Made available in DSpace on 2014-06-12T18:02:57Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo3678_1.pdf: 1377857 bytes, checksum: 7d15f520b2b07e3bad5591816c1345df (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A água, depois de utilizada para o abastecimento público e nos processos produtivos, retorna com sua composição alterada, constituindo o esgoto. Os esgotos quando lançados aos corpos d água sem tratamento adequado podem causar graves problemas de saúde pública e ambientais como a eutrofização. Reatores biológicos anaeróbios tipo UASB (Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente e Manta de Lodo) são uma alternativa interessante para o tratamento dos esgotos domésticos, combinando baixos custos de implantação e simplicidade operacional. No entanto, o sucesso do processo depende do tipo, adaptação e atividade da população microbiana presente em seu interior. Diante disto, este trabalho vem contribuir para o melhor entendimento do consorcio microbiano em reator tipo UASB para tratamento de esgoto, realizando a identificação dos microrganismos pertencentes aos domínios Bactéria e Archaea por meio da análise das seqüências dos genes rRNA 16S. Neste sentido, foram coletadas amostras de lodo dos cinco níveis do reator UASB localizado na ETE Mangueira, Recife/PE, para posterior extração de DNA. Em seguida foi realizada a clonagem e sequenciamento dos produtos de PCR provenientes dos genes rRNA 16S heterogêneos. A comparação das seqüências com os bancos de dados de rRNA 16S, NCBI e RDP, indicaram a ocorrência de representantes dos filos Actinobacteria (42%), Proteobacteria (13%), Chloroflexi (9%), Firmicutes (6%) e Bacteroidetes (4%) para o domínio Bacteria, e representantes das ordens Methanomicrobiales (43%), Methanobacteriales (17%) e Methanosarcinales (12%) para Archaea, distribuídos distintamente ao longo dos cinco níveis do reator. Do total das seqüências, 26% das de Bacteria e 17% das de Archaea não apresentaram similaridade com seqüências já conhecidas, levando a crer que possivelmente sejam pertencentes a microrganismos ainda não descritos

Currently, we observe a growing number of researches that seek to unravel the causes, effects and possible biotechnological uses of the rhizosphere microbiota communities modulation in the complex interactions between plants and soil. We also know that the attack of herbivorous insects is a factor of considerable damage to agriculture and that has well established evolutionary relationships in natural systems. The present work tried to test some hypotheses about the direct connection between the rhizosphere microbiota and the insect pest attack. Beginning from the point that plants have well- established defense mechanisms against insects, it was verified that the rhizosphere microbiota seems to contribute actively to this system and thus to establish holobionte relationships. We had broad access to communities of the fungi and bacterial domain, through the new generation sequencing for rRNA 16S gene, region V3, and intergenic region ITS amplicons on soil, semi-soil and, insect gut samples from pest insects with general behavior (Order: Lepidoptera). Our results from the data analysis to Illumina Miseq sequencing outputs and, additional experiments, resulted in three articles presented here in chapters. In the first chapter, we discuss the modulating effect from the pest insect attack (Spodoptera frugiperda), on the Arabidopsis thaliana microbiota rhizosphere, for different physiological plant\'s stages. As a result, it was possible to discuss the differences between the modulation in the structure of bacterial communities and the modulation in the structure of the fungal communities after the attack of herbivorous insects. In the second chapter, we highlight the difference in the modulation of the bacterial community structure for different plant families. We used seedlings of Arabidopsis thaliana, Zea mays Sh2, Faseolus vulgaris, Solano lycopersicum and, Beta vulgaris exposed to the attack of Trichoplusia ni for one week. The rhizosphere microbiota analysis for each host plant groups, suggests that the influence of the plant species should be considered on the bacteria rhizosphere communities modulation after the insect attack. Besides, specific plant species may be less susceptible to rhizosphere modulation by insect attack. Another highlight was the microbiota rhizosphere effect in the biomass loss for plants sown on transplanted semi-soil. Based on the phenotypic data, we suggest the rhizosphere microbiota modulation after the herbivore may be involved in the plant biomass inhibition on the next seedlings generation. Finally, in the third chapter, we explore the Trichoplusia ni gut microbiota modulation through the microbial load obtained in the restricted