Submitted by BRUNO TINOCO NUNES (croookes@gmail.com) on 2018-09-25T16:26:37Z No. of bitstreams: 1 Tese_Bruno_Tinoco_25_09_2018.pdf: 4179397 bytes, checksum: eb771bc06b406e51cb4c11fd78aa1814 (MD5) / Approved for entry into archive by ROSANGELA APARECIDA LOBO null (rosangelalobo@btu.unesp.br) on 2018-09-25T16:43:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 nunes_bt_dr_bot.pdf: 4179397 bytes, checksum: eb771bc06b406e51cb4c11fd78aa1814 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-25T16:43:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 nunes_bt_dr_bot.pdf: 4179397 bytes, checksum: eb771bc06b406e51cb4c11fd78aa1814 (MD5) Previous issue date: 2018-07-23 / Outra / Aedes aegypti é a espécie de mosquito emergente em áreas urbanas com maior impacto na saúde pública, sendo o principal vetor dos arbovírus dengue, Zika e chikungunya. Por esse motivo, se faz indispensável a compreensão de mecanismos moleculares associados a processos fisiológicos em A. aegypti, como resposta imune, comportamento e homeostase intestinal. Conforme observado em outros organismos, a via PI3K/AKT tem papéis importantes no metabolismo, na reprodução, na tolerância ao estresse e na imunidade. A quinase AKT atua como um regulador negativo da via PI3K/AKT, fosforilando o fator de transcrição FOXO e impedindo sua translocação nuclear. Nosso objetivo foi avaliar o perfil transcricional em A. aegypti com o gene akt silenciado e avaliar as consequências deste silenciamento sobre a microbiota bacteriana. Além disso, investigamos uma provável ativação mitocondrial quando do silenciamento de akt. Mostramos que o silenciamento de akt resultou na ativação de genes essenciais para a manutenção da homeostase intestinal do mosquito, como peptídeos antimicrobianos (AMPs) e genes codificadores de enzimas associadas à produção de espécies reativas de oxigênio (ROS). Notavelmente, observou-se uma forte repressão de 11 profenoloxidases (PPOs), além de uma potente indução de genes codificadores de subunidades da enzima NADH desidrogenase, em comparação com o respectivo grupo controle, sugerindo que tal indução esteja associada a um provável aumento da atividade mitocondrial. No contexto comportamental, o transcriptoma de A. aegypti com o gene akt silenciado revelou a modulação de 5 odorant binding proteins (OBPs), das quais todas foram reprimidas no quarto dia após o silenciamento de akt. Além das OBPs, identificamos duas long wavelengh sensitive opsins, ambas reprimidas após dois e quatro dias. Interessantemente, observamos que, dos 345 genes modulados, a grande maioria foi regulada negativamente. O silenciamento de akt, além de modular a carga da microbiota bacteriana de A. aegypti, também modulou táxons específicos após quatro dias de silenciamento, como as Classes Gammaproteobacteria e Betaproteobacteria. Nosso conjunto de dados coloca a via PI3K/AKT no cerce de importantes processos fisiológicos, contribuindo para elucidar mecanismos moleculares até então pouco compreendidos do mosquito. / Aedes aegypti is the emerging mosquito species in urban areas with the greatest impact on public health, being the main vector of arboviruses dengue, Zika and chikungunya. For this reason, it is essential to understand the molecular mechanisms associated with physiological processes in A. aegypti, such as immune response, behavior and intestinal homeostasis. As observed in other organisms, the PI3K / AKT pathway has important roles in metabolism, reproduction, stress tolerance and immunity. AKT kinase acts as a negative regulator of the PI3K / AKT pathway, phosphorylating the FOXO transcription factor and preventing its nuclear translocation. Our objective was to evaluate the transcriptional profile in A. aegypti with the silenced akt gene and to evaluate the consequences of this silencing on the bacterial microbiota. In addition, we investigated a possible mitochondrial activation during the akt silencing. We have shown that akt silencing resulted in the activation of essential genes for the maintenance of mosquito intestinal homeostasis, such as antimicrobial peptides (AMPs) and genes encoding enzymes associated with the production of reactive oxygen species (ROS). Notably, a strong repression of 11 profenoloxidases (PPOs) was observed, as well as a potent induction of genes encoding subunits of the NADH dehydrogenase enzyme, in comparison with the respective control group, suggesting that such induction is associated with a possible increase in mitochondrial activity. In the behavioral context, the A. aegypti transcriptome with the mutated akt gene revealed the modulation of 5 odorant binding proteins (OBPs), all of which were repressed on the fourth day after akt silencing. In addition to the OBPs, we identified two long wavelengh sensitive opsins, both repressed after two and four days. Interestingly, we observed that of the 345 modulated genes, most were down-regulated. The silencing of akt, besides modulating the bacterial microbiota load of A. aegypti, also modulated specific taxa after four days of silencing, such as the Gammaproteobacteria and Betaproteobacteria classes. Our data set puts the PI3K / AKT pathway in the vicinity of important physiological processes, contributing to elucidate the mosquito's poorly understood molecular mechanisms.

