Com o objetivo de se caracterizar o processo de recombinação somática em Trichoderma pseudokoningii foram feitos cruzamentos via anastomose de hifas entre duas linhagens contrastantes para quatro marcadores de auxotrofia, coloração dos conídios e marcadores de RAPD. Foram feitos quatro cruzamentos, sendo analisados um total de 1052 colônias obtidas a partir de suspensões de conídios provenientes das colônias heterocarióticas. Sessenta e oito colônias recombinantes foram analisadas quanto às marcas de auxotrofia em quatro gerações de crescimento, sendo observado que 58 mantiveram o fenótipo recombinante, enquanto que as colônias restantes reverteram para um dos parentais. A maioria das colônias recombinantes se mostrou instável. Entretanto, após 4 gerações de crescimento estas colônias se tornaram estáveis para as marcas de auxotrofia avaliadas. As colônias recombinantes instáveis apresentaram bordas de crescimento irregular, esporulação esparsa e a freqüente formação de setores. Estas colônias recombinantes foram analisadas quanto aos marcadores RAPD, tendo mostrado grande similaridade, em relação ao perfil de bandas apresentado, com a maioria dos primers analisados. Somente com um primer foi possível visualizar a presença de uma banda polimórfica entre os recombinantes e a presença de bandas nos parentais não existentes em alguns recombinantes. Cinco colônias recombinantes foram analisadas quanto ao perfil de bandas cromossomais (PFGE), tendo sido observado que 2 colônias apresentaram padrões cromossomais igual a um dos parentais e 3 colônias apresentaram padrões recombinantes. Nos estudos citológicos verificou-se a formação de conídios uninucleados na conidiogênese, e a presença de conídios verdes maduros multinucleados, devido a prováveis divisões nucleares durante o processo de maturação dos conídios. Observou-se durante a formação dos heterocários a ocorrência de anastomoses e a passagem de núcleos, tendo sido observado a presença de núcleos com várias conformações, sugerindo um movimento ativo dos mesmos. Os resultados acima sugerem a ocorrência de mecanismos de recombinação no heterocário (recombinação somática), diferentes daqueles descritos para o ciclo parassexual ou parameiose, sendo proposto a ocorrência da degradação, no heterocário, dos núcleos de um dos parentais envolvidos nos cruzamentos (parental não prevalente) e a incorporação de segmentos destes em núcleos íntegros do parental prevalente. Se estes eventos realmente estiverem ocorrendo, sugere-se que estes sejam devido a possíveis reações limitadas de incompatibilidade vegetativa, ocasionando processos de lise e morte celular em algumas regiões do micélio heterocariótico. / To understand the somatic recombination process in Trichoderma pseudokoningii, auxotrophic complementary mutant strains were used to produce 4 heterokaryons. These strains were contrasting for four auxotrophic markers, conidia colors and for some RAPD markers. It was analyzed a total of 1052 colonies obtained from conidial suspensions of the heterokaryotic colonies. Stability of auxotrophic markers was evaluated in 68 recombinant colonies after four growing generations. In this analysis, 58 colonies kept the recombinant phenotype, while 10 reverted to one parental strain. Most of the recombinant colonies were initially unstable, but after at least 4 growing generations these recombinants became stable for auxotrophic markers. The unstable recombinant colonies showed irregular growing borders, sparse sporulation and frequent sector formation. The recombinant colonies were analyzed by RAPD technique. These colonies showed high similarity for the most of used primers. However, one primer showed a polymorphic band and some recombinants missing bands observed in parental strains. Chromosomal band profile of 5 recombinants and two parental strains were analyzed by Pulsed Field Gel Electrophoresis technique (PFGE). Two recombinants showed parental profiles and 3 showed recombinant profiles, respectively. In cytological studies of the conidiogenesis was observed the formation of only uninucleated conidia. However, presence of multinucleated mature green conidia was evident, probably due to nuclear divisions in course of maturing process of the conidia. During the process of heterokaryotic mycelium formation was possible to observe the occurrence of anastomosis that showed nuclear transfer. The presence of nuclei in several conformations was observed at the different regions of the heterokaryon, suggesting an active movement. The results presented in this study suggest the occurrence of recombination mechanisms in the heterokayon (somatic recombination), different from those described in classic parasexual cycle or parameiosis. Thus, it was proposed that may occur during this recombinant process the degradation of nuclei from one parental (non-prevalent parental) in the heterokaryon, and that the resulting chromosomal fragments may be incorporated into whole nuclei of the another parental (prevalent parental). If this natural transformation is occurring during this recombination process could be suggested that this event is due to a limited incompatible vegetative reactions, generating cellular lyses and death in some regions of the heterokaryotic mycelium.

