A cultura de trigo (Triticum aestivum L.) é a segunda maior do mundo e o Brasil ocupa o segundo lugar de produção na América do sul. Entretanto, a produtividade desta cultura pode ser limitada devido à ocorrência de doenças como a brusone, causada pelo fungo Pyricularia grisea e a doença denominada giberela, causada pelo fungo Fusarium graminearum Populações bacterianas associadas à rizosfera de trigo podem apresentar potencial como agentes de controle biológico de diferentes fitopatógenos. Neste contexto, esta pesquisa foi direcionada ao estudo da composição da comunidade bacteriana rizosférica do trigo e a busca por micro-organismos com potencial para o controle biológico da brusone e da giberela. Assim, para melhor compreensão das comunidades associadas ao trigo, foram realizadas coletas em duas regiões diferentes no Brasil, sendo possível a obtenção de 606 estirpes entre bactérias e actinobactérias da rizosfera do trigo e de solo de cultivo da mesma cultura. Destas, 16 apresentaram, em testes in vitro, potencial antagonista diante dos fungos fitopatogênicos Pyricularia grisea e Fusarium graminearum com diferentes porcentagens de inibição. Dez dos isolados selecionados apresentaram similaridade com a família Streptomycetaceae, porém, quatro linhagens necessitam de estudos mais detalhados, pois a similaridade foi baixa, podendo indicar uma espécie ainda não descrita; quatro linhagens demonstraram similaridade com a família Bacillaceae e dois com a família Paenibacillaceae. Na avaliação de produção de metabólitos secundários com efeito inibitório, apenas dez apresentam potencial, porém estudos mais detalhados se fazem necessários para a confirmação deste mecanismo. A análise de diversidade bacteriana demonstrou uma maior abundância do filo Actinobacteria, seguido pelo filo Proteobacteria e Acidobacteria em ambas as áreas amostradas, entretanto, o filo Acidobacteria foi o que demonstrou a maior variação entre as classes presentes nas diferentes regiões estudadas, indicando uma seleção da comunidade de acordo com a variedade do cultivar e o estádio de desenvolvimento do vegetal. A comunidade bacteriana de trigo apresenta micro-organismos com potencial para a inibição dos fungos causadores da brusone e da giberela, porém o efeito destas linhagens deve ser melhor investigado em condições de campo. A compreensão das comunidades bacterianas associadas ao trigo pode se apresentar como uma importante ferramenta para direcionar a busca por antagonistas. / Wheat (Triticum aestivum) is the second largest crop in the world and Brazil is in the second position in the ranking of production in South America. However, its productivity can be limited due to the occurrence of diseases like wheat blast, caused by the fungus Pyricularia grisea and the disease called Fusarium head blight (FHB), caused by the fungus Fusarium graminearum. Bacterial populations associated to wheat rhizosphere may have potential to act as biological control agents of different plant pathogens. In this context, this research aimed to look at wheat rhizosphere bacterial community and the pursuit of microorganisms with potential for the biological control of wheat blast and FHB. Given this, in order to study wheat bacterial communities, data collection was carried out in two different regions in Brazil, returning 606 bacterial and actinomycetes isolates from wheat rhizosphere and bulk soil. Among these,, 16 strains revealed antagonistic potential against both plant pathogens Pyricularia grisea and Fusarium graminearum, with different percentages of inhibition. Ten strains were selected out of the 16 and showed similarity with the family Streptomycetaceae, whereas four of them displayed a low similarity, requiring a deeper analysis and might indicate new species. Four isolates showed similarity with the family Bacillaceae and two with the family Paenibacillaceae. On the assessment of production of secondary metabolites with inhibitory effects, only ten strains were positive, but more detailed studies are necessary to confirm this mechanism. The analysis of bacterial diversity revealed a larger abundance of the phylum Actinobacteria, followed by the phylum Proteobacteria and Acidobacteria in both areas, however, the phylum Acidobacteria revealed more variation among its classes when both araes were compared, indicating a selection of the community according to the cultivar and the developmental stage. Wheat bacterial community presents microorganism with inhibition potential against fungi responsible for wheat blast and FHB, yet the effect of such strains should be investigated closely under field conditions. The understanding of bacterial communities associated to wheat may be seen as an important tool to help in the search for antagonists.

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.