Orientador: Mario Jose Abdalla Saad / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-23T21:44:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zambon_RenataAlvaresBagarolli_D.pdf: 7972972 bytes, checksum: 0c4feccde8df219c21aef1c3e8740fc0 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: A obesidade é caracterizada por processo inflamatório crônico e resistência à insulina (RI), os quais são responsáveis por grande parte de suas doenças associadas. Sabe-se que diversas moléculas do sistema imune inato estão associadas à RI e obesidade, destacando-se o receptor toll-like-receptor 4 (TLR4). Sua via de sinalização está ativada na obesidade, devido à presença aumentada na circulação de seu principal ligante, lipopolissacarídeo (LPS). Acredita-se que esta endotoxemia metabólica seja causada por alterações na microbiota e na permeabilidade intestinais, o que torna o intestino e as bactérias que o habitam, grandes alvos para o tratamento da obesidade. O objetivo deste presente trabalho foi avaliar os efeitos dos probióticos (PB) na sensibilidade à insulina e na sinalização de TLR4 em tecidos insulino-sensíveis, além de verificar suas possíveis ações na microbiota intestinal. Dessa forma, camundongos Swiss foram divididos em 4 grupos: controles (C), controles tratados com PB (C+PB), obesos (DIO) e obesos tratados com PB (DIO+PB). O tratamento teve a duração de 5 semanas. O uso de PB em animais obesos proporcionou grandes melhoras nos parâmetros fisiológicos e moleculares de RI, além de atenuar a ativação da via de sinalização do TLR4, provavelmente pela redução dos níveis circulantes de LPS. O grupo DIO+PB ainda mostrou mudanças positivas na distribuição dos filos de bactérias intestinais e menor permeabilidade intestinal, quando comparado com o grupo DIO. Analisando o hipotálamo, observou-se que o uso de PB nesse modelo de obesidade regulou de forma favorável os mecanismos centrais de controle da fome, bem como alguns parâmetros de inflamação. Assim, conclui-se que a regulação da microbiota intestinal promovida pela administração de probióticos pode trazer benefícios no controle da obesidade, por reduzir ou atenuar mecanismos moleculares de resistência à insulina / Abstract: Obesity is the main risk factor to the development of insulin resistance and type 2 diabetes. The common basis among these events is an inflammatory process characterized by the activation of toll-like receptor 4 (TLR4) by its main ligand lipopolysaccharide, LPS. Its concentration is higher in obese people and it is believed that changes in composition of the gut microbiota and epithelial functions may play a role in the inflammation associated with obesity. The aim of the study was to evaluate the effects of probiotic on the insulin sensitivity, TLR4 signaling, intestinal permeability and microbiota composition in diet-induced obese mice. Male adult Swiss mice composed randomly 2 groups: chow diet (CTL) and high-fat diet by 5 consecutive weeks (DIO). During these 5 weeks, some mice of the DIO and CTL groups received daily a pool of probiotics. The DIO animals that received probiotic presented an expressive improvement in their glucose tolerance test, fasting glucose and in parallel a significant increase in the phosphorylation levels of insulin induced IR, IRS1 and Akt in muscle, liver and adipose tissue. There was a relevant reduction in the TLR4-Myd88 interaction, IKK? and JNK phosphorylation and iNOS expression in DIO mice treated with probiotic. This treatment also improved the expression of ileal tight-junctions proteins (ZO-1, Occludin), decreased LPS portal levels and the concentrations of bacteria of the phylum Firmicutes (associated with obesity) in feces. Analyzing the hypothalamus, it was observed that the use of probiotics in this model of obesity favorably regulated central mechanisms of food intake, as well as some inflammation parameters. In conclusion, our results show that probiotics, through their effects on intestinal permeability and microbiota composition, can improve insulin sensitivity and signaling of DIO mice, reducing their inflammation and suggesting potential beneficial effects in the treatment of insulin resistance and type 2 diabetes / Doutorado / Medicina Experimental / Doutora em Ciências

[EN] The importance of the microbiota for host health and disease is now widely appreciated. Microbial communities that inhabit the human body have been proposed as an essential aspect of the hypothesis focused on the developmental origin of health and disease (DOHaD), suggesting that altered microbial exposure during infancy could play a role in the risk of some immune-based diseases, such as obesity, allergy development or T2 diabetes mellitus. Indeed, associational studies have related perinatal factors that could disrupt neonatal microbial colonization, such as antibiotic intake, Csection and formula feeding, to these diseases later in life. Some authors have suggested that the interaction between the initial microbiome and the developing immune system could be crucial for a correct maturation of the latter. However, the exact molecular mechanisms that regulate the host−microbiome interconnection during this period are still unknown. Furthermore, despite the importance of maternal microbiota on initial neonatal microbial seeding, data concerning the effect of these perinatal factors on maternal microbiota are still scarce. Objectives: The general aim of the thesis was to to ascertain the impact of perinatal factors, such as mode and place of delivery, antibiotic use, maternal diet and gestational age on maternal-neonatal microbiota composition and their implications on health outcomes. Subjects: Participants in this study were part of a larger longitudinal cohort study conducted in the Mediterranean area, between 2015 and 2019. Mothers were enrolled in the Hospital Universitario y Politécnico La Fe, Hospital Clinico Universitario de Valencia, primary health-care units from Valencia and CEIC-Parc de Salut MAR. In this thesis, faecal samples at birth, 7 and 31 days were used as well as the saliva, amniotic fluid and placenta samples from a subset of participants. Methods: Next-generation sequencing targeting the V3−V4 region of the 16S rRNA gene was performed to assess the microbiota composition at each time point. Enzymelinked immunosorbent assay and Luminex assay were used for the determination of the molecular hormonal, metabolic and immune status of the participants and/or cellular models. Quantitative polymerase chain reaction (PCR) and reverse transcription PCR were also performed in a quantitative measurement of microbiota composition and for the assessment of gene expression in placental tissue and cellular models, respectively. The culture of different cell lines, including intestinal epithelial cells (Caco-2), mucusproducer cells (LSTH-17) and monocyte-like cells (THP-1), were used for the in vitro assays. Results and conclusion: Maternal microbiota at delivery was influenced by several perinatal factors, including immune status of amniotic cavity, diet during gestation and delivery mode. Maternal consumption of fat was positively related to Firmicutes spp. while carbohydrates, fibre and polyunsaturated fatty acids (PUFA) intakes were associated with higher relative abundance of Bacteroidetes and Proteobacteria levels. Some of these relations were also reflected in the neonatal microbiota at delivery. Indeed, children born by C-section and from mothers with higher fat intakes showed higher body mass index (BMI) index z-scores than those born from mothers with higher fibre consumption. Two bacterial profiles were found during the study. The first one was composed of health-related bacteria with short-chain