A Terra Preta Antropogênica (TPA) tem essa denominação porque é encontrada em sítios arqueológicos, onde viveram grupos pré-históricos e é considerada um dos solos mais férteis do mundo. Nela é encontrada grande quantidade de material deixado por grupos indígenas como fragmentos cerâmicos, artefatos líticos, e especialmente carvão pirogênico. Estudos realizados com o carvão pirogênico verificaram que ele aumenta a capacidade de trocas catiônicas nesses solos. Por meio de microscopia de fluorencência, foi observada a presença de microrganismos habitando esse carvão, no entanto, não se sabe quais seriam. Devido à falta de informações sobre a diversidade bacteriana nessas estruturas, este trabalho estudou a diversidade bacteriana em amostras de carvão pirogênico de solos TPA coletadas nos sítios Lagoa Balbina (Amazônia Central- Amazonas) e Mina I (Amazônia Oriental - Pará), através de técnicas moleculares independentes de cultivo. O estudo visou também comparar essa diversidade com a encontrada no solo de onde carvão foi isolado. As estruturas de carvão foram separadas fisicamente dos solos e seu DNA genômico total extraído e usado como molde em reação de PCR utilizando oligonucleotídeos do gene 16S rRNA para o Domínio Bacteria. O produto da PCR foi clonado em vetor e os clones foram sequenciados e comparados com o banco de dados de 16S rRNA do RDPX. Com a construção das bibliotecas de clones do gene 16S rRNA a partir das amostras de carvão pirogênico observou-se que existe maior número de bactérias desconhecidas no carvão pirogênico do que no solo onde ele foi isolado. Acidobacteria foi o filo predominante nas bibliotecas de carvão pirogênico das duas localidades de estudo, assim como na biblioteca do solo do sítio Mina I. Já na biblioteca do solo do sítio Lagoa Balbina houve predominância do filo Firmicutes. Por meio do método de rarefação foi possível constatar uma menor riqueza de UTOs nas comunidades bacterianas presentes nas estruturas de carvão pirogênico quando comparado à riqueza de UTOs das comunidades bacterianas cujo habitat é o solo. Mas quando se compara a riqueza de UTOs entre as estruturas de carvão isoladas das duas localidades, observa-se que a riqueza é maior no sítio Mina I. Os valores obtidos com os índices de diversidade revelaram menor diversidade de UTOs nas bibliotecas obtidas para o carvão pirogênico das duas regiões estudadas se comparado dos valores para as bibliotecas obtidas do solo da mesma região. Os valores obtidos com os métodos não paramétricos revelaram maior riqueza de UTOs para as bibliotecas do carvão do sítio Mina I e solo TPA do sítio Balbina. A análise da PCA revelou que as bibliotecas do sítio Balbina mostraram-se altamente similares. Em adição, a análise com S-Libshuff, verificou que todas as bibliotecas comparadas são significativamente diferentes quanto à composição das comunidades bacterianas. O carvão pirogênico não é uma estrutura inerte, pois é capaz de ser habitado por diferentes bactérias e a sua estrutura da comunidade bacteriana é diferente daquela de onde ele foi segregado / Anthropogenic Dark Earth (ADE) has this denomination because it is found at archeological sites, where prehistoric groups lived, and it is considered one of the most fertile soils of the world. In this soil a great amount of material left by indigenous groups was found as ceramic fragments, lithic workmanships, and especially pyrogenic black carbon. Studies accomplished with the pyrogenic black carbon verified that it increases the capacity of cationic changes in soils. Through fluorescence microscopy, the presence of microorganisms was observed inhabiting that black carbon, however, this community is still unknown,due to the lack of information about the bacterial diversity in those structures.This work studied the bacterial diversity in samples of pyrogenic black carbon of ADE soils, collected at the sites Lagoa Balbina (Central Amazon) and Mina I (Oriental Amazon), through molecular techniques independent of cultivation. The study also sought to compare that diversity with the one of the soil where black carbon was isolated. The structures of black carbon were separate physically from the soils and total genomic DNA was extracted and used as template in a PCR reaction, using primers of the 16S rRNA gene for the Bacteria Domain. The PCR product was used for construction of clone libraries and the clones were sequenced and compared with the 16S rRNA of RDPX database. The 16S rRNA gene clone libraries from the samples of pyrogenic black carbon, it shown that is a larger number of unknown bacteria in the black carbon than in the soil where it was isolated. Acidobacteria was the predominant phylum in the pyrogenic black carbon libraries from the both studied places, as well as in the soil library from Mina I site. However in the library Lagoa Balbina site there was predominance of the phylum Firmicutes. Through the rarefaction method it was possible to verify a smaller richness of OTUs in the bacterial communities presents in the pyrogenic black carbon structures when compared to the OTUs richness of the bacterial soil communities.But, when the OTUs richness is compared among the isolated structures of pyrogenic black carbon of the two places, it is observed that the richness is higher in the Mina I site. The values from diversity indexes revealed smaller diversity of OTUs in the pyrogenic black carbon libraries when compared with the soil libraries for the two studied areas. The obtained values with the nonparametric methods revealed larger OTUs richness in the black carbon library of Mina I site and in the ADE soil library of the Balbina site. The PCA analysis showed that the libraries of the site Balbina site were highly similar. In addition, the analysis with S-Libshuff verified that all of the compared libraries were significantly different in bacterial communities composition. The pyrogenic black carbon is not an inert structure, once it is capable of being inhabited by different bacteria, and its bacterial community structure is different from that one where is was segregated

