potencialmente produtores de CH4, Bathyarchaeota e Euryarchaeota, e o contrário foi observado nas áreas alagáveis. Os dados gerados no presente estudo incentivam a continuidade de trabalhos relacionados ao ciclo do CH4 em áreas alagáveis da bacia Amazônica, incluindo investigações acerca do papel do filo Bathyarchaeota nessas áreas, principalmente em relação ao ciclo do CH4 / Natural wetlands represent the most important non-anthropogenic source of methane (CH4), with emissions estimated of 177-284 Tg year-1, accounting for 26-42% of global CH4 emissions. The Amazon basin covers a large portion of the humid tropics, and the drainage network of this river exceeds the extent of more than one million square kilometers. The wetlands of the Amazon basin are the largest natural sources of CH4 in this region and it is estimated that their contribution to the total emissions of wetlands in the world is around 5%. The CH4 produced in the anaerobic zones of the sediments by methanogenic archaea can be oxidized to CO2 by the methanotrophic microorganisms. Based on the hypothesis that methane flux changes seasonally in wetlands and its microbiota is directly related to this process, this research has the main objective to evaluate the dynamics of the functional genes involved in the CH4 cycle in contrasting seasons, correlating with the CH4 flux, environmental variables and taxonomic profile of Bacteria and Archaea in three wetlands and one primary forest of the Eastern Amazon (Belterra and Santarém-PA). The sampling of gas, sediments and soil was performed in May and October 2016 (wet and dry seasons) to determine the concentration of CH4 retained in the sediment in the wet season, measurement of CH4 flux in the dry season, physicochemical properties and molecular analysis (qPCR of the mcrA, pmoA functional genes and phylogenetic marker genes 16S rRNA of Bacteria and Archaea and sequencing of the 16S rRNA gene of Bacteria and Archaea). From gas samplings, it was possible to observe that wetlands have the potential to act as source of CH4 during the wet season, and as a source or drain of CH4 during the dry season, confirmed by qPCR analyzes, due the abundance increases of the pmoA gene during the dry season. In the forest soil, the mcrA gene was not detected, therefore, the forest could be considered only as CH4 drain potential. The ACE estimator and the Shannon index showed that the sediments of wetlands have higher richness and diversity of Bacteria and Archaea when compared to the forest soil. All areas presented similar taxonomic profiles of Bacteria, however, the main difference between the communities is related to the Archaea. The archaeal community in the forest soil is mostly composed of representatives of the phylum Thaumarchaeota. The forest soil presented low abundance of the phyla with potential CH4 producers, Bathyarchaeota and Euryarchaeota, however the opposite was observed in the wetlands. The data generated in the present study encourage the continuity of work related to the CH4 cycle in wetlands of the Amazon basin, including investigations about the role of the Bathyarchaeota phylum in these areas, especially in relation to the CH4 cycle