fatty acids (SCFA) production activity, such as Roseburia, Faecalibacterium, Blautia, Lachnospira or Bacteroides genera. This group was associated with a distinct amniotic cytokine profile characterized by higher concentrations of IL-2, IL-5, IL-17 and TNF-α. Indeed, salivary cortisol concentration also showed positive relations with some of these genera independently of the delivery mode. The other group was characterized by Finegoldia, Peptoniphilus, Anaeroaoccus, Porphyromonas and Campylobacter genera. Those were associated with another amniotic cytokine profile dominated by IL-4, IL-13, IL-18, and IL-10 cytokines and more highly represented in mothers who had undergone a Csection. Some of these genera were negatively associated with salivary cortisol concentration. Thus, our results suggested that amniotic fluid immune status and cortisol concentration were related to maternal microbiota at delivery with implications also in neonatal microbiota. Furthermore, we described the effect of mode and place of birth in the microbial colonization evolution during the first month of life, showing that neonates born by Csection had a distinct microbial pattern and higher BMI index z-scores than vaginalborn infants, both at home and hospital. We proposed an in vitro molecular mechanism by which the differences observed in C-section-born neonates in terms of microbiota composition would promote a shift in immune system maturation through the lack of immune stimulation observed in these samples compared with those from vaginal-born infants, especially those from the home birth group. Thus, disruptions in the colonization process during the first month of life could have long-lasting consequences through an alteration of immune system development during this period. / [ES] El gran impacto del microbioma humano sobre la salud del huésped es ampliamente conocido. Se cree que las comunidades microbianas que habitan el cuerpo humano serían un aspecto fundamental en la hipótesis promulgada sobre el posible origen de la enfermedad durante el desarrollo (DOHad) sugiriendo que alteraciones en la exposición microbiana durante la infancia podrían estar implicadas en el mayor riesgo de algunas enfermedades de base inmunológica como la obesidad, la alergia o la diabetes mellitus de tipo II. Además, se han encontrado relaciones significativas entre este tipo de enfermedades con algunos factores perinatales que se han descrito como disruptores del proceso de colonización, como la cesárea, el uso de antibióticos o la alimentación mediante leche de formula. Algunos autores sugieren que la interacción entre la microbiota inicial y el sistema inmunológico que está desarrollándose sería crucial para una correcta maduración de este. Sin embargo, los mecanismos exactos que mediarían en esta relación huésped-microbiota durante este periodo todavía se desconocen. Además, a pesar de la importancia de la microbiota materna para el inicio del proceso de colonización, todavía es escasa la información sobre como los diferentes factores perinatales afectan a la microbiota materna. Objetivos: El objetivo general de esta tesis fue definir el impacto de los diferentes factores perinatales como el tipo de parto, el uso de antibióticos, la dieta materna o la edad gestacional en la composición de la microbiota materno-neonatal y sus posibles implicaciones para la salud. Participantes: Los participantes del presente análisis son parte de un estudio longitudinal de cohorte desarrollado en el área mediterránea entre 2015 y 2019. Las madres fueron reclutadas en el Hospital Universitario y Politécnico de la Fe, el Hospital Clínico Universitario de Valencia, centros de atención primaria de la ciudad de Valencia y el CEIC-Parc de Salut MAR. En el presente trabajo se utilizaron las muestras fecales recogidas al parto, a los 7 y 31 días, así como las muestras de saliva, líquido amniótico y placenta de un grupo reducido de participantes. Métodos: Se utilizaron técnicas de secuenciación de nueva generación dirigidas a la región V3-V4 del gen 16S rRNA para la determinación de la composición de la microbiota de cada muestra a los tiempo estudiados. Además, el ensayo por inmunoadsorción ligado a enzimas y la técnica Luminex fueron usadas para la determinación de moléculas relacionadas con el estado hormonal, metabólico e inmune de las muestras y/o de los ensayos celulares. La PCR cuantitativa y la de transcripción reversa fueron usadas para realizar una medida cuantitativa de la composición microbiana y de la expresión de algunos genes seleccionados en las muestras de placenta y modelos celulares, respectivamente. EL cultivo de diferentes líneas celulares, como líneas epiteliales (Caco-2), productoras de moco (LSTH-17) y líneas similares a macrófagos (THP-1) fueron utilizadas en los ensayos in vitro. Resultados y conclusión: La microbiota materna al parto estuvo influenciada por diversos factores perinatales, incluyendo el estado inmunológico de la cavidad amniótica, la dieta durante el embarazo y el tipo de parto. El consumo materno de grasa estuvo positivamente relacionado con Fimicutes spp. Mientras que el consumo de carbohidratos, fibra y ácidos grasos poliinsaturados fueron asociados con mayores abundancias relativas de los filos Bacteroidetes y Proteobacteria. Algunas de estas relaciones fueron observadas también en la microbiota neonatal. Además, los niños nacidos por cesárea y de madres con altos consumos de grasa mostraron mayores IMC (índice de masa corporal) z-scores que aquellos que nacieron de madres consumidoras de fibra. Dos patrones microbianos fueron encontrados a lo largo de todos los análisis. El primero de ellos estaba compuesto por especies asociadas a la salud y productoras de SCFA como los géneros Roseburia, Faecalibacterium, Blautia, Lachnospira o Bacteroides. Este grupo estuvo asociado a un perfil de citoquinas caracterizado por IL2, IL-5, IL-17 y TNF-α. Los niveles de cortisol en saliva estuvieron positivamente correlacionados con algunos de estos géneros independientemente del tipo de parto. El otro patrón microbiano estuvo caracterizado por los géneros Finegoldia, Peptoniphilus, Anaeroaoccus, Porphyromonas y Campylobacter. Estos estuvieron relacionados con un perfil de citoquinas en la cavidad amniótica dominados por la presencia de IL-4, IL-13, IL-18 y IL-10 y con el parto por cesárea. Además, algunos de estos géneros estuvieron negativamente correlacionados con los niveles de cortisol en saliva. Así, nuestros resultados sugieren que el ambiente inmunológico de la cavidad uterina y la concentración de cortisol estuvieron relacionados con la composición de la microbiota materna al parto con implicaciones para la microbiota neonatal. Además, describimos el efecto del tipo de parto y el lugar en el proceso de colonización durante el primer mes de vida mostrando que los niños nacidos por cesárea tienen un perfil diferencial de microbiota y mayores IMC z-scores que los niños nacidos de forma vaginal, tanto en el hospital como en casa. En nuestra investigación, hemos propuesto un mecanismo molecular por el cual las diferencias en la composición microbiana de los niños nacidos por cesárea podrían provocar una alteración en la maduración del sistema inmunológico mediante la falta de imnunoestimulación observada estas muestras comparadas con aquellas obtenidas de los niños nacidos por parto vaginal, especialmente de aquellos nacidos en casa. Así, las alteraciones en el proceso de colonización durante el primer mes de vida podrían tener consecuencias a largo plazo en la salud infantil debido a una alteración del desarrollo del sistema inmunológico durante este periodo. / [CA] El gran impacte del microbioma humà sobre la salut humana del hoste