Los picoeucariontes que, junto con los procariontes heterotróficos y fototróficos, forman el picoplancton, pueden constituir una parte importante de la biomasa del mismo e incluso de todo el sistema. Su contribución a la producción primaria del ecosistema es también muy significativa. Pero hasta el momento la diversidad de la fracción eucariótica que forma la comunidad picoplanctónica marina era muy desconocida.La identificación de la fracción eucariótica del picoplancton en comunidades naturales es a menudo una tarea difícil, debido a su similar morfología y pequeño tamaño (< 5 mm). Algunos de ellos pueden ser discriminados a nivel de Clase mediante microscopía electrónica o cromatografía líquida de alta resolución (HPLC), pero en la mayoría de los casos no es posible hacer una identificación a más bajos niveles taxonómicos. Por otro lado, solo un pequeño porcentaje de estas especies picoplanctónicas puede crecer en cultivo, y además no hay garantía de que estos organismos aislados en cultivo sean los dominantes en la comunidad natural.La aproximación por técnicas moleculares basadas en análisis filogenéticos de secuencias de rRNA tales como la clonación y secuenciación, y técnicas de fingerprinting como la Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE) o la Terminal Restriction Fragemnt Length Polymorphism (T-RFLP), han sido una alternativa que nos ha permitido caracterizar con más detalle la diversidad del picoplancton eucariótico en muestras naturales de diferentes sistemas marinos. Se ha muestreado una gran variedad de sistemas, desde mar abierto a zonas costeras, gracias a diferentes campañas oceanográficas: Mar de Weddel-Scotia (campaña DOVETAIL; Paso Drake (campaña DHARMA); Atlántico Norte (campaña ACSOE-NAE); Mar de Alborán (campaña MATER´97, 98 y 99). En ellas se obtuvieron muestras que abarcaban tanto la variabilidad espacial como la variabilidad temporal de las comunidades del picoplancton eucariótico marino.Gracias a la realización de bibliotecas genéticas de algunas de estas muestras (pertenecientes a la Antártida, al Mar de Alborán y al Atlántico Norte), mediante secuenciación y comparación con el banco de datos, se obtuvo información acerca de la diversidad de los grupos filogenéticos presentes en estos diferentes ambientes. Los resultados mostraron una elevada diversidad filogenética incluyendo muchos grupos taxónomicos diferentes y miembros de grupos filogenéticos distantes. La mayoría de estos grupos taxónomicos se afiliaban a organismos conocidos del picoplancton eucariótico fototrófico como las prasinofíceas, que fueron las más representadas, así como también las primnesiofíceas. Otra fracción, menos frecuente, pudo afiliarse a grupos claramente heterotróficos tales como ciliados, algunas crisofíceas, cercomonadales y hongos. Pero también apareció otro elevado número de secuencias distintas a cualquier secuencia conocida y que correspondían a nuevos linajes tales como los nuevos estramenópilos y los nuevos alveolados. Estos nuevos linajes aparecieron ampliamente distribuidos tanto filogenética como geográficamente. Algunos de ellos pueden constituir una fracción importante de los microorganismos heterotróficos y jugar un papel crucial en la red trófica microbiana.Técnicas de fingerprinting como la DGGE y la T-RFLP, fueron usadas para el estudio en paralelo de la diversidad de picoeucariontes en estas muestras marinas. Gracias a la optimización de la DGGE usando cebadores específicos para amplificar un fragmento del gen rRNA 18S de eucariontes, se pudo estudiar la diversidad y variabilidad a gran escala, de una manera detallada, de las comunidades del picoplancton eucariótico marino presentes en muestras de la Antártida y del Mar de Alborán. Esto nos permitió observar cambios en su distribución y composición no sólo a lo largo de gradientes verticales, sino en relación con escalas espaciales y temporales. / Picoeukaryotes together with the heterotrophic and phototrophic prokaryotes, constitute the picoplankton. Picoeukaryotes can contribute an important part the picoplankton biomass and even to the total biomas of the system. Also, their contribution to the primary productivity of the ecosystem is very significant. However, very little is known about the diversity of the eukaryotic fraction of the marine picoplanktonic assemblages. The identification of picoeukaryotes in natural communities is difficult, principally due at their similar morphology and small size (< 5 mm). Some of them can be discriminated at the Class taxonomic level by electron microscopy or by HPLC pigment analyses, but most of them cannot be identified at lower taxonomic levels. Also, only a small percentage of the picoeukaryotes species grow in culture, and there is no guaranty that organisms currently available in pure culture are dominant in natural