A degradação da metilamina foi investigada por meio da avaliação da velocidade específica máxima de produção de metano (VEM CH4) e da comunidade microbiana relacionada aos Domínios Bacteria e Archaea. Para isso, foram realizados dois ensaios com reatores anaeróbios em batelada inoculados com lodo granulado oriundo de reator UASB usado no tratamento de água residuária de abatedouro de aves. Em todos os ensaios, os reatores controle, que não receberam adição de metilamina, apresentaram VEM CH4 de 0,04 mmol/L g STV dia. O primeiro ensaio avaliou a degradação da metilamina em diferentes concentrações de inóculo (2,5, 5,0 e 10,0 g STV/L) e substrato (1.550 e 3.100 mg metilamina/L). A concentração de \'CH IND.4\' esperada estequiometricamente foi atingida em todos os reatores (37,50 e 75,00 mmol \'CH IND.4\'/L, para concentrações de 1.550 e 3.100 mg metilamina/L, respectivamente), exceto para aquele com 2,5 g STV/L e 3.100 mg metilamina/L, que produziu somente 2,04 mmol \'CH IND.4\'/L. A maior velocidade específica máxima de produção de \'CH IND.4\' foi 4,42 mmol/L g STV dia, obtida nos reatores com 2,5 g STV/L e 1.550 mg metilamina/L. Os reatores inoculados com 5,0 g STV/L tiveram VEM CH4 de 2,31 e 2,34 para 1.550 e 3.100 mg metilamina/L, respectivamente. Os reatores com 1.550 mg metilamina/L e 10,0 g STV/L apresentaram VEM CH4 de 1,28 mmol/L g STV dia. A concentração de \'N\'-\'NH IND.4\'POT.+\' excedeu em 12,9%, 0,7% e 18,3% o valor esperado (698 mg/L) para os reatores com 1.550 mg metilamina/L e 2,5, 5,0 e 10,0 g STV/L, respectivamente. Nos reatores com 3.100 mg metilamina/L, as concentrações finais de \'N\'-\'NH IND.4\'POT.+\' foram 122 e 1.726 mg/L para concentrações de inóculo de 2,5 e 5,0 g STV/L, respectivamente. O segundo ensaio comparou diferentes relações metilamina/sulfato (0,71, 1,26 e 2,18) em reatores inoculados com 5,0 g STV/L contendo 1.550 mg metilamina/L. As concentrações de \'CH IND.4\' esperadas estequiometricamente foram atingidas em todos os reatores. As velocidades específicas máximas de formação de \'CH IND.4\' foram de 2,54, 2,31 e 3,14 mmol/L g STV dia para as relações metilamina/sulfato 0,71, 1,26 e 2,18, respectivamente. Em todos os reatores, a concentração de \'N\'-\'NH IND.4\'POT.+\' atingiu média final de 1200 mg/L. Os reatores controle consumiram 71,9% do sulfato adicionado. Os reatores com relação metilamina/sulfato 0,71, 1,26 e 2,18 consumiram 49,6%, 61,6% e 83,2% de todo o sulfato adicionado, respectivamente. Nos dois ensaios, os exames microscópicos revelaram a presença de cocos, bacilos, filamentos, cocos e sarcinas fluorescentes. Nos reatores alimentados apenas com metilamina, o seqüenciamento de fragmentos da região 16S do RNAr detectou cinco Filos do Domínio Bacteria (Acidobacteria 4%, Firmicutes 11%, Proteobacteria 14%, Spirochaetes 13% e Synergistes 47%). Nos reatores com metilamina e sulfato, sete Filos foram detectados (Firmicutes 45%, Proteobacteria 7%, Spirochaetes 2%, Synergistes 16%, Chloroflexi 4%, Thermotogae 8% e Planctomycetes 1%). Nos dois ensaios, o Domínio Archaea foi predominantemente representado pelas Famílias Methanomicrobiaceae, Methanosaetaceae e Methanosarcinaceae, com presença de Methanomethylovorans hollandica, uma espécie de arquéia metanogênica com metabolismo especializado na degradação de metilamina. / The degradation of methylamine was investigated assessing the maximum specific methane production rate (MSR CH4) and the microbial community related to Bacteria e Archaea Domains. For this, two tests were performed in anaerobic batch reactors inoculated with granular sludge from an UASB reactor used in the treatment of poultry wastes. In all experiments, the control reactors, without methylamine addition, showed MSR CH4 of 0.04 mmol/L g TVS day. The first experiment evaluated the degradation of methylamine at different inoculum concentrations (2.5, 5.0 and 10.0 g TVS/L) and substrate concentrations (1,550 and 3,100 mg methylamine/L). The stoichiometrically expected \'CH IND.4\' concentration was reached in all reactors (37.50 and 75.00 mmol \'CH IND.4\'/L, for methylamine concentrations of 1,550 and 3,100 mg methylamine/L, respectively), except for the reactor with 2.5 g TVS/L and 3,100 mg methylamine/L, that produced only 2.04 mmol \'CH IND.4\'/L. The highest maximum specific methane production rate was 4.42 mmol/L g TVS day, reached in the reactors with 2.5 g TVS/L and 1,550 mg methylamine/L. The reactors inoculated with 5.0 g TVS/L had MSR CH4 of 2.31 and 2.34 for 1,550 and 3,100 mg methylamine/L, respectively. The reactors with 1,550 mg methylamine/L and 10.0 g TVS/L had MSR CH4 of 1.28 mmol/L g TVS day. The \'N\'-\'NH IND.4\'POT.