és amplament reconegut. Es creu que les comunitats microbianes que habiten el cos humà serien un aspecte fonamental en la hipòtesi promulgada sobre el possible origen de la malaltia durant el desenvolupament (coneguda com DOHad) suggerint que alteracions en l’exposició microbiana al llarg de la infància podrien estar implicades en el augment del risc a patir algunes malalties amb base immunològica com són l’obesitat, l’al·lèrgia o la diabetis mellitus tipus II. Així mateix, s’han trobat relacions significatives entre aquest tipus de malalties amb alguns factors perinatals que s’han descrit com disruptors del procés de colonització, com la cesària, l’ús d’antibiòtics o l’alimentació mitjançant llet de fórmula. Alguns autors suggereixen que la interacció entre la microbiota inicial i el sistema immunològic que estaria desenvolupant-se seria crucial per a una correcta maduració d’aquest últim. No obstant això, els mecanismes exactes que mediten en aquesta relació hoste-microbiota durant aquest període encara es desconeixen. A pesar de la importància de la microbiota materna en l’inici del procés de colonització, encara és escassa la informació sobre els diferents factors perinatals que afecten a la microbiota materna. Objectius: L’objectiu general d’aquesta tesi fou definir l’impacte dels diferents factors perinatals com el tipus de part, l’ús d’antibiòtics, la dieta materna o l’edat gestacional en la composició de la microbiota materno-neoantal i les possibles implicacions sobre la salut. Participants: Els participants del present anàlisi són part d’un estudi longitudinal de cohort de l’àrea mediterrània entre el 2015 i 2019. Les mares van ser reclutades en l’Hospital Universitari i Politècnic La Fe, l’Hospital Clínic Universitari de València, centres d’atenció primària de la ciutat de València i el CEIC-Pac de Salut Mar de Catalunya. En el present treball s’utilitzaren les mostres fecals recollides al part, als 7 i als 31 dies, així com les mostres de saliva, líquid amniòtic i placenta. Mètodes: S’utilitzaren tècniques de seqüenciació de nova generació dirigides a la regió V3-V4 del gen 16S rRNA per a la determinació de la composició de la microbiota de cada mostra als temps estudiats. Així mateix, l’assaig per immune adsorció lligat a enzims i la tècnica Luminex foren utilitzades per a la determinació de molècules relacionades amb l’estat hormonal, metabòlic e immunològic de les mostres i/o els assajos cel·lulars. La PCR quantitativa i la de transcripció en mode revers foren utilitzades per a realitzar una mesura quantitativa de la composició de la microbiota i de l’expressió d’alguns gens seleccionats en les mostres de placenta i models cel·lulars, respectivament. El cultiu de diferents tipus cel·lulars, com tipus epitelials (Caco-2), productors de moc (LSTH-17) i línies similars a macròfags (THP-1) foren utilitzades en els assajos in vitro. Resultats i conclusió: La microbiota materna en el moment del part va estar influenciada per diversos factors perinatals, incloent l’estat immunològic de la cavitat amniòtica, la dieta durant l’embaràs i el tipus de part. El consum matern de greix es va vore associat amb Fimicutes spp. Pel contrari, el consum de carbohidrats, fibra i àcids grassos poliinsaturades es van veure relacionats amb majors abundàncies relatives dels phylum Bacteroidetes i Proteobacteria. Algunes d’aquestes relacions foren també observades en la microbiota neonatal. Tan mateix, els nounats nascuts per cesària i de mares consumidores de greixos van mostrar majors índexs de massa corporal (IMC) zscores que els nonats nascuts de mares consumidores de fibra. Dos patrons microbians es trobaren al llarg de totes les anàlisis. La primera d’elles va estar composta per espècies associades amb la salut i productes d’àcids grassos de cadena curta (SCFA), com són els gèneres Rosburia, Faecalibacterium, Blautia, Lachnospira o Bacteroides. Aquest grup va estar associat a un perfil de citocines caracteritzat per interleucines (IL)-2, IL-5, IL-17 i TNF-alpha. Els nivells de cortisol en saliva al part estigueren positivament correlacionats amb alguns d’aquests grups , independentment del tipus de part. L’altre patró microbià estava caracteritzat per els gèneres Finegoldia, Peptoniphilus, Anaeroccocus, Porphyromonas i Campylobacter. Aquests grups foren relacionats amb el part per cesària i un perfil de citoquines en la cavitat amniòtica dominat per la presència de IL-4, IL-13, IL.18 i IL-10. A més, alguns d’aquests gèneres estigueren negativament relacionats amb els nivells de cortisol en saliva en el moment del part. Així, els nostres resultats suggereixen que l’ambient immunològic de la cavitat uterina i la concentració de cortisol tenien una relació amb la composició de la microbiota materna al part amb implicacions per a la microbiota neonatal. Tan mateix, descrivim l’efecte del tipus de part i el lloc de naixement (hospital vs. casa) en el procés de colonització durant el primer mes de vida, mostrant que els nonats nascuts per cesària tenien un perfil diferencial de microbiota i majors índexs de massa corporal (IMC) z-scores que aquells nonats nascuts de forma vaginal, tant a l’hospital com a casa. En la nostra investigació, hem proposat un mecanisme molecular pel qual les diferències en la composició microbiana podrien provocar una alteració en la maduració del sistema immunològic mitjançant una manca de inmuno-estimulació, observada en les mostres obtingudes dels nounats nascuts per cesària, especialment si es compara amb aquells nascuts a casa. Així, les alteracions en el procés de colonització, durant el primer mes de vida podrien tenir conseqüències a llarg termini en la salut infant debut a alteracions en el desenvolupament del sistema immunològic durant el període. / Selma Royo, M. (2020). Impact of perinatal factors on the maternal- neonatal microbiota and influence on health outcomes [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/153159 / TESIS

La siembra directa (SD) con rotación de cultivos surgió como respuesta a los problemas de degradación de suelos ocasionados por la intensificación agrícola. En este sistema los cultivos de cobertura invernales (CCI) se utilizan para complementar los efectos de la SD durante la época de barbecho, por los múltiples servicios ecosistémicos que proveen al agroecosistema. Si bien se han demostrado efectos positivos de los CCI sobre las propiedades físico-químicas del suelo, se conoce relativamente poco sobre las respuestas del microbioma de suelo y plantas ante la introducción de CCI y manejos asociados. En particular, el crecimiento de los CCI se finaliza con aplicación de herbicidas o labores mecánicas antes de la siembra del cultivo de cosecha. Estas prácticas producen un efecto sobre el metabolismo de las plantas que se refleja en la exudación radical e incide sobre las interacciones entre planta y microorganismos. Los CCI pueden actuar como “puentes verdes”, es decir como hospedadores de microorganismos benéficos o patógenos que colonizarán al cultivo de cosecha sucesor. Por lo tanto, la hipótesis planteada en la tesis fue que los métodos utilizados para finalizar los CCI afectan el microbioma rizosférico al modificar el tipo y la cantidad de exudados radicales, lo que podría incidir a su vez sobre el microbioma rizosférico del cultivo sucesor y el desarrollo del mismo. Los objetivos específicos fueron: 1) evaluar el efecto combinado de la fertilización con nitrógeno (N) y el método de finalización de avena (Avena sativa L.) como CCI, sobre la composición de los exudados radicales de avena, la estructura de la microbiota en general y la abundancia de las poblaciones responsables del ciclo del N y degradadoras de fosfonatos, en un ensayo en invernáculo; 