La contínua descàrrega de nutrients, sobretot fosfats i nitrogen, és la major causa d'eutrofització dels ecosistemes aquàtics. Els sistemes de tractament basats en aiguamolls construïts s'han emprat per reduir ells nivells de nitrogen a l'aigua com a alternativa de baix cost als mètodes de depuració convencionals. L'eliminació del nitrogen a aquests sistemes depèn en bona part de la vegetació, i l'alternança de condicions aeròbiques i anaeròbiques per promoure els processos de nitrificació i desnitrificació. En aquest treball hem volgut investigar les activitats microbianes de nitrificació i desnitrificació en relació a dues espècies de plantes macròfites en un sistema d'aiguamolls de tractament de flux superficial (FS-SAC), dissenyat per minimitzar l'impacte de l'alliberament d'aigua carregada de nutrients a la reserva natural dels Aiguamolls de l'Empordà (Girona, Espanya). / The continuous delivery of nutrients, mainly phosphate and nitrogen, is the major cause of eutrophication of aquatic environments. Treatment technologies based on constructed wetlands have been applied to reduce the levels of nitrogen as a cost-effective alternative compared to conventional treatment methods. The nitrogen removal efficiency in wetlands relies on the presence of plants and the alternation of aerobic and anaerobic conditions to promote both nitrification and denitrification. Although the role of emergent macrophytes in such systems is largely recognized, their contribution to the overall treatment process has not been quantified very frequently. We have investigated the microbial nitrification and denitrification activities in relation to two plant species in a free water surface constructed wetland (FWS-CW), designed to minimize the impact of nutrient release into the Natural Reserve of Els Aiguamolls de l'Empordà (Girona, Spain).

A interação entre bactérias e plantas resulta na ocorrência de vários processos biológicos no ambiente e pode ser regulada por diferentes fatores. Considerando que um recíproco reconhecimento ocorre entre as espécies de bactérias e plantas, alterações nos fatores bióticos e abióticos interferem diretamente nesta interação levando a modificações na composição das comunidades bacterianas associadas às plantas. No presente trabalho foram avaliados diferentes fatores que estão diretamente relacionados a este assunto. Atualmente, a aplicação de técnicas de microbiologia molecular permite acessar alterações causadas nestas comunidades de maneira independente do cultivo bacteriano. Desta maneira, foi demonstrado que na rizosfera de plantas de tabaco, os diferentes estágios de desenvolvimento são os principais determinantes da composição da comunidade bacteriana em detrimento do genótipo das plantas, sejam estas transgênicas ou convencionais. Utilizando plantas transgênicas e convencionais de eucalipto de diferentes genótipos, foi verificado que diferentes plantas não transgênicas podem apresentar comunidades bacterianas mais distintas do que quando os clones não transgênicos são comparados com os transgênicos. No entanto, efeitos específicos podem ocorrer na interação bactéria-planta, como o observado pela inibição da população de Methylobacterium spp. em plantas transgênicas de eucalipto TR-15. Avaliando o efeito da inoculação de bactérias endofíticas na composição de comunidades bacterianas associadas à plantas de batata de diferentes cultivares, os resultados mostram que a inoculação de Pseudomonas putida altera a comunidade bacteriana de maneira similar a alteração da variedade da planta. Os demais isolados avaliados, classificados como Paenibacillus sp. e M. mesophilicum, causam menores alterações na composição das comunidades bacterianas. Adicionalmente foi demonstrado que a colonização das plantas de batata pelo endófito P. putida resulta em pequena alteração no perfil metabólico da planta hospedeira. Por fim, buscando melhores métodos de isolamento da comunidade bacteriana da rizosfera de batata, os resultados mostraram que a mimetização do ambiente pode resultar em melhor acesso da diversidade bacteriana por meio de isolamento e cultivo das espécies componentes desta comunidade. / The plant-bacteria interactions result in the occurrence of biological process in the environment and might be regulated by different factors. Considering that a reciprocal recognition occur amongst bacteria and plants species, shifts in biotic and abiotic factors interfere directly on these interactions, leading to modifications in the composition of bacterial communities to plants associated. In the present work different factors related to this subject were evaluated. Nowadays, the applications of techniques of molecular microbiology allow assessing the shifts caused on these communities by a culture independent approach. On this way, it was demonstrated that in rhizosphere of tobacco plants, different stages of plants development are main determinants of bacterial community composition rather than the plants genotypes, transgenic or not. Using plants transgenic or not, carrying different genotypes, it was verified that different non-transgenic plants could harbor bacterial communities more distinct than those observed in association with transgenic plants. However, specific effects could be observed like the inhibition of Methylobacterium spp. population in eucalyptus transgenic plants TR-15. Considering the effect of endophytic bacteria inoculation in the composition of bacterial communities associated to different cultivars of potato plants, the results show that inoculation of Pseudomonas putida causes similar shifts in the bacterial community similarly to those observed when different cultivars are considered. Other evaluated strains, classified as Paenibacillus sp. and M. mesophilicum, caused minor alterations in the composition of bacterial communities. In addition, it was demonstrated that plant colonization by endophytic P. putida results in small effects on the metabolic profile of host plant. At least, aiming better methodologies for bacteria isolation from potato rhizosphere, the results show that mimicking the natural environment could result in a better assessment of bacterial diversity by isolation of species present in this community.