A micologia marinha é uma ciência relativamente recente e pouco se conhece sobre a diversidade das suas comunidades. Assim, o isolamento, triagem e preservação de fungos derivados do mar podem levar à descoberta de novas tecnologias. O objetivo deste estudo foi conhecer a diversidade de fungos filamentosos derivados marinhos e selecionar isolados capazes de produzir enzimas celulolíticas. Para tanto, foram isolados seletivamente fungos filamentosos a partir de amostras de macro-organismos marinhos coletados em 2007 e 2008. Os resultados demonstraram uma ampla diversidade de fungos potencialmente celulolíticos, pertencentes ao filo Basidiomycota e Ascomycota. Nos experimentos de produção de celulases, 17 apresentaram resultados satisfatórios de CMCase e FPase e foram selecionados para a avaliação da Celobiase. Os experimentos de cinética enzimática apresentaram os melhores resultados de produção de celulases em meio contendo farelo de trigo. O trabalho demonstra o potencial para aplicação biotecnológica dos fungos e estimula novos estudos com as celulases. / The Marine mycology is a relatively recent and little is known about the diversity of its communities. Thus, the isolation, separation and preservation of fungi derived from the sea can lead to the discovery of new technologies. The aim of this study was the diversity of filamentous fungi isolates derived marine and select capable of producing cellulolytic enzymes. It had been selectively isolated filamentous fungi from samples of marine macro-organisms collected in 2007 and 2008. The results showed a wide range of potential cellulolytic fungi, belonging to the phylum Basidiomycota and Ascomycota. In the experiments to produce cellulases, 17 had satisfactory results of CMCase and FPase and were selected for evaluation of cellobiase. The enzyme kinetics experiments showed better results for the production of cellulases in a medium containing wheat bran. The work demonstrates the potential for biotechnological application of fungi and stimulate further research with cellulases.

A bactéria Xylella fastidiosa causa a clorose variegada dos citros, também conhecida como amarelinho. Em 2000, foi concluído o seqüenciamento do genoma deste organismo, o primeiro de uma bactéria fitopatogênica, um fato que estimulou o estudo dos possíveis mecanismos de patogenicidade empregados pela bactéria para causar a doença em citros. X. fastidiosa é uma bactéria limitada ao xilema, sendo transmitida de planta a planta através de insetos vetores. Especula-se que a bactéria produza enzimas que degradem a membrana da pontuação, permitindo a colonização de novos vasos do xilema. A identificação de genes com similaridade de seqüência a genes de celulases, xilanases, pectinases e proteases, fomentou o presente estudo visando caracterizar os genes Xf – 810, Xf – 818 e Xf – 2708, similares a endoglicanases. Estes genes foram clonados em vetores de expressão e as respectivas proteínas foram produzidas em Escherichia coli. Através de ensaios enzimáticos as proteínas foram caracterizadas como endoglicanases (EC 3.2.1.4), que são celulases com mecanismo endoglicolítico de ataque às moléculas de celulose. Estas celulases hidrolisam carboximetil celulose, Avicel e xilana, enquanto as enzimas Xf – 810 e Xf – 818 hidrolisam a celulose amolecida com ácido. Estas celulases degradam mais eficientemente a carboximetil celulose em pH ácido (entre 5,2 e 5,6) e na temperatura de 65 °C. Coletivamente, estas celulases são capazes de degradar polímeros solúveis e insolúveis, enquanto a enzima Xf – 818, é capaz de degradar oligossacarídeos derivados da celulose, como celotetraose e celopentaose, apresentando ampla variação catalítica. Esta celulase possui capacidade de ligação à celulose microcristalina, denotando a funcionalidade de seu domínio ligador de celulose. Desenvolvemos um protocolo, empregando cromatografia de troca aniônica, afinidade por metal (níquel) e filtração em gel, eficiente na purificação da proteína Xf – 818 expressa heterologamente em E. coli com fusão hexahistidina à extremidade N–terminal. A caracterização enzimática destas proteínas, com a confirmação da atividade celulásica, fornece subsídios para uma eventual função das celulases durante a colonização do hospedeiro pela bactéria, pois são cataliticamente funcionais. Ademais, corrobora a similaridade destes genes, verificada durante o seqüenciamento do genoma de X. fastidiosa. / Xylella fastidiosa is the causal agent of citrus variegated chlorosis, also known as "amarelinho". The recent sequencing of its genome, achieved in 2000, was the first of a plant pathogen, a fact that stimulated the search for putative pathogenicity factors employed by this bacterium while infecting citrus trees. X. fastidiosa inhabits exclusively the xylem vessels, being transmitted by sharpshooter vectors. Several authors argue that the bacterium produces enzymes to degrade plant cell, as a way to colonize new xylem vessels through pit membrane degradation. The identification of putative cellulases, xylanases, pectinases and proteases on X. fastidiosa genome, led us to carry out the present work to characterize the putative products of the endoglucanase genes Xf – 810, Xf – 818 and Xf – 2708. These genes were cloned into expression vectors and the proteins were produced in Escherichia coli. Based upon enzymatic assays, those proteins were characterized as endoglucanases (EC 3.2.1.4), which are cellulases able to promote the endo-hydrolysis of cellulose chains. These cellulases degraded carboxymethylcellulose, Avicel and xylan, while only Xf – 810 and Xf – 818 degraded acid swollen cellulose. The hydrolysis of carboxymethylcellulose was higher at acidic pH between 5.2 and 5.6) and at a temperature of 65 °C. As a group, these enzymes were able to degrade soluble and insoluble cellulose derivatives, while only the cellulase Xf – 818 could hydrolyze the cello-oligosaccharides cellotetrose and cellopentose, thus showing a high catalytic diversity. This protein also has the capacity to bind microcristalline cellulose, confirming the presence of a functional cellulose-binding domain. We set a protocol, employing anion exchange, metal affinity and gel filtration chromatography, to purify the Xf – 818 enzyme expressed in E. coli as a N-hexahistine fusion tag. The endoglucanase activity studied gives support for an eventual role of such cellulases during host colonization by the bacterium. Besides that, it agrees with similarities searches observed on the sequencing of X. fastidiosa genome.