-\' concentrations exceeded 12.9%, 0.7% and 18.3% the expected value (698 mg/L) for the reactors with 1,550 mg methylamine/L and 2.5, 5.0 and 10.0 g TVS/L, respectively. In the reactors with 3,100 mg methylamine/L, the final concentrations of \'NH IND.4\'POT.+\'-\'N\' were 122 and 1,726 mg/L for inoculum concentrations of 2.5 and 5.0 g TVS/L, respectively. The second experiment compared different methylamine/sulfate ratios (0.71, 1.26 and 2.18) on reactors inoculated with 5.0 g TVS/L containing 1,550 mg methylamine/L. The stoichiometrically expected \'CH IND.4\' concentration was reached in all reactors. The maximum specific methane production rates were 2.54, 2.31 and 3.14 mmol/L g TVS day for methylamine/sulfate ratios of 0.71, 1.26 and 2.18, respectively. In all reactors, the average \'NH IND.4\'POT.+\'-\'N\' final concentration was 1,200 mg/L. The control reactors consumed 71.9% of the added substrate. The reactors with methylamine/sulfate ratios of 0.71, 1.26 and 2.18 consumed 49.6%, 61.6% and 83.2% of all the added sulfate, respectively. In both experiments, the microscopic analysis revealed cocci, rods, filaments, fluorescent cocci and sarcinas. In the reactors fed with methylamine only, the sequencing of 16S rRNA fragments detected five Phyla of the Bacteria Domain (Acidobacteria 4%, Firmicutes 11%, Proteobacteria 14%, Spirochaetes 13% and Synergistes 47%). In the reactors with methylamine and sulfate, seven Phyla were detected (Firmicutes 45%, Proteobacteria 7%, Spirochaetes 2%, Synergistes 16%, Chloroflexi 4%, Thermotogae 8% e Planctomycetes 1%). In both experiments, Archaea Domain was mainly represented by Methanomicrobiaceae, Methanosaetaceae and Methanosarcinaceae Families, with the presence of Methanomethylovorans hollandica, a methanogenic archaea specie with specific metabolism for methylamine degradation.

A degradação da metilamina foi investigada por meio da avaliação da velocidade específica máxima de produção de metano (VEM CH4) e da comunidade microbiana relacionada aos Domínios Bacteria e Archaea. Para isso, foram realizados dois ensaios com reatores anaeróbios em batelada inoculados com lodo granulado oriundo de reator UASB usado no tratamento de água residuária de abatedouro de aves. Em todos os ensaios, os reatores controle, que não receberam adição de metilamina, apresentaram VEM CH4 de 0,04 mmol/L g STV dia. O primeiro ensaio avaliou a degradação da metilamina em diferentes concentrações de inóculo (2,5, 5,0 e 10,0 g STV/L) e substrato (1.550 e 3.100 mg metilamina/L). A concentração de \'CH IND.4\' esperada estequiometricamente foi atingida em todos os reatores (37,50 e 75,00 mmol \'CH IND.4\'/L, para concentrações de 1.550 e 3.100 mg metilamina/L, respectivamente), exceto para aquele com 2,5 g STV/L e 3.100 mg metilamina/L, que produziu somente 2,04 mmol \'CH IND.4\'/L. A maior velocidade específica máxima de produção de \'CH IND.4\' foi 4,42 mmol/L g STV dia, obtida nos reatores com 2,5 g STV/L e 1.550 mg metilamina/L. Os reatores inoculados com 5,0 g STV/L tiveram VEM CH4 de 2,31 e 2,34 para 1.550 e 3.100 mg metilamina/L, respectivamente. Os reatores com 1.550 mg metilamina/L e 10,0 g STV/L apresentaram VEM CH4 de 1,28 mmol/L g STV dia. A concentração de \'N\'-\'NH IND.4\'POT.+\' excedeu em 12,9%, 0,7% e 18,3% o valor esperado (698 mg/L) para os reatores com 1.550 mg metilamina/L e 2,5, 5,0 e 10,0 g STV/L, respectivamente. Nos reatores com 3.100 mg metilamina/L, as concentrações finais de \'N\'-\'NH IND.4\'POT.