communities. The approximation with molecular techniques offers a promising alternative. The phylogenetic analyses of the rRNA sequences uses techniques such as cloning and sequencing, and/or fingerprinting techniques such as Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE) and Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism (T-RFLP). With these techniques I have characterized the diversity of eukaryotic picoplankton in natural samples from different marine systems. A wide variety of systems had been sampled from coast to open sea in different oceanographic cruises: Weddel-Scotia Sea (cruise DOVETAIL); Drake Passage (cruise DHARMA); North Atlantic Ocean (cruise ACSOE-NAE); Alborán Sea (cruises MATER´97, 98 y 99). Samples to study spatial and temporal variability of the marine eukaryotic picoplankton were obtained in all these cruises.Five genetic libraries were generated (two from the Southern Ocean, two from the North Atlantic Ocean and one from the Alborán Sea). By sequencing and comparison with the database I obtained information about the diversity of the phylogenetic groups present in the different marine systems. Results showed a high phylogenetic diversity. Most of these taxonomic groups were affiliated with known phototrophic picoeukaryotes such as prasinophytes (the most frequently represented) and prymnesiophytes. Other clones could be assigned to the heterotropic organisms such as ciliates, some crysophytes, cercomonads and fungi. But a significant number of sequences in the libraries did not show a close affiliation with any know class of organisms and formed two novel lineages: novel stramenopiles and novel alveolates. These novel lineages were abundant and widely distributed. Some of them may account for a large fraction of the heterotrophic microorganisms in the sea and could play an important role in the marine food webs.Fingerprinting techniques such as DGGE and T-RFLP were used to study de diversity of picoeukaryotes in these same samples. With the optimization of DGGE by using specific primers to amplify the 18S rRNA from eukaryotes we studied diversity and variability of the marine eukaryotic picoplankton assemblages present in samples from the Southern Ocean and the Alborán Sea. With these studies we obtained information about changes in their distribution and composition along the vertical gradient but also at larger spatial and temporal scales.

En aquest treball s'han estudiat diferents sistemes estratificats, un de bentònic (tapissos microbians del delta de l'Ebre) i tres de planctònics (estanyols d'en Cisó i el Vilar i el llac Gran d'Estanya), mitjançant l'ús combinat de tècniques de microbiologia moleculars (RFLP, DGGE i FISH) i clàssiques (microscòpia òptica i anàlisi dels paràmetres fisicoquímics). L'aplicació de les tècniques moleculars ens ha permès demostrar que genèticament hi ha variacions, tant en fondària com al llarg del temps, en l'estructura i la dinàmica de les poblacions microbianes que habiten en aquests ecosistemes. Les tècniques clàssiques aplicades, en canvi, s'han emprat per a relacionar aquests canvis genètics amb les fluctuacions ambientals i biològiques.Inicialment, es va determinar la distribució en fondària i al llarg del temps de diferents paràmetres fisicoquímics que s'estableixen en els sistemes estratificats estudiats. A continuació, es van caracteritzar mitjançant microscòpia òptica el gruix, el color i les poblacions dominants presents en cadascuna de les laminacions dels tapissos microbians. De la mateixa forma, al llac Gran d'Estanya es van descriure les poblacions dominants presents en les diferents fondàries. L'anàlisi preliminar de tots els sistemes estratificats estudiats ens va permetre demostrar que, en general, les condicions i les poblacions dominants es mantenien força semblants a les descrites en treballs anteriors. Posteriorment, es dugué a terme l'anàlisi molecular amb tècniques de caracterització genètica (RFLP i DGGE) i d'hibridació in situ (FISH), basades en l'estudi dels 16S ADNr i 16S ARNr, respectivament.En cadascuna de les laminacions i fondàries dels diferents sistemes estratificats estudiats, els gens dels 16S ARNr foren amplificats per PCR amb encebadors universals per als dominis Bacteria i Archaea. El primer dels dominis es va trobar àmpliament distribuït en tots els sistemes estratificats i es va detectar al llarg de totes les laminacions i fondàries estudiades. En canvi, el domini Archaea presentava una distribució més heterogènia i es detectava en el sediment negre dels tapissos microbians i en les fondàries dels llacs on les concentracions de sulfur d'hidrogen eren més elevades. A l'estanyol del Vilar i al llac Gran d'Estanya, a més, es van detectar membres d'aquest darrer domini en algunes fondàries de la part oxigènica.Seguidament, els productes de la PCR van ser