Pesquisas atuais demonstram respostas positivas em plantios de Eucalipto consorciados com Acacia mangium. O objetivo principal desse trabalho foi avaliar a influência dos sistemas puros e mistos de Eucalyptus grandis e A. mangium na estrutura das comunidades de bactérias e fungos do solo. Avaliou-se a estrutura dessas comunidades num gradiente de profundidade do solo. Foram abertas trincheiras profundas em plantios puros de Acácia (100A), Eucalipto (100E) e em sistemas mistos entre as duas espécies (A+E). No plantio misto fizeram-se coletas de solo e raízes na base da Acácia A(A+E) e na base do Eucalipto E(E+A). Cerca de 10 camadas do solo foram avaliadas ao longo do perfil das trincheiras, sendo coletados pontos de 0 a 800 cm, com 4 repetições cada. As comunidades microbianas foram monitoradas por PCR-DGGE, onde foi observado um forte efeito da profundidade do solo nas comunidades microbianas. Agrupamentos específicos foram formados em cada profundidade amostrada. Plantios puros de Eucalipto selecionaram grupos de bactérias diferentes dos que foram encontrados em 100A, A(A+E) e E(E+A). A comunidade de fungos totais não sofreu diferenciação de grupos nos plantios estudados, ao passo que os perfis de fungos micorrízicos arbusculares (FMA) do solo no tratamento A(A+E), foram significativamente diferentes dos grupos encontrados nos demais tratamentos. Numa análise de correlação, realizada por RDA, ficou indicado que a comunidade de FMA do tratamento A(A+E) correlacionou-se positivamente com os valores de P no solo. Outra variável quantificada foi a abundância de bactérias e fungos, indicadas pelo número de cópias do gene ribossomal 16S DNAr e ITS, respectivamente. Quando comparadas as camadas superficiais do solo (0-20 cm), não foi possível encontrar diferenças na abundância de cópias dos genes 16S e ITS em todos os tratamentos. Ocorreu uma queda exponencial no número de cópias desses genes com o aumento da profundidade do solo. Porém, o tratamento 100E apresentou maior número de cópias em profundidade (de 300-800 cm) dos genes 16S e ITS do que qualquer outro tratamento. Em relação a presença específica de FMA, houve baixa colonização e baixa abundância de esporos de FMA em todos os tratamentos, sendo o tratamento 100E mais colonizado que os demais. Ao todo foram encontradas 16 espécies de FMA, sendo a maior parte pertencente ao gênero Acaulospora. Ao contrário dos FMA, os plantios apresentaram colonização radicular pronunciada por ECM. Conclui-se que nestes sistemas florestais uma espécie de planta parece ser mais importante que a outra na estruturação da comunidade microbiana e que alguns fatores do solo podem ser preponderantes nessa separação. O conhecimento dessas comunidades é de suma importância em plantios florestais, principalmente por estarem envolvidos diretamente nos ciclos biogeoquímicos e, sobretudo, por se tratar de uma forma de plantio florestal nova, promissora e que aborda parâmetros de sustentabilidade. / Recently discoveries have shown positive responses in Eucalyptus plantations intercropped with Acacia mangium. The aim of this study was to evaluate the influence of pure and mixed systems (Eucalyptus grandis and A. mangium) on the microbial communities\' structure in soil. We evaluated the structure of these communities in a gradient of soil depth. In this context, deep trenches were digged in pure stands of Acacia (100A), Eucalyptus (100E) and mixed systems (A+E). In mixed forest plantations, soil and roots were sampled at the base of Acacia (A+E) and the base of Eucalyptus (E+A). Soil over 10 layers along the profile from 0 to 800cm were sampled, with 4 replicates each. The microbial communities were monitored by PCRDGGE, where we observed a strong effect of soil depth on microbial communities. As a result, specific clusters were formed in each soil layer. The community composition of Eucalyptus grandis stands was different from the community structure found in the 100A, A (A+E) and E (E+A) systems. The total fungal community did not show any group differentiation due to the plantation system, while the profiles of mycorrhizal fungi (AMF) of these three groups were significantly different from that of the treatment A (A+E). A correlation analysis performed by RDA indicated that the FMA community of the treatment (A+E) was correlated positively with P values in the soil. Another variable quantified was the community of bacteria and fungi, indicated by the number of copies of ribosomal 16S rDNA and ITS, respectively. Comparing the upper soil layers (0-20 cm), we couldn\'t find differences in the abundance of copies of 16S rRNA and ITS region genes in all treatments, but we observed an exponential decrease in 16S rRNA copy numbers with increasing soil depth. Regarding the presence of AMF, we found low root colonization and low abundance of AMF spores in all treatments, although 100E presented higher colonization rates than the others. Altogether, 16 AMF species were found, most of them belonging to the genus Acaulospora. We conclude that these forest systems a plant species seems to be more important than the other in the structuring of the microbial community and that some soil factors may be preponderant in this separation. The processes involving the dynamics of the microbial community structure is a crucial point in understanding the development of forest plantations, mainly by involving the biogeochemical cycles, when seeking for new promising approaches and sustainability parameters.