A espécie Araucaria angustifolia, pertencente ao fragilizado Bioma Mata Atlântica, foi, durante décadas, uma das maiores fontes de madeira no Brasil. Essa espécie é de grande importância sendo fonte de alimento e matéria prima para a produção de móveis, polpa de celulose e vernizes. Devido à grande importância econômica e ambiental da araucária, estudos voltados à preservação e manejo da espécie se tornaram necessários. Este trabalho teve como finalidade isolar actinobactérias, presentes na rizosfera de araucária, antagônicos aos fungos Fusarium sp .e Armillaria sp. Estes patógenos são responsáveis por danos às raízes e sementes causando podridão e perda de mudas. Além disso, verificou-se também o efeito das actinobactérias sobre a germinação de esporos de Gigaspora rosea. Após a seleção dos melhores inibidores, identificação morfológica e seqüenciamento do gene 16S rRNA, verificou-se o efeito destes sobre o crescimento de Pinus taeda, na presença e na ausência do fungo ectomicorrízico (Suillus brevipes). Os isolados ainda foram avaliados quanto à produção de enzimas como quitinase, lipase, fosfatase, celulase, amilase e protease. Para o isolamento foram coletadas raízes de 15 árvores adultas presentes na mata nativa. Dez gramas de raízes frescas com resíduos de solo aderidos firmemente foram agitados por 30 minutos em solução salina 0,85 % padronizando como solo rizosférico aquele que soltou das raízes. Neste isolamento foram utilizadas duas metodologias: por plaqueamento e por separação física pela utilização de membrana de 0,45 micrômetros. Foram obtidos 33 possíveis actinobactérias. Os isolados foram testados quanto à capacidade antagônica pelo método de contato direto, inoculando-os a 30 mm de distância do fungo fitopatogênico Fusarium sp., em placas de petri contendo meio ISP2. Os halos de inibição foram medidos após 3, 5, 7 e 10 dias. De todos os isolados testados 6 mantiveram a inibição por 10 dias com manutenção de halos de inibição de até 4 mm contra um Fusarium sp. isolado de sementes de milho e 2 foram eficientes na inibição de Fusarium sp, patógeno de Pinus sp. A análise de inibição do fungo Armillaria sp, foi feito em meio líquido medindo o crescimento em mg/dia após 30 dias na presença de extratos de actinobactérias e também pela contagem de rizomorfas em placa de petri após 20 dias de incubação em contato direto com as actinobactérias. Verificou-se que de 28 isolados testados 24 foram capazes de inibir a produção de rizomorfas, destacando-se o isolado A43 que foi capaz de inibir ambos os fungos, Fusarium e Armillaria. Os esporos de Gigaspora rosea tiveram a taxa de germinação avaliada na presença de actinobactérias a partir da técnica de dupla camada. Todos os seis isolados testados foram capazes de estimular a germinação dos esporos desse fungo micorrizico. Nenhum dos seis isolados (A43, A43b, PNA, A64, A75 e A93) foi capaz de produzir fosfatases e lipases. Porém os isolados A93, A75, A64 e PNA produziram protease, quitinase e amilase. Em casa de vegetação, foi testado o efeito de seis isolados, na presença e não ausência de ectomicorriza (Suillus brevipes), sobre plântulas de Pinus taeda. Analisou-se o diâmetro, a altura, a massa seca da raiz e da parte aérea e também o fósforo da parte aérea. Destaca-se o isolado A43 que, quando na ausência de ectomicorriza, estimulou o desenvolvimento da planta em relação ao controletambém sem ectomicorriza, provocando aumento de 100 % para massa seca da parte aérea e da raiz. Os resultados encontrados neste trabalho poderão levar ao desenvolvimento de novas tecnologias, visando à identificação de novos metabólitos e novas técnicas de manejo, voltados ao controle de doenças de plantas, especialmente as espécies arbóreas. / The tree Araucaria angustifolia, belonging to the endangered Atlantic Forest biome, for many decades was the source of Brazilian wood. This species is also very important in providing food and feed, as well as raw material for joinery, cellulose pulp and varnish. Due to the economic and environmental importance of A. angustifolia, research projects involving the preservation and management of this species are becoming more urgent and necessary. The aim of this work was to isolate Araucaria rhizosphere actinobacteria with antagonic effects against the plant pathogens Fusarium sp. and Armillaria sp. These fungi cause root rot and seed damage, with the consequent loss of seedlings. Moreover, the effect of these actinobacteria on Gigaspora rosea spore germination was studied. After the selection of the best pathogen inhibitors, we also tested the effect of these microorganisms on Pinus taeda growth, in the presence or absence of the ectomycorrhizal fungus Suillus brevipes. The production of protease, chitinase, lipase, phosphatase, cellulase and amylase of these bacteria in culture media was also investigated. For the isolation of rhizosphere bacteria, we collected roots of 15 adult trees in a native forest. Ten grams of fresh roots with soil residues adhered to the surface were shaken in 0,85 % salt solution for 30 minutes. Two techniques were used, the dilution plate method and the coverage of the medium, utilizing a 0,45 µm membrane to separate these filamentous bacteria. About 33 actinobacteria were isolated. After isolation the actinobacteria were tested against the plant pathogenic fungi Fusarium spp., utilizing dual culture techniques and ISP2 medium. The inhibition halo was measured after 3, 5, 7 and 10 days. Six of our isolates maintained an inhibition zone measuring at least 4 mm against Fusarium sp. isolated from corn seed and 2 mm against the Fusarium, which causes root root of Pine trees. For the inhibition test of Armillaria, in liquid medium with the addition of culture extracts of actinobacteria, the growth in mg/day was measured after thirty days growth, and the number of rizomorphs produced in culture dishes after twenty days in dual culture with the actinobacteria was counted. Six bacteria proved to be antagonistic (A43, A43b, A64, PNA, A93 e A75), and only one had no effect. Possibly the elevation of the pH value played also a role in this situation. About 