digerits amb enzims de restricció d'alta freqüència de tall (AluI, HinfI i RsaI) i es van analitzar els patrons dels 16S ADNr-RFLP bacterians obtinguts per electroforesi en cadascun dels sistemes estratificats.Aplicant els mètodes UPGMA i MDS, la similitud entre els patrons dels 16S ADNr-RFLP ens va permetre obtenir les corresponents matrius a partir de les quals es va poder concloure que les mostres presentaven una distribució estacional en tots els sistemes estudiats, exceptuant les del llac Gran d'Estanya. Malgrat aquest fet, les diferències estacionals quant al nombre de fragments de restricció només foren estadísticament significatives als tapissos microbians del delta de l'Ebre i a l'estanyol del Vilar. En tots els sistemes estratificats estudiats, les diferents submostres es van subagrupar, majoritàriament, en funció de dos paràmetres abiòtics, la llum i la presència d'oxigen.Una vegada visualitzats els patrons de restricció, s'observà que els obtinguts en el període de barreja al llac Gran d'Estanya mostraven una gran similitud amb els de la part més fonda del llac en el període d'estratificació. Per a corroborar aquesta observació, es va decidir aplicar al llac Gran d'Estanya un altra tècnica de caracterització genètica: la DGGE. Els patrons resultants dels 16S ADNr-DGGE, igual que els dels 16S ADNr-RFLP, van confirmar aquesta similitud. L'aplicació d'aquesta tècnica, a més a més, ens va permetre obtenir una visió general de la diversitat bacteriana per escissió i seqüenciació de les bandes dominants. Les seqüències obtingudes foren afiliades dintre dels quatre fílums del domini Bacteria: Cianobacteria, Cytophaga-Flavobacterium-Bacteroides (CFB), Proteobacteria (classes a i b) i Chlorobi. L'anàlisi de les seqüències obtingudes demostrà que les diferències espacials eren degudes a variacions de les poblacions bacterianes dominants (Cianobacteria, Cytophaga-Flavobacterium-Bacteroides i a-Proteobacteria) detectades en cadascuna de les fondàries del llac. En canvi, les diferències estacionals existents eren degudes, principalment, a l'aparició del grup b-Proteobacteria a l'hivern i a l'aparició de Chlorobi a l'estiu.Al llac Gran d'Estanya, a més de la informació qualitativa obtinguda amb les tècniques de caracterització genètica, per primera vegada s'ha estudiat quantitativament com es distribueixen en fondària i al llarg del temps les poblacions d'organismes actius mitjançant l'aplicació de la hibridació in situ. Tot i estar limitada per la presència de partícules de naturalesa inorgànica i per una elevada proporció d'organismes fototròfics autofluorescents, la informació obtinguda amb aquesta tècnica ens va permetre descriure canvis espaciotemporals de les poblacions bacterianes (sondes Eub338, Non338, Srb338, Dsv698, Dss658, Alf968, Bet42a i Gam42a) i d'Archaeas (sonda Arch915) analitzades. Els percentatges d'hibridació obtinguts pel domini Bacteria foren superiors en la part superficial del llac en el període d'estratificació, mentre que el domini Archaea fou més abundant en la part més fonda del llac del mateix període. Pertanyents al domini Bacteria, i detectats en ambdós períodes de l'any estudiats, la distribució dels percentatges d'hibridació dels bacteris sulfatoreductors i dels a-, b- i g-Proteobacteria varià en fondària. La comparació entre els percentatges d'hibridació obtinguts i els patrons dels 16S ADNr-RFLP determinà que, en alguns casos, tot i haver-hi diferències quantitatives, aquestes no es reflectien qualitativament.Finalment, per a esbrinar com podien quedar afectats els RFLP obtinguts en mostres naturals per dos factors que influencien l'eficiència de la PCR, la presència de mals aparellaments entre els encebadors i les seqüències diana d'aquests i el diferent nombre d'operons d'ADNr, es va desenvolupar una aproximació teoricopràctica. Amb aquest propòsit, es van seleccionar quatre soques bacterianes de les quals es coneixien ambdós paràmetres i es van analitzar els RFLP de diferents mescles. Els resultats obtinguts van demostrar que tots dos factors contribuïen significativament a l'hora d'obtenir els perfils genètics. D'aquesta forma, un nombre alt d'operons d'ADNr permetia una eficiència de detecció més gran, i un grau d'homologia més baix entre els encebadors i les seves seqüències diana implicava una disminució d'aquesta. / At this work, it has been studied different stratified ecosystems (microbial mats from Tarragona; Lakes Cisó and Vilar from Girona and Lake Estanya from Osca) by combining molecular (RFLP, DGGE and FISH) and classic (microscopic analysis and physicochemical parameter analyses) microbiological techniques. The application of molecular techniques has demonstrated that spatial and seasonal changes in the microbial composition are occurring in these ecosystems, whilst the second ones have been important to relate