feeding. The T. ni larvae from the same original population were divided into three populations. Each population was fed individually and restrictively with leaves of A. thaliana, S. lycopersicum or artificial caloric diet. We accessed the gut microbiota in T. ni after three generations of restricted feeding, and we verified that the gut microbiota in caterpillars of general behavior, could be altered due the obtaining of microbial load through alimentary diet. This modulation may be related to the degradation of metabolites that may be harmful to insect homeostasis. The gut microbiota of each population can also directly influence the food preferences of successive generations. In summary, all our results presented in each one of the chapters are important points that can help to clarify the complex relationships between plants/insects/microorganisms and, contributing to a better understanding of this holobiont system. / Atualmente observamos um crescente número de pesquisas que buscam desvendar as causas, os efeitos e as possíveis utilizações biotecnológicas da modulação de comunidades da microbiota de rizosfera nas interações complexas entre plantas e solo. Sabemos também que o ataque de insetos herbívoros é um fator de considerável prejuízo para a agricultura e que tem relações evolutivas bem estabelecidas em sistemas naturais. O presente trabalho procurou testar algumas hipóteses a cerca da relação direta entre a microbiota de rizosfera e o ataque de insetos praga. Partindo do ponto de que plantas possuem mecanismos de defesa contra insetos, bem conhecidos, foi verificado que a microbiota de rizosfera parece contribuir ativamente para esse sistema, e assim estabelecer relações holobiontes. Tivemos um profundo acesso á comunidades do domínio bactéria e fungi, através da tecnologia de sequenciamento de nova geração para amplicons do gene RNAr 16S, região V3 e região intergênica ITS em amostras de solo, semi- solo e intestino de insetos praga (Ordem: Lepidoptera) de comportamento generalista. Nossos resultados, resultaram em três artigos aqui apresentados em capítulos. No primeiro capítulo é discutido o efeito modulador da herbívora da praga agrícola Spodoptera frugiperda na microbiota de rizosfera de Arabidopsis thaliana em diferentes estágios fisiológicos da planta. Como resultados foi possível perceber que o efeito na modulação da estrutura de comunidades de bactérias é diferente do efeito na modulação de comunidades de fungos após o ataque de insetos herbívoros. Os efeitos são diferentes tanto em abundância relativa quando na diversidade para cada um dos domínios de microrganismos estudados. No segundo capítulo destacamos a diferença na modulação da estrutura de comunidades de bactérias para diferentes famílias de plantas. Utilizamos mudas de A. thaliana, Zea mays Sh2, Phaseolus vulgaris, Solanum lycopersicum e Beta vulgaris, expostas ao ataque de Trichoplusia ni durante uma semana. As análises da microbiota de rizosfera de cada um dos grupos de plantas hospedeiras, sugere que a influência da espécie vegetal deve ser considerada na modulação das comunidades de bactérias da rizosfera após a herbívora. Adicionalmente, determinadas espécies de plantas podem ser menos susceptíveis a modulação da rizosfera pela herbívora. Outro destaque foi o efeito da modulação da microbiota de rizosfera, na perda de biomassa de plantas semeadas em semi-solo transplantado. Com base nos dados fenotípicos das diferentes espécies de plantas avaliadas, sugerimos que a modulação da microbiota de rizosfera após a herbívora, pode estar envolvida na inibição da produção de biomassa vegetal na geração seguinte de plântulas. Por fim, no terceiro capítulo exploramos a modulação na microbiota no intestino de larvas de Trichoplusia ni através da carga microbiana obtida na alimentação restrita. Larvas T. ni de mesma origem foram divididas em três populações. Cada população foi alimentada de forma específica e restrita com folhas de A. thaliana ou S. lycopersicum ou dieta artificial calórica. Acessamos a microbiota do intestino das larvas, após três gerações de alimentação restrita e verificamos que a microbiota intestinal em lagartas de comportamento generalista, pode ser alterada devido à obtenção de carga microbiana por via alimentar. Essa modulação pode estar relacionada a degradação de metabólitos que podem ser prejudiciais à homeostase dos insetos. A microbiota intestinal de cada população também pode influenciar diretamente as preferências alimentares de gerações sucessivas. Em resumo, todos os nossos resultados, apresentados em cada um dos capítulos a seguir, são chaves no conhecimento e podem ajudar a clarificar as complexas relações entre plantas, insetos e microrganismos. Contribuindo assim para um maior entendimento desse tipo de sistema holobionte.