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

Dentre os contaminantes de água subterrânea de maior importância está o tetracloroeteno (PCE), o qual é altamente tóxico e potencialmente carcinógeno. As comunidades bacterianas de águas subterrâneas contaminadas com PCE e a diversidade de bactérias capazes de degradar esses organoclorados são pouco conhecidas. O objetivo deste trabalho é comparar a estrutura das comunidades de bactérias de amostras de água subterrânea em uma área contaminada com PCE e selecionar um consórcio microbiano capaz de degradar eficientemente o PCE em reator horizontal de leito fixo (RHLF). Amostras de água subterrânea de oito poços de monitoramento, instalados em uma área contaminada com PCE foram coletadas e analisadas para determinação de oxigênio dissolvido, potencial redox, condutividade elétrica, pH e concentração de tetracloroeteno, tricloroeteno, cis-dicloroeteno e cloreto de vinila (COVs). As amostras foram analisadas também para a determinação da estrutura das comunidades de bactéria por PCRDGGE e seqüenciamento de clones do gene rRNA 16S. Os parâmetros físico-químicos oscilaram consideravelmente ao longo do tempo em todos os poços de monitoramento (PM). Tetracloroeteno e tricloroeteno foram detectados apenas no PM6. As estruturas das comunidades bacterianas dos PMs analisados mostraram tanto variação temporal quanto espacial. As análises das comunidades bacterianas nos PM6 e PM8, contaminado e não-contaminado com PCE, revelaram resultados semelhantes aos obtidos por DGGE. Uma maior riqueza estimada de espécies bacterianas foi observada nas amostras do PM8, pelo menos em duas épocas de amostragem, sugerindo que a contaminação com PCE está associada com a redução da diversidade bacteriana em água subterrânea. Cultivos de enriquecimento e ensaios de degradação do PCE foram realizados utilizando-se um RHLF, o qual foi preenchido com sedimento do PM6 imobilizado em espuma de poliuretano e enriquecido com meio mineral básico suplementado com PCE. A análise das alterações nas comunidades de bactérias nos reatores foi feita por PCRDGGE e seqüenciamento parcial do gene rRNA 16S. No ensaio de degradação do PCE no RHLF foi utilizado meio com PCE suplementado ou não com lactato e acetato. Tanto pelo DGGE quanto pelo seqüenciamento, foi observada a seleção de bactérias específicas no reator. A partir das análises de seqüenciamento, essas bactérias foram identificadas como Alphaproteobacteria e Sphingobacteria. No ensaio de degradação do PCE, os parâmetros físico-químicos do meio não mostraram variações ao longo do comprimento dos reatores. As análises de COVs mostraram uma grande eficiência na degradação do PCE (98%), com um tempo de retenção de 12 horas, não havendo diferença significativa na percentagem de degradação em meio com lactato ou acetato, com relação ao controle sem fonte de carbono. No processo de degradação nenhum dos produtos da via de degradação do PCE foi detectado, o que sugere uma via alternativa de degradação do PCE, a qual ocorre em aerobiose. / Tetrachloroethene (PCE) is one of the most important contaminants of groundwater, since it is highly toxic and potentially carcinogenic. The bacterial communities of PCE contaminated groundwater and the diversity of bacteria capable of degrading this contaminant are barely known. The objective of this work is to compare the structure of bacterial communities from groundwater samples from a PCE contaminated site and select a microbial consortium capable to degrading efficiently PCE in a horizontal fixed bed reactor (HFBR). Groundwater samples from eight monitoring wells, installed in a PCE contaminated site were collected and analyzed for determination of dissolved oxygen, redox potential, electrical conductivity, pH, and concentrations of tetrachloroethene, trichloroethene (TCE), cis- and trans-dichloroethene, vinyl chloride (VOCs). The structure of the bacterial communities was determined by PCR-DGGE and 16S rRNA gene clone sequencing. The physical-chemical parameters oscillated considerately throughout time in all the monitoring wells (MW). PCE and TCE were detected only in MW6. The bacterial community structures in the groundwater from the MWs analyzed showed temporal and spatial variation. The analysis of the bacterial communities in MW6 and MW8, contaminated and non-contaminated with PCE, respectively, based on sequencing of 16S rRNA gene clones revealed results