these genetic variations to biotic and abiotic fluctuations.Initially, spatio-temporal distribution of different physico-chemical parameters was determined in the ecosystems. Microbial mats were macroscopically (thickness and colour of each layer) and microscopically (dominant microbial populations) characterised. In Lake Estanya, microscopic analysis was also performed. The results obtained showed that conditions and dominant populations were very similar as previously described. Finally, it was performed the molecular analysis by applying genetic fingerprinting techniques (RFLP and DGGE) and fluorescence in situ hybridisation (FISH), based on the study of 16S rDNA and 16S rRNA, respectively.Genomic DNA extracted from standard strains, microbial mats and lake samples were approximately 23 kb size. Specific primers for Bacteria and Archaea domains were used to amplify by PCR the 16S rRNA genes from the whole microbial community present in each layer or depth in the ecosystems. Eubacteria domain was detected in all sampling times and depths or layers. Archaea primers yielded positive for all sampling times but mainly gave detectable product in the deeper part of the ecosystems (the black horizon in the microbial mat and the part of the lakes were sulphide concentration was high). The last domain was also detected in Lakes Vilar and Estanya in oxygenic depths.Then, bacterial PCR products that were obtained from the different ecosystems were digested with three separate restriction enzymes (AluI, HinfI, and RsaI) and then 16S rDNA-RFLP patterns were analysed by electrophoresis. Scoring similarities using the Jaccard coefficient performed RFLP patterns comparison. Applying the unweighted pair group method (UPGMA) and multidimensional scaling (MDS) analysis, afterwards, results showed a seasonal distribution with exception of Lake Estanya. In each seasonal cluster, subsamples also grouped together depending on the presence or absence of two abiotic parameters, light and/or oxygen.By PCR-RFLP analysis, restriction patterns from the entire water column in Lake Estanya were very similar to the patterns obtained in the deeper part of this lake in the stratified period. DGGE was used to corroborate the results obtained by RFLP fingerprinting. As happened by RFLP analysis, DGGE patterns showed the same distribution. Later amplification of 16S rRNA genes, the number of DGGE bands was compared and dominant bands were excised, sequenced, and identified. It was useful to obtain a preliminary overview of the dominant bacterial diversity in this ecosystem. By DGGE analysis and sequencing, sequences from dominant bands were affiliated into four major phyla of the Bacteria domain: Cyanobacteria, Cytophaga-Flavobacterium-Bacteroides (CFB), Proteobacteria (a and b) and Chlorobium. In this lake, bacterial composition was changeable with depth, being differences displayed by the Cyanobacteria, Cytophaga-Flavobacterium-Bacteroides (CFB) and a-Proteobacteria. Also, bacterial composition showed a seasonal variation, being these changes related to the b-Proteobacteria and Chlorobi.Using FISH we obtained quantitative information throughout the entire water column in Lake Estanya. However, this information was limited due to the high fraction of autofluorescent phototrophic organisms. Although the percentages of cells hybridising with specific probes (Bacteria domain: probes Eub338, Non338, Srb338, Dsv698, Dss658, Alf968, Bet42a and Gam42a; Archaea domain: probe Arch915) were low, intrasample and intersample variations were detected in this lake. The comparison of the hybridisation percentages in both periods showed that Bacteria and Archaea domains were at higher concentrations in the stratified period than in the other one, being their maximum concentration located in the upper part of the lake and in the deeper ones, respectively. Belong to Bacteria domain, sulphate-reducing bacteria and Proteobacteria (a, b and g) concentrations were different depending on the depth and period analysed.In this study, we have also developed a theoretic and practical approximation to elucidate how the presence of mismatches at the primers annealing regions and the different number of rDNA operons per cell can influence PCR and subsequent restriction fragment length polymorphism (RFLP) analyses from bacterial populations. We have performed RFLP analyses of 16S rRNA genes amplified by PCR from mixed bacterial cultures showing different primers identity and number of rDNA operons. Our results clearly corroborate that both factors, number of rDNA operons and primers identity, clearly influence the 16S rDNA-RFLP estimations. It has been demonstrated that higher number of operons leads to a higher efficiency of detection, but a lower degree of primer complementarity implies a decrease in such efficiency.