Os Espodossolos são os solos de maior ocorrência na planície costeira do litoral do Estado de São Paulo e são caracterizados pela presença de um horizonte espódico (Bh ou Bhm). Poucas são as informações relacionadas à gênese destes solos em regiões tropicais, assim como da composição química da matéria orgânica (MO) nos mesmos e da influência dos micro-organismos em sua formação. É possível que micro-organismos envolvidos na degradação seletiva da MO sejam importantes para a gênese de Espodossolos, como observado anteriormente em Espodossolos de Bertioga e Ilha Comprida. O primeiro estudo teve como objetivo avaliar a variação espacial da estrutura das comunidades e a abundância de bactérias e fungos em três perfis de Espodossolos sob drenagem intermediária, nos diferentes horizontes e nas manchas brancas através de PCR-DGGE e quantificação por qPCR dos genes rRNA 16S de bactérias e ITS de fungos. O segundo estudo teve como objetivo avaliar a variabilidade espacial das comunidades de bactérias nos horizontes e nas manchas brancas de Espodossolos sob três regimes de drenagem, e determinar se a diversidade genética e estrutura das comunidades de bactérias estão associadas à composição molecular da MO nessas regiões, através do sequenciamento massivo da região V4 do gene do rRNA 16S de bactéria e análise de compostos orgânicos por pirólise-GC/MS. As estruturas das comunidades bacterianas, determinada por PCR-DGGE, nos diferentes horizontes de cada perfil foram mais similares entre si do que nos mesmos horizontes em diferentes perfis de Espodossolos. A estrutura das comunidades fungos não apresentou diferenças significativas, independente da localidade do perfil e profundidade dos horizontes. A abundância de cópias do gene rRNA 16S e região ITS, determinada por qPCR, foi maior no horizonte A do que no horizonte Bh, para os três perfis de Espodossolos estudados. Apesar de não haver diferenças significativas na estrutura das comunidades, grupos específicos de bactérias e fungos podem estar envolvidos na degradação seletiva da matéria orgânica nos diferentes horizontes, bem como nas manchas brancas e suas adjacências. A estrutura das comunidades de bactérias, determinada por sequenciamento massivo do gene rRNA 16S, nos horizontes mais superficiais (A e AE) foi distinta daquela observada nos horizontes mais profundos (EB, BE e Bh). Porém, as comunidades bacterianas nas manchas brancas e suas regiões adjacentes foram mais similares entre si, do que em relação as comunidades bacterianas nos horizontes, em todos os perfis analisados, independente do regime de drenagem. Acidobacteria, Proteobacteria e Actinobacteria foram os filos mais abundantes nos solos estudados. Actinobacteria e Alphaproteobacteria mostraram associação positiva com moléculas orgânicas derivadas da pirólise da lignina, as quais foram mais abundantes nos horizontes superficiais (A e AE), enquanto Acidobacteria mostrou associação positiva com compostos mais recalcitrantes encontrados em horizontes mais profundos (Bh), sugerindo um papel específico e diferenciado de cada grupo bacteriano na degradação de compostos orgânicos específicos. Os resultados desses estudos sugerem que grupos bacterianos específicos podem estar envolvidos na gênese de Espodossolos através da degradação de compostos orgânicos específicos em diferentes horizontes. / Podzols are highly frequent soils in the coastal plains of the São Paulo State, and are characterized by the presence of a spodic horizon (Bh or Bhm). Studies on the pedogenetic processes in Podzols of tropical regions are scarce, as well as studies on the molecular characterization of their organic matter (OM) and on the microorganisms involved in their genesis. It is possible that microorganisms involved in the selective degradation of the soil OM are important for the genesis of Podzols, as previously observed in Podzols of Bertioga and Ilha Comprida. The aim of the first study was to evaluate the spatial variation of the community structure and abundance of bacterial and fungi in the different horizons, bleached mottles and their immediate vicinity of three Podzol profiles under intermediary drainage regime, using PCR-DGGE and qPCR of the bacterial rRNA 16S gene and fungal ITS region. The aim of the second study was to determine the spatial variability of the bacterial communities in the horizons and bleached mottles of Podzols under three drainage regimes, and whether the bacterial genetic diversity and community structure were associated to the molecular OM composition, using high-throughput sequencing of the V4 region of the bacterial 16S rRNA gene and analyses of organic compounds by pyrolysis GC/MS. The structure of bacterial communities, determined by PCRDGGE, in the different horizons of each soil profile were more similar to each other than in the same horizons of different soil profiles. The fungal community structures did not show significant differences, independent of the soil profile location and horizons depth. Abundance of copies of the bacterial 16S rRNA gene and fungal ITS region, determined by qPCR, was higher in the A horizon than in the Bh horizon, for the three Podzol profiles studied. Even though there were no significant differences in community structures, specific groups of bacteria and fungi may be involved in the selective degradation of organic matter in different horizons, bleached mottles and their immediate vicinity. The bacterial community structures, determined by highthroughput sequencing of the 16S rRNA gene, in the surface horizons (A and AE) were distinct of that in the deeper horizons (EB, BE and Bh). However, the bacterial community structures in the bleached mottles and their immediate vicinity were more similar to each other than to the community structures in the horizons, in all profiles studied, regardless of the drainage regime. Acidobacteria, Proteobacteria and Actinobacteria were the most abundant phyla in the soils studied. Actinobacteria and Alphaproteobacteria showed a positive relationship organic compounds derived from lignin degradation, which were more abundant in the surface horizons (A and AE), whereas Acidobacteria showed a positive relationship with more recalcitrant compounds detected in deeper horizons (Bh), suggesting a specific and distinct roles of each bacterial group in the degradation of specific organic compounds. The results of these studies suggest that specific bacterial groups may be involved in the genesis of Podzols by degrading specific organic compounds in different horizons.