to the ones observed by DGGE. Estimated richness of bacterial species was higher in samples from MW8, at least in two sampling times, suggesting that the contamination with PCE is associated with reduction of bacterial diversity in groundwater. Enrichment cultures and PCE biodegradation assays were performed in a HFBR, which was filled with sediment from MW6 immobilized onto polyurethane foam and enriched with basic mineral medium supplemented with PCE. Shifts in bacterial community structure were analyzed using PCRDGGE and partial sequencing of 16S rRNA gene clones. In the PCE biodegradation assays in the HFBR, were performed in medium containing lactate or acetate. DGGE and 16S rRNA gene clone sequencing data suggest selection of specific bacteria in the reactor. Sequencing data showed that these bacteria belong to Alphaproteobacteria and Sphingobacteria. In the PCE biodegradation assays, media physical-chemical parameters did not show variation along the reactor length. VOC analyses showed a great efficiency in the degradation of PCE (98%) with a residence time of 12 hours in the reactor, and no significant differences were observed in the presence of lactate or acetate, as compared to the medium without a carbon source. During the biodegradation process, none of the products from the anaerobic pathway of PCE reductive dechlorination was detected, suggesting that an alternative PCE biodegradation pathway is occurring in aerobiosis.

O manguezal é um ecossistema costeiro, localizado em regiões de interface entre os ambientes terrestre e marinho, de ocorrência exclusiva em zonas tropicais e subtropicais. Esta localização confere ao sedimento deste ambiente características únicas, como alta salinidade e baixa disponibilidade de oxigênio, associado a grande riqueza em matéria orgânica. O resultado destas condições é a ocorrência de uma restrita diversidade de plantas em tais ambientes, associada a uma grande diversidade de animais, que usam o manguezal para sua proteção e reprodução. O presente estudo mostrou como as comunidades de arquéias (amoA e 16S DNAr) e bactérias (nifH e 16S DNAr) estão estruturadas em sedimentos de manguezais sob distintos estados de preservação. Os perfis de DGGE indicaram alterações na composição das comunidades alvo, ligando sua estruturação com a contaminação do ambiente, enquanto que as quantificações de tais genes por meio de PCR quantitativo em tempo real (qPCR) indicaram alterações apenas na comunidade de arquéias oxidadoras de amônio. A filogenia destes grupos revelou a presença de grupos comumente encontrados em solos e água, alem de grupos particulares, possivelmente relacionado ao processo de especiação no ambiente de manguezal. De maneira geral, os resultados indicam que as comunidades de arquéias e bactérias são responsivas ao estado de contaminação dos manguezais, o que pode gerar um processamento diferencial do nitrogênio nestes sedimentos / The mangrove is a coastal ecosystem, located in the interface regions between the land and sea environments, with exclusive occurrence in tropical and subtropical areas. Such location confers to the mangrove sediments unique characteristics, like as high salinity and low availability of oxygen, associated with the high abundance of organic matter. The result of these conditions is the occurrence of a restrict plant diversity, associated with a great diversity of animals, who use the mangroves for its protection and reproduction. The present study has shown how the communities of archaea (16S DNAr and amoA) and bacteria (16S DNAr and nifH) are structured in mangrove soils under distinct states of preservation. The DGGE patterns indicate alterations in the composition of targeted communities, linking its structure with the environmental contamination, while the quantifications of targeted genes by real time PCR (qPCR) has indicated alterations only in the community of ammonium oxidizers archaea. The phylogeny of these groups revealed the presence of groups commonly found in soils and water samples, besides the occurrence of particular groups, possibly resulted from a speciation process in the mangrove environment. In general, results indicated that archaeal and bacterial communities are responsive to the mangroves contamination, and its alteration can also lead to differential nitrogen processing in these soils