+\' foram 122 e 1.726 mg/L para concentrações de inóculo de 2,5 e 5,0 g STV/L, respectivamente. O segundo ensaio comparou diferentes relações metilamina/sulfato (0,71, 1,26 e 2,18) em reatores inoculados com 5,0 g STV/L contendo 1.550 mg metilamina/L. As concentrações de \'CH IND.4\' esperadas estequiometricamente foram atingidas em todos os reatores. As velocidades específicas máximas de formação de \'CH IND.4\' foram de 2,54, 2,31 e 3,14 mmol/L g STV dia para as relações metilamina/sulfato 0,71, 1,26 e 2,18, respectivamente. Em todos os reatores, a concentração de \'N\'-\'NH IND.4\'POT.+\' atingiu média final de 1200 mg/L. Os reatores controle consumiram 71,9% do sulfato adicionado. Os reatores com relação metilamina/sulfato 0,71, 1,26 e 2,18 consumiram 49,6%, 61,6% e 83,2% de todo o sulfato adicionado, respectivamente. Nos dois ensaios, os exames microscópicos revelaram a presença de cocos, bacilos, filamentos, cocos e sarcinas fluorescentes. Nos reatores alimentados apenas com metilamina, o seqüenciamento de fragmentos da região 16S do RNAr detectou cinco Filos do Domínio Bacteria (Acidobacteria 4%, Firmicutes 11%, Proteobacteria 14%, Spirochaetes 13% e Synergistes 47%). Nos reatores com metilamina e sulfato, sete Filos foram detectados (Firmicutes 45%, Proteobacteria 7%, Spirochaetes 2%, Synergistes 16%, Chloroflexi 4%, Thermotogae 8% e Planctomycetes 1%). Nos dois ensaios, o Domínio Archaea foi predominantemente representado pelas Famílias Methanomicrobiaceae, Methanosaetaceae e Methanosarcinaceae, com presença de Methanomethylovorans hollandica, uma espécie de arquéia metanogênica com metabolismo especializado na degradação de metilamina. / The degradation of methylamine was investigated assessing the maximum specific methane production rate (MSR CH4) and the microbial community related to Bacteria e Archaea Domains. For this, two tests were performed in anaerobic batch reactors inoculated with granular sludge from an UASB reactor used in the treatment of poultry wastes. In all experiments, the control reactors, without methylamine addition, showed MSR CH4 of 0.04 mmol/L g TVS day. The first experiment evaluated the degradation of methylamine at different inoculum concentrations (2.5, 5.0 and 10.0 g TVS/L) and substrate concentrations (1,550 and 3,100 mg methylamine/L). The stoichiometrically expected \'CH IND.4\' concentration was reached in all reactors (37.50 and 75.00 mmol \'CH IND.4\'/L, for methylamine concentrations of 1,550 and 3,100 mg methylamine/L, respectively), except for the reactor with 2.5 g TVS/L and 3,100 mg methylamine/L, that produced only 2.04 mmol \'CH IND.4\'/L. The highest maximum specific methane production rate was 4.42 mmol/L g TVS day, reached in the reactors with 2.5 g TVS/L and 1,550 mg methylamine/L. The reactors inoculated with 5.0 g TVS/L had MSR CH4 of 2.31 and 2.34 for 1,550 and 3,100 mg methylamine/L, respectively. The reactors with 1,550 mg methylamine/L and 10.0 g TVS/L had MSR CH4 of 1.28 mmol/L g TVS day. The \'N\'-\'NH IND.4\'POT.-\' concentrations exceeded 12.9%, 0.7% and 18.3% the expected value (698 mg/L) for the reactors with 1,550 mg methylamine/L and 2.5, 5.0 and 10.0 g TVS/L, respectively. In the reactors with 3,100 mg methylamine/L, the final concentrations of \'NH IND.4\'POT.+\'-\'N\' were 122 and 1,726 mg/L for inoculum concentrations of 2.5 and 5.0 g TVS/L, respectively. The second experiment compared different methylamine/sulfate ratios (0.71, 1.26 and 2.18) on reactors inoculated with 5.0 g TVS/L containing 1,550 mg methylamine/L. The stoichiometrically expected \'CH IND.4\' concentration was reached in all reactors. The maximum specific methane production rates were 2.54, 2.31 and 3.14 mmol/L g TVS day for methylamine/sulfate ratios of 0.71, 1.26 and 2.18, respectively. In all reactors, the average \'NH IND.4\'POT.