Diese Arbeit untersucht die Reaktion der Stieleiche auf pflanzenparasitären Nematoden mittels RNA-Sequenzierung und Analyse von stabilen Isotopen und Fettsäuren. Einblicke in Rhizosphäreninteraktionen wurden über mutualistische Partner (Ektomykorrhizapilze, Rhizosphärenhelferbakterien), fungivore Collembolen und multitrophische Gemeinschaften gewonnen. Die Struktur und Biomasse der Mikroorganismen sowie die Fitness der Eichen wurden erfasst. Die Effekte wurzelfressender Nematoden auf die Eiche wurden durch das endogene rhythmische Wachstum des Baumes reguliert. Die Nematoden lösten eine stärkere Reaktion während des Sprosswachstumsschubs aus, u.a. Aktivierung von Abwehrmechanismen und Hemmung der Photosynthese, wohingegen beim Wurzelwachstumsschub pathogen bezogene Signale unterdrückt waren. Die Anwesenheit des Pilzsymbionten schwächte die Pflanzenabwehr und verbesserte die Stresstoleranz, was indirekt das Wachstum der Mikroorganismen förderte. Die Helferbakterien begünstigten den Mykorrhizapilz, was wiederum das Pflanzenwachstum stimulierte und dem negativen Effekt der Nematoden entgegenwirkte. Parasitäre Nematoden und fungivore Collembolen beeinflussten die Verteilung des pflanzlichen Kohlenstoffes unabhängig voneinander; Nematoden verringerten und Collembolen verbesserten die Allokation von Photoassimilaten in Gram-postiven Bakterien. Zudem war steigende trophische Diversität der Bodenfauna in der Rhizosphäre entscheidend für die Balance innerhalb der mikrobiellen Gemeinschaft, welche das Pflanzenwachstum fördert. Diese Arbeit stellt die Bedeutung der endogenen Ressourcenzuteilung von Pflanzen für unterirdische biotische Wechselbeziehungen heraus. Diese Pflanzenstrategie als bedeutender Faktor für Rhizosphärenprozesse sollte in zukünftige Studien Berücksichtigung finden. Die Einbeziehung der Hauptakteure in der Rhizosphäre ermöglicht zudem ein realistischeres Bild von Nematoden-Pflanzen Interaktionen und damit ein effektiveres Management. / This thesis investigated the response of Pedunculate oak to the plant-parasitic nematode Pratylenchus penetrans, using RNA-sequencing, stable isotope labelling and fatty acid analyses. Insight into rhizosphere interactions was gained by employing beneficial biotic partners (ectomycorrhizal fungi, rhizosphere helper bacteria), fungal grazers (Collembola) and multitrophic environments. Microbial biomass and community structure as well as oak fitness were assessed. The effects of root-feeding nematodes on oak were largely governed by the endogenous rhythmic growth of the tree. The nematodes triggered a stronger response during shoot flush, e.g. activation of multi-layered defence mechanisms and repression of photosynthesis, as compared to root flush where pathogen-related signalling was repressed. With the presence of the mycorrhizal symbiont plant defence was attenuated and stress tolerance enhanced, indirectly promoting the growth of rhizosphere microorganisms. The helper bacteria fostered the ectomycorrhizal fungus, which in turn stimulated plant growth, counteracting the negative effects of nematodes. Plant-parasitic nematodes and Collembola grazers had independent roles in plant carbon allocation patterns, with nematodes hampering whilst Collembola enhancing the flux of recent photoassimilates to Gram-positive bacteria. Lastly, increasing trophic diversity of the soil fauna in the rhizosphere of oaks was crucial for the maintenances of a microbial community equilibrium that promotes plant growth. In sum, this study highlights the importance of endogenous resource allocation pattern of plants in determining the outcome of belowground biotic interactions. Therefore such plant traits should be considered as important drivers for rhizosphere processes in future studies. Moreover, taking into account the rhizosphere main players in studies on parasitic nematode-plant interactions will result in a more realistic picture and thus more effective nematode management.