2) analizar el impacto de la introducción del CCI y el método de finalización del mismo, previo a la siembra de girasol (Helianthus annuus L.) en la rotación, sobre los indicadores mencionados anteriormente; 3) como así también la performance de girasol y la estructura de la comunidad bacteriana de su rizosfera en un ensayo a campo durante dos campañas agrícolas. Se observó que los métodos de finalización modificaron el perfil de exudación de la avena, no así la fertilización con N. Las bacterias oxidantes del amoníaco no respondieron a la fertilización con N en el tratamiento con glifosato (DQ) mientras que las arqueas oxidantes del amoníaco fueron más abundantes en la rizosfera de plantas cortadas (CM), independientemente del tratamiento de fertilización. El tratamiento DQ redujo la abundancia de Curvibacter en la rizosfera del CCI mientras que favoreció a miembros de la familia Verrucomicrobiaceae tanto en invernáculo como en campo. Ambos métodos de finalización utilizados sobre el CCI a campo (DQ y rolado, R) redujeron la abundancia de Novosphingobium en la rizosfera de avena y así como en la de girasol, mientras que R afectó negativamente los parámetros de crecimiento del girasol. Esta información podría contribuir a generar estrategias de manejo más sustentable para los CCI. / Crop rotations deploying no-till (NT) systems emerged in response to soil degradation problems caused by agricultural intensification. Winter cover crops (WCC) are introduced to complement the effects of NT during the fallow season due to the multiple ecosystem services they can provide. Although WCCs have demonstrated positive effects on soil properties, relatively little is known about the responses of the soil and plant microbiomes to the introduction of WCC and their associated management. The termination of the WCC growth is required to allow planting of the cash crop and includes both mechanical (e.g., rolling or cut) and chemical methods. These termination methods affect the plant metabolism, resulting in variations in root exudation amount and composition, modifying interactions between plants and microorganisms. These rhizospheric microorganisms affect plant growth, development, nutrient uptake, and pathogen resistance. Furthermore, WCC can act as "green bridges" for beneficial or pathogenic microorganisms that may carry over to the next crop in the rotation. Therefore, I hypothesized that due to their described effects on rhizodeposition, WCC termination methods alter the rhizospheric microbiome of the WCC, potentially influencing the growth and development of the next crop and its rhizospheric microbiome as well. The specific objectives were to evaluate the combined effect of fertilization with nitrogen (N) and termination method of a WCC of oats (Avena sativa L.), on 1) the composition of root exudates of oat, the structure of the microbiota in general, and the abundance of the microbial populations responsible for the N cycle and phosphonate degraders; 2) the impact on the microbiota before planting the next crop in the rotation, sunflower (Helianthus annuus L.), as well as 3) the performance of sunflower and the structure of the rhizospheric bacterial community. Objective 1 was conducted in the greenhouse, while objectives 2 and 3 had a field setting over two successive growing seasons (2018 and 2019). The study showed that termination methods (DQ, chemical suppression; CM, mechanical cut; R mechanical rolled) changed the root exudation profile of oat, but N fertilization did not. Ammonia- oxidizing bacteria did not respond to N fertilization in the glyphosate (DQ) treatment, while ammonia- oxidizing archaea were more abundant in the rhizosphere of cut plants (CM), regardless of the fertilization treatment. The abundance of Curvibacter was reduced in the rhizosphere of DQ plants, while members of the Verrucomicrobiaceae family increased in the greenhouse and field assay under the same treatment. Termination with DQ or R reduced the abundance of Novosphingobium in the rhizosphere of both oat and sunflower. In addition, the suppression of oats' growth with R, negatively affected the growth parameters of sunflower. This information could contribute to generating more sustainable management strategies for WCC.

As fissuras orofaciais não-sindrômicas (FO-NS) correspondem a 70% de todos os casos de FO, possuem etiologia complexa e pouco compreendida, sendo consideradas de herança multifatorial com forte influência de fatores genéticos e ambientais. Apesar de estudos de análise de ligação e associação apontarem vários loci de susceptibilidade às FO-NS, o componente genético ainda não está totalmente explicado. Fatores ambientais também possuem um importante papel na etiologia das FO, e alguns já foram replicados em várias populações. Fatores como exposição materna ao álcool, drogas, tabaco, medicamentos, desnutrição e baixo nível socioeconômico são alguns dos fatores já associados a esta condição. As infecções periodontais são comuns em mulheres grávidas e estão associadas a parto prematuro, baixo peso fetal e, mais recentemente, foram reportadas como fator de risco aumentado para FO-NS nos fetos. Adicionalmente, o avanço das tecnologias de sequenciamento do DNA melhorou exponencialmente a compreensão do microbioma humano e sua influência no estado de saúde e doença, e, mais especificamente, o conhecimento sobre o impacto do microbioma na gravidez. O objetivo deste projeto foi identificar novos fatores etiológicos genéticos e ambientais das FO-NS. Para isso, primeiramente, sequenciamos 68 genes candidatos a FO por sequenciamento de nova geração em 193 indivíduos com FO-NS familial. Nós encontramos enriquecimento significativo de variantes raras e patogênicas de perda de função nos indivíduos com FO-NS e observamos que essas variantes estão em genes intolerantes a esse tipo de mutação. Também reportamos novas variantes raras do tipo perda de função no gene ARHGAP29 e sua importância na susceptibilidade as FO-NS familiais. Além disso, sugerimos o uso de um ponto de corte baseado no escore pLI do banco de dados ExAC como parâmetro para priorizar variantes em estudos de FO-NS familiares, assumindo modelo de herança mono ou oligogênico. Adicionalmente, estudamos o microbioma oral de mães de crianças com FO-NS e mães de crianças sem malformações, utilizando o sequenciamento da subunidade 16S do rRNA das bactérias com o objetivo de verificar diferenças consistentes na composição do microbioma oral de mães de crianças com FO-NS, levando em consideração a presença ou não de doenças infecciosas periodontais maternas. A casuística foi composta de 6 mães de recém-nascidos de até 1 mês que apresentaram FO-NS ao nascimento e mães de crianças sem qualquer malformação congênita. As análises de alfa e beta diversidades não demonstraram diferença significativa na composição do microbioma oral de mães de crianças com FO-NS e mães de crianças controle, contudo observamos que o grupo com infecções periodontais possui a diversidade taxonômica mais abundante do que o grupo hígido. Em resumo, nesse estudo piloto não foi possível identificar alterações no microbioma oral como um fator etiológico das FO-NS. Novas análises em uma casuística maior são necessárias para a confirmação desse achado / The non-syndromic orofacial clefts (nsOFC) correspond to 70% of all OFC cases, have complex etiology and are poorly understood, being considered multifactorial inheritance with a strong influence of genetic and environmental factors. Although linkage and association analysis studies point to several nsOFC susceptibility loci, the genetic component is not yet fully explained. Environmental factors also play an important role in OFC etiology, and some have been