24 of 28 isolates inhibited the rizomorph production, especially the isolate A43 that showed a double antagonism against Fusarium and Armillaria. The dual layer test was used to investigate the reaction of the arbuscular mycorrhizal fungus Gigaspora rosea spore germination to the presence of actinobacteria. All the six actinobacteria stimulated the germination, but the germ tube did not grow straight forward as in the control. This result may indicate a negative effect against this arbuscular mycorrhizal fungus. None of the six isolates tested (A43, A43b, PNA, A64, A75 and A93) produced phosphatases and lipases, but A93, A75, A64 and PNA produced protease, amylase and chitinase. Isolates A43 and A43b did not produce any of the enzymes tested. This fact suggests that there is production of an antibiotic acting against the pathogenic fungi. Pinus taeda seedlings were grown under green-house conditions. After three months the stem diameter, shoot height, root and shoot dry weight and shoot phosphorus content were evaluated. Plants with ectomycorrhiza presented a significant growth promotion in comparison with the nonmycorrhizal ones. Among the actinobacteria in the absence of mycorrhiza only the isolate A43 produced a 100% growth enhancement in comparison with the control plant without ectomycorrhiza. The results presented in this dissertation could lead to the development of new technologies and new management techniques, with regard to the control of plant diseases, especially in tree species.

A Caatinga, bioma exclusivamente brasileiro, inserido no clima semiárido nordestino, apresenta xerófitas com alta resistência aos períodos de seca. Estas plantas associam-se a micro-organismos que também se encontram bem adaptados, desenvolvendo mecanismos de proteção celular contra o estresse hídrico, assim como proteção vegetal contra os efeitos negativos da dessecação. O presente estudo buscou compreender as bactérias associadas às cactáceas da Caatinga, analisando a estrutura das comunidades bacterianas de solo e da rizosfera de Cereus jamacaru durante a alteração do período chuvoso para o de seca, identificando os grupos dominantes e discutindo algumas funções que possibilitem a manutenção da interação solo-cacto-micro-organismo durante o período de seca. Além disso, buscou selecionar bactérias tolerantes à seca e que fossem capazes de promover crescimento de plantas sob estresse hídrico. Amostras foram coletadas ao longo da Caatinga, em cinco estados: BA, CE, PI, PB e RN totalizando cinco pontos. Com o uso de metodologias independentes de cultivo, foi possível observar que o período de amostragem (chuvoso/seca) foi o principal responsável pela alteração na estrutura das comunidades bacterianas. Os filos Proteobacteria e Bacteroidetes foram abundantes durante o período chuvoso e os filos Actinobacteria e o gênero Bacillus abundantes durante o período de seca. Com o uso de metodologias dependentes de cultivo, foram isoladas com bastante frequência linhagens pertencentes ao gênero Bacillus, capazes de crescer em meio com reduzida atividade de água e com alguns mecanismos de proteção contra a dessecação, como a produção de exopolissacarídeos e biofilme. Além disso, várias linhagens apresentaram mecanismos de promoção de crescimento de plantas diretos e/ou indiretos, como produção de fitohormônio, disponibilização de P por meio de solubilização, fixação de nitrogênio, redução dos efeitos negativos do estresse causados por etileno, produção de celulase e amônia. Uma linhagem de Bacillus sp. foi capaz de promover crescimento de milho sob estresse hídrico, incrementando alguns parâmetros vegetais analisados. São discutidos o uso de consórcio bacteriano entre duas linhagens, além dos mecanismos que os micro-organismos dispõem para tolerar condições ambientais adversas e ainda as funções que estes micro-organismos podem ter na proteção vegetal contra a dessecação. / Caatinga, a Brazilian unique biome, inserted in the semi-arid climate of Brazilian northeast, presents xerophytes with high resistance to drought periods. These plants are found in association with well-adapted microorganisms that have evolved some cellular protection mechanisms against water stress, as well as plant protection against the negative effects of desiccation. This work aimed to study the bacteria associated to some Caatinga cacti, with respect to the structure of bacterial communities of bulk soil and rhizosphere of Cereus jamacaru during the modification of rainy season to dry season, identifying the dominant groups and discussing some functions that enable the soil-cactus-microorganism interaction maintenance during drought. Besides, we searched for drought-tolerant bacteria able to promote plant growth under water stress. Samples were collected along the Caatinga biome in five states: BA, CE, PI, PB, and RN in a total of five points. With unculturable techniques, it was possible to observe that the sampling season (rainy/dry) was the main driver for the modification of bacterial communities\' structure. Proteobacteria and Bacteroidetes phyla were the most abundant during the rainy season while phylum Actinobacteria and Bacillus group were the most abundant during the dry season. With culturable techniques, it was observed a high frequency of strains belonging to genus Bacillus that were able to grow in medium at reduced water activity and displaying some mechanisms of desiccation protection such as the production of exopolysaccharides and biofilm. Furthermore, several strains showed mechanisms of direct and/or indirect plant growth promotion, like the production of fitohormone, availability of P through solubilization, nitrogen fixation, reduction of negative effects caused by stress-induced ethylene, production of cellulase and ammonia. One strain of Bacillus sp. was able to promote maize growth under water stress, increasing some of the analyzed plant parameters. The use of bacterial consortium between two strains, as well as mechanisms displayed by microorganisms under adverse environmental conditions and their functions in plant protection against desiccation are also discussed.