A cultura de trigo (Triticum aestivum L.) é a segunda maior do mundo e o Brasil ocupa o segundo lugar de produção na América do sul. Entretanto, a produtividade desta cultura pode ser limitada devido à ocorrência de doenças como a brusone, causada pelo fungo Pyricularia grisea e a doença denominada giberela, causada pelo fungo Fusarium graminearum Populações bacterianas associadas à rizosfera de trigo podem apresentar potencial como agentes de controle biológico de diferentes fitopatógenos. Neste contexto, esta pesquisa foi direcionada ao estudo da composição da comunidade bacteriana rizosférica do trigo e a busca por micro-organismos com potencial para o controle biológico da brusone e da giberela. Assim, para melhor compreensão das comunidades associadas ao trigo, foram realizadas coletas em duas regiões diferentes no Brasil, sendo possível a obtenção de 606 estirpes entre bactérias e actinobactérias da rizosfera do trigo e de solo de cultivo da mesma cultura. Destas, 16 apresentaram, em testes in vitro, potencial antagonista diante dos fungos fitopatogênicos Pyricularia grisea e Fusarium graminearum com diferentes porcentagens de inibição. Dez dos isolados selecionados apresentaram similaridade com a família Streptomycetaceae, porém, quatro linhagens necessitam de estudos mais detalhados, pois a similaridade foi baixa, podendo indicar uma espécie ainda não descrita; quatro linhagens demonstraram similaridade com a família Bacillaceae e dois com a família Paenibacillaceae. Na avaliação de produção de metabólitos secundários com efeito inibitório, apenas dez apresentam potencial, porém estudos mais detalhados se fazem necessários para a confirmação deste mecanismo. A análise de diversidade bacteriana demonstrou uma maior abundância do filo Actinobacteria, seguido pelo filo Proteobacteria e Acidobacteria em ambas as áreas amostradas, entretanto, o filo Acidobacteria foi o que demonstrou a maior variação entre as classes presentes nas diferentes regiões estudadas, indicando uma seleção da comunidade de acordo com a variedade do cultivar e o estádio de desenvolvimento do vegetal. A comunidade bacteriana de trigo apresenta micro-organismos com potencial para a inibição dos fungos causadores da brusone e da giberela, porém o efeito destas linhagens deve ser melhor investigado em condições de campo. A compreensão das comunidades bacterianas associadas ao trigo pode se apresentar como uma importante ferramenta para direcionar a busca por antagonistas. / Wheat (Triticum aestivum) is the second largest crop in the world and Brazil is in the second position in the ranking of production in South America. However, its productivity can be limited due to the occurrence of diseases like wheat blast, caused by the fungus Pyricularia grisea and the disease called Fusarium head blight (FHB), caused by the fungus Fusarium graminearum. Bacterial populations associated to wheat rhizosphere may have potential to act as biological control agents of different plant pathogens. In this context, this research aimed to look at wheat rhizosphere bacterial community and the pursuit of microorganisms with potential for the biological control of wheat blast and FHB. Given this, in order to study wheat bacterial communities, data collection was carried out in two different regions in Brazil, returning 606 bacterial and actinomycetes isolates from wheat rhizosphere and bulk soil. Among these,, 16 strains revealed antagonistic potential against both plant pathogens Pyricularia grisea and Fusarium graminearum, with different percentages of inhibition. Ten strains were selected out of the 16 and showed similarity with the family Streptomycetaceae, whereas four of them displayed a low similarity, requiring a deeper analysis and might indicate new species. Four isolates showed similarity with the family Bacillaceae and two with the family Paenibacillaceae. On the assessment of production of secondary metabolites with inhibitory effects, only ten strains were positive, but more detailed studies are necessary to confirm this mechanism. The analysis of bacterial diversity revealed a larger abundance of the phylum Actinobacteria, followed by the phylum Proteobacteria and Acidobacteria in both areas, however, the phylum Acidobacteria revealed more variation among its classes when both araes were compared, indicating a selection of the community according to the cultivar and the developmental stage. Wheat bacterial community presents microorganism with inhibition potential against fungi responsible for wheat blast and FHB, yet the effect of such strains should be investigated closely under field conditions. The understanding of bacterial communities associated to wheat may be seen as an important tool to help in the search for antagonists.