A bactéria Xylella fastidiosa causa a clorose variegada dos citros, também conhecida como amarelinho. Em 2000, foi concluído o seqüenciamento do genoma deste organismo, o primeiro de uma bactéria fitopatogênica, um fato que estimulou o estudo dos possíveis mecanismos de patogenicidade empregados pela bactéria para causar a doença em citros. X. fastidiosa é uma bactéria limitada ao xilema, sendo transmitida de planta a planta através de insetos vetores. Especula-se que a bactéria produza enzimas que degradem a membrana da pontuação, permitindo a colonização de novos vasos do xilema. A identificação de genes com similaridade de seqüência a genes de celulases, xilanases, pectinases e proteases, fomentou o presente estudo visando caracterizar os genes Xf - 810, Xf - 818 e Xf - 2708, similares a endoglicanases. Estes genes foram clonados em vetores de expressão e as respectivas proteínas foram produzidas em Escherichia coli. Através de ensaios enzimáticos as proteínas foram caracterizadas como endoglicanases (EC 3.2.1.4), que são celulases com mecanismo endoglicolítico de ataque às moléculas de celulose. Estas celulases hidrolisam carboximetil celulose, Avicel e xilana, enquanto as enzimas Xf - 810 e Xf - 818 hidrolisam a celulose amolecida com ácido. Estas celulases degradam mais eficientemente a carboximetil celulose em pH ácido (entre 5,2 e 5,6) e na temperatura de 65 °C. Coletivamente, estas celulases são capazes de degradar polímeros solúveis e insolúveis, enquanto a enzima Xf - 818, é capaz de degradar oligossacarídeos derivados da celulose, como celotetraose e celopentaose, apresentando ampla variação catalítica. Esta celulase possui capacidade de ligação à celulose microcristalina, denotando a funcionalidade de seu domínio ligador de celulose. Desenvolvemos um protocolo, empregando cromatografia de troca aniônica, afinidade por metal (níquel) e filtração em gel, eficiente na purificação da proteína Xf - 818 expressa heterologamente em E. coli com fusão hexahistidina à extremidade N-terminal. A caracterização enzimática destas proteínas, com a confirmação da atividade celulásica, fornece subsídios para uma eventual função das celulases durante a colonização do hospedeiro pela bactéria, pois são cataliticamente funcionais. Ademais, corrobora a similaridade destes genes, verificada durante o seqüenciamento do genoma de X. fastidiosa. / Xylella fastidiosa is the causal agent of citrus variegated chlorosis, also known as "amarelinho". The recent sequencing of its genome, achieved in 2000, was the first of a plant pathogen, a fact that stimulated the search for putative pathogenicity factors employed by this bacterium while infecting citrus trees. X. fastidiosa inhabits exclusively the xylem vessels, being transmitted by sharpshooter vectors. Several authors argue that the bacterium produces enzymes to degrade plant cell, as a way to colonize new xylem vessels through pit membrane degradation. The identification of putative cellulases, xylanases, pectinases and proteases on X. fastidiosa genome, led us to carry out the present work to characterize the putative products of the endoglucanase genes Xf - 810, Xf - 818 and Xf - 2708. These genes were cloned into expression vectors and the proteins were produced in Escherichia coli. Based upon enzymatic assays, those proteins were characterized as endoglucanases (EC 3.2.1.4), which are cellulases able to promote the endo-hydrolysis of cellulose chains. These cellulases degraded carboxymethylcellulose, Avicel and xylan, while only Xf - 810 and Xf - 818 degraded acid swollen cellulose. The hydrolysis of carboxymethylcellulose was higher at acidic pH between 5.2 and 5.6) and at a temperature of 65 °C. As a group, these enzymes were able to degrade soluble and insoluble cellulose derivatives, while only the cellulase Xf - 818 could hydrolyze the cello-oligosaccharides cellotetrose and cellopentose, thus showing a high catalytic diversity. This protein also has the capacity to bind microcristalline cellulose, confirming the presence of a functional cellulose-binding domain. We set a protocol, employing anion exchange, metal affinity and gel filtration chromatography, to purify the Xf - 818 enzyme expressed in E. coli as a N-hexahistine fusion tag. The endoglucanase activity studied gives support for an eventual role of such cellulases during host colonization by the bacterium. Besides that, it agrees with similarities searches observed on the sequencing of X. fastidiosa genome.