replicated in several populations. Factors such as maternal exposure to alcohol, drugs, tobacco, drugs, malnutrition and low socioeconomic status are some of the factors already associated with this condition. Periodontal infections are common in pregnant women and are associated with preterm birth, low birth weight and, more recently, have been reported as an increased risk factor for nsOFC in fetuses. Additionally, the advancement of DNA sequencing technologies has exponentially improved the understanding of the human microbiome and its influence on health and disease status, and, more specifically, knowledge about the impact of the microbiome on pregnancy. The objective of this project was to identify new genetic and environmental etiological factors of nsOFC. For this, we first sequenced 68 candidate genes by next generation sequencing in 193 individuals with familial nsOFC. We found significant enrichment of rare and pathogenic loss of function variants in individuals with nsOFC and we observed that these variants were in genes intolerant to this type of mutation. We also reported new rare loss-of-function variants in the ARHGAP29 gene and its importance in the liability of familial nsOFC. In addition, we suggested the use of a cutoff point based on the ExAC database pLI score as a parameter to prioritize variants in familial nsOFC studies, assuming a mono or oligogenic inheritance model. In addition, we studied the oral microbiome of 6 mothers of newborns up to 1-month-old with nsOFC and 6 mothers of newborns without congenital malformations using the 16S rRNA sequencing in order to verify consistent differences in the composition of the oral microbiome of mothers of children with nsOFC, taking into account the presence or absence of maternal periodontal infectious diseases. The analysis of alpha and beta diversities did not show a significant difference in the composition of the oral microbiome of mothers of nsOFC children and mothers of control children, however, we observed that the group with periodontal infectious diseases has more abundant taxonomic diversity than the healthy group. In summary, in this pilot study, it was not possible to identify alterations in the oral microbiome as an etiological factor of FO-NS. New analyzes in a larger cohort are necessary to confirm this finding

Os microrganismos presentes no intestino de insetos podem desempenhar importantes funções na biologia de seus hospedeiros, como na nutrição, detoxificação de compostos de defesas das plantas, prevenção da infecção por patógenos e produção de semioquímicos importantes nas interações de insetos. O primeiro passo para entender as funções da microbiota do intestino na biologia de insetos consiste na identificação dessas comunidades. Neste trabalho, a diversidade de bactérias do intestino de larvas e adultos da mosca-das-frutas sul-americana, Anastrepha fraterculus (Wiedemann, 1830) (Diptera: Tephritidae), foi determinada por métodos baseados ou não no cultivo. O método baseado no cultivo foi utilizado no estudo da diversidade da microbiota de população de laboratório mantida em frutos de mamão, avaliando-se a diversidade presente no intestino de larvas e em duas regiões distintas do intestino de adultos, o papo e o intestino médio+posterior. A análise metagenômica pela avaliação de bibliotecas de 16S rDNA foi aplicada ao estudo da diversidade da microbiota associada a moscas oriundas de diferentes frutos hospedeiros (guabiroba, nêspera, maçã, mamão e pitanga). As análises por cultivo permitiram a identificação de 25 filotipos associados ao intestino de larvas e adultos, sendo a diversidade em larvas bem distinta daquela de adultos. Os Filos Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes e Proteobacteria foram representados por 10 famílias, sendo Enterobacteriaceae a mais abundante. Filotipo próximo à enterobacteriacea Cedecea davisae foi o único a ocorrer no intestino de larvas e papo e intestino de adultos. A análise metagenômica dos insetos obtidos em diferentes frutos hospedeiros estendeu a diversidade anteriormente identificada aos Filos Cyanobacteria, Deinococcus, Elusimicrobia, Planctomycetes e Verrucomicrobia. Novamente, Proteobacteria se destacou como o mais diverso. Esse estudo demonstrou que a comunidade microbiana associada ao intestino de A. fraterculus é inteiramente influenciado pelo fruto hospedeiro utilizado, sendo raros os filotipos compartilhados por insetos em diferentes frutos. A composição da microbiota do intestino do adulto é muito menos diversa do que a da larva, independentemente do fruto utilizado. Mas vários filotipos, como aqueles próximos a Acinetobacter bereziniae, Cedecea davisae, Comamonas koreensis, Enterobacter asburiae, Empedobacter brevis e Hydrogenophilus hirschii, além do parasita intracelular Wolbachia pipientis, mantiveram-se associadas ao intestino de larvas e adultos de A. fraterculus, mesmo após a metamorfose. A análise das comunidades bacterianas de A. fraterculus sugere que as variações em suas estruturas estão relacionadas ao substrato alimentar utilizado pelo inseto. / The microorganisms present in the insect gut can play important roles in the biology of their hosts such as nutrition, detoxification of compounds defenses of plants, preventing infection by pathogens and production of important semiochemicals in insect interactions. The first step to understanding the functions of the gut microbiota in insect biology is the identification of these communities. In this work, the diversity of gut bacteria in larvae and adult South American fruit fly, Anastrepha fraterculus (Wiedemann, 1830) (Diptera: Tephritidae) , were determined by methods based on the cultivation or not . The method based on the cultivation was used to study the microbial diversity of laboratory population maintained in papaya fruits, evaluating the diversity present in the gut of larvae and in two distinct regions of the intestine of adults, the crop and midgut + hindgut. The analysis of metagenomic libraries for evaluation of 16S rDNA was applied to the study of the diversity of the microbiota associated with fruit flies from different hosts (guabiroba , medlar , apple, papaya and pitanga). The analysis by cultivation allowed the identification of 25 phylotypes associated with the gut of larvae and adults, larvae diversity being quite different from that of adults. The phyla Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes and Proteobacteria were represented by 10 families, Enterobacteriaceae being the most abundant. Filotipo near Enterobacteriacea Cedecea davisae strains was the only one to occur in the gut of larvae and adult chat and intestine. The metagenomic analysis of insects obtained in different fruit hosts extended to the diversity previously identified phyla Cyanobacteria, Deinococcus, Elusimicrobia, Planctomycetes and Verrucomicrobia. Again, Proteobacteria stood out as the most diverse. This study showed that the microbial community associated with the intestine of A. fraterculus is entirely influenced by host fruit used are rare phylotypes shared by insects in different fruits. The composition of the gut microbiota in adults is far less diverse than the larvae, irrespective of the fruit used. But several phylotypes, such as those near Acinetobacter bereziniae, Cedecea davisae strains, Comamonas koreensis, Enterobacter asburiae, Empedobacter brevis and Hydrogenophilus hirschii, besides the intracellular parasite Wolbachia pipientis, remained attached to the gut of larvae and adults of A. fraterculus, even after metamorphosis. The analysis of bacterial communities of A. fraterculus suggests that variations in their structures are related to the food substrate used by the insect.