The current population growth will demand a higher productive agriculture to full the food requirement. To supply this need and preserve the environment, many resources are applied to promote sustainable agriculture. Phosphorus depletion is the main factor that limits crops yields in tropical soils, where the pH and clay content rapid fixate this nutrient. Plant breeders aim to solve this issue by changing the plant requirements for phosphorus and adapting them to low P availability. However, with these approaches the demand for phosphorus fertilizers will continue and so the depletion of the natural deposits. In this study is proposed that plants with contrasting phosphorus uptake efficiency, i.e. P-efficient and P-inefficient, recruits distinct rhizosphere microbiome specialized in phosphorus mobilization. This hypothesis was tested growing plants in a gradient of two sources of P, triple superphosphate or rock phosphate Bayovar. Thebean rhizosphere microbiome was assessed with culture dependent and independent approaches, enzymatic assays, predictive metagenomics and networks analysis. A differential enrichment of several OTUs in the rhizosphere of the P-inefficient common bean genotype, and the enrichment of bacterial chemotaxis functions and functions involved in phosphorus mobilization suggest that this genotype has superior communication with the rhizosphere microbiome and is highly dependent on it for phosphorus mobilization. As a proof of concept, the P-efficientefficient genotype was sown in soil previously cultivated with P-inefficientinefficient genotype. The results showed that P-efficientefficient genotype positively responded to the modified rhizosphere in early stages, that is, the microbiome selected and enriched by the P-inefficient genotype improved the P uptake in the genotype cultivated afterwards in the same soil. Taken collectively, these results suggest that plants partly rely on the rhizosphere microbiome for P uptake and that the exploration of these interactions during plant breeding would allow the selection of even more efficient genotypes, leading to a sustainable agriculture by exploring soil residual P. / O atual aumento populacional irá demandar uma maior produção agrícola para completar a necessidade de alimento. Para suprir essa necessidade e preservar o meio ambiente, muitos recursos serão aplicados para promover a agricultura sustentável. A depleção de fósforo é um dos principais fatores que limita a produção agrícola em solos tropicais, onde o pH e o conteúdo de argila fixam rapidamente esse nutriente. Os melhoristas de plantas visam solucionar esse problema alterando a necessidade de fósforo das plantas e adaptando-as as baixas disponibilidade de fósforo. No entanto, com essas estratégias a demanda por fertilizantes fosfatados irá continuar assim como a exploração das reservas naturais de fósforo. Nesse estudo foi proposto que as plantas contrastantes em relação a eficiência na absorção de fósforo, i.e. P-eficiente e P-ineficiente, recrutariam um microbioma rizosférico distinto em relação a mobilização de fósforo. Essa hipótese foi testada cultivando plantas em um gradiente usando duas fontes distintas de P, triplo fosfato ou fosfato de rocha Bayovar. O microbioma da rizosfera de feijão foi então avaliado por técnicas dependentes e independentes de cultivo, análise enzimática, predição metagenômica e análises de network. Um enriquecimento diferencial de várias OTUs observado na rizosfera do genótipo de feijão P-ineficiente, e o enriquecimento de funções de quimiotaxia bacteriana e envolvidas na mobilização de fósforo sugerem que esse genótipo tem uma maior comunicação com o microbioma rizosférico e é altamente dependente deste para a mobilização de fósforo. Como prova de conceito, o genótipo P-eficiente foi plantado em solo previamente cultivadocom o genótipo P-ineficiente. Os resultados mostraram que o genótipo P-eficiente responde positivamente à rizosfera modificada nos estádios iniciais de crescimento, ou seja, o microbioma selecionado e enriquecido pelo genótipo P-ineficiente melhorou a absorção de fósforo no genótipo cultivado posteriormente no mesmo solo. Coletivamente, esses resultados sugerem que as plantas dependem parcialmente do microbioma da rizosfera para a absorção de P e que a exploraçãodestas interações durante o melhoramento vegetal permitiria a seleção de genótipos muito mais eficientes, conduzindo à uma agricultura sustentável explorando o fósforo residual do solo.