Os Espodossolos são os solos de maior ocorrência na planície costeira do litoral do Estado de São Paulo e são caracterizados pela presença de um horizonte espódico (Bh ou Bhm). Poucas são as informações relacionadas à gênese destes solos em regiões tropicais, assim como da composição química da matéria orgânica (MO) nos mesmos e da influência dos micro-organismos em sua formação. É possível que micro-organismos envolvidos na degradação seletiva da MO sejam importantes para a gênese de Espodossolos, como observado anteriormente em Espodossolos de Bertioga e Ilha Comprida. O primeiro estudo teve como objetivo avaliar a variação espacial da estrutura das comunidades e a abundância de bactérias e fungos em três perfis de Espodossolos sob drenagem intermediária, nos diferentes horizontes e nas manchas brancas através de PCR-DGGE e quantificação por qPCR dos genes rRNA 16S de bactérias e ITS de fungos. O segundo estudo teve como objetivo avaliar a variabilidade espacial das comunidades de bactérias nos horizontes e nas manchas brancas de Espodossolos sob três regimes de drenagem, e determinar se a diversidade genética e estrutura das comunidades de bactérias estão associadas à composição molecular da MO nessas regiões, através do sequenciamento massivo da região V4 do gene do rRNA 16S de bactéria e análise de compostos orgânicos por pirólise-GC/MS. As estruturas das comunidades bacterianas, determinada por PCR-DGGE, nos diferentes horizontes de cada perfil foram mais similares entre si do que nos mesmos horizontes em diferentes perfis de Espodossolos. A estrutura das comunidades fungos não apresentou diferenças significativas, independente da localidade do perfil e profundidade dos horizontes. A abundância de cópias do gene rRNA 16S e região ITS, determinada por qPCR, foi maior no horizonte A do que no horizonte Bh, para os três perfis de Espodossolos estudados. Apesar de não haver diferenças significativas na estrutura das comunidades, grupos específicos de bactérias e fungos podem estar envolvidos na degradação seletiva da matéria orgânica nos diferentes horizontes, bem como nas manchas brancas e suas adjacências. A estrutura das comunidades de bactérias, determinada por sequenciamento massivo do gene rRNA 16S, nos horizontes mais superficiais (A e AE) foi distinta daquela observada nos horizontes mais profundos (EB, BE e Bh). Porém, as comunidades bacterianas nas manchas brancas e suas regiões adjacentes foram mais similares entre si, do que em relação as comunidades bacterianas nos horizontes, em todos os perfis analisados, independente do regime de drenagem. Acidobacteria, Proteobacteria e Actinobacteria foram os filos mais abundantes nos solos estudados. Actinobacteria e Alphaproteobacteria mostraram associação positiva com moléculas orgânicas derivadas da pirólise da lignina, as quais foram mais abundantes nos horizontes superficiais (A e AE), enquanto Acidobacteria mostrou associação positiva com compostos mais recalcitrantes encontrados em horizontes mais profundos (Bh), sugerindo um papel específico e diferenciado de cada grupo bacteriano na degradação de compostos orgânicos específicos. Os resultados desses estudos sugerem que grupos bacterianos específicos podem estar envolvidos na gênese de Espodossolos através da degradação de compostos orgânicos específicos em diferentes horizontes. / Podzols are highly frequent soils in the coastal plains of the São Paulo State, and are characterized by the presence of a spodic horizon (Bh or Bhm). Studies on the pedogenetic processes in Podzols of tropical regions are scarce, as well as studies on the molecular characterization of their organic matter (OM) and on the microorganisms involved in their genesis. It is possible that microorganisms involved in the selective degradation of the soil OM are important for the genesis of Podzols, as previously observed in Podzols of Bertioga and Ilha Comprida. The aim of the first study was to evaluate the spatial variation of the community structure and abundance of bacterial and fungi in the different horizons, bleached mottles and their immediate vicinity of three Podzol profiles under intermediary drainage regime, using PCR-DGGE and qPCR of the bacterial rRNA 16S gene and fungal ITS region. The aim of the second study was to determine the spatial variability of the bacterial communities in the horizons and bleached mottles of Podzols under three drainage regimes, and whether the bacterial genetic diversity and community structure were associated to the molecular OM composition, using high-throughput sequencing of the V4 region of the bacterial 16S rRNA gene and analyses of organic compounds by pyrolysis GC/MS. The structure of bacterial communities, determined by PCRDGGE, in the different horizons of each soil profile were more similar to each other than in the same horizons of different soil profiles. The fungal community structures did not show significant differences, independent of the soil profile location and horizons depth. Abundance of copies of the bacterial 16S rRNA gene and fungal ITS region, determined by qPCR, was higher in the A horizon than in the Bh horizon, for the three Podzol profiles studied. Even though there were no significant differences in community structures, specific groups of bacteria and fungi may be involved in the selective degradation of organic matter in different horizons, bleached mottles and their immediate vicinity. The bacterial community structures, determined by highthroughput sequencing of the 16S rRNA gene, in the surface horizons (A and AE) were distinct of that in the deeper horizons (EB, BE and Bh). However, the bacterial community structures in the bleached mottles and their immediate vicinity were more similar to each other than to the community structures in the horizons, in all profiles studied, regardless of the drainage regime. Acidobacteria, Proteobacteria and Actinobacteria were the most abundant phyla in the soils studied. Actinobacteria and Alphaproteobacteria showed a positive relationship organic compounds derived from lignin degradation, which were more abundant in the surface horizons (A and AE), whereas Acidobacteria showed a positive relationship with more recalcitrant compounds detected in deeper horizons (Bh), suggesting a specific and distinct roles of each bacterial group in the degradation of specific organic compounds. The results of these studies suggest that specific bacterial groups may be involved in the genesis of Podzols by degrading specific organic compounds in different horizons.

