Few genomic and metagenomic studies have focused on freshwater systems in the last years. Most of the studies carried out on these particular environments so far rely on microscopy, physiology, phenotypic observations, individual genes and 16S rRNA sequencing. Here, we shed light on microbial communities from oligotrophic and mesotrophic freshwater systems using high-throughput deep sequencing metagenomics and genome-resolved metagenomics. We have focused on the study of ubiquitous and cosmopolitan microbial groups from two temperate Spanish reservoirs (Tous, Amadorio). Among these, we studied freshwater picocyanobacteria from Synechococcus and Cyanobium genera, which so far have not been well characterized at the genomic level, compared to the marine representatives. In particular, we were able to isolate two of the most abundant picocyanobacteria from Tous reservoir, which were previously studied via metagenomics. These picocyanobacteria are not only abundant in this reservoir but are widely distributed in different freshwater and brackish systems. In this work we also shed light on some of the first freshwater representatives of the phylum Verrucomicrobia, that are ecologically uncharacterized in freshwater systems about which relatively little is known. We discovered a wide range of metabolisms in these microbes, ranging from nitrogen fixation and photoheterotrophy via rhodopsin pumps to important contributions in the degradation of recalcitrant matter and polysaccharides. We also include the first metagenomic study of the microbial communities under the ice waters of the largest (by volume) ultraoligotrophic lake in the world, Lake Baikal. This study has provided a first glimpse and a particular microbial composition on the sub-ice, having found an unusual fraction of Verrucomicrobia and new microbial lineages from many typical freshwater phyla, including the first freshwater representative of the groups I/II of SAR11 lineage and novel genomes of Proteobacteria, Thaumarchaeaota, Gemmatimonadetes, Cyanobacteria, Planctomycetes, Bacteroidetes, Acidobacteria, Nitrospirae, Verrucomicrobia or Actinobacteria.

A obesidade é considerada uma doença multifatorial e pode envolver, em sua gênese, aspectos genéticos, metabólicos, ambientais, psicológicos e socioeconômicos. O crescimento expressivo da incidência mundial da obesidade desencadeia o surgimento contínuo de novas pesquisas em relação a esse tema e, nesse contexto, estudos recentes sugerem que a microbiota intestinal é um fator que pode contribuir com o desenvolvimento desta doença. Assim, existe a premissa que a alteração da composição da microbiota intestinal pode ser influenciada pelo estado nutricional (obesidade x eutrofia) e pela qualidade da alimentação. O presente estudo teve como objetivos: i. comparar a proporção dos filos predominantes da microbiota intestinal Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Proteobacteria, Verrucomicrobia e a razão Firmicutes/Bacteroidetes entre mulheres com obesidade grau III e mulheres eutróficas, e ii. investigar o impacto de uma dieta hipocalórica para perda de peso na composição da microbiota intestinal. Estudo prospectivo longitudinal, no qual foram selecionadas 20 mulheres com média de idade 33±3,1 anos, as quais foram divididas em dois grupos: Grupo Intervenção (GI): 10 mulheres com obesidade grau III (Índice de Massa Corporal (IMC) >40 kg/m2) que foram submetidas à intervenção nutricional (dieta hipocalórica) durante 8 semanas e Grupo Controle (GC):10 mulheres eutróficas (IMC entre 18,5 a 24,9 kg/m2). No GI, as coletas foram realizadas antes e após oito semanas da intervenção (GI) e, no GC em um único momento. Em cada momento, foram aferidos o peso e estatura; realizado o cálculo do IMC, análise composição corporal, taxa metabólica de repouso, consumo alimentar, glicemia e lipidograma, e coleta de amostra fecal. A análise da composição da microbiota intestinal em relação à abundância relativa dos Filos foi realizada por reação em cadeia da polimerase em tempo real (qPCR). Após oito semanas de dieta hipocalórica, houve redução do peso (119,5±10,3 para 114,9±10,2 kg), IMC (43,6±2,4 para 41,9±2,6 kg/m2), massa corporal gorda (MG) (62,4±7,5 para 58,9±7,7 kg), triglicérides (TG) (143,2±60,9 para 117,94±48,3 mg/dL). Evidenciou-se que mulheres com obesidade apresentam menor abundância dos filos pesquisados