+\'-\'N\' final concentration was 1,200 mg/L. The control reactors consumed 71.9% of the added substrate. The reactors with methylamine/sulfate ratios of 0.71, 1.26 and 2.18 consumed 49.6%, 61.6% and 83.2% of all the added sulfate, respectively. In both experiments, the microscopic analysis revealed cocci, rods, filaments, fluorescent cocci and sarcinas. In the reactors fed with methylamine only, the sequencing of 16S rRNA fragments detected five Phyla of the Bacteria Domain (Acidobacteria 4%, Firmicutes 11%, Proteobacteria 14%, Spirochaetes 13% and Synergistes 47%). In the reactors with methylamine and sulfate, seven Phyla were detected (Firmicutes 45%, Proteobacteria 7%, Spirochaetes 2%, Synergistes 16%, Chloroflexi 4%, Thermotogae 8% e Planctomycetes 1%). In both experiments, Archaea Domain was mainly represented by Methanomicrobiaceae, Methanosaetaceae and Methanosarcinaceae Families, with the presence of Methanomethylovorans hollandica, a methanogenic archaea specie with specific metabolism for methylamine degradation.

Combined treatment technologies for the removal of waste carbon, nitrogen, and/or sulfur under anoxic/anaerobic conditions have recently received considerable attention. It has been reported that nitrate and/or reduced N-oxides, such as nitrite (NO2-), nitric oxide (NO), and nitrous oxide (N2O), which are products of denitrification, suppress methanogenesis. Research was conducted to investigate the effect of N-oxides and sulfide on mixed, mesophilic (35oC) methanogenic cultures, along with the effect of the type of electron donor on the kinetics and pathway of nitrate reduction. Among all N-oxides tested, NO exerted the most and nitrate exerted the least inhibitory effect on the fermentative/methanogenic consortia. Long-term exposure of a methanogenic culture to nitrate resulted in an increase of N-oxide reduction and a decrease of methane production rates. Sulfide addition to sulfide-free enriched cultures resulted in inhibition of NO2-, NO, and N2O reduction causing accumulation of these intermediates, which in turn inhibited methanogenesis and fermentation. In nitrate-amended, sulfide-acclimated cultures, nitrate reduction occurred via dissimilatory nitrate reduction to ammonia (DNRA); thus, accumulation of N-oxides was avoided and inhibition of methanogenesis was prevented. The nitrate reduction rates in cultures fed with different electron donors followed the descending order: H2/CO2 > acetate > glucose > dextrin/peptone > propionate. Denitrification was observed in the propionate-, acetate-, and H2/CO2-fed cultures regardless of the COD/N value. Both denitrification and DNRA were observed in the dextrin/peptone- and glucose-fed cultures and the predominance of either of the two pathways was a function of the COD/N value. Nitrate reduction processes were incorporated into the IWA Anaerobic Digestion Model No. 1 (ADM1) in order to account for the effect of nitrate reduction processes on fermentation and methanogenesis. The extended ADM1 described the experimental results very well. Model simulations showed that process interactions during nitrate reduction within an overall methanogenic system cannot be explained based on only stoichiometry and kinetics, especially for batch systems and/or continuous-flow systems with periodic, shock nitrate loads. The results of this research are useful in predicting the fate of carbon-, nitrogen-, and sulfur-bearing waste material, as well as in understanding microbial process interactions, in both natural and engineered anoxic/anaerobic systems.