Submitted by PPG Medicina e Ci?ncias da Sa?de (medicina-pg@pucrs.br) on 2018-01-22T16:54:43Z No. of bitstreams: 1 FERNANDA_BRAGA_SEGANFREDO_TES.pdf: 2778630 bytes, checksum: 5fc271d0cea044d5614d83e47e4bcd95 (MD5) / Approved for entry into archive by Caroline Xavier (caroline.xavier@pucrs.br) on 2018-01-29T13:42:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FERNANDA_BRAGA_SEGANFREDO_TES.pdf: 2778630 bytes, checksum: 5fc271d0cea044d5614d83e47e4bcd95 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-29T13:46:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FERNANDA_BRAGA_SEGANFREDO_TES.pdf: 2778630 bytes, checksum: 5fc271d0cea044d5614d83e47e4bcd95 (MD5) Previous issue date: 2017-09-06 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / Background: Obesity is a worldwide concern of growing proportions, that increases both morbidity and mortality of patients, despite having economic impact. Imbalances in the gut microbiota - the bacteria that inhabit the intestines - are central to the pathogenesis of obesity. Objectives: To assess the association between the gut microbiota and weight loss in overweight/obese adults and its potential manipulation as a target for treating obesity. Methodology: This study is a systematic review review that identified studies using the keywords ?overweight? or ?obesity? and ?microbiota? and related terms. Results: 43 papers were identified. Among these studies, 17 used dietary interventions, 11 used bariatric surgery and 15 used microbiota manipulation. The studies differed in their methodologies as well as their intervention lengths. Restrictive diets decreased the microbiota abundance, correlated with nutrient deficiency rather than weight loss and generally reduced the butyrate producers Firmicutes, Lactobacillus sp. and Bifidobacterium sp. The impact of surgical intervention depended on the given technique and showed a similar effect on butyrate producers, in addition to increasing the presence of the Proteobacteria phylum, which is related to changes in the intestinal absorptive surface, pH and digestion time. Probiotics differed in strain and duration with diverse effects on the microbiota, and they tended to reduce body fat. Prebiotics had a bifidogenic effect and increased butyrate producers, likely due to cross-feeding interactions, contributing to the gut barrier and improving metabolic outcomes. Conclusions: All of the interventions under consideration had impacts on the gut microbiota, although they did not always correlate with weight loss. These results show that restrictive diets and bariatric surgery reduce microbial abundance and promote changes in microbial composition that could have long-term detrimental effects on the colon. In contrast, prebiotics might restore a healthy microbiome and reduce body fat. / Contexto: A obesidade ? uma doen?a de incid?ncia crescente mundialmente, que aumenta a morbidade e mortalidade dos pacientes, al?m de ter impacto na economia. O desequil?brio na microbiota intestinal - microrganismos que habitam o intestino humano - ? apontado como importante na patog?nese dessa doen?a. Objetivos: Avaliar a associa??o entre microbiota intestinal e perda ponderal em pacientes com sobrepeso ou obesidade, e a possibilidade do uso de terapias que tenham como alvo a microbiota intestinal no tratamento dessas condi??es. Metodologia: Este trabalho ? uma revis?o sistem?tica que identificou estudos utilizando os termos ?sobrepeso? ou ?obesidade? e ?microbiota? ou termos relacionados. Resultados: Foram identificados 43 estudos. Dentre esses, 17 utilizaram interven??es nutricionais, 11 realizaram cirurgia bari?trica e 15 usaram manipula??o direta da microbiota intestinal (prebi?ticos, probi?ticos ou simbi?ticos). Os estudos apresentaram metodologias e interven??es (tipo e dura??o) heterog?neas. Interven??es nutricionais restritivas reduziram a abund?ncia microbiana, correlacionada especialmente com defici?ncia de nutrientes, e n?o diretamente com perda de peso; al?m de apresentarem tend?ncia a redu??o dos grupos bacterianos produtores de butirato, como Firmicutes, Lactobacillus sp. e Bifidobacterium sp.. O impacto das interven??es cir?rgicas (cirurgia bari?trica) depende da t?cnica escolhida e apresenta o mesmo efeito nos grupos bacterianos produtores de butirato, adicionalmente aumentando a abund?ncia do filo Proteobacteria, o que est? relacionado com modifica??es na superf?cie absorptiva intestinal, pH e tempo de digest?o. O uso de probi?ticos variou entre os estudos inclu?dos, com diferen?as na dura??o da suplementa??o e cepas utilizadas, resultando em impacto diverso na microbiota, com tend?ncia a redu??o da gordura corporal. O uso de prebi?ticos apresentou efeito bifidog?nico e consequente aumento dos grupos bacterianos produtores de butirato, provavelmente relacionado a alimenta??o cruzada entre as esp?cies, contribuindo para manuten??o da barreira intestinal e melhora dos desfechos metab?licos. Conclus?es: Todas as interven??es consideradas apresentaram impacto na microbiota, entretanto nem sempre correlacionado a perda ponderal. Esses resultados mostram que interven??es nutricionais restritivas e cirurgia bari?trica reduzem a abund?ncia microbiana e promovem mudan?as na microbiota intestinal que podem ser prejudiciais a sa?de do c?lon a longo prazo. Em contraste, o uso de prebi?ticos pode restaurar uma microbiota saud?vel e reduzir gordura corporal.

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.

A Mata Atlântica é uma floresta tropical úmida considerada um \"hotspot\" de biodiversidade e endemismo. É uma das florestas mais antigas do mundo e uma das maiores florestas da América, abrangendo aproximadamente 150 milhões de hectares em condições ambientais altamente heterogêneas. Estudos em diferentes ambientes da Mata Atlântica, nos núcleos de Picinguaba e Santa Virginia no Parque Estadual da Serra do Mar (PESM), têm sido realizados para determinar a diversidade de espécies e alterações da estrutura das comunidades de bactérias, tanto na filosfera, quanto na dermosfera e solo rizosférico. No entanto, pouco se sabe sobre as funções ecológicas dessas bactérias, e sobre as interações ecológicas entre as comunidades microbianas e os ambientes onde se desenvolvem. Assim o objetivo desse trabalho foi explorar as interações entre as comunidades microbianas da filosfera, dermosfera e solo coletado sobre a projeção da copa de duas espécies arbóreas da Mata Atlântica ao longo de um gradiente altitudinal, usando análises de co-ocorrência, a partir dos dados obtidos por pirosequenciamento da região V4 do gene rRNA 16S de bactérias, para determinar padrões de associações de bactérias em diferentes níveis taxonômicos em cada microambiente. Para esse estudo, foi proposta a hipótese de que mesmo que as condições ambientais sejam diferentes em cada tipo de floresta (gradiente altitudinal), pode existir grupos de bactérias específicos que co-ocorrem na filosfera, dermosfera ou solo das plantas, funcionando como taxons chaves na estruturação das comunidades bacterianas. Com base do sequenciamento dos genes rRNA 16S, as comunidades bacterianas associadas à filosfera e dermosfera de E. edulis e G. opposita nas diferentes florestas foram mais similares entre si do que as do solo. Actinobacteria, Firmicutes, Bacteroidetes e Proteobacteria foram mais abundantes em todos os microambientes estudados. Diferenças nas estruturas das comunidades bacterianas na filosfera, dermosfera e solo foram observadas ao longo do gradiente altitudinal, independente da espécie de planta. Na floresta de terras baixas, a comunidade bacteriana associada à filosfera foi mais similar entre E. edulis e G. opposita. No solo, a comunidade bacteriana foi mais similar dentro de cada tipo de floresta do que entre florestas, sugerindo um efeito da fisionomia da floresta nas comunidades de bactérias dos solos. Explorando as redes de co-ocorrência das comunidades bacterianas