em relação às eutróficas. Ainda, a dieta hipocalórica promoveu diminuição da abundância relativa do filo Proteobacteria, o qual apresentou correlações positivas com a ingestão de lipídio total (%), ômega 6 (g). Conclui-se que a intervenção com dieta hipocalórica foi eficaz na redução de peso, IMC, MG e TG e na modulação da microbiota intestinal, com a diminuição do filo Proteobacteria / Obesity is considered a multifactorial disease and it may involve, in its genesis, genetic, metabolic, environmental, psychological and socioeconomic aspects. The expressive growth of a worldwide incidence of obesity triggers the continual emergence of new researches on this subject and, in this context, recent studies have suggested that the intestinal microbiota is a factor that may contribute to the development of this disease. Thus, there is the premise that the changes in the composition of the intestinal microbiota can be influenced by the nutritional status (obesity x eutrophy) and by the diet quality.The present study aimed at: i. comparing the proportion of the predominant phyla of the intestinal microbiota Firmicutes, Bacteroidetes, Actinobacteria, Proteobacteria, Verrucomicrobia and ratio Firmicutes/Bacteroidetes among degree III obese women and eutrophic women, and ii. investigating the impact of a low-calorie diet for weight loss on the intestinal microbiota composition. This was a longitudinal prospective study in which 20 women at the average age of 33 ± 3.1 years old were selected and divided into two groups: Intervention Group (IG): 10 women with grade III obesity (Body Mass Index (BMI) > 40 kg / m2) who were submitted to a nutritional intervention (a low-calorie diet) for 8 weeks, and the Control Group (CG): 10 eutrophic women (BMI from 18.5 to 24.9 kg / m2) who were not submitted to any intervention. In the IG, sampling was carried out before and after the eight-week intervention (IG) and in the CG it was carried out only in a single moment. At each sampling, weight and height were checked; BMI was calculated, body composition was analyzed, resting metabolic rate, food intake, fasting blood glucose, and lipidogram tests were performed, and fecal sample collected. The analysis of the intestinal microbiota composition in relation to a relative abundance of every phila was performed by real-time polymerase chain reaction (qPCR). After eight weeks of a low-calorie diet, some of the observed results were weight reduction (119.5 ± 10.3 to 114.9 ± 10.2 kg), BMI (43.6 ± 2.4 to 41.9 ± 2.6 kg / m2), fat body mass (FM) (62.4 ± 7.5 to 58.9 ± 7.7 kg), triglycerides (TG) (143.2 ± 60.9 to 117.94 ± 48.3 mg / dL). It was evidenced that obese women present a lower abundance of the studied phyla in relation to the eutrophic ones. Moreover, the lowcalorie diet promoted a decrease in the relative abundance of Proteobacteria phylum, which presented positive correlations with the intake of total lipid (%) and omega 6 (g). It was concluded that the intervention with a low-calorie diet was effective in reducing BMI, FM and TG and in modulating the intestinal microbiota, by reducing Proteobacteria phylum

A abundância e diversidade dos microrganismos do solo podem ser influenciadas por grande número de fatores, associados, principalmente, ao tipo de solo, sua cobertura e uso. A microbiota do solo apresenta grande importância pelos processos desempenhados pelos seus organismos, essenciais para todos os ecossistemas terrestres. Apesar da grande complexidade associada a esses estudos, os fatores que influenciam as comunidades microbianas podem ser melhor elucidados pela pesquisa com grupos específicos. Nesse sentido, o filo bacteriano Verrucomicrobia, grupo ubíquo em solos, apresenta elevada abundância em diferentes ambientes, o que sugere sua grande importância ecológica. Mas, pela dificuldade de isolamento de seus organismos, ainda pouco se sabe a respeito da ecologia do filo. O presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de analisar os efeitos do uso do solo e da rizosfera de cana-de-açúcar nas comunidades de Bacteria e do filo Verrucomicrobia. Com essa finalidade, amostras de solo foram coletadas em áreas sob diferentes usos em uma usina sucroalcooleira na cidade de Piracicaba (SP). As amostras foram utilizadas em dois estudos distintos. No primeiro, foram analisadas as comunidades microbianas presentes nas amostras de solo