Foram estudados três procedimentos para o tratamento prévio de amostras provenientes de três sistemas de biodigestão anaeróbia operados com resíduos sólidos urbanos padronizados (RSUDp), com o fim de promover o desprendimento de células microbianas de fibras e outros materiais, e com isso obter um inóculo mais homogêneo para contagens celulares. Os tratamentos foram os seguintes: (a) suspensão de amostras em tampão fosfato e processamento em liqüidificador; (b) homogeneização mecânica e manual de amostras em solução mineral anaeróbia; (c) amostras submetidas a banho de ultra-som. O método do Número Mais Provável (NMP) foi utilizado para avaliar o número de bactérias celulolíticas e arqueas metanogênicas, em meio mineral contendo celulose em pó. Não foram constatadas diferenças entre os três tratamentos empregados, considerando-se os valores encontrados para ambos os grupos, da ordem de 102 células/mL. O tratamento com ultra-som foi escolhido para outras determinações em função da simplicidade quanto à manipulação. Assim, foram operados dois biorreatores anaeróbios com RSUDp para avaliação da reprodutibilidade dos valores das amostras após tratamento com ultra-som, para a determinação do número de microrganismos (celulolíticos, acetogênicos e metanogênicos) e avaliação da atividade microbiana anaeróbia na degradação do RSUDp. Os resultados das contagens de bactérias celulolíticas e arqueas metanogênicas pelo método do NMP em meio contendo celulose não foram superiores a 103 células/mL, e as réplicas foram bastante semelhantes. O aumento do número do grupo metanogênico pôde ser correlacionado com o aumento dos teores de metano no biorreator amostrado. As contagens de organismos acetogênicos e metanogênicos em meio mineral com fontes específicas revelou valores até 103 células/mL. Os tipos morfológicos predominantes nos exames microscópicos dos sistemas de biodigestão foram bacilos curvos, retos, sarcinas e cistos de sarcinas e as amostras dos tubos de contagem mostraram para celulolíticas, bacilos, cocos e sarcinas, para acetogênicas bacilos, bacilos espessos, cocos e cistos de sarcinas e para as arqueas metanogênicas bacilos fluorescentes e sarcinas. A evolução do processo de biodigestão anaeróbia nos dois últimos sistemas operados mostrou-se bastante próxima a proposta por BARLAZ et al. (1989b), em que o número de bactérias celulolíticas e de arqueas metanogênicas aumenta na fase considerada metânica acelerada. O conteúdo de sólidos totais diminuiu em 50% ao longo do processo e os teores de ácidos orgânicos voláteis diminuíram de 27,5 para 8, 79 g de ác. acético/L. / Three different treatments were applied to samples from three anaerobic biodigestion systems operated with standardized municipal solid waste to promote the release of microbial cells adhered to fibers and other materials, resulting in a more homogeneous inoculum to cellular counting. The following treatments were applied to the samples: a) suspension in phosphate buffer followed by blending; b) mechanical and hand homogenization in anaerobic mineral solution; c) sonication in ultrasound bath. The Most Probable Number (MPN) technique was employed to evaluate the populations of cellulolytic bacteria and methanogenic Archaea, in mineral medium containing powdered cellulose. The populations of both groups of microorganisms were close to 102 cells/mL independently of the treatment applied to release the cells and no clear distinction among them could be made concerning their efficiencies. In view of this fact the ultrasound treatment was employed in all other determinations due to its simple execution. Two anaerobic bioreactors operated with standardized municipal solid waste were monitored to evaluate the reliability of sonication as a procedure for cell release, to determine microorganism populations (cellulolytic, acetogenic bacteria and methanogenic Archaea) and to evaluate the microbial anaerobic activity concerning the biodegradation of the standardized municipal solid waste. Cellulolytic bacteria and methanogenic Archaea had similar populations (lower than 103 cells/mL) as well as acetogenic and methanogenic microorganisms (up to 103 cells/mL). The increase in the methanogenic population could be directly related to the increase of methane production in the studied reactor. The morphological types which predominate in the microscopic examinations of the biodigestion systems were curved and straight rods and sarcina. The tubes for MPN countings showed the presence of rods, coccus and sarcina for cellulolytic bacteria; rods, tick rods, coccus and sarcina for acetogenic bacteria and fluorescent rods and sarcina for methanogenic Archaea. The evolution of the anaerobic biodigestion process in the latter two monitored systems was very similar to the one proposed by BARLAZ et al. ( 1989b) where the number of cellulolytic bacteria and methanogenic Archaea increase during the accelerated methane phase. The total content of solids decreased 50% during the process and the volatile acidity decreased from 27,5 g acetic acid/L to 8,79 g acetic acid/L.

Novelty of the research: 1. During the experiments was defined composition of the anaerobic microflora in the rumen fluid of dairy cows and carried out its comparative evaluation when cows were fed the rations of different composition and nutritional value and different feeding technologies were applied. 2. The effect of biochemical parameters in the rumen fluid of dairy cows on their bacterial count and composition was also studied. 3. During the experiments great attention was paid to the dependence of various forages organic matter digestibility in vitro on the amount and composition of the anaerobic microflora in the rumen fluid of dairy cows. 4. The comparative evaluation of different forages digestibility in vitro was carried out in variable microbiological and biochemical conditions of the rumen fluid. Practical importance: 1. At the Research Center of Digestive Physiology and Pathology, Department of Anatomy and Physiology of LVA was implemented method for the cultivation of rumen obligative anaerobes cultivation. 2. Biochemical and microbiological parameters of the rumen fluid of dairy cows, composition of anaerobic microflora, its effect on the activity of fermentative processes when dairy cows are fed rations of different composition and nutritional value, applying different feeding technologies were studied.