Discovery of natural methane hydrate in deepwater sediments in the east-coast of India have generated significant interest in recent times. This work puts forward a possible relationship of multi-TCF gas accumulation through destabilization of paleo-hydrate in Plio-Pleistocene deepwater channel sands of Krishna-Godavari basin, India. Analysis of gas in the study area establishes its biogenic nature, accumulation of which is difficult to explain using the elements of conventional petroleum system. Gas generated in sediments by methanogenesis is mostly lost to the environment, can however be retained as hydrate under suitable conditions. Longer the time a layer stayed within the gas hydrate stability zone (GHSZ) greater is the chance of retaining the gas which can be later released by change in P-T conditions due to sediment burial. P-T history for selected stratigraphic units from each well is extracted using 1-D burial history model and analyzed. Hydrate stability curves for individual units through time are generated and overlain in P-T space. It transpired that hydrate formation and destabilization in reservoir units of same stratigraphic level in different wells varies both in space and time. Presence of paleo hydrates is confirmed by the occurrence of authigenic carbonate cement and low-saline formation water. We demonstrate how gas released by hydrate destabilization in areas located at greater water depths migrates laterally and updip along the same stratigraphic level to be entrapped in reservoirs which is outside the GHSZ. In areas with isolated reservoirs with poor lateral connectivity, the released gas may remain trapped if impermeable shale is overlain before the destabilization of hydrate. The sequence of geological events which might have worked together to form this gas reservoir is: deposition of organic rich sediments → methanogenesis → gas hydrate formation → destabilization of hydrate and release of gas → migration and entrapment in reservoirs.

O Brasil ocupa uma posição de destaque na produção e exportação mundial de carne bovina. No entanto, devido a parcela de contribuição dos ruminantes nas emissões de metano no país, a pecuária brasileira vem sofrendo contínua pressão das comunidades internacionais; e possivelmente, no futuro, tais emissões, possam ser motivo para a criação de barreiras para a exportação mundial de nossa carne. Neste contexto, o presente estudo teve o objetivo de avaliar o efeito dos taninos como alternativa a moduladores químicos de fermentação ruminal sobre as emissões de metano da microbiota de bovinos de corte. Para isso, foram realizados quatro experimentos. No primeiro estudo, foi avaliado o efeito dos taninos condensados (TC) das espécies Flemingia macrophylla, Leucaena leucocephala, Stylosanthes guianensis, Gliricidia sepium, Cratylia argentea, Cajanus cajan, Desmodium ovalifolium, Macrotiloma axilare, Desmodium paniculatum e Lespedeza procumbens em presença ou não de polietileno glicol (PEG), sobre os parâmetros ruminais através da técnica de produção de gases in vitro. Foram mensurados a produção de metano, a concentrações de amônia e de ácidos graxos de cadeia curta (AGCC), quantificações microbianas e cinética de degradação ruminal. As espécies L. leucocephala, D. paniculatum e L. procumbens reduziram a produção de metano in vitro. A população de Ruminococcus flavefaciens, arqueias metanogênicas e protozoários foi reduzida, enquanto que o número total de bactérias ruminais e Fibrobacter succinogenes foi elevado. No segundo experimento, foram mensurados consumo, digestibilidade, parâmetros ruminais, quantificação microbiana e emissão de metano em bovinos fistulados Nelore consumindo dietas contendo 0%, 1,25% e 2,5% de TC de extrato de acácia. A suplementação com taninos reduziu tanto o consumo como as emissões de metano