obtidas na coleta das áreas de estudo e, no segundo, retiradas de um experimento controlado conduzido em estufa para analisar o efeito do uso do solo e, principalmente, da rizosfera nas mesmas. As comunidades foram avaliadas quanto a sua abundância, pela técnica de qPCR, e estrutura, pela técnica de T-RFLP. No primeiro estudo, a diversidade do filo também foi acessada pelo desenvolvimento de bibliotecas do seu gene 16S rRNA. Os resultados dos estudos indicam que a comunidade bacteriana e, principalmente, do filo foram afetadas pelo uso do solo e pelo manejo adotado em cada área, o que evidencia a importância de sistemas conservacionistas. A análise das bibliotecas demonstrou que o filo Verrucomicrobia apresentou maior diversidade na mata nativa do que nos canaviais. Adicionalmente, a incidência e a abundância das subdivisões do grupo foram alteradas de acordo com o uso do solo. As comunidades também foram influenciadas pela rizosfera em sua estrutura e abundância, resultados de grande interesse para o estudo do filo, pois poucos trabalhos analisaram o efeito rizosférico em seus organismos. Além disso, a sua elevada abundância encontrada no estudo, que tem sido comumente subestimada, ressalta a importância de trabalhos com foco específico em grupos de interesse / The abundance and diversity of soil microbial communities can be influenced by many factors, mainly associated with soil type, its coverage and use. The soil microbiota has great importance due to the processes performed by its organisms, essential for all terrestrial ecosystems. Despite the great complexity associated with these studies, the factors that affect the microbial communities can be better explained through the research of specific groups. In this sense, the bacterial phylum Verrucomicrobia, a ubiquitous soil group, presents high abundance in different environments, which suggests its great ecological importance. But due to the difficulty of isolating its organisms, little is known about the ecology of the phylum. The present work was developed with the objective of analyzing the effect of land use changes and sugarcane rhizosphere on the structure and abundance of Bacteria and Verrucomicrobia communities. For this purpose, soil samples were collected in areas under different land uses in a sugarcane mill in Piracicaba (SP). The samples were used in two separate studies. In the first, the microbial communities present in soil samples obtained in the sampling areas were analyzed and, in the second, taken from a controlled experiment conducted in a greenhouse to analyze the effect of land use and, especially, the rhizosphere on the communities. The communities were evaluated for their abundance, by the qPCR technique, and structure, by T-RFLP. In the first study, the phylum diversity was also accessed with the development of 16S rRNA gene libraries. The results from the studies indicate that bacterial and, especially, the phylum community were affected by land use and the management adopted in each area, which evidences the importance of conservationist systems. The analysis of the clone library demonstrated that the phylum Verrucomicrobia presented greater diversity in native vegetation than in the sugarcane fields. Additionally, the incidence and abundance of the group subdivisions have been changed in accordance with land use. The structure and abundance of the communities were also influenced by the rhizosphere, results of great interest to the reserach of the phylum, since few studies have analyzed the rhizosphere effect on its organisms. Furthermore, the high abundance of the phylum found in the study, which has been commonly underestimated, emphasizes the importance of research with specific focus on groups of interest