É crescente o reconhecimento da importância de micro-organismos diazotróficos assimbióticos em florestas tropicais. Nos últimos anos, tem sido demostrado que suas contribuições para o ganho de nitrogênio em ecossistemas naturais podem ser até maiores do que as contribuições dos sistemas simbióticos. No entanto, a diversidade e os mecanismos que determinam a estruturação das comunidades de diazotróficos assimbióticos são pouco conhecidos. Para compreender melhor a diversidade e a estruturação de suas comunidades na Floresta Amazônica, os diazotróficos assimbióticos da filosfera, serapilheira e rizosfera de nove espécies arbóreas em três épocas distintas foram avaliados utilizando-se sequenciamento em larga escala dos genes rRNA 16S e nifH. Os resultados mostraram que cada micro-habitat seleciona comunidades diazotróficas distintas, as quais variam também com a época do ano. As comunidades de diazotróficos também mostraram ser dependentes dos táxons das árvores, com o maior efeito seletivo na filosfera. Para todas as condições estudadas, as comunidades diazotróficas apresentaram altos índices de diversidade e riqueza, com os maiores índices de Shannon e Chao1 na Serapilheira (9,57 e 5222, respectivamente), em relação a filosfera (7,4 e 3145, respectivamente) e a rizosfera (8,65 e 2868, respectivamente). A maior proporção de bactérias diazotróficas em relação a comunidade total de bactérias, com base na abundância de sequências do gene rRNA 16S, foi observada na filosfera (23%), em relação a serapilheira (20%) e rizosfera (18%). De uma maneira geral, essa proporção relativa não foi afetada pela época de amostragem, muito embora as estruturas das comunidades tenham variado, sugerindo existência de redundância funcional para FBN. Os três micro-habitats mostraram dominância do filo Proteobacteria, com frequências aproximadas a 81% na filosfera, 93% na rizosfera de 82% na serapilheira. O filo Cyanobacteria apresentou frequências relevantes na filosfera e serapilheira, com aproximadamente 17% e 5%, respectivamente. Firmicutes mostrou frequências, na serapilheira e rizosfera, de aproximadamente 12% e 5%, respectivamente. Estes resultados mostram que os micro-organismos diazotróficos assimbóticos associados com as árvores podem ter um importante papel na entrada do nitrogênio em florestas tropicais e que a estrutura de tais comunidades é determinada pelo seu micro-habitat, hospedeiro e época do ano. / There is increasing recognition of the importance of assimbiotic diazotrophic microorganisms in tropical forests. In recent years, it has been shown that their contributions to the nitrogen inputs can be even higher than the contributions of symbiotic systems in natural ecosystems. However, the diversity and the mechanisms driving the assembling of the communities of assimbiotic diazotrophs in tropical forests are poorly understood. To better understand the diversity and assembling of the diazothrophs communities in the Amazon forest, the assimbiotic diazotrophs in the phyllosphere, litter and rhizosphere from nine tree species in three distinct times of year were evaluated using large-scale sequencing of 16S rRNA and nifH genes. The results showed that each microhabitat selected distinct diazotrophic communities, which were also affected by the time of year. The structure of the communities of putative diazotrophs were also dependent on the tree taxa, with greater selection effect on the phyllosphere. For all conditions studied, the communities of putiative diazothrophs showed high diversity indexes and OTU richness, with the highest Shannon and Chao1 indexes detected for the litter (9.57 and 5222, respectively), as compared to phyllosphere (7.4 and 3145, respectively) and rhizosphere (8.65 and 2868, respectively). The highest proportion of diazotrophic bacteria in relation to the total bacteria, based on the abundance of sequences of 16S rRNA genes, was observed in the phyllosphere (23%), as compared to litter (20%) and rhizosphere (18%). Overall, the relative abundance of dizothrophic bacteria in the bacterial community was not affected by the sampling time, even though the community structures varied, suggesting the occurrence of functional redundancy for BNF. In the three microhabitats, dominance of the phylum Proteobacteria, with frequencies of approximately 81% in the phyllosphere, 93% in the rhizosphere and 82% in the litter, was observed. Cyanobacteria showed significantly higher frequencies in the phyllosphere and litter, approximately 17% and 5%, respectively, as compared to rhizosphere. Firmicutes also showed high frequencies in the litter and rhizosphere, approximately 12 % and 5%, respectively. These results showed that the assimbiotic putative diazotrophic microorganisms associated with trees may play an important role in the input of nitrogen in tropical forests and that the structure of their communities is determined by the microhabitat, host taxon and time of year.