O presente estudo teve como objetivo avaliar a comunidade envolvida na desnitrificação autotrófica pela oxidação de sulfetos, aplicada ao pós-tratamento de efluentes anaeróbios. O enriquecimento da comunidade bacteriana e da comunidade desnitrificante autotrófica foi realizado a partir de amostras da biomassa coletadas de três reatores verticais de leito fixo operados em condições distintas, sendo, redução autotrófica de nitrato, redução autotrófica de nitrito e redução autotrófica de nitrato com excesso de sulfeto. Após a determinação da melhor condição de enriquecimento, a cultura foi purificada, identificada por meio de ferramentas da biologia molecular e caracterizada quanto às melhores condições de crescimento. O enriquecimento foi bem sucedido com a biomassa dos três reatores. No entanto, a condição de redução de nitrato com relação \'N\'/\'S\' igual a 0,8 foi a que apresentou maior concentração de microrganismos desnitrificantes autotróficos. A bactéria isolada foi identificada como Pseudomonas stutzeri. A velocidade específica máxima de crescimento da cultura (\'mü\'máx) foi de 0,037/h, com tempo de duplicação de 18,7 horas. O rendimento celular (Y) do composto nitrogenado foi de 0,15 gSSV.g/\'N\' e a velocidade de desnitrificação foi de aproximadamente 0,24 g\'N\'/gSSV.h. Os dados obtidos indicaram a viabilidade da aplicação da espécie isolada no processo de desnitrificação autotrófica utilizando sulfeto como doador de elétrons. / The aim of this study was to evaluate the community involved on autotrophic denitrification by sulfide oxidation applied to the post-treatment of anaerobic effluents. The enrichment of the bacterial community and autotrophic denitrifier community was accessed in three immobilized bed reactors operated at the conditions of autotrophic reduction of nitrate, autotrophic reduction of nitrite and autotrophic reduction of nitrate under excess of sulfide. Following the determination of the best enrichment conditions, the culture was purified, identified by molecular biology tools and the best growth conditions were characterized. Enriched cultures were obtained for the three operational conditions, but the best condition for the growth of autotrophic denitrifiers microorganisms was at \'N\'/\'S\' ratio of 0,8. The isolated microorganism was identified as Pseudomonas stutzeri. The maximum specific growth rate (\'mü\'máx) was 0.037/h, with a doubling time of 18.7 hours. The growth yield (Y) of nitrogen compound was 0.15 gSSV/g\'N\' and the specific rate of nitrogen utilization was approximately 0.24 g\'N\'/gSSV.h. The results indicated the viability of application of this microorganism for autotrophic denitrification using sulfide as electron donor.

O presente estudo teve como objetivo avaliar a comunidade envolvida na desnitrificação autotrófica pela oxidação de sulfetos, aplicada ao pós-tratamento de efluentes anaeróbios. O enriquecimento da comunidade bacteriana e da comunidade desnitrificante autotrófica foi realizado a partir de amostras da biomassa coletadas de três reatores verticais de leito fixo operados em condições distintas, sendo, redução autotrófica de nitrato, redução autotrófica de nitrito e redução autotrófica de nitrato com excesso de sulfeto. Após a determinação da melhor condição de enriquecimento, a cultura foi purificada, identificada por meio de ferramentas da biologia molecular e caracterizada quanto às melhores condições de crescimento. O enriquecimento foi bem sucedido com a biomassa dos três reatores. No entanto, a condição de redução de nitrato com relação \'N\'/\'S\' igual a 0,8 foi a que apresentou maior concentração de microrganismos desnitrificantes autotróficos. A bactéria isolada foi identificada como Pseudomonas stutzeri. A velocidade específica máxima de crescimento da cultura (\'mü\'máx) foi de 0,037/h, com tempo de duplicação de 18,7 horas. O rendimento celular (Y) do composto nitrogenado foi de 0,15 gSSV.g/\'N\' e a velocidade de desnitrificação foi de aproximadamente 0,24 g\'N\'/gSSV.h. Os dados obtidos indicaram a viabilidade da aplicação da espécie isolada no processo de desnitrificação autotrófica utilizando sulfeto como doador de elétrons. / The aim of this study was to evaluate the community involved on autotrophic denitrification by sulfide oxidation applied to the post-treatment of anaerobic effluents. The enrichment of the bacterial community and autotrophic denitrifier community was accessed in three immobilized bed reactors operated at the conditions of autotrophic reduction of nitrate, autotrophic reduction of nitrite and autotrophic reduction of nitrate under excess of sulfide. Following the determination of the best enrichment conditions, the culture was purified, identified by molecular biology tools and the best growth conditions were characterized. Enriched cultures were obtained for the three operational conditions, but the best condition for the growth of autotrophic denitrifiers microorganisms was at \'N\'/\'S\' ratio of 0,8. The isolated microorganism was identified as Pseudomonas stutzeri. The maximum specific growth rate (\'mü\'máx) was 0.037/h, with a doubling time of 18.7 hours. The growth yield (Y) of nitrogen compound was 0.15 gSSV/g\'N\' and the specific rate of nitrogen utilization was approximately 0.24 g\'N\'/gSSV.h. The results indicated the viability of application of this microorganism for autotrophic denitrification using sulfide as electron donor.