Biofilme sind eine der widerstandsfähigsten Formen mikrobiellen Lebens. Ihr frühzeitiges Auftreten in der Erdgeschichte konnte durch Stromatolithfunde bewiesen werden. Heutige Biofilme und mikrobielle Matten bieten somit eine Möglichkeit wichtige Einblicke und Erkenntnisse über das erste Leben auf unserem Planeten zu geben. In dieser Arbeit wurden die prokaryotischen Lebensgemeinschaften von verschiedenen Ökosystemen mittels metagenomischer und metatranskriptomischer Methoden analysiert. Mithilfe von „Next-Generation Sequencing“ wurden 16S rRNA Genanalysen, metatranskriptomische Analysen und funktionsbasierte Durchmusterungen von Fosmid-Metagenombanken durchgeführt. Die bakterielle Zusammensetzung und Diversität von kalzifizierenden Biofilmen und dem unterliegenden Kalktuff des Frischwasserbachs Westerhöfer Bach wurden analysiert. Es konnte gezeigt werden, dass der Biofilm hauptsächlich von filamentösen Cyanobacteria, aeroben Vertretern aus allen Klassen der Proteobacteria und Chloroflexi bevölkert wurde. Die bakterielle Diversität nahm flussabwärts zu, was auf Änderungen der physikochemischen Parameter zurückgeführt wird. Aufgrund geringerer UV-Einstrahlung waren im Kalktuff mehr Proteobacteria als Cyanobacteria vorhanden. Des Weiteren gab es deutliche Unterschiede zwischen den relativen Abundanzen der gesamten und aktiven proteobakteriellen Klassen im Biofilm. Die aktiven Funktionen der Biofilm-Mikrobiota einer Westerhöfer Bach Probe wurden mittels metatranskriptomischer Methoden genauer analysiert. Die meisten Transkripte der mikrobiellen Biofilmgemeinschaft umfassten Gene der Photosynthese, des Proteinmetabolismus, des Kohlenstoffmetabolismus und der Zellatmung. Um das metagenomische Potential des Westerhöfer Bach Biofilms zu erschließen, wurden vier „large-insert“ Metagenombanken konstruiert. Funktionsbasierende Durchmusterungsverfahren führten zur Identifikation von fünf bisher unbekannten Genen, die für proteolytische Enzyme kodieren und einem Gen-Cluster, welches für cellulolytische Enzyme kodiert. Bei dem zweiten untersuchten Habitat handelt es sich um eine mikrobielle Matte des hypersalinen Lake 21 auf Kiritimati. Die Mikrobialith-bildende Matte besteht aus neun klar abgegrenzten, unterschiedlich gefärbten Lagen, welche separat auf ihre bakterielle und archaelle Zusammensetzung analysiert wurden. Anhand der prokaryotischen Zusammensetzung und dem Sauerstoff- und Lichtgradienten ergab sich eine Einteilung der mikrobiellen Matte in drei Zonen. Im Allgemeinen erhöhte sich die prokaryotische Diversität mit Tiefe der Matte, wohingegen das Redoxpotential und der pH-Wert sanken. Passend zu den hydrochemischen Daten änderte sich die prokaryotische Zusammensetzung von der photisch-oxischen Zone, welche aus halophilen, oxygenen und anoxygenen Phototrophen und aeroben Heterotrophen bestand, zu Sulfat-reduzierenden Bakterien (SRB), Fermentierern und potentiell Sulfat-reduzierenden Archaeen in der Übergangszone. In der anoxischen Zone konnten hauptsächlich SRB, Fermentierer, Ammonium-oxidierende Archaea und geringe Mengen methanogene Archaeen detektiert werden. Von den kenianischen Natronseen Bogoria, Sonachi, Elementeita und Magadi wurde die prokaryotische Zusammensetzung und Diversität von Boden-, Sediment-, Wasser-, und mikrobiellen Mattenproben analysiert. Hier zeigte sich, dass Boden- sowie Sedimentproben hauptsächlich von Proteobacteria, Gemmatimonadetes, Firmicutes, Actinobacteria, Acidobacteria und Bacteroidetes bevölkert wurden, wohingegen in den Wasserproben Cyanobacteria vorherrschten. Die Archaeen wurden überwiegend von unterschiedlichen Vertretern der Halobacteria repräsentiert. In den humiden Proben wurden außerdem methanogene Archaeen und Thaumarchaeota nachgewiesen. Letztlich wurde in dieser Arbeit die bakterielle Zusammensetzung des Biofilms und des dazugehörigen Planktons von mikrobiellen Brennstoffzellen (MBZ) untersucht. Der erzeugte Datensatz demonstrierte, dass die aktive und gesamte bakterielle Lebensgemeinschaft in den einzelnen Replikaten minimal variierte. Generell zeigte sich, dass stromproduzierende MBZ eine niedrigere bakterielle Diversität aufwiesen als nicht stromproduzierende MBZ. Des Weiteren zeigte die Analyse, dass bisher unkultivierte Vertreter der Spezies Geobacter und Clostridium mit der Stromproduktion verbunden waren.