A Terra Preta Antropogênica (TPA) ocorre somente em sítios arqueológicos na região amazônica. Estes solos de origem antrópica foram enriquecidos em nutrientes, provavelmente pelo manejo de restos orgânicos e do fogo pelas populações pré-colombianas. Em TPA, a presença de material orgânico estável e a grande atividade biológica indicam que este tipo de solo pode ser um local de alta diversidade microbiana, constituindo numa fonte de germoplasma microbiano. Contudo, atualmente não se tem conhecimento da biologia e, sobretudo da estrutura e diversidade das comunidades microbianas deste solo. O conhecimento sobre a diversidade microbiana trará compreensão das funções exercidas pelas comunidades microbianas no solo e o conhecimento das suas interações com outros componentes da biodiversidade, além de benefícios econômicos e estratégicos, como a descoberta de microrganismos potencialmente exploráveis nos processos biotecnológicos. Metabólitos secundários, como antibióticos e toxinas microbianas, podem ser considerados como produtos naturais de importância ecológica. Muitos metabólitos secundários produzidos por fungos e bactérias desenvolvem atividades multifuncionais através da via não-ribossomal, pelas enzimas peptídeo sintetase e policetídeo sintase, que são enzimas multidomínio e podem estar envolvidas na produção de sideróforos e antibióticos. Este estudo teve como objetivo a busca por peptídeos não-ribossômicos produzidos por bactérias isoladas de TPA e suas caracterizações bioquímica e molecular. Através de cultivo, 150 isolados foram selecionados de TPA para análise taxonômica por amplificação e seqüenciamento do gene 16S rRNA, após análise de restrição por enzima de restrição para se conhecer o polimorfismo genético dos isolados. De acordo com o seqüenciamento pôde-se agrupar esses isolados em 17 grupos. Os resultados indicaram a presença dos gêneros Pseudomonas, Bacillus, Arthrobacter, Janthinobacterium, Staphylococcus e Massili. Metabólitos extracelulares foram extraídos dos cultivos bacterianos, usando acetato de etila e clorofórmio, seguidos pela concentração dos extratos, para determinação da capacidade antimicrobiana e a produção de sideróforo foi avaliada usando-se cromoazurol S (CAS). Os resultados mostraram que treze dos 17 isolados apresentaram genes NRPS ou PKS, ou para ambos os genes, associados à produção de peptídeos não-ribossômicos. De todos os isolados estudados, 97% apresentaram produção de sideróforos e algumas espécies dos gêneros Bacillus, Pseudomonas, Arthrobacter e Janthinobacterium mostraram positivas em inibir o crescimento de cinco bactérias testes. A produção de sideróforos do tipo hidroxamato foi positiva para 8 isolados e 7 isolados para o tipo catecol, sendo que 2 isolados não apresentaram reação. Os resultados obtidos em espectrometria de massas Q-TOF indicaram a presença do antibiótico fenazina para o isolado Pseudomonas putida BCM 20, considerado de importância no controle biológico de diversas bactérias patogênicas. / The Anthropogenic Dark Earth (ADE) occurs mainly in archeological sites in the Amazon region. These soils from anthropic origin were enriched with nutrients, probably by the management of organic residues and fire produced by pre-Colombian populations. In ADE, the presence of stable organic matter and high biological activity indicate that this type of soil can be a site of a highly microbial diversity, appointing as a source of microbial germplasm. However, at the present time there is little knowledge about its biology, and especially the structure and diversity of the microbial communities from these soils. The knowledge about microbial diversity will promote a better understanding of the function promoted by the soil microbial community and the knowledge of its interaction with components from biodiversity, likewise the economical and strategic benefits, as for example the discovery of potential microorganisms for exploring biotechnological processes. Secondary metabolites, like antibiotics and microbial toxins, may be considered as natural products of ecological importance. Many of the secondary metabolites produced by fungi and bacteria develop multifunctional activities via non-ribosomal for peptide enzymes and polypeptide synthesis, that are multi-domain enzymes and can be involved in the production of siderophore and antibiotics. This study had the objective of searching for non-ribosomal peptides produced by bacteria isolated from ADE and its biochemical and molecular characterization. Through cultivation in selective media, 150 strains were isolated from ADE for taxonomic analysis by amplification and sequencing of the 16S rRNA gene, after the restriction analysis by restriction enzyme for knowing the genetic strains polymorphism. From the sequencing, it was possible to select these strains in 17 groups, with predominant genera - Pseudomonas, Bacillus, Arthrobacter, Janthinobacterium, Staphylococcus and Massili. Extracellular metabolites were extracted from the cultivated bacteria, using ethylacetate and chloroform, followed by detection of antimicrobial metabolites from bacterial supernatants. Siderophore production was evaluated using ChromoBlue S (CAS). The results from the strains representing the 17 groups showed that at least thirteen strains presented NRPS or PKS gene, or for both genes, associated to the production of non-ribosomal peptides. From all the studied strains, it was found that 97% presented the production of siderophore and that several species from the genera Bacillus, Pseudomonas, Arthrobacter and Janthinobacterium proved to be positive on bacterial growth inhibition. The production of hydroxamate-type siderophore was positive to eight strains and seven strains for the cathecol type, and two strains did not present any reaction. The results obtained from the Q-TOF mass spectrometry confirmed the production of 6-hydroxyphenazine-1-carboxylic acid from the isolated identified as Pseudomonas putida BCM 20. This compound belongs to a fully studied group of antibiotics for biological control against several pathogenic bacteria.

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