Beijerinckia sp., bactéria de vida livre fixadora de nitrogênio, comumente encontrada em solos tropicais lateríticos. A cianoficina produzida por cianobactérias é a única reserva nitrogenada intracelular descrita até hoje. O presente trabalho teve como principal objetivo verificar o acúmulo de material nitrogenado intracelular associado à Fixação Biológica de Nitrogênio em cinco isolados de Beijerinckia da rizosfera de cana-de-açúcar (Saccharum sp.). Os resultados mostraram um aumento na concentração de proteína celular total concomitantemente a atividade da nitrogenase durante a fase estacionária de todos os isolados. A fixação de nitrogênio durante esta fase sugere que o destino do nitrogênio fixado seriam os grânulos de armazenamento. A análise química desta reserva confirmou a presença de arginina em teor muito elevado em relação aos demais aminoácidos sugerindo uma reserva nitrogenada diferente da cianoficina. Em recombinantes de Escherichia coli confirmou-se um possível gene envolvido no armazenamento de material nitrogenado em Beijerinckia sp. / Beijerinckia sp. bacteria free-living nitrogen-fixing, commonly found in tropical lateritic soils. The cyanophycin produced by cyanobacteria is the only intracellular nitrogen reserve described to date. This study aimed to verify the intracellular buildup of nitrogen associated with Biological Nitrogen Fixation in five Beijerinckia isolated from the rhizosphere of sugarcane (Saccharum sp.). The results showed an increase in total cellular protein concentration concomitantly nitrogenase activity during the stationary phase of all isolates. The nitrogen fixation during this phase suggests that the fate of fixed nitrogen would be the storage granules. Chemical analysis of the reserve confirmed the presence of very high content of arginine in relation to other amino acids suggesting a different reserve of cyanophycin. In recombinant Escherichia coli confirmed a possible gene involved in nitrogen storage material in Beijerinckia sp.

Diazotróficos de vida-livre podem ser encontradas associadas à filosfera, dermosfera e rizosfera das espécies vegetais. Alguns dados sugerem que a fixação biológica de N2 (FBN) por bactérias assimbióticas representa uma entrada importante de nitrogênio nos ecossistemas tropicais, variando com as espécies vegetais e nas diferentes partes da planta. O presente trabalho teve como objetivos estimar a quantidade de N2 fixado de forma assimbiótica na filosfera, dermosfera e rizosfera sobre a copa das espécies vegetais Guapira oposita e Euterpe edulis, e avaliar a diversidade das bactérias assimbióticas, através da análise do gene rRNA 16S, em uma Restinga ,em Ubatuba, SP. O estudo foi realizado no Parque Estadual da Serra do Mar, Núcleo Picinguaba, em épocas de baixa e alta pluviosidade. A atividade da nitrogenase foi determinada pela técnica de redução do acetileno e as concentrações de etileno foram determinadas por cromatografia gasosa. A diversidade de bactérias que habitam filosfera, dermosfera e solo foi acessada por pirosequenciamento da região V4 do gene rRNA 16S. A maior fixação de N foi observada na dermosfera de E. edulis nas duas épocas de coleta (175,1± 53,4 ng cm-2 h-1; 97,2 ± 21 ng cm-2 h-1), as taxas de fixação de N mais baixas foram observadas no solo. Na época de alta pluviosidade, a FBN na filosfera de G. oposita (52,0 ± 12 ng cm-2 h-1) foi significativamente maior do que a filosfera de E. edulis (3,6 ± 06 ng cm-2. h-1) e do que no mesmo compartimento mas em diferentes épocas de coleta (7,5 ± 1,3 ng cm-2 h-1). O valor do 15N foi maior no solo onde a fixação de N foi mais baixa. Na filosfera e na dermosfera, a relação C/N foi mais baixa quando a FBN foi mais alta. A FBN no solo e serrapilheira de restinga apresentou grande variação espacial, com locais de alta atividade. As 188629 sequências obtidas foram agrupadas em 16727 Unidades Taxonômicas Operacionais (UTOs), distribuídos em 35 filos. Os principais filos detectados foram Proteobacteria (38%) e Acidobacteria (12%). As classes Alphaproteobacteria e Gammaproteobacteria foram as mais abundantes nos três compartimentos. Potenciais fixadores de N foram detectados nas classes Alpha Beta e Gammaproteobacteria. A abundância de cianobacterias fixadoras de N na filosfera e na dermosfera foi baixa, indicando que outros diazotróficos também colonizam esses ambientes e contribuem com a FBN. / Free-living N2 fixing bacteria can be found associated with the phyllosphere, bark and rizosphere of the diferent plant species. Some data suggest that biological N2 fixation (BNF) by free-living