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RodrigoCG_DISSERT_2010.pdf: 836774 bytes, checksum: 86ff894110e71c4fda4b7950daeb0674 (MD5) Previous issue date: 2010-02-26 / Nowadays generation ethanol second, that t is obtained from fermentation of sugars of hydrolyses of cellulose, is gaining attention worldwide as a viable alternative to petroleum mainly for being a renewable resource. The increase of first generation ethanol production i.e. that obtained from sugar-cane molasses could lead to a reduction of lands sustainable for crops and food production. However, second generation ethanol needs technologic pathway for reduce the bottlenecks as production of enzymes to hydrolysis the cellulose to glucose i.e. the cellulases as well as the development of efficient biomass pretreatment and of low-cost. In this work Trichoderma reesei ATCC 2768 was cultivated under submerged fermentation to produce cellulases using as substrates waste of lignocellulosic material such as cashew apple bagasse as well as coconut bagasse with and without pretreatment. For pretreatment the bagasses were treated with 1 M NaOH and by explosion at high pressure. Enzyme production was carried out in shaker (temperature of 27?C, 150 rpm and initial medium pH of 4.8). Results showed that T.reesei ATCC 2768 showed the higher cellulase production when the cashew apple bagasse was treated with 1M NaOH (2.160 UI/mL of CMCase and 0.215 UI/mL of FPase), in which the conversion of cellulose, in terms of total reducing sugars, was of 98.38%, when compared to pretreatment by explosion at high pressure (0.853 UI/mL of CMCase and 0.172 UI/mL of Fpase) showing a conversion of 47.39% of total reducing sugars. Cellulase production is lower for the medium containing coconut bagasse treated with 1M NaOH (0.480 UI/mL of CMcase and 0.073 UI/mL of FPase), giving a conversion of 49.5% in terms of total reducing sugars. Cashew apple bagasse without pretreatment showed cellulase activities lower (0.535 UI/mL of CMCase and 0,152 UI/mL of FPase) then pretreated bagasse while the coconut bagasse without pretreatment did not show any enzymatic activity. Maximum cell concentration was obtained using cashew nut bagasse as well as coconut shell bagasse treated with 1M NaOH, with 2.92 g/L and 1.97 g/L, respectively. These were higher than for the experiments in which the substrates were treated by explosion at high pressure, 1.93 g/L and 1.17 g/L. Cashew apple is a potential inducer for cellulolytic enzymes synthysis showing better results than coconut bagasse. Pretreatment improves the process for the cellulolytic enzyme production / Recentemente o etanol de segunda gera??o, obtido da fermenta??o dos hidrolisados de celulose, vem despertando a aten??o mundial por ser uma alternativa vi?vel e ambientalmente correta ao petr?leo, uma vez que aumentar a produ??o de etanol a partir do mela?o da cana-de-a??car, o etanol de primeira gera??o, implicaria na utiliza??o de terras destinadas a produ??o de alimentos. Entretanto, o etanol de celulose exige rotas tecnol?gicas que ainda o tornam pouco competitivo, como a produ??o de enzimas que quebrem a celulose em glicose, as celulases, e a ado??o de um processo de pr?-tratamento eficiente e de baixo custo capaz de diminuir o grau de intera??o que existe nas fibras vegetais. No presente trabalho, Trichoderma reesei ATCC 2768 foi cultivada em meio submerso para produ??o de celulases utilizando como substratos res?duos lignocelul?sicos, baga?o do ped?nculo de caju e baga?o de coco, sem tratamento e tratados com NaOH 1M e por explos?o a alta press?o. Os experimentos de produ??o das enzimas foram realizados em meio submerso e conduzidos em incubador rotat?rio (temperatura de 27?C, velocidade de agita??o de 150 rpm e pH inicial do meio de 4,8). Os resultados mostraram que T. reesei ATCC 2768 apresentou maior produ??o de celulases em meio contendo baga?o do ped?nculo de caju tratado com NaOH 1M (2,160 UI/mL de CMCase e 0,215 UI/mL de FPase), onde o consumo de celulose em forma de a??cares redutores totais foi de 98,38%, quando comparado com o mesmo tratado por explos?o a alta press?o (0,853 UI/mL de CMCase e 0,172 UI/mL de Fpase), apresentando um consumo de 47,39% de ART s. Os resultados mostraram ainda que a produ??o de celulase ? menor em meio contendo baga?o de coco tratado com NaOH 1M (0,480 UI/mL de CMcase e 0,073 UI/mL de FPase), chegando-se a 49,5% de ART s consumidos. O baga?o do ped?nculo de caju sem tratamento apresentou uma atividade bem inferior (0,535 UI/mL de CMCase e 0,152 UI/mL de FPase) quando comparado aos baga?os com tratamento e o baga?o de coco n?o-tratado n?o apresentou atividade enzim?tica. A concentra??o m?xima de c?lulas foi maior quando se utilizou como substrato os baga?os do ped?nculo de caju e casca de coco tratados alcalinamente, 2,92 g/L e 1,97 g/L, respectivamente, do que aqueles tratados por explos?o a alta press?o, 1,93 g/L e 1,17 g/L. Conclui-se que o ped?nculo de caju ? um potencial indutor ? s?ntese de enzimas celulol?ticas, apresentando-se melhor que o baga?o de coco bem como o tratamento melhora bastante o processo de s?ntese das enzimas.