With an adoption of modern methods of polyphasic approach to the study of cyanobacteria, an increased demand for the revision of the traditional taxonomy has emerged. This thesis is devoted to the systematic revisions of selected terrestrial cyanobacteria at several taxonomic levels. The methodology included thorough morphological characterization of cultured cyanobacterial strains using light and electron microscopy complemented with analyses of the molecular data: DNA sequencing, phylogenetic analyses based on 16S rRNA gene and the adjacent 16S-23S ITS region, and comparison of the predicted secondary structures of this region. Descriptions of new species, genera, families and an in-depth characterization of a previously poorly known family were achieved.

Hospital infections are the most frequent complications occurring in hospitalized patients, especially in trauma hospitals, where the seriousness of the injury is predictive factor for the emergence of infections. This study evaluated the profile of infection in the Emergency Unit of Agreste (UEA) through data from CCIH and analysis of clinical samples. The antimicrobial resistance profile was determined too. Isolates have been subjected to 16S rRNA sequencing and analysis in GenBank and RDP. Among 271 patients analyzed, 154 (57%) exhibited positivity in culture (PC). Automobile accidents were the main causes of hospitalization (47,2%). The median of hospitalization was 26 days. PC patients were 10 days more than the median. The use of urinary catheter was 15±13 days, being more 9,5 days in patients PC, on average. Of the 252 PC, 43 were isolated over a microorganism, totaling 269 bacteria and 26 yeasts. Pseudomonas aeruginosa (16,9%) and Acinetobacter baumannii (12,9%) were more frequent. Antimicrobial empirical therapy was made by 76,6% of patients, being 58,1% by cephalosporins. Vancomycin (100%) and chloramphenicol (82,4%) were the most sensitive between the antimicrobial Gram positive cocci, and carbapenems (90,1%) among Gram negative bacilli. The results of UEA compared to international monitoring programmes exhibited greater resistance. However, there were similarities with the Brazilian program RM Network and even greater sensitivity of P. aeruginosa to cefepime and carbapenems. Two-hundred-two sequenced microorganisms were identified by BLASTn at GenBank and RDP banks. They provided identification, respectively: 88,1% and 88,6% in species; 7,9% and 6,4% on genus; 3,5% and 4% in family; and 0,5% and 1% in class. There was agreement among banks in 84,7% to species; 93,7% in genus and 99% in family. The microorganisms most frequently were P. aeruginosa (22,8%), A. baumannii (18,8%) and Klebsiella pneumoniae (11,9%). Among the rarest microorganisms are Brevibacillus agri, Acinetobacter radioresistens, Corynebacterium amycolatum, Corynebacterium striatum, Pseudomonas cedrina subsp. fulgida, Pseudomonas putida and Staphylococcus sciuri. In some cases there was a high similarity between different species not allowing assignment of identification. The differentiation was accomplished through the creation of consensus sequences with reference sequences for CLUSTALW alignment for each microorganism that has similarity. Among 10 cases identified only as Klebsiella, 7 were K. pneumoniae, 2 K. granulomatis and 1 without definition. Eleven Enterobacteriaceae were defined as: 3 Escherichia coli, 2 Enterobacter cancerogenus, 2 Enterobacter sp., 2 group E. coli / Shigella and 2 without definition in genus. The 2 sequences with the same score to Serratia marcescens, Pseudomonas fluorescens strains were identified as S. marcescens. Identification by sequencing is superior to phenotypic tests, especially for atypical biochemist profile, slow growth, rare species and microorganisms of difficult cultivation. Despite difficulties for service deployment and the need for caution in attributing identification, sequencing remains as a promising technique for use in routine laboratories, guiding proper medical team for a better management of the patient. / As infecções hospitalares são as mais frequentes complicações ocorridas em pacientes hospitalizados principalmente em hospitais de trauma, onde a gravidade da lesão é fator preditivo para o surgimento de infecções. O presente estudo avaliou o perfil das infecções na Unidade de Emergência do Agreste (UEA) através de dados da CCIH e análise de amostras clínicas. O perfil de resistência aos antimicrobianos também foi determinado. Os isolados foram submetidos ao sequenciamento do gene rRNA 16S e análise no bancos GenBank e RDP para identificação. Dos 271 pacientes analisados, 154 (57%) exibiram positividade em cultura (CP). Acidentes automobilísticos foram os principais motivos de internação (47,2%). A mediana de internação foi de 26 dias, sendo 