A cultura de trigo (Triticum aestivum L.) é a segunda maior do mundo e o Brasil ocupa o segundo lugar de produção na América do sul. Entretanto, a produtividade desta cultura pode ser limitada devido à ocorrência de doenças como a brusone, causada pelo fungo Pyricularia grisea e a doença denominada giberela, causada pelo fungo Fusarium graminearum Populações bacterianas associadas à rizosfera de trigo podem apresentar potencial como agentes de controle biológico de diferentes fitopatógenos. Neste contexto, esta pesquisa foi direcionada ao estudo da composição da comunidade bacteriana rizosférica do trigo e a busca por micro-organismos com potencial para o controle biológico da brusone e da giberela. Assim, para melhor compreensão das comunidades associadas ao trigo, foram realizadas coletas em duas regiões diferentes no Brasil, sendo possível a obtenção de 606 estirpes entre bactérias e actinobactérias da rizosfera do trigo e de solo de cultivo da mesma cultura. Destas, 16 apresentaram, em testes in vitro, potencial antagonista diante dos fungos fitopatogênicos Pyricularia grisea e Fusarium graminearum com diferentes porcentagens de inibição. Dez dos isolados selecionados apresentaram similaridade com a família Streptomycetaceae, porém, quatro linhagens necessitam de estudos mais detalhados, pois a similaridade foi baixa, podendo indicar uma espécie ainda não descrita; quatro linhagens demonstraram similaridade com a família Bacillaceae e dois com a família Paenibacillaceae. Na avaliação de produção de metabólitos secundários com efeito inibitório, apenas dez apresentam potencial, porém estudos mais detalhados se fazem necessários para a confirmação deste mecanismo. A análise de diversidade bacteriana demonstrou uma maior abundância do filo Actinobacteria, seguido pelo filo Proteobacteria e Acidobacteria em ambas as áreas amostradas, entretanto, o filo Acidobacteria foi o que demonstrou a maior variação entre as classes presentes nas diferentes regiões estudadas, indicando uma seleção da comunidade de acordo com a variedade do cultivar e o estádio de desenvolvimento do vegetal. A comunidade bacteriana de trigo apresenta micro-organismos com potencial para a inibição dos fungos causadores da brusone e da giberela, porém o efeito destas linhagens deve ser melhor investigado em condições de campo. A compreensão das comunidades bacterianas associadas ao trigo pode se apresentar como uma importante ferramenta para direcionar a busca por antagonistas. / Wheat (Triticum aestivum) is the second largest crop in the world and Brazil is in the second position in the ranking of production in South America. However, its productivity can be limited due to the occurrence of diseases like wheat blast, caused by the fungus Pyricularia grisea and the disease called Fusarium head blight (FHB), caused by the fungus Fusarium graminearum. Bacterial populations associated to wheat rhizosphere may have potential to act as biological control agents of different plant pathogens. In this context, this research aimed to look at wheat rhizosphere bacterial community and the pursuit of microorganisms with potential for the biological control of wheat blast and FHB. Given this, in order to study wheat bacterial communities, data collection was carried out in two different regions in Brazil, returning 606 bacterial and actinomycetes isolates from wheat rhizosphere and bulk soil. Among these,, 16 strains revealed antagonistic potential against both plant pathogens Pyricularia grisea and Fusarium graminearum, with different percentages of inhibition. Ten strains were selected out of the 16 and showed similarity with the family Streptomycetaceae, whereas four of them displayed a low similarity, requiring a deeper analysis and might indicate new species. Four isolates showed similarity with the family Bacillaceae and two with the family Paenibacillaceae. On the assessment of production of secondary metabolites with inhibitory effects, only ten strains were positive, but more detailed studies are necessary to confirm this mechanism. The analysis of bacterial diversity revealed a larger abundance of the phylum Actinobacteria, followed by the phylum Proteobacteria and Acidobacteria in both areas, however, the phylum Acidobacteria revealed more variation among its classes when both araes were compared, indicating a selection of the community according to the cultivar and the developmental stage. Wheat bacterial community presents microorganism with inhibition potential against fungi responsible for wheat blast and FHB, yet the effect of such strains should be investigated closely under field conditions. The understanding of bacterial communities associated to wheat may be seen as an important tool to help in the search for antagonists.