Submitted by Sandra Pereira (srpereira@ufrrj.br) on 2017-06-05T14:54:01Z No. of bitstreams: 1 2010 - Samuel_Ribeiro_Passos.pdf: 16768295 bytes, checksum: 38c2614ad26085e9a101652551af84b5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-05T14:54:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010 - Samuel_Ribeiro_Passos.pdf: 16768295 bytes, checksum: 38c2614ad26085e9a101652551af84b5 (MD5) Previous issue date: 2010-02-23 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior, CAPES, Brasil. / The increasing demand for biological processes alternative, environmentally friendly and efficient in converting lignocellulosic material, expanding their application potential for agribusiness, motivates researches worldwide. Thus, organisms isolated in nature, in specific ecosystems, become increasingly important because of their physiological and metabolic diversity, which gives them a great potential in the development of biotechnological processes of interest to society. The aim of this study was to assess the microbial community associated with the intestinal tract of millipede Trigoniulus corallinus and bioprospecting for microorganisms with cellulolytic capacity. The millipedes were collected and incubated with litter in diets of grass (Paspalum notatum) and ?sabia? (Mimosa caesalpinifolia). Sampling occurred at 15, 30, 45, and 75 days of incubation. The intestinal tract of five individuals was removed, sectioned the posterior third, processed and stored in ultrasound. DNA from microbes associated with the intestinal tract, litter and coprolite was extracted, and DGGE analysis using 16S rDNA, DGGE group actinomycetes, and it was evaluated the presence of nifH genes. The 16s gene analysis by DGGE revealed a microbial diversity conditioned by the diet offered to 45 days. After this period, this effect was no longer visible. The community associated with coprolites and the type of litter was distributed in separate clusters of samples from the intestinal tract. This effect was not observed in the community assessment of actinomycetes, where the big difference for division of groups was the diet. The animals fed on grass litter showed a diverse community, and they were not influenced by time or compartmentalization. The samples associated with litter and coprolites were 80% similar to samples from the intestinal tract. In millipedes fed with material form Mimosa caesalpinifolia, the result was different, the samples of litter and coprolites where 50% similar to the intestinal tract. All samples had nifH genes detected by polymerase chain reaction. Samples collected at 45 days were also inoculated in mineral minimum medium of Busnell-Hass added carboxymethyl-cellulose (CMC) as sole carbon source. Colonies were evaluated for their ability to breakdown cellulose enzyme and 15 had an index greater than 1. The isolate that showed the highest rate (3.65) was subjected to further analysis. The microscope observation suggested that this was not an isolated but a complex of microorganisms acting on the degradation of cellulose. There is evidence of BNF in the intestinal tract of the millipede and microorganisms proliferated in CMC through the proper amplification of nifH genes and proliferation in medium within nitrogen. The community of prokaryotes was influenced by the diet offered to the community up to 45 days, and the actinomycetes community was conditioned by the diet. It was possible to isolate microorganisms and complexes of microorganisms with cellulolytic capacity, with great potential in the search for environmentally friendly technologies in generating agrobioenergy. / A crescente demanda por processos biol?gicos alternativos, ambientalmente favor?veis e eficientes na transforma??o de material ligninocelul?sico, ampliando seu potencial de aplica??o agroindustrial, estimula pesquisas em todo o mundo. Assim, microrganismos isolados na natureza, em ecossistemas espec?ficos, tornam-se cada vez mais importantes pela sua diversidade metab?lica e fisiol?gica, que lhes confere grande potencialidade no desenvolvimento de processos biotecnol?gicos de interesse ? sociedade. O objetivo deste trabalho foi avaliar a comunidade microbiana associada ao trato intestinal do dipl?pode Trigoniulus corallinus e a bioprospec??o de microrganismos com capacidade celulol?tica. Os dipl?podes foram coletados e incubados em dietas com serrapilheira de grama batatais (Paspalum notatum) e sabi? (Mimosa caesalpinifolia). As amostragens aconteceram aos 15, 30, 45 e 75 dias de incuba??o. O trato intestinal de cinco indiv?duos foi removido e seccionado o ter?o posterior tratado em ultrasom e estocado. Procedeu-se a extra??o de DNA da microbiota associada ao trato intestinal, serrapilheira e copr?lito, com an?lise por DGGE utilizando o gene 16S rDNA, DGGE para grupo actinomicetos e avalia??o da presen?a de genes nifH. A an?lise do gene 16s por DGGE revelou diversidade microbiana condicionada pela dieta oferecida at? os 45 dias. Ap?s este per?odo o efeito n?o foi mais vis?vel. A comunidade associada aos copr?litos e ao tipo de serrapilheira distribui-se em grupamentos separados das amostras oriundas do trato intestinal. O mesmo n?o foi observado na avalia??o da comunidade de actinomicetos, onde o grande diferencial para divis?o de grupos foi a dieta. Os animais alimentados com serrapilheira de grama mostraram uma comunidade diversa e n?o influenciada pelo tempo ou compartimentaliza??o. As amostras associadas ? serrapilheira e aos copr?litos foram 80% similares ?s do trato intestinal. Nos dipl?podes alimentados com sabi?, o resultado foi diferente, sendo as amostras de serrapilheira e copr?litos 50% similares ?s do trato intestinal. Todas as amostragens tiveram genes nifH detectados via PCR. Amostras coletadas aos 45 dias foram tamb?m inoculadas em meio mineral m?nimo de Busnell-Hass adicionado de carboxi-metil-celulose (CMC) como ?nica fonte de carbono. Os microrganismos isolados foram avaliados quanto ? capacidade de degrada??o de celulose e 15 apresentaram ?ndice enzim?tico maior que 1. O isolado com o maior ?ndice (3,65) foi alvo de outras an?lises. A visualiza??o em microsc?pio sugeriu que n?o se tratava de um isolado e sim de um complexo de microrganismos atuando na degrada??o da celulose. H? evidencias de FBN no trato intestinal do dipl?pode e microrganismos proliferados em meio CMC pela boa amplifica??o de genes nifH e prolifera??o em meio com aus?ncia de nitrog?nio. A comunidade de procariotos foi influenciada pela dieta oferecida at? os 45 dias e a comunidade de actinomicetos foi condicionada em fun??o da dieta. Foram isolados microrganismos e complexos de microrganismos com capacidade celulol?tica, com grande potencial para a busca de tecnologias ambientalmente sustent?veis na gera??o de agrobioenergia.