La generació d’aigua residual és una conseqüència inevitable de les activitats humanes. Aquestes activitats modifiquen les característiques de les aigües de consum, contaminant-les i invalidant la seva posterior aplicació per altres usos. Abocar aquestes aigües sense depurar ocasiona danys, a vegades irreversibles, al medi ambient. D’altra banda, l’abocament d’aigües no depurades suposa riscos per la salut pública. Per aquesta raó, la depuració de les aigües residuals esdevé una necessitat important a la nostra societat. Les estacions depuradores d’aigües residuals (EDARs) constitueixen un dels processos biotecnològics més importants utilitzats arreu del món per depurar aigües residuals municipals i industrials. Des d’un punt de vista biològic, els microorganismes juguen un paper important en la depuració de les aigües residuals ja que són els principals responsables de l’eliminació de la matèria orgànica i dels nutrients d’aquestes aigües. D’altra banda, la reutilització de l’aigua s’està convertint en un aspecte cada vegada més important de la gestió sostenible dels recursos hídrics. En aquesta tesi s’ha estudiat la composició de les comunitats microbianes en diferents ambients relacionats amb la depuració d’aigües residuals i la seva reutilització. Per un costat, s’han estudiat i comparat les comunitats microbianes trobades en processos convencionals de depuració amb dos sistemes atípics de depuració d’aigua residual (un fang activat provinent d’una EDAR que processa aigua de mar i uns aiguamolls construïts). Per un altre, s’han determinat les diferències en el perfil microbià d’una aigua depurada versus una aigua dolça natural, amb la intenció de trobar un indicador alternatiu de qualitat de l’aigua. Finalment, s’ha analitzat la població microbiana associada amb els problemes derivats de la reutilització d’aigua. Les mostres del fang activat marí van ser analitzades utilitzant una aproximació completa per l’anàlisi de rRNA (electroforesi en gel de gradient desnaturalitzant, genoteca i hibridació in situ), obtenint-se una imatge de la composició de la comunitat completament diferent a la d’un fang activat convencional, amb la particularitat que es va trobar una presència molt baixa del grup Betaproteobacteria. A més, la detecció del gen funcional amoA va corroborar la presencia d’oxidadors d’amoni, que probablement eren de generes diferents als descrits en la literatura. Per un altra banda, les comunitats microbianes trobades en aiguamolls construïts experimentals pertanyien a espècies relacionades amb l’eliminació de matèria orgànica. L’estudi dels perfils d’aquestes comunitats va permetre determinar l’efecte del tipus de planta, el disseny hidràulic i la càrrega de matèria orgànica d’aquests sistemes en la seva composició. Comparant els nostres sistemes atípics de depuració amb els sistemes convencionals, es va poder concloure que cada sistema té la seva comunitat microbiana específica, adaptada a les seves condicions ambientals, duent a terme les mateixes funcions però amb diferents grups implicats. Tanmateix, l’examen dels perfils de diversitat microbiana d’aigües depurades provinents de EDARs i la seva comparació amb els perfils d’aigües naturals no contaminades mostrava que els efluents de depuradora tenen una empremta comú, que difereix de la d’una aigua natural. Segons això, tenint en compte els grups taxonòmics trobats més abundants en aquest tipus d’aigües, proposem l’ús de la ratio Bacteroidetes, Gammaproteobacteria i Nitrospira / Betaproteobacteria com a indicador alternatiu de qualitat ecològica de l’aigua. Pel que fa a la reutilització d’aigües, es va estudiar un exemple d’un problema de formació de biofilms derivat de l’ús d’aigua regenerada en un sistema de reg per goteig. En aquests biofilms la comunitat microbiana estava principalment composada per microorganismes termòfils i esporulats, la qual cosa suggereix que les altes temperatures dins de la infrastructura de reg van seleccionar aquestes poblacions. Per tant, sembla ser que les condicions en el sistema de reg poden ser més importants que la composició de la pròpia aigua regenerada. / Wastewater generation is an inevitable consequence of human activities. These activities modify the characteristics of the original waters, contaminating them and invalidating subsequent application for other uses. Dumping of raw sewage causes damage, sometimes irreversible, to the environment. On the other hand, the discharge of untreated sewage poses risks to public health. Thus, wastewater treatment becomes an important need in our society. Wastewater treatment plants constitute one of the most important biotechnological processes used worldwide to treat municipal and industrial sewage. From a biological point of view, microorganisms play an important role in wastewater treatment since they are the main responsible of the remove of organic matter and nutrients from this sewage. Furthermore, water reuse is becoming increasingly important as a component of sustainable management of water resources. In this thesis we investigated the composition of microbial communities in different environments related to wastewater treatment and reuse. First, we studied and compared the microbial communities found in conventional processes with two atypical treatment systems (activated sludge from a seawater-processing EDAR and constructed wetlands). On the other hand, we determined how different was the microbial profile of a treated wastewater versus a natural freshwater, and tried to find out an alternative indicator of water quality. Finally, we examined the microbial population associated with the problems arising from water reuse. Samples of a marine activated sludge were analyzed by using the full-cycle rRNA approach (denaturing gradient gel electrophoresis, clone libraries and in situ hybridization), obtaining a picture of the composition of the community completely different from a conventional activated sludge, with particularly a low presence of Betaproteobacteria. In addition, detection of the functional gene amoA corroborated the presence of ammonia oxidizers, corresponding probably to different genera from those described in the literature. On the other hand, the microbial communities found in experimental constructed wetlands belonged to species related with organic matter removal. The study of the profiles of these microbial communities allowed determining the effect of the type of plant, hydraulic design and organic matter load of these systems in their composition. Comparing our atypical treatment systems with conventional ones, we can conclude that each system has its specific microbial community, adapted to its environmental conditions, with the same functions being carried out by different groups. Besides, examination of microbial diversity profiles of treated wastewater from different EDARs and comparison with natural non-contaminated water showed that sewage effluents have a common fingerprint, which differs from natural water. Thus, taking into account the most abundant groups found in these types of waters, we proposed the use of the Bacteroidetes, Gammaproteobacteria and Nitrospira / Betaproteobacteria ratio as an alternative indicator of ecological water quality. Concerning water reuse, we focused on an example of a biofouling problem derived from the use of reclaimed water in a drip irrigation system. In these biofilms the microbial community was mainly composed of thermophilic and sporulated microorganisms, suggesting that high temperatures within the irrigation infrastructure selected these populations. Thus, it seemed that the conditions in the system may be more important than the composition of reclaimed water itself.