10 dias a mais em pacientes CP. O uso de sonda vesical foi de 15±13 dias, sendo 9,5 dias a mais em pacientes CP, em média. Das 252 CP, em 43 foram isolados mais de um microrganismo, totalizando 269 bactérias e 26 leveduras. Pseudomonas aeruginosa (16,9%) e Acinetobacter baumannii (12,9%) foram os mais frequentes. Estavam em uso empírico de antimicrobianos, 76,6% dos pacientes, sendo 58,1% por cefalosporinas. A vancomicina (100%) e o cloranfenicol (82,4%) foram os antimicrobianos de melhor atividade frente aos Gram positivos, e os carbapenêmicos (90,1%), entre Gram negativos. Os resultados da UEA, comparados aos programas de vigilância internacionais, exibiram maior resistência. No entanto, houve semelhanças com o programa brasileiro Rede RM, e ainda maior sensibilidade de P.aeruginosa frente aos carbapenêmicos e cefepime. Dos 202 microrganismos sequenciados, a atribuição de identificação por BLASTn nos bancos genéticos GenBank e RDP forneceram identificação, respectivamente de 88,1% e 88,6% em espécie; 7,9% e 6,4% em gênero; 3,5% e 4% em família e 0,5% e 1% em classe. Houve concordância entre os bancos de 84,7% em espécie; 93,7% em gênero e 99% em família. Os microrganismos mais frequentes foram P. aeruginosa (22,8%), A. baumannii (18,8%) e Klebsiella pneumoniae (11,9%). Entre os mais raros estão Brevibacillus agri, Acinetobacter radioresistens, Corynebacterium amycolatum e Corynebacterium striatum, Pseudomonas cedrina subsp. fulgida, Pseudomonas putida e Staphylococcus sciuri. Em alguns casos, houve elevada similaridade entre diferentes espécies, não permitindo a atribuição de identificação. A diferenciação foi realizada através da criação de sequências consenso de referência por alinhamento no CLUSTALW para cada microrganismo que apresentou similaridade. Dos 10 casos determinados somente como Klebsiella, 7 eram K. pneumoniae, 2 K. granulomatis e 1 sem definição. Das 11 Enterobacteriaceae, 3 foram Escherichia coli, 2 Enterobacter cancerogenus, 2 Enterobacter sp., 2 E. coli / Shigella e 2 sem definição. As 2 sequências com mesma pontuação para Serratia marcescens e Pseudomonas fluorescens foram identificadas como S. marcescens. A identificação por sequenciamento é superior aos testes fenotípicos, sobretudo para isolados com perfil bioquímico atípico, crescimento lento, espécies raras e microrganismos de difícil cultivo. Apesar das dificuldades para implantação do serviço e a necessidade de cautela na atribuição de identificação, o sequenciamento permanece como uma técnica promissora para a utilização em laboratórios de rotina, orientando adequadamente a equipe médica para um melhor manejo do paciente.

Um método baseado na extração de rRNA, seguido de RT-PCR rRNA 16S, clonagem e ARDRA foi otimizado e validado para a identificação das bactérias ativas em biofilmes. O método foi analisado primeiro com consórcios artificiais de três organismos. As etapas de clonagem e RT não causaram variações importantes na composição destes consórcios, do contrário da etapa de PCR, onde foi necessária a redução de 30 para 10 ciclos para limitar a distorção da proporção de templates. A análise de biofilmes reais indicou que clones dominantes podem ser identificados com o critério de ocorrência de >2% na biblioteca, mas que a reprodutibilidade de análises ainda é insatisfatória, possivelmente devido a fatores como a micro heterogeneidade espacial do biofilme, viés na reação de PCR e formação de mais de um clone de ARDRA por organismo. O armazenamento do biofilme a -20 °C por 2 meses não levou à alterações expressivas em sua composição. O perfil de clones detectado com o kit (Mo Bio) de extração de RNA foi muito diferente do perfil detectado com o método otimizado neste trabalho. / A method based on extraction of rRNA, followed by RT-PCR of 16S rRNA, cloning and ARDRA was optimized and validated for identification of bacteria active in biofilms. The method was first tested with artificial three-membered consortia. Cloning and RT did not lead to significant changes in the composition of the artificial consortia, but a reduction in cycle number in the PCR reaction from 30 to 10 was necessary for limiting the distortion in the proportion of amplicons relative to that of the templates. Analysis of real biofilms revealed that clones from active organisms occurred in frequencies >2% in the clone library, but reproducibility of analysis was unsatisfactory, probably due to factors such as the spatial heterogeneity of colonization of biofilms by microbes, PCR bias and more than one ARDRA clone per organism. Storage of biofilm samples at -20 °C for 2 months did not lead to important changes in composition. Very different clone profiles were obtained in the analysis of the same biofilm sample with the optimized method and with a kit (Mo Bio) for extraction of RNA.