Foram estudados três procedimentos para o tratamento prévio de amostras provenientes de três sistemas de biodigestão anaeróbia operados com resíduos sólidos urbanos padronizados (RSUDp), com o fim de promover o desprendimento de células microbianas de fibras e outros materiais, e com isso obter um inóculo mais homogêneo para contagens celulares. Os tratamentos foram os seguintes: (a) suspensão de amostras em tampão fosfato e processamento em liqüidificador; (b) homogeneização mecânica e manual de amostras em solução mineral anaeróbia; (c) amostras submetidas a banho de ultra-som. O método do Número Mais Provável (NMP) foi utilizado para avaliar o número de bactérias celulolíticas e arqueas metanogênicas, em meio mineral contendo celulose em pó. Não foram constatadas diferenças entre os três tratamentos empregados, considerando-se os valores encontrados para ambos os grupos, da ordem de 102 células/mL. O tratamento com ultra-som foi escolhido para outras determinações em função da simplicidade quanto à manipulação. Assim, foram operados dois biorreatores anaeróbios com RSUDp para avaliação da reprodutibilidade dos valores das amostras após tratamento com ultra-som, para a determinação do número de microrganismos (celulolíticos, acetogênicos e metanogênicos) e avaliação da atividade microbiana anaeróbia na degradação do RSUDp. Os resultados das contagens de bactérias celulolíticas e arqueas metanogênicas pelo método do NMP em meio contendo celulose não foram superiores a 103 células/mL, e as réplicas foram bastante semelhantes. O aumento do número do grupo metanogênico pôde ser correlacionado com o aumento dos teores de metano no biorreator amostrado. As contagens de organismos acetogênicos e metanogênicos em meio mineral com fontes específicas revelou valores até 103 células/mL. Os tipos morfológicos predominantes nos exames microscópicos dos sistemas de biodigestão foram bacilos curvos, retos, sarcinas e cistos de sarcinas e as amostras dos tubos de contagem mostraram para celulolíticas, bacilos, cocos e sarcinas, para acetogênicas bacilos, bacilos espessos, cocos e cistos de sarcinas e para as arqueas metanogênicas bacilos fluorescentes e sarcinas. A evolução do processo de biodigestão anaeróbia nos dois últimos sistemas operados mostrou-se bastante próxima a proposta por BARLAZ et al. (1989b), em que o número de bactérias celulolíticas e de arqueas metanogênicas aumenta na fase considerada metânica acelerada. O conteúdo de sólidos totais diminuiu em 50% ao longo do processo e os teores de ácidos orgânicos voláteis diminuíram de 27,5 para 8, 79 g de ác. acético/L. / Three different treatments were applied to samples from three anaerobic biodigestion systems operated with standardized municipal solid waste to promote the release of microbial cells adhered to fibers and other materials, resulting in a more homogeneous inoculum to cellular counting. The following treatments were applied to the samples: a) suspension in phosphate buffer followed by blending; b) mechanical and hand homogenization in anaerobic mineral solution; c) sonication in ultrasound bath. The Most Probable Number (MPN) technique was employed to evaluate the populations of cellulolytic bacteria and methanogenic Archaea, in mineral medium containing powdered cellulose. The populations of both groups of microorganisms were close to 102 cells/mL independently of the treatment applied to release the cells and no clear distinction among them could be made concerning their efficiencies. In view of this fact the ultrasound treatment was employed in all other determinations due to its simple execution. Two anaerobic bioreactors operated with standardized municipal solid waste were monitored to evaluate the reliability of sonication as a procedure for cell release, to determine microorganism populations (cellulolytic, acetogenic bacteria and methanogenic Archaea) and to evaluate the microbial anaerobic activity concerning the biodegradation of the standardized municipal solid waste. Cellulolytic bacteria and methanogenic Archaea had similar populations (lower than 103 cells/mL) as well as acetogenic and methanogenic microorganisms (up to 103 cells/mL). The increase in the methanogenic population could be directly related to the increase of methane production in the studied reactor. The morphological types which predominate in the microscopic examinations of the biodigestion systems were curved and straight rods and sarcina. The tubes for MPN countings showed the presence of rods, coccus and sarcina for cellulolytic bacteria; rods, tick rods, coccus and sarcina for acetogenic bacteria and fluorescent rods and sarcina for methanogenic Archaea. The evolution of the anaerobic biodigestion process in the latter two monitored systems was very similar to the one proposed by BARLAZ et al. ( 1989b) where the number of cellulolytic bacteria and methanogenic Archaea increase during the accelerated methane phase. The total content of solids decreased 50% during the process and the volatile acidity decreased from 27,5 g acetic acid/L to 8,79 g acetic acid/L.