As Terras Pretas de Índio (TPIs) na Amazônia Brasileira são altamente férteis e o seu conteúdo químico parece não exaurir mesmo em condições de floresta tropical. Por essa razão, são frequentemente procuradas pelas populações locais para o cultivo de subsistência. A importância das comunidades microbianas tem aumentado o interesse em compreender a relação entre o uso da terra, as comunidades de plantas, os micro-organismos e os processos do ecossistema. Portanto, o objetivo principal desta pesquisa foi investigar as comunidades bacterianas sob a influência da cobertura vegetal em sistemas de uso da terra (floresta secundária e plantio de mandioca) e na rizosfera de plantas leguminonas nativas em comunidades de bactéria das TPIs. Além disso, investigou-se também as bactérias desnitrificantes nesses solos. A área de estudo está localizada na Estação Experimental do Caldeirão, pertencente à Embrapa Amazônia Ocidental, no município de Iranduba-AM. A funcionalidade da comunidade bacteriana foi determinada pela Análise de Perfil Fisiológico da Comunidade Microbiana (CLPP), a estrutura da comunidade bacteriana foi acessada por Polimorfismo do Tamanho do Fragmento de Restrição Terminal (T-RFLP), a composição e distribuição das comunidades bacterianas foram determinadas por sequenciamento em larga escala (pirosequenciamento), e para quantificar as bactérias desnitrificantes foi utilizada a técnica de PCR quantitativa (qPCR). Os estudos foram realizados no laboratório de Biologia Celular e Molecular (CENA / USP) e no departamento de Biogeoquímica (Max Planck Institute for Terrestrial Microbiology). A análise de T-RFLP mostrou que o uso da terra e a sazonalidade afetaram as comunidades bacterianas na TPI, e mostrou também um claro efeito da rizosfera nas comunidades bacterianas. CLPP demonstrou que a atividade funcional da TPI não foi afetada pela sazonalidade. Além disso, a tecnologia de pirosequenciamento foi uma ferramenta importante para diferenciar filotipos raros. Diferenças distintas de alguns filos bacterianos da rizosfera foram observadas, indicando que a zona de raiz contribui para moldar essas comunidades. A abundância relativa do gene nirK não foi afetada pelo uso da terra nos dois tipos de solos. Alterações na estrutura das comunidades dos genes nirK e nosZ foram observadas em ambos os tipos de solos. As comunidades desnitrificantes na TPI pareceram ser mais influenciadas pelo uso da terra do que pela sazonalidade, e ACH foi mais influenciada pelas variações de sazonalidade. / Amazonian Dark Earths (ADEs) in the Brazilian Amazon are highly fertile and its chemical content seems not to get depleted even under tropical humid conditions. For this reason, these soils are frequently searched by local population for subsistence farming. The importance of microbial communities has grown the interest in understanding the relationship between land use, plant communities, microorganisms, and ecosystem processes. Therefore, the main objective of this research was to investigate the effect of vegetation cover in land use systems (secondary forest and cassava plantation) and rhizosphere of native leguminous plants on bacterial communities of ADEs. Furthermore, it was also aimed to investigate denitrifying bacteria in these soils. The study area is located at the Experimental Station of Caldeirão, belonging to Embrapa Amazônia Ocidental, Iranduba, AM. The bacterial community function was determined by Community Level Physiological Profile (CLPP), the bacterial community structure was assessed by Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism (T-RFLP), the bacterial community composition and distribution by high-throughput sequencing (pyrosequencing), and the quantification of denitrifier bacteria by Quantitative PCR (qPCR). The studies were performed in the Laboratory of Cell and Molecular Biology (CENA/USP) and the Deparment of Biogeochemistry (Max Planck Institute for Terrestrial Microbiology). T-RFLP analysis showed that land use and seasonality affected bacterial communities in ADE, and also showed a clear rhizosphere effect on bacterial communities. CLPP have shown that ADE functional activity was not affected by seasonality. Furthermore, pyrosequencing technology was an important tool to differentiate rare phylotypes. Distinct differences of some rhizosphere bacterial phyla were also observed, indicating that the root zone contributed to shape these communities. The relative abundance of nirK gene was not affected by land use in both studied soils. Alterations in the community structure of nirK and nosZ genes were observed for both soils. ADE denitrifying communities seemed to be more affected by land use than seasonality, and ACH was more influenced by seasonal variations.