em cada microambiente observou-se que no nível de UTOs, cada microambiente têm diferentes táxons chaves que podem regular as interações ecológicas da comunidade. Embora táxons chaves não representam as UTOs mais abundantes em cada microambiente, eles pertencem, predominantemente às classes Alphaproteobacteria e Gammaproteobacteria, sugerindo que na filosfera, dermosfera e solo o core microbioma não pode ser definido ao nível de UTO, mas possivelmente a níveis taxonômicos mais elevados representando grandes grupos microbianos que apresentam funções redundantes. / The Atlantic Forest is a rainforest considered a hotspot of biodiversity and endemism. It is one of the oldest forests in the world and one of the largest forests of America, covering approximately 150 million hectares in highly heterogeneous environmental conditions. Studies in different environments of the Atlantic forest, in the Picinguaba and Santa Virginia areas in the Serra do Mar State Park (PESM) have been conducted to determine the species diversity and changes in the structure of the bacterial communities in the phyllosphere, dermosphere and rhizosphere. However, little is known on the ecological functions of these bacteria, and on the ecological interactions between microbial communities and the environment in which they develop. The aim of this study was to explore the interactions between the microbial communities of the phyllosphere, dermosphere and rhizosphere of two tree species of the Atlantic Forest along an altitudinal gradient. Co-occurrence analysis based on data obtained by pyrosequencing of the 16S rRNA gene V4 region of bacteria to determine patterns of bacterial associations in different taxonomic levels in each microenvironment. For this study, the hypothesis that even if the environmental conditions are different in each type of forest (altitudinal gradient), there may be specific groups of bacteria that co-occur in the phyllosphere, dermosphere or rhizosphere, functioning as keystone taxa in the bacterial communities. Based on the sequencing of 16S rRNA genes, bacterial communities associated with the E. edulis and G. opposita phyllosphere and dermosphere in different forests were more similar to each other than the rhizosphere. Actinobacteria, Firmicutes, Proteobacteria and Bacteroidetes were the more abundant taxa in all studied microenvironments. Differences in the bacterial community structures in the phyllosphere, dermosphere and rhizosphere were observed along the altitudinal gradient, regardless of the plant species. In the lowland forest, the bacterial community associated with the phyllosphere was more similar between E. edulis and G. opposita. The rhizosphere bacterial community was more similar within each forest type than between forests, suggesting an effect of the forest physiognomy on the bacterial communities of the rhizosphere. Exploring the co-occurrence networks in the bacterial communities of each microenvironment it was observed that at the OTU level each microenvironment has different keystoine taxa that may regulate the ecological interactions in the community. Although the keystone taxa do not represent the most abundant OTUs in each microenvironment, they belong predominantly to Alphaproteobacteria and Gammaproteobacteria classes, suggesting that in the phyllosphere, dermosphere and rhizosphere the core microbiome cannot be determined at the OTU level, but possibly at higher taxonomic levels representing microbial groups having redundant functions.

Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2014-09-24T20:12:44Z No. of bitstreams: 2 hoffmann_doctoralThesis_2013_final.v4_forPrint.pdf: 2888260 bytes, checksum: 4331871b2fa71a10777e85a507ba14c8 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2014-09-24T21:00:52Z (GMT) No. of bitstreams: 2 hoffmann_doctoralThesis_2013_final.v4_forPrint.pdf: 2888260 bytes, checksum: 4331871b2fa71a10777e85a507ba14c8 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-24T21:00:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 hoffmann_doctoralThesis_2013_final.v4_forPrint.pdf: 2888260 bytes, checksum: 4331871b2fa71a10777e85a507ba14c8 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2013-08-15 / A dieta influencia a saúde sendo uma fonte de nutrientes e toxinas, e por moldar a composição de populações microbianas residentes no corpo humano. Estudos prévios começaram a mapear as associações entre a dieta e bactérias e vírus do microbioma intestinal humano. Este trabalho investiga as associações entre a dieta e populações arqueanas e fúngicas, tomando vantagem de amostras oriundas de 98 indivíduos bem caracterizados, e integra esses dados novos com o conhecimento corrente relacionado a bactérias e o microbioma intestinal humano. A dieta foi quantificada utilizando questionários que acessam a dieta usual e recente, e arquêas e fungos foram caracterizados usando genes marcadores obtidos de amostras fecais através e sequenciamento de DNA em larga escala de última geração. Foram encontrados 66 gêneros de fungos, geralmente com uma presença mutuamente exclusiva dos filos Ascomycota e Basidiomycota. Quanto as arquêas, Methanobrevibacter foi o gênero mais prevalente, presente em 30% das amostras. Diversas outras arquêas foram detectadas com abundancia e frequência mais baixa. Uma miríade de associações foi observada entre fungos e arquêas e a dieta, entre fungos e arquêas, e entre estes e linhagens bacterianas. Metanobrevibacter e Candida foram positivamente associados com uma dieta rica em carboidratos, e negativamente com dietas ricas em amino acidos, proteínas e ácidos graxos. Dados publicados previamente enfatizam que a estrutura das populações bacterianas no intestino são primariamente com hábitos alimentares de longo prazo, porém, uma abundancia alta de Candida foi fortemente associada com a ingestao recente de carboidratos. A abundância de Methanobrevibacter foi associada tanto com a ingestão usual ou recente de carboidratos. Estes resultados confirmam estudos direcionados anteriores e provém varias novas associações a serem consideradas quando modelando os efeitos da dieta no microbioma intestinal e a na saúde humana. / Diet influences health as a source of nutrients and toxins, and by shaping the composition of resident microbial populations. Previous studies have begun to map out associations between diet and the bacteria and viruses of the human gut microbiome. This work investigates associations of diet with fungal and archaeal populations, taking advantage of samples from 98 well-characterized individuals, and integrates this novel data with the current knowledge regarding the bacteria of the human gut microbiome. Diet was quantified using inventories scoring both long-term and recent diet, and archaea and fungi were characterized by deep sequencing of marker genes in DNA purified from stool. For fungi, we found 66 genera, with generally mutually exclusive presence of either the phyla Ascomycota or Basiodiomycota. For archaea, Methanobrevibacterwas the most prevalent genus, present in 30% of samples. Several other archaeal genera were detected in lower abundance and frequency. Myriad associations were detected for fungi and archaea with diet, with each other, and with bacterial lineages. Methanobrevibacter andCandida were positively associated with diets high in carbohydrates, but negatively with diets high in amino acids, protein, and fatty acids. Previously published data emphasized that bacterial population structure was associated primarily with long-term diet, but high Candida abundance was most strongly associated with the recent consumption of carbohydrates. Methobrevibacter abundance was associated with both long term and recent consumption of carbohydrates. These results confirm earlier targeted studies and provide a host of new associations to consider in modeling the effects of diet on the gut microbiome and human health.