bacteria represents an important input of nitrogen in tropical ecosystem, varying with the plant species and in different parts of the plant. This study aimed to estimate the amount of N2 fixed in the phyllosphere, bark and soil under the canopy of Guapira opposite and Euterpe edullis, and evaluate the diversity of bacteria through the sequencing of the 16S rRNA gene analysis, the phyllosphere, bark and soil in a Restinga area, Ubatuba, SP. The study was conducted in the Parque Estadual da Serra do Mar, Núcleo Picinguaba in seasons of low and high rainfall. Nitrogenase activity was determined by the acetylene reduction assay (ARA) and ethylene concentrations were determined by gas chromatography. The diversity of bacteria in the phyllosphere, bark and soil was accesed using pyrosequencing of the 16S rRNA V4 region. The bark of Euterpe edullis was higher at both sampling times (175,1±53,4 ng. cm-2. h-1, 97,2±21 ng. cm-2. h-1). The BNF rates were lower in soil. In high rainfall conditions, the BNF in the phyllosphere of Guapira opposite increased significantly (52,0±12 ng. cm-2. h-1) when compared with Euterpe edullis (3,6 ± 06 ng. cm-2. h-1) and Guapira opposite (7,5 ± 1,3 ng. cm-2. h-1) phyllosphere. The value of 15N was higher in the soil where the rates of FBN was lower. In the phyllosphere and bark, C/N was lower when BNF was higher. BNF in soil great spatial variation with areas of high activity. The 18.629 sequences obtained were grouped into 16.727 Operational Taxonomic Units (OTUs) distributed in 35 phyla. The main phyla Proteobacteria represented 38% of the OTUs and Acidobacteria 12% of the UTOs. The classes Alphaproteobacteria and Gammaproteobacteria were the most abundant in the three compartmens. Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria and Gammaproteobacteria were the main potential N-fixers. The abundance of nitrogen-fixing Cyanobacteria in the phyllosphere and bark was low, indicating that others diazotrophics also colonize these environments and contribute with BNF.

Submitted by Celso Magalhaes (celsomagalhaes@ufrrj.br) on 2017-05-05T12:14:40Z No. of bitstreams: 1 2010 - Ricardo Ant?nio Tavares de Macedo.pdf: 1168736 bytes, checksum: f5cc6d2a34b5331058f2910d1fe16678 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-05T12:14:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010 - Ricardo Ant?nio Tavares de Macedo.pdf: 1168736 bytes, checksum: f5cc6d2a34b5331058f2910d1fe16678 (MD5) Previous issue date: 2010-10-29 / Bean plants can get nitrogen from soil organic matter, fertilizer or biological fixation of atmospheric N2 (BNF). However, the biological process in this culture has shown low efficiency under field conditions. As a result, many farmers do not inoculate the seeds with efficient strains of rhizobia, being fertilizer the main source of N to this culture. Besides the absence of inoculation, high doses of N applied to the soil inhibit nodulation and BNF. However, the reasons for this inhibition are not fully understood, especially because the N is uptaked as nitrate (NO3 -) and ammonium (NH4 +). Whereas the rhizosphere of plants grown with nitrate is alkalized and ammonium is acidified, the aim of this study was evaluate the effect of pH changes in rhizosphere (pHR), caused by the metabolism of these N sources, in start of nodules formation. The experiments were conducted in growth chamber with average brightness of 400 lux, photoperiod of 12/12 hours (light/dark) and temperature 25?C ? 2?C. Plants were grown in pots with sand, soils with low (8%) and medium (25%) clay content and nutrient solution. In the 1st test (salinity) was found that ammonium had the greatest increase in electrical conductivity of the sand (EC), obtained with a 60 KgN ha-1 the value of 1.655 mS cm-1 with ammonium and 1.301 mS cm-1 with nitrate. In the following assay were compared two contrasting cultivars in capacity of nodulate, which confirmed the high (Ouro Negro) and low (Rio Tibagi) capability. As among cultivars were not significant differences in the values of pHR, in others experiments was evaluated Ouro Negro only. In this assay and in others ammonium was the source of N with more capacity of rhizosphere acidify and inhibit nodulation. Through regression analysis for each N source, was given the dose of total inhibition of nodulation (critical level), pHR at this dose and the dose which was 80% of maximum nodulation (dose of coexistence). In general, was verified the lowest doses of critical level and coexistence using ammonium than with nitrate. In the sand test (Ouro Negro sampled 20 