A abundância e diversidade dos microrganismos do solo podem ser influenciadas por grande número de fatores, associados, principalmente, ao tipo de solo, sua cobertura e uso. A microbiota do solo apresenta grande importância pelos processos desempenhados pelos seus organismos, essenciais para todos os ecossistemas terrestres. Apesar da grande complexidade associada a esses estudos, os fatores que influenciam as comunidades microbianas podem ser melhor elucidados pela pesquisa com grupos específicos. Nesse sentido, o filo bacteriano Verrucomicrobia, grupo ubíquo em solos, apresenta elevada abundância em diferentes ambientes, o que sugere sua grande importância ecológica. Mas, pela dificuldade de isolamento de seus organismos, ainda pouco se sabe a respeito da ecologia do filo. O presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de analisar os efeitos do uso do solo e da rizosfera de cana-de-açúcar nas comunidades de Bacteria e do filo Verrucomicrobia. Com essa finalidade, amostras de solo foram coletadas em áreas sob diferentes usos em uma usina sucroalcooleira na cidade de Piracicaba (SP). As amostras foram utilizadas em dois estudos distintos. No primeiro, foram analisadas as comunidades microbianas presentes nas amostras de solo obtidas na coleta das áreas de estudo e, no segundo, retiradas de um experimento controlado conduzido em estufa para analisar o efeito do uso do solo e, principalmente, da rizosfera nas mesmas. As comunidades foram avaliadas quanto a sua abundância, pela técnica de qPCR, e estrutura, pela técnica de T-RFLP. No primeiro estudo, a diversidade do filo também foi acessada pelo desenvolvimento de bibliotecas do seu gene 16S rRNA. Os resultados dos estudos indicam que a comunidade bacteriana e, principalmente, do filo foram afetadas pelo uso do solo e pelo manejo adotado em cada área, o que evidencia a importância de sistemas conservacionistas. A análise das bibliotecas demonstrou que o filo Verrucomicrobia apresentou maior diversidade na mata nativa do que nos canaviais. Adicionalmente, a incidência e a abundância das subdivisões do grupo foram alteradas de acordo com o uso do solo. As comunidades também foram influenciadas pela rizosfera em sua estrutura e abundância, resultados de grande interesse para o estudo do filo, pois poucos trabalhos analisaram o efeito rizosférico em seus organismos. Além disso, a sua elevada abundância encontrada no estudo, que tem sido comumente subestimada, ressalta a importância de trabalhos com foco específico em grupos de interesse / The abundance and diversity of soil microbial communities can be influenced by many factors, mainly associated with soil type, its coverage and use. The soil microbiota has great importance due to the processes performed by its organisms, essential for all terrestrial ecosystems. Despite the great complexity associated with these studies, the factors that affect the microbial communities can be better explained through the research of specific groups. In this sense, the bacterial phylum Verrucomicrobia, a ubiquitous soil group, presents high abundance in different environments, which suggests its great ecological importance. But due to the difficulty of isolating its organisms, little is known about the ecology of the phylum. The present work was developed with the objective of analyzing the effect of land use changes and sugarcane rhizosphere on the structure and abundance of Bacteria and Verrucomicrobia communities. For this purpose, soil samples were collected in areas under different land uses in a sugarcane mill in Piracicaba (SP). The samples were used in two separate studies. In the first, the microbial communities present in soil samples obtained in the sampling areas were analyzed and, in the second, taken from a controlled experiment conducted in a greenhouse to analyze the effect of land use and, especially, the rhizosphere on the communities. The communities were evaluated for their abundance, by the qPCR technique, and structure, by T-RFLP. In the first study, the phylum diversity was also accessed with the development of 16S rRNA gene libraries. The results from the studies indicate that bacterial and, especially, the phylum community were affected by land use and the management adopted in each area, which evidences the importance of conservationist systems. The analysis of the clone library demonstrated that the phylum Verrucomicrobia presented greater diversity in native vegetation than in the sugarcane fields. Additionally, the incidence and abundance of the group subdivisions have been changed in accordance with land use. The structure and abundance of the communities were also influenced by the rhizosphere, results of great interest to the reserach of the phylum, since few studies have analyzed the rhizosphere effect on its organisms. Furthermore, the high abundance of the phylum found in the study, which has been commonly underestimated, emphasizes the importance of research with specific focus on groups of interest