In this study we used the phytoremediation techniques to treatment diesel contaminated wetland soil. At first, we compared the four common wetland plants, Typha orientalis Presl, Cyperus malaccensis, Bolbos choenus planieulmis and Phragmites communis, on the treatment efficiency of the diesel contaminated wetland soils. From the results, we find out that the Typha orientalis Presl has highest growth rate and activity on rhizosphere among the four species. The Typha orientalis Presl was planted on artifical diesel contaminated wetland soil and incubated inside a greenhouse, while a control system without vegetation is compared. After 240 days, the result shows that soil planted with Typha orientalis Presl can enhance the microbial and dehydrogenase activity. And adding with nutrients can help plants to prevent the diesel stress. Finally, we utilized the PCR/DGGE methods to analyze soil microbial diversity. According to the DGGE profiles, presence of Typha orientalis Presl can augment microbial diversity . So far as degradation of TPH-d to be concerned, because of the period was too short, it doesn¡¦t have significant difference between treatments. However, presence of Typha orientalis Presl and addition of nutrients, the TPH-D degradation rate was measured to be approximately 80 % and concentration of TPH-D could degrade from 16000 mg kg-1 to 3500 mg kg-1 after 240 days.

In this study we attempt to use phytoremediation techniques to treat the contaminated soil of cadmium. The experiment is divided into two stages. In the first stage, we selected three different species of plants which could tolerate heavy-metals: vetiver (Vetiveria zizanioides), Pteris ensiformis cv. 'Victoriae' according to the past records, and Alternanthera philoxeroides (Mart.) Griseb, which were sampled from the metal contaminated site in Hunei, Kaohsiung county. These three species were planted in three pots with 10, 20 and 30 mg Cd kg-1 in soil respectively. After 9 weeks of the growth, the vetiver was found accumulating the highest Cd and grew better than the other two species. Therefore, we selected the species of vetiver in the second stage of experiment. First, the species of vetiver was planted in the pots with concentrations of 30 and 50 mg Cd kg-1 in soil respectively. Then the pots were put in the greenhouse for incubation. After the test was run for 210 days, we found that the species of vetiver was helpful in the increasing the number of species and amounts of each species of microbe ( total bacteria, fungi and actinomycete ), as well as dehydrogenase activity. Meanwhile, it was effective to decrease the bioavailability of cadmium. In addition, the infection rate of mycorrhizal fungi was increased , which showed that the species of vetiver could resist the cadmium stress in soils and stimulate the soil fertility. Finally, we use molecular biotechniques of PCR-DGGE to observe the microbial diversity in the contaminated soil. We found that the pots with 30 mg Cd kg-1 in soil had more number of bands than the pots with different Cd concentrations in soil, while the pots without vegetation was found more fruitful than vegetated pots. These experimental results indicated that the pots planted with the species of vetiver under this situation would help some special microorganisms to grow, and thus that the microbial diversity was reduced. The results also showed that the pots planted with vetiver with initial cadmium concentrations of 30 and 50 mg Cd kg-1 respectively, in soil exhibited the degradation rate of about 30 percent for both. It was not satisfied to this result in this study. However, the phytoextraction rates of cadmium were measured equal to 7.8 and 8.9 percent, respectively. According to these results, we suggested that the plant, which could hyperaccumulate heavy metals, might be used to increase the removable ability of cadmium in the future.