DAE) for ammonium and nitrate the doses of coexistence was 13 and 58 KgN ha-1 and the values of pHR was 3,95 and 5,59, respectively. In test with different soil types (20 DAE), the dose of coexistence was lower with ammonium than nitrate, being in soil with lower clay content 18 e 41 KgN ha-1 and soil with higher clay content 15 e 27 KgN ha-1, respectively. The values of pHR for ammonium and nitrate were 4,69 and 6,08 in soil with lower clay content and 4,23 and 4,63 in soil with higher clay content, respectively. In this test the neutralizers alleviated acidification of the rhizosphere and nodulation was optimized. In test with leaf application of N, ammonium also more acidify the rhizosphere and promoted less nodulation (pHR 4,15 and 14 nodules plant-1) compared to nitrate (pHR 5,03 and 27 nodules plant-1). In the 6th experiment (20 DAE) the dose of 115 kgVO4 ha-1 allowed that highest dose of ammonium did not make changes in pHR, allowing also the dose of coexistence of 46 KgN ha-1 for ammonium as source of N. In all tests, the highest N rates from all sources completely inhibited nodulation, suggesting that these doses were the occurrence of others inhibiting factors independent of pH and not measured. / O feijoeiro pode adquirir nitrog?nio da mat?ria org?nica do solo, de adubos ou da fixa??o biol?gica do N2 atmosf?rico (FBN). Entretanto, nesta cultura o processo biol?gico tem apresentado baixa efici?ncia nas condi??es de campo. Em fun??o disso, muitos produtores n?o inoculam as sementes com estirpes eficientes de riz?bio, sendo a aduba??o a principal fonte de N para esta cultura. Al?m da aus?ncia da inocula??o, altas doses de N aplicadas no solo inibem a nodula??o e a FBN. No entanto, as causas para esta inibi??o n?o s?o totalmente esclarecidas, especialmente pelo fato do N ser absorvido na forma de nitrato (NO3 -) e am?nio (NH4 +). Considerando que a rizosfera da planta crescida com nitrato ? alcalinizada e com am?nio ? acidificada, este trabalho teve o objetivo de avaliar o efeito das altera??es de pH rizosf?rico (pHR), causadas pelo metabolismo destas fontes de N, no in?cio da forma??o de n?dulos. Os experimentos foram realizados em c?mara de crescimento com luminosidade m?dia de 400 Lux, fotoper?odo de 12/12 horas (luz/escuro) e temperatura de 25?C ? 2?C. As plantas foram crescidas em vasos com areia, solos com baixo (8%) e m?dio (25%) teor de argila e em solu??o nutritiva. No 1? ensaio (salinidade) foi verificado que o am?nio causou maior eleva??o da condutividade el?trica da areia (CE), obtendo-se na dose de 60 kgN ha-1 o valor de 1.655 ?S cm-1 com am?nio e de 1.301 ?S cm-1 com nitrato. No ensaio seguinte foram comparadas 2 cultivares contrastantes quanto ? capacidade nodular, que confirmaram a alta (Ouro Negro) e a baixa (Rio Tibagi) capacidade. Como entre as cultivares n?o ocorreram diferen?as expressivas nos valores de pHR, nos demais experimentos avaliou-se apenas a Ouro Negro. Neste ensaio e nos demais o am?nio foi a fonte de N que mais acidificou a rizosfera e inibiu a nodula??o. Atrav?s de an?lises de regress?o para cada fonte de N foi determinada a dose de inibi??o total da nodula??o (n?vel cr?tico), pHR nesta dose e a dose onde ocorreu 80% da m?xima nodula??o (dose de conviv?ncia). Em geral, foram observadas as menores doses de NC e de conviv?ncia com uso do am?nio do que com nitrato. No ensaio em areia (cv Ouro Negro coletada aos 20 DAE), para am?nio e nitrato as doses de conviv?ncia foram 13 e 58 kgN ha-1 e os valores de pHR 3,95 e 5,59, respectivamente. No ensaio em diferentes tipos de solo (20 DAE), a dose de conviv?ncia foi menor com am?nio do que com nitrato, sendo no solo com menor teor de argila 18 e 41 kgN ha-1 e no solo com maior teor de argila 15 e 27 kgN ha-1, respectivamente. J? os valores de pHR para am?nio e nitrato foram 4,69 e 6,08 no solo com menor teor de argila e 4,23 e 4,63 no solo com maior teor de argila, respectivamente. Neste ensaio os neutralizantes aliviaram a acidifica??o da rizosfera e otimizaram a nodula??o. No ensaio com aplica??o de N via foliar, o am?nio tamb?m acidificou a rizosfera e promoveu menor nodula??o (pHR 4,15 e 14 n?dulos planta-1) em rela??o ao nitrato (pHR 5,03 e 27 n?dulos planta-1). No 6? experimento (20 DAE) a dose de 115 kgVO4 ha-1 permitiu que na mais alta dose de am?nio o pHR n?o sofresse altera??es, permitindo tamb?m a dose de conviv?ncia de 46 kgN ha-1 para o am?nio. Em todos os ensaios, as mais altas doses de N de todas as fontes suprimiram a nodula??o, sugerindo que nestas doses ocorreram fatores inibidores independentes do pH e n?o mensurados.