A cultura de trigo (Triticum aestivum L.) é a segunda maior do mundo e o Brasil ocupa o segundo lugar de produção na América do sul. Entretanto, a produtividade desta cultura pode ser limitada devido à ocorrência de doenças como a brusone, causada pelo fungo Pyricularia grisea e a doença denominada giberela, causada pelo fungo Fusarium graminearum Populações bacterianas associadas à rizosfera de trigo podem apresentar potencial como agentes de controle biológico de diferentes fitopatógenos. Neste contexto, esta pesquisa foi direcionada ao estudo da composição da comunidade bacteriana rizosférica do trigo e a busca por micro-organismos com potencial para o controle biológico da brusone e da giberela. Assim, para melhor compreensão das comunidades associadas ao trigo, foram realizadas coletas em duas regiões diferentes no Brasil, sendo possível a obtenção de 606 estirpes entre bactérias e actinobactérias da rizosfera do trigo e de solo de cultivo da mesma cultura. Destas, 16 apresentaram, em testes in vitro, potencial antagonista diante dos fungos fitopatogênicos Pyricularia grisea e Fusarium graminearum com diferentes porcentagens de inibição. Dez dos isolados selecionados apresentaram similaridade com a família Streptomycetaceae, porém, quatro linhagens necessitam de estudos mais detalhados, pois a similaridade foi baixa, podendo indicar uma espécie ainda não descrita; quatro linhagens demonstraram similaridade com a família Bacillaceae e dois com a família Paenibacillaceae. Na avaliação de produção de metabólitos secundários com efeito inibitório, apenas dez apresentam potencial, porém estudos mais detalhados se fazem necessários para a confirmação deste mecanismo. A análise de diversidade bacteriana demonstrou uma maior abundância do filo Actinobacteria, seguido pelo filo Proteobacteria e Acidobacteria em ambas as áreas amostradas, entretanto, o filo Acidobacteria foi o que demonstrou a maior variação entre as classes presentes nas diferentes regiões estudadas, indicando uma seleção da comunidade de acordo com a variedade do cultivar e o estádio de desenvolvimento do vegetal. A comunidade bacteriana de trigo apresenta micro-organismos com potencial para a inibição dos fungos causadores da brusone e da giberela, porém o efeito destas linhagens deve ser melhor investigado em condições de campo. A compreensão das comunidades bacterianas associadas ao trigo pode se apresentar como uma importante ferramenta para direcionar a busca por antagonistas. / Wheat (Triticum aestivum) is the second largest crop in the world and Brazil is in the second position in the ranking of production in South America. However, its productivity can be limited due to the occurrence of diseases like wheat blast, caused by the fungus Pyricularia grisea and the disease called Fusarium head blight (FHB), caused by the fungus Fusarium graminearum. Bacterial populations associated to wheat rhizosphere may have potential to act as biological control agents of different plant pathogens. In this context, this research aimed to look at wheat rhizosphere bacterial community and the pursuit of microorganisms with potential for the biological control of wheat blast and FHB. Given this, in order to study wheat bacterial communities, data collection was carried out in two different regions in Brazil, returning 606 bacterial and actinomycetes isolates from wheat rhizosphere and bulk soil. Among these,, 16 strains revealed antagonistic potential against both plant pathogens Pyricularia grisea and Fusarium graminearum, with different percentages of inhibition. Ten strains were selected out of the 16 and showed similarity with the family Streptomycetaceae, whereas four of them displayed a low similarity, requiring a deeper analysis and might indicate new species. Four isolates showed similarity with the family Bacillaceae and two with the family Paenibacillaceae. On the assessment of production of secondary metabolites with inhibitory effects, only ten strains were positive, but more detailed studies are necessary to confirm this mechanism. The analysis of bacterial diversity revealed a larger abundance of the phylum Actinobacteria, followed by the phylum Proteobacteria and Acidobacteria in both areas, however, the phylum Acidobacteria revealed more variation among its classes when both araes were compared, indicating a selection of the community according to the cultivar and the developmental stage. Wheat bacterial community presents microorganism with inhibition potential against fungi responsible for wheat blast and FHB, yet the effect of such strains should be investigated closely under field conditions. The understanding of bacterial communities associated to wheat may be seen as an important tool to help in the search for antagonists.

É crescente o reconhecimento da importância de micro-organismos diazotróficos assimbióticos em florestas tropicais. Nos últimos anos, tem sido demostrado que suas contribuições para o ganho de nitrogênio em ecossistemas naturais podem ser até maiores do que as contribuições dos sistemas simbióticos. No entanto, a diversidade e os mecanismos que determinam a estruturação das comunidades de diazotróficos assimbióticos são pouco conhecidos. Para compreender melhor a diversidade e a estruturação de suas comunidades na Floresta Amazônica, os diazotróficos assimbióticos da filosfera, serapilheira e rizosfera de nove espécies arbóreas em três épocas distintas foram avaliados utilizando-se sequenciamento em larga escala dos genes rRNA 16S e nifH. Os resultados mostraram que cada micro-habitat seleciona comunidades diazotróficas distintas, as quais variam também com a época do ano. As comunidades de diazotróficos também mostraram ser dependentes dos táxons das árvores, com o maior efeito seletivo na filosfera. Para todas as condições estudadas, as comunidades diazotróficas apresentaram