In this study, the phytoremediation techniques are used to treat the soil contaminated by pentachlorophenol(PCP).First, four plants species were selected,including Allium tuberosum, Vigna radiata (L.) Wilczek, Pennisetum alopecuroides, and Medicago sativa to compare their treatment efficiencies for PCP in soil.The experimental results showed that the species of Allium tuberosum presented the highest degradation rate 76% after 35-day test run with the initial concentration of 20mg/kg in soil. In the second stage,the species of Allium tuberosum was thus selected to run the tests of feasibility of using phytoremediayion to treat the soils contaminated byPCP.During the e xperiment,the pot tests inside a greenhouse were run for 330 days.The result indicated that the species of Allium tuberosum contributed to the increase of microorganism and dehydrogenase activity in the soil. Bisides,we also found that adding with nutrients could help Allium tuberosum to depress the PCP stress.The test with vegetation of Allium tuberosum and addition of nutrients showed that the PCP degradation rate was measured equal to 98.4% with the concentration of PCP degraded from 42mgkg-1 to 0.68mgkg-1 after 330days. Finally, molecule biotechnology of PCR-DGGE was applied to the test of observing the microbiota in the soils.According to the test results,we found that the diversity of microorganisms could be raised through planting the species of Allium tuberosum. The microbiota in the soils with PCP pollutant have more varieties than the microbiota in soils without vegetation, which was infered that the addition of PCP might stimulate the vitality of microbes in the soils. Moreover, comparing the microbiota on rhizosphere of the plant species and in the bulk soils, it was found that the actitivies of root exudates might be able to increase the varieties of rhizospheric microorganisms.

Abstrate: Ras proto-oncogenes are members of the superfamily of GTP-binding proteins. Many tyrosine kinase receptors, including those for epidermal growth factor, insulin, and nerve growth factor, signal through RAS proteins. The product of members of this oncogene family (H-, K-, N-ras) is a 21 kD protein with nucleotide binding activity, involved in the transduction of information from the cell surface to the nucleus. The three RAS proteins exit in two states: a resting state in which they are bound to GDP and an active state in which they bind GTP. The most common form of mutational activation of Ras oncogenes in human tumors is through single base substations affecting either the GTP-binding of main (codons 12 and 13) or the GTPase domain (codon 61) of the protein. Thus, mutant RAS proteins result in constitutive activation of the downstream signaling cascade because their affinity for GTP is increased or their GTPase activity is decreased, so that the protein cannot return to the resting state. To investigate we have screened 89 thyroid tumor specimens, which include 8 follicular carcinomas (FC), 42 papillary carcinoma (PTC), 2 anaplastic carcinoma (AC),5 Hurthle cell adenoma (HA), 12 follicular adenoma (FA) and 20 nodular goiter (NG), for mutation in three Ras genes using PCR and automatic sequencing. Four tumors contained Ras gene mutation. Of these, three were identified among FC (37.5%), which mutation were in the codon 61 of each Ras genes. One mutation were at codon 61 of N-ras in FA specimens (8.3%). In addition, 33.7% (30/89) of specimens contain H-ras codon 27 polymorphism. In conclusion, our data indicated that the prevalence rates of Ras gene mutation were 5.8% and 2.7% in thyroid carcinoma and thyroid benign adenoma, respectively. Other environmental or genetic factors might also involved in the thyroid tumorigenesis and worth further investigation. The data were further confirmed using the combination of the PCR and denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE). Four more cases of possible Ras mutation were detected which did not revealed by automatic sequencing , indicating that DGGE is a more sensitive method in detecting single nucleotide mutation. DGGE analysis should increase the detection rate of Ras gene mutation in our analysis.

The purpose of this study is to isolate and identify the crude oil-degrading bacteria from oil polluted soil. Their physiological characteristics and oil-degrading capability were also studied. Eight polluted soil samples were taken from the Kaohsiung Refingery Factory of the Chinese Petroleum Corporation (CPC). The microbiota of the Kaohsiung refinery soil sample P37-2 (#6) could degrade crude oil from 2000 ppm to 572 ppm in 10 days. Bacteria in polluted soil samples were selected and isolated by minimal medium with 2000 ppm crude oil as the sole carbon source. Biochemical test, PCR-DGGE, and 16S DNA sequencing were used to identify and characterize the bacteria isolates. Three strains were identified as Pseudomonas aeruginosa (NSYSU-1-1), Acinetobacter sp. (NSYSU-4-1), and Pseudomonas sp. (NSYSU-7-1). These three strains and microbiota #6 were tested for their capability of degrading the total petroleum hydrocarbons (TPH). We found that microbiota #6 performed better than the other three bacterial strains in degrading the crude oil. In this study, we also found temperature was not the major factor of influcing the biodegradation; however, high oxygen concentration and providing nitrogen soure couled improve the biodegradation rate. Although both NSYSU-1-1 and NSYSU-7-1 are Pseudomonas strains, they performed different on degrading the oil. All strains tested could degrade the crude oil to a concentration below 1000 ppm to meet the government emission standard. The bacterial strains and techniques developed in this study provide a choice for future bioremediation of crude oil pollution.