diárias por animal. Os TC suprimiram diretamente a comunidade de arqueias metanogênicas e alteraram beneficamente as populações ruminais de F. succinogenes, R. flavefaciens e bactérias totais. No terceiro experimento, dejetos dos bovinos obtidos no ensaio in vivo foram acondicionados em biodigestores de bancada para avaliação do efeito das fezes ricas em taninos sobre a produção de biogás e metano. O estudo mostrou que os taninos não tiveram efeito negativo sobre a produção do biogás a partir dos dejetos dos bovinos. No quarto experimento, foi realizado ensaio em casa de vegetação para a avaliação do efeito das fezes ricas em taninos condensados sobre a dinâmica da população microbiana do solo. Os taninos aumentaram a entrada de N fecal e alteraram a ciclagem de nutrientes e a dinâmica microbiana do solo. Nosso estudo mostrou que os taninos podem ser uma promissora alternativa nutricional a moduladores químicos na redução da metanogênese de bovinos de corte, contribuindo positivamente na relação solo-planta-animal e colaborando na sustentabilidade da pecuária em sistemas tropicais. / Brazil occupies a prominent position in cattle beef production and export in the world. However, due to the ruminant\'s contribution to methane emissions in the country, Brazilian livestock farming has been suffering continuous pressure from international communities; and possibly in the future, such emissions, may be grounds for creating barriers to the worldwide export of our meat. In this context, the present study aimed to evaluate the effect of tannins on the methane emissions of rumen beef cattle microbiota as an alternative to chemical rumen modulators. For this, four experiments were performed. In the first assay, condensed tannins (CT) from Flemingia macrophylla, Leucaena leucocephala, Stylosanthes guianensis, Gliricidia sepium, Cratylia argentea, Cajanus cajan, Desmodium ovalifolium, Macrotiloma axilare, Desmodium paniculatum and Lespedeza procumbens in the presence or not of polyethylene glycol (PEG) on the ruminal parameters in the in vitro gas production technique was evaluated. Methane production, concentrations of ammonia and short chain fatty acids (AGCC), microbial quantification and kinetics of ruminal degradation were measured. The species L. leucocephala, D. paniculatum and L. procumbens reduced the production of methane in vitro. The populations of Ruminococcus flavefaciens, methanogenic archeas and protozoa were reduced, while total number of ruminal bacteria and Fibrobacter succinogenes was increased. In the second experiment, intake, digestibility, ruminal parameters, microbial quantification and methane emission were evaluated in Nelore fistulated cattle consuming diets containing 0%, 1,25% and 2,5% TC of acacia extract. Tannin supplementation reduced both daily intake and methane emissions per animal. CT directly suppressed methanogenic archeas community and beneficially altered ruminal populations of F. succinogenes, R. flavefaciens and total bacteria. In the third experiment, bovine manure from the in vivo assay was stored in bench scale biodigesters to assess the effect of tannin-rich feces on the production of biogas and methane. The study showed that tannins had no negative effect on the biogas production from the bovine manure. In the fourth experiment, a greenhouse experiment was carried out to evaluate the effect of tannin-rich feces on the dynamics of soil microbial population. Tannins increased fecal N intake and altered nutrient cycling and soil microbial dynamics. Our study showed that tannins might be a promising nutritional alternative to chemical modulators in the reduction of methanogenesis of beef cattle, contributing positively to the soil-plant-animal relationship and collaborating on the sustainability of livestock farming in tropical systems.