altos índices de diversidade e riqueza, com os maiores índices de Shannon e Chao1 na Serapilheira (9,57 e 5222, respectivamente), em relação a filosfera (7,4 e 3145, respectivamente) e a rizosfera (8,65 e 2868, respectivamente). A maior proporção de bactérias diazotróficas em relação a comunidade total de bactérias, com base na abundância de sequências do gene rRNA 16S, foi observada na filosfera (23%), em relação a serapilheira (20%) e rizosfera (18%). De uma maneira geral, essa proporção relativa não foi afetada pela época de amostragem, muito embora as estruturas das comunidades tenham variado, sugerindo existência de redundância funcional para FBN. Os três micro-habitats mostraram dominância do filo Proteobacteria, com frequências aproximadas a 81% na filosfera, 93% na rizosfera de 82% na serapilheira. O filo Cyanobacteria apresentou frequências relevantes na filosfera e serapilheira, com aproximadamente 17% e 5%, respectivamente. Firmicutes mostrou frequências, na serapilheira e rizosfera, de aproximadamente 12% e 5%, respectivamente. Estes resultados mostram que os micro-organismos diazotróficos assimbóticos associados com as árvores podem ter um importante papel na entrada do nitrogênio em florestas tropicais e que a estrutura de tais comunidades é determinada pelo seu micro-habitat, hospedeiro e época do ano. / There is increasing recognition of the importance of assimbiotic diazotrophic microorganisms in tropical forests. In recent years, it has been shown that their contributions to the nitrogen inputs can be even higher than the contributions of symbiotic systems in natural ecosystems. However, the diversity and the mechanisms driving the assembling of the communities of assimbiotic diazotrophs in tropical forests are poorly understood. To better understand the diversity and assembling of the diazothrophs communities in the Amazon forest, the assimbiotic diazotrophs in the phyllosphere, litter and rhizosphere from nine tree species in three distinct times of year were evaluated using large-scale sequencing of 16S rRNA and nifH genes. The results showed that each microhabitat selected distinct diazotrophic communities, which were also affected by the time of year. The structure of the communities of putative diazotrophs were also dependent on the tree taxa, with greater selection effect on the phyllosphere. For all conditions studied, the communities of putiative diazothrophs showed high diversity indexes and OTU richness, with the highest Shannon and Chao1 indexes detected for the litter (9.57 and 5222, respectively), as compared to phyllosphere (7.4 and 3145, respectively) and rhizosphere (8.65 and 2868, respectively). The highest proportion of diazotrophic bacteria in relation to the total bacteria, based on the abundance of sequences of 16S rRNA genes, was observed in the phyllosphere (23%), as compared to litter (20%) and rhizosphere (18%). Overall, the relative abundance of dizothrophic bacteria in the bacterial community was not affected by the sampling time, even though the community structures varied, suggesting the occurrence of functional redundancy for BNF. In the three microhabitats, dominance of the phylum Proteobacteria, with frequencies of approximately 81% in the phyllosphere, 93% in the rhizosphere and 82% in the litter, was observed. Cyanobacteria showed significantly higher frequencies in the phyllosphere and litter, approximately 17% and 5%, respectively, as compared to rhizosphere. Firmicutes also showed high frequencies in the litter and rhizosphere, approximately 12 % and 5%, respectively. These results showed that the assimbiotic putative diazotrophic microorganisms associated with trees may play an important role in the input of nitrogen in tropical forests and that the structure of their communities is determined by the microhabitat, host taxon and time of year.

Beijerinckia sp., bactéria de vida livre fixadora de nitrogênio, comumente encontrada em solos tropicais lateríticos. A cianoficina produzida por cianobactérias é a única reserva nitrogenada intracelular descrita até hoje. O presente trabalho teve como principal objetivo verificar o acúmulo de material nitrogenado intracelular associado à Fixação Biológica de Nitrogênio em cinco isolados de Beijerinckia da rizosfera de cana-de-açúcar (Saccharum sp.). Os resultados mostraram um aumento na concentração de proteína celular total concomitantemente a atividade da nitrogenase durante a fase estacionária de todos os isolados. A fixação de nitrogênio durante esta fase sugere que o destino do nitrogênio fixado seriam os grânulos de armazenamento. A análise química desta reserva confirmou a presença de arginina em teor muito elevado em relação aos demais aminoácidos sugerindo uma reserva nitrogenada diferente da cianoficina. Em recombinantes de Escherichia coli confirmou-se um possível gene envolvido no armazenamento de material nitrogenado em Beijerinckia sp. / Beijerinckia sp. bacteria free-living nitrogen-fixing, commonly found in tropical lateritic soils. The cyanophycin produced by cyanobacteria is the only intracellular nitrogen reserve described to date. This study aimed to verify the intracellular buildup of nitrogen associated with Biological Nitrogen Fixation in five Beijerinckia isolated from the rhizosphere of sugarcane (Saccharum sp.). The results showed an increase in total cellular protein concentration concomitantly nitrogenase activity during the stationary phase of all isolates. The nitrogen fixation during this phase suggests that the fate of fixed nitrogen would be the storage granules. Chemical analysis of the reserve confirmed the presence of very high content of arginine in relation to other amino acids suggesting a different reserve of cyanophycin. In recombinant Escherichia coli confirmed a possible gene involved in nitrogen storage material in Beijerinckia sp.