No description available.

La enfermedad celíaca (EC) es una enteropatía de carácter autoinmune en la que intervienen factores genéticos y ambientales. Es la enfermedad crónica intestinal más frecuente, y aunque puede presentarse a cualquier edad y con una gran variedad de síntomas, los casos típicos suelen manifestarse durante la infancia y cursar con síntomas gastrointestinales. En individuos genéticamente susceptibles a desarrollar la enfermedad la ingesta del gluten de la dieta causa una inflamación crónica en el intestino delgado que conduce a pérdidas en la integridad y la función de la mucosa intestinal. Los cambios histológicos que se generan en la mucosa de los enfermos celíacos pueden provocar la atrofia de las microvellosidades intestinales lo que conlleva malabsorción de nutrientes y manifestaciones intestinales y/o extraintestinales. El único tratamiento que existe para los celíacos es una dieta estricta exenta de gluten durante toda la vida. El mantenimiento de esta recomendación dietética es complejo debido a la presencia de gluten en la mayoría de los alimentos elaborados, de modo que los pacientes siguen expuestos al gluten y algunos continúan teniendo sintomatología, principalmente gastrointestinal, y mayores riesgos de salud. Como consecuencia se han abierto diversas líneas de investigación con el fin de desarrollar terapias complementarias y/o alternativas a la dieta sin gluten. Además del gluten y las características genéticas de los individuos, en el desarrollo de la EC intervienen otros factores como el tipo de lactancia o la incidencia de infecciones durante la infancia. Estos factores que pueden influir en la microbiota intestinal y en el desarrollo del sistema inmunitario. En los últimos años se ha demostrado que los pacientes celíacos presentan alteraciones en su microbiota intestinal en comparación con sujetos sanos. El objetivo de esta tesis ha sido avanzar en la caracterización de las alteraciones de la composición de la microbiota intestinal asociadas de forma primaria o secundaria a la EC, y establecer la posible función de los grupos microbianos relevantes en la patogénesis de la enfermedad. El estudio de las funciones de componentes específicos de la microbiota en la patogénesis y el riesgo de sufrir la enfermedad podrían permitir el posterior desarrollo de estrategias de intervención nutricional basadas en probióticos y/o prebióticos para mejorar el estado de salud de estos pacientes o reducir el riesgo de padecer la enfermedad. En el primer capítulo (estudios 1 y 2) se analizaron las poblaciones bacterianas fecales y duodenales de niños con EC y se compararon con las de controles mediante la utilización de la técnica de electroforesis en gel con gradiente desnaturalizante (DGGE). Mediante el uso de esta técnica se detectaron cambios en la diversidad y composición de las poblaciones bacterianas entre los grupos de individuos en estudiados. El siguiente capítulo se basó en la caracterización de algunos de los grupos bacterianos relevantes en la EC, bien por las diferencias detectadas a nivel cuantitativo respecto a controles o bien por su posible acción como patógenos oportunistas, mediante el uso de técnicas dependientes de cultivo. Se aislaron representantes de las poblaciones fecales de enterobacterias, estafilococos y bacteroides de individuos celíacos y controles y se identificaron a nivel de especie. Las especies dominantes se caracterizaron con el fin de determinar la presencia/ausencia de factores de virulencia. En estos estudios (estudios 3, 4 y 5) se observó que los individuos celíacos mostraban una mayor abundancia de las especies Escherichia coli, Staphylococcus epidermidis y Bacteroides fragilis que los controles, y en general estas especies presentaban mayor cantidad de genes que codifican factores de virulencia que los clones aislados del grupo control. Además se aislaron e identificaron bacterias cultivables asociadas a la mucosa duodenal de pacientes celíacos y controles con el fin de establecer posibles diferencias. En este estudio (estudios 6) se observó que los pacientes con EC presentaban una menor abundancia de miembros de la familia Streptococcaceae y una mayor abundancia de miembros de las familias Enterobacteriaceae y Staphylococcaceae, y en particular de Klebsiella oxytoca, S. epidermidis y Staphylococcus pasteuri. El último capítulo (estudio 7) se planteó con el fin de caracterizar el proceso de colonización intestinal de especies de Bacteroides en recién nacidos con riesgo de desarrollar la EC y determinar su relación con factores ambientales y genéticos. Para ello se monitorizó por DGGE las poblaciones de bacteroides de recién nacidos sanos con riesgo genético a desarrollar la EC. Los resultados determinaron que el genotipo de los recién nacidos sanos puede influir en los patrones de colonización de las poblaciones de Bacteroides y por lo tanto en el riesgo a desarrollar la enfermedad. / Sánchez Sánchez, E. (2013). Caracterización molecular de la microbiota de individuos celíacos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/32059