As técnicas in vitro de produção de gases são usualmente empregadas em pesquisas na nutrição de ruminantes com a finalidade de simular a fermentação ruminal, possuindo diversas vantagens como facilidade de adoção, repetibilidade, uso minimizado de animais e baixo custo. Para tanto, é necessário a coleta de conteúdo ruminal, a qual geralmente é obtida com o uso de animais fistulados no rúmen, no entanto este tipo de cirurgia esta cada vez mais contestada. Frente a esse duelo, há um crescente interesse científico por pesquisas que forneçam alternativas ao inóculo ruminal. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o uso de inóculo fecal submetidos à pré-incubações em substituição ao inóculo ruminal de bovinos na técnica in vitro de produção de gases em bioensaio de metanogênese (24 h) e de cinética fermentativa (72 h). Como doadores de inóculos ruminal e fecal foram utilizadas quatro novilhas Nelore portadoras de cânulas ruminal. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados, com cinco tratamentos e quatro blocos com duas réplicas analíticas para cada repetição. Sendo os tratamentos os inóculos: conteúdo ruminal (CR), fezes sem pré-incubação (F0), e fezes com 12, 24 e 36 h de pré-incubação (F12, F24 e F36, respectivamente). Foram avaliados os efeitos da pré-incubação das fezes quando utilizado como inóculo fecal sobre a estimativa da degradabilidade ruminal, produção de metano e parâmetros de fermentabilidade. Os dados foram analisados pelo programa estatístico SAS 9.3 verificando a normalidade dos resíduos e a homogeneidade das variâncias, em seguida foram realizadas as comparações das médias pelo teste de Tukey. Em ambos os bioensaios (24 e 72 horas), os inóculos fecais pré-incubados por 24 ou 36 horas mostraram-se bom substituto ao inóculo ruminal para análises de degradabilidade in vitro da matéria seca e orgânica. Para as variáveis produção de total de ácidos graxos, perfil de ácidos graxo de cadeia curta, relação acético:propiônico e nitrogênio amoniacal, o inóculo sem pré-incubação (FE0) foi o que mais se aproximou do inóculo referência. Para as produções de gases, produção de metano e fator de partição da matéria seca e matéria orgânica as fezes não foram eficientes. / The in vitro techniques of gas production are usually used in ruminant nutrition research with the purpose of simulating ruminal fermentation. This technique has several advantages such as ease of adoption, repeatability, minimized use of animals and low cost. Therefore, is necessary the collection of ruminal content, which is usually obtained with the use of fistulated animals in the rumen, however this type of surgery is increasingly challenged. Faced with this duel, there is a great scientific interest in research that provides alternatives to the ruminal inoculum. The objective of this research was to evaluate the use of fecal inoculum submitted to preincubation to replace rumen inoculum of Nelore in the in vitro technique of gas production in bioassay of methanogenesis (24 h) and fermentative kinetics (72 h). Four Nellore carrying ruminal cannula were donors of ruminal content and feces. The experimental design was a randomized block, with five treatments and four blocks with two analytical replicates for each replicate. The treatments were the inocula: ruminal contents (RC), faeces without preincubation (F0), and faeces with 12, 24 and 36 hours of preincubation (F12, F24 and F36, respectively). Estimates of ruminal degradability, methane production and ruminal fermentability were evaluated. The data were analyzed by the statistical program SAS 9.3 verifying the normality of the residues and the homogeneity of the variances, the averages were compared by the Tukey test. In the two bioassays (24 and 72 hours), the fecal inocula preincubated for 24 or 36 hours were good substitute for the ruminal inoculum in analyzes of in vitro degradability of dry and organic matter. For the variables production of total fatty acids, short chain fatty acid profile, acetic: propionic and ammoniacal nitrogen, the inoculum without pre-incubation (FE0) approached the reference inoculum. For gas production, methane production and partitioning factor of dry matter and organic matter were not efficient.