The growing demand for strawberries has imposed challenges, especially regarding the control of pests. Many farmers report problems with reduced chemical control efficiency, probably due to selection of resistant populations of insects and mites. An alternative is the use of biological control using pathogenic fungi as a tool in integrated pest management. Metarhizium spp. (Hypocreales: Clavicipitaceae) are generalist entomopathogenic fungi with worldwide distribution and can cause diseases in a large number of hosts. Many studies on the development of Metarhizium as a biological control agent were performed, but this bulk of knowledge is in remarkable contrast to the lack of research on the fundamental ecology of Metarhizium in agroecosystems. This thesis aimed to evaluate the establishment, persistence and dispersal of these entomopathogenic fungi in strawberry crop soil in Inconfidentes, Minas Gerais, Brazil; and to study the diversity and abundance of species of Metarhizium isolated from organic and conventional strawberry crop soils, and the field margins in Brazil and Denmark. The effectiveness of new species of Metarhizium recently found in Brazil, was evaluated against two spotted spider mite, Tetranychus urticae. Applied isolates of M. anisopliae (ESALQ1037) and M. robertsii (ESALQ1426) were able to persist for up to 12 months after the application within the soil, and disperse to other plots and colonize the rhizosphere of strawberry plants. In the plots where ESALQ1037 and ESALQ1426 were applied, 25% and 87.5% of the isolates recovered after 12 months consisted of the same isolates inoculated. A new taxonomically unassigned lineage, referred to as Metarhizium sp. Indet. 5 in this study, was found in strawberry crop margins. The dominant species of Metarhizium in Brazil and Denmark was Metarhizium robertsii and M. brunneum respectively. Further, Metarhizium pemphigi was first detected in Denmark in this study. Soil in organically grown strawberries harbored a more diverse population of Metarhizium spp. compared with conventionally grown strawberries. These studies showed for the first time the potential of new species of Metarhizium as spider mite biological control agents, the lowest median lethal time (LT50 = 4 ± 0.17 days) was observed in mites treated with the isolate ESALQ1638 of Metarhizium sp. indet. 1. The best isolates were ESALQPL63 of B. bassiana, ESALQ1608 and ESALQ1638 of Metarhizium sp. indet. 1 and ESALQ3069 and ESALQ3222 of M. pingshaense based on the survival curve, total mortality, percentage of sporulated cadavers and LT50. Knowledge of the diversity of Metarhizium spp. and persistence in strawberry soil generated in this study may be useful in developing conservation strategies and maximize the natural biological pest control. / A crescente demanda por morangos vem impondo desafios, especialmente quanto ao controle das pragas. Muitos agricultores relatam problemas com a redução da eficiência do controle químico, provavelmente devido à seleção de populações resistentes de insetos e ácaros. Uma alternativa é o uso de controle biológico com fungos entomopatogênicos como ferramenta dentro do manejo integrado de pragas. Metarhizium spp. (Hypocreales: Clavicipitaceae), são fungos entomopatogênicos generalistas com distribuição cosmopolita e que podem causar doenças em um grande número de hospedeiros. Muitos estudos sobre o desenvolvimento de Metarhizium como agente de controle biológico foram realizados, mas este leque de conhecimento está em contraste com a notável falta de investigação sobre a ecologia de Metarhizium nos agroecossistemas. Esta tese teve como objetivo avaliar o estabelecimento, persistência e dispersão destes fungos entomopatogênicos em solo de morangueiro em Inconfidentes, Minas Gerais, Brasil; bem como estudar a diversidade e abundância de espécies de Metarhizium isolados do solo de cultivos orgânico e convencional de morangueiro, e das margens das plantações no Brasil e Dinamarca. A eficácia de novas espécies de Metarhizium, encontradas recentemente no Brasil, foi avaliada contra o ácaro rajado, Tetranychus urticae. Os isolados inoculados de M. anisopliae (ESALQ1037) e M. robertsii (ESALQ1426) foram capazes de persistir por até 12 meses após a aplicação no solo, além de dispersar para outras parcelas e colonizar a rizosfera dos morangueiros. Nas parcelas onde ESALQ1037 e ESALQ1426 foram aplicados, 25% e 87,5% dos isolados recuperados após 12 meses consistiam dos mesmos isolados inoculados. Uma nova linhagem não taxonomicamente identificada, referida neste trabalho como Metarhizium sp. Indet. 5, foi encontrada nas margens de morangueiros cultivados. A espécie dominante de Metarhizium no Brasil e Dinamarca foi Metarhizium robertsii e M. brunneum, respectivamente. Além disso, Metarhizium pemphigi foi detectado pela primeira vez na Dinamarca neste estudo. Solos de cultivo orgânico de morangueiro em geral apresentaram uma diversidade maior de Metarhizium do que solos de cultivos convencionais. Estes estudos revelaram pela primeira vez o potencial de novas espécies de Metarhizium como agentes de controle biológico do ácaro rajado, sendo o menor tempo letal mediano (TL50= 4 ± 0.17 dias) observado em ácaros tratados com o isolado ESALQ1638 de Metarhizium sp. indet. 1. Os melhores isolados foram ESALQPL63 de B. bassiana, ESALQ1608 e ESALQ1638 de Metarhizium sp. indet. 1 e ESALQ3069 e ESALQ3222 de M. pingshaense baseado na curva de sobrevivência, mortalidade total, porcentagem de cadáveres esporulados e TL50. O conhecimento da diversidade de Metarhizium spp. e persistência em solos de morango, gerados neste estudo, poderão ser úteis no desenvolvimento de estratégias de conservação e maximizar o controle biológico natural de pragas.