Submitted by Jorge Silva (jorgelmsilva@ufrrj.br) on 2017-05-26T20:53:49Z No. of bitstreams: 1 2010 - Joice de Jesus Lemos.pdf: 529861 bytes, checksum: 869aef193d0f1b7b1b385f7ee3a2de73 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-26T20:53:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010 - Joice de Jesus Lemos.pdf: 529861 bytes, checksum: 869aef193d0f1b7b1b385f7ee3a2de73 (MD5) Previous issue date: 2010-08-31 / CAPES / With the aims to study the efflux of H+ or OH- due nitrogen sources on the process of infection of Fusarium oxysporum f. sp. phaseoli in the rhizosphere of two beans cultivars Diamante Negro (susceptible) and Ouro Negro (more resistant), a series of experiments were done in greenhouse and growth chamber. Were applied to three different sources of nitrogen (N-N2 N-NO3- and N-NH4+) in three nitrogen concentrations (0, 30 and 120 kg ha-1), in plants grown in clay and sand soil. In addition, an experiment was conducted with different concentrations of inoculum of Fusarium (0, 10 ? and 106 conidia mL-1) in greenhouse in order to know the concentration that would affect the infection and when applied the fungi. Overall, the results suggested that nitrate decreased the infection process of Fusarium and ammonium increase. The association between nitrate with the cultivar more tolerant Ouro Negro, decreased the perceptual infection of fungi. The source of nitrogen influence of pH of rhizosphere occurred interaction with the type of soil. In all the experiments, found lower numbers of nodules. The concentration of inoculum or the times of inoculation not produce effect in the perceptual of infection. / Foram realizados estudos com duas cultivares de feijoeiro comum (Phaseolus vulgaris L.), a Diamante Negro, considerada suscet?vel ao Fusarium oxysporum f. sp. phaseoli e a Ouro Negro, mais resistente a esse fungo causador da murcha-de-fus?rio. Os experimentos foram instalados em c?mara crescimento ou em casa de vegeta??o. O objetivo deste trabalho foi o de analisar a influ?ncia da libera??o OH- ou H+ devido ao uso de fontes nitrogenadas na infec??o do fungo. Foram utilizadas tr?s fontes de nitrog?nio (N-N2, N-NO3 ? e N-NH4+) e diferentes doses de nitrog?nio (0, 30 e 120 kg ha-1) com plantas inoculadas com o referido fungo, crescidas no substrato areia ou em solos com diferentes teores de argila. Tamb?m foi realizado um experimento utilizando diferentes concentra??es de in?culo do Fusarium (0, 10? e 106 con?dios mL-1) com o objetivo de analisar qual concentra??o afetaria mais a infec??o na presen?a de fontes nitrogenadas. Foram analisados, o percentual de infec??o do Fusarium, o pH da rizosfera e n?o rizosf?rico, massas da parte a?rea e ra?zes secas, e o n?mero de n?dulos em diferentes ?pocas de amostragem. De modo geral foi observado que a fonte nitrato diminuiu o processo de infec??o do Fusarium e a fonte am?nio aumentou. Foi confirmado que a cultivar Ouro Negro ? mais tolerante ao fungo e que quando associada ? fonte de nitrog?nio nitrato aumentou ainda mais a resist?ncia. O pH da rizosfera e n?o rizosf?rico foram influenciados pela fonte de nitrog?nio: nitrato aumenta, e am?nio diminui. Os dados do trabalho sugeriram haver intera??o entre a fonte de nitrog?nio x dose x cultivar x solo. O n?mero de n?dulos encontrado nas condi??