A Mata Atlântica é um importante bioma da costa brasileira, apresenta grande diversidade de plantas e animais, porém, pouco se sabe sobre a diversidade microbiana. Da mesma forma, pouco se sabe sobre o papel funcional desses microrganismos. Vários microrganismos estão envolvidos na ciclagem do nitrogênio na Mata Atlântica, e dentre eles os diazotróficos são de particular interesse, pois contribuem para o aporte direto de nitrogênio nos ecossistemas. O objetivo deste trabalho foi avaliar a diversidade de bactérias diazotróficas que nodulam leguminosas em duas parcelas permanentes do Parque Estadual da Serra do Mar em diferentes altitudes. Nódulos de raízes foram coletados nas quatro estações do ano. As bactérias foram isoladas do interior dos nódulos, resultando em 105 isolados. A análise de diversidade genética destas bactérias foi feita utilizando-se BOX-PCR e sequenciamento parcial do gene 16S rRNA. A capacidade de nodulação dos isolados foi determinada através da formação de nódulos em caupi (Vignia unguiculata). Os resultados indicaram que há uma diferença na distribuição espacial e temporal dos nódulos nas áreas estudadas. A maior quantidade de nódulos foi encontrada na parcela de Picinguaba, em estações com menores índices pluviométricos. Os isolados apresentaram uma grande diversidade fenotípica, sendo separados em 6 grupos com características culturais semelhantes. Os perfis de BOX-PCR formaram 8 grupos genotípicos com mais de 80% de similaridade, agrupando tanto isolados de Picinguaba quanto de Santa Virgínia. Os perfis dos géis do BOX-PCR apresentaram variação no número e mobilidade das bandas. Os dados foram transformados em uma matriz binária de presença e ausência que possibilitou a análise de agrupamento hierárquicos com 8 grupos genotípicos com mais de 80% de similaridade, agrupando tanto isolados de Picinguaba quanto de Santa Virgínia. Através do sequenciamento parcial de fragmentos de gene rRNA 16S verificou-se que a estrutura das comunidades diazotróficas de Picinguaba e Santa Virgínia não apresentaram diferença estatisticamente significativa, indicando que não há seleção de populações bacterianas especificas nas áreas.Dos isolados testados, 88% apresentaram capacidade de nodular caupi, porém alguns não foram eficientes em promover o crescimento das plantas. Nas duas áreas predominou UTOs filogeneticamente associados ao gênero Paenibacillus nos nódulos, sugerindo que essas bactérias são importantes para nodulação de leguminosas na Mata Atlântica. / The Atlantic Rainforest is a major biome of the Brazilian coast, which harbors great diversity of flora and fauna, but little is known about its microbial diversity. Furthermore, little is known about the functional role of these abundant microorganisms. Several microorganisms are involved in cycling of the Atlantic Rainforests nitrogen, among them the diazotrophs which are of particular interest because they contribute to the direct input of nitrogen to ecosystems. The aim of this study was to evaluate the diversity of legumes nodulating diazotrophs in two permanent plots of the Serra do Mar State Park at different altitudes. Root nodules were collected throughout the four seasons. The bacteria were isolated from inside of the nodules, resulting in 105 isolates. The analysis of genetic diversity was performed using BOX-PCR and rRNA 16S sequencing. The nodulation capacity of the isolates was determined by the nodule formation in cowpea (Vigna unguiculata). The results indicated that there are spatial and temporal differences distribution in the areas studied. The largest number of nodules was found in the Picinguaba plot during seasons of low rainfall. The isolates showed a wide phenotypic diversity, hence divided into six groups with similar cultural characteristics. The BOX-PCR profiles formed eight genotypic groups with more than 80% similarity, when comparing the isolates from Picinguaba those from Santa Virginia. The BOX-PCR gel profiles showed variation in number and mobility of bands. The data was transformed into a binary matrix of presence and absence that allowed the hierarchical cluster analysis of eight genotypic groups with more than 80% similarity, again comparing both isolates Picinguaba and Santa Virginia. Through partial sequencing of 16S rRNA gene fragments no statistically significant difference was found between the diazotrophs community structures of Picinguaba the and that of Santa Virginia , indicating no selection for specific bacterial populations in these areas. In both isolates tested, 88% showed cowpea nodulating capacity, but some were not effective in promoting plant growth. In both areas OTUs phylogenetically associated with nodule of genus Paenibacillus predominated, suggesting that these bacteria are important for legume nodulation in the Atlantic Rainforest.