Current understanding of potential toxicity of engineered nanomaterials to aquatic microorganisms is limited for risk assessment and management. Here we evaluate if the MetPLATE™ test can be used as an effective and rapid screening tool to test for potential aquatic toxicity of various metal-based nanoparticles (NPs). The MetPLATE bioassay is a heavy metal sensitive test based on β-galactosidase activity in Escherichia coli. Five different types of metal-based NPs were screened for toxicity: (1) citrate coated nAg (Citrate-nanosilver), (2) polyvinylpyrrolidone coated nAg (PVP-nAg), (3) uncoated nZnO, (4) uncoated nTiO2 and (5) 1-Octadecylamine coated CdSe Quantum Dots (CdSe QDs); and compared with their corresponding ionic salt toxicity. Citrate-nAg was further fractionated into clean Citrate-nAg, unclean Citrate-nAg and permeate using a tangential flow filtration (TFF) system to eliminate residual ions and impurities from the stock Citrate-nAg suspension and also to differentiate between ionic- versus nano-specific toxicity. Our results showed that nAg, nZnO and CdSe QDs were less toxic than their corresponding ionic salts tested, while nano- or ionic form of TiO2 was not toxic as high as 2.5 g L− 1 to the MetPLATE™ bacteria. Although coating-dependent toxicity was noticeable between two types of Ag NPs evaluated, particle size and surface charge were not adequate to explain the observed toxicity; hence, the toxicity appeared to be material-specific. Overall, the toxicity followed the trend: CdCl2 > AgNO3 > PVP-nAg > unclean Citrate-nAg > clean Citrate-nAg > ZnSO4 > nZnO > CdSe QDs > nTiO2/TiO2. These results indicate that an evaluation of β-galactosidase inhibition in MetPLATE™ E. coli can be an important consideration for rapid screening of metal-based NP toxicity, and should facilitate ecological risk assessment of these emerging contaminants.

The increasing number of polluted watersheds and water bodies with total maximum daily loads (TMDLs) has resulted in increased research to find methods that effectively and universally identify fecal pollution sources. A fundamental requirement to identify such methods is understanding the microbial and chemical processes that influence fate and transport of fecal indicators from various sources to receiving streams. Using the Watauga River watershed in northeast Tennessee as a model to better understand these processes, multivariate statistical analyses were conducted on data collected from four creeks that have or are expected to have pathogen TMDLs. The application of canonical correlation and discriminant analyses revealed spatial and temporal variability in the microbial and chemical parameters influencing water quality, suggesting that these creeks differ in terms of the nature and extent of fecal pollution. The identification of creeks within a watershed that have similar sources of fecal pollution using this data analysis approach could change prioritization of best management practices selection and placement. Furthermore, this suggests that TMDL development may require multiyear and multisite data using a targeted sampling approach instead of a 30-d geometric mean in large, complex watersheds. This technique may facilitate the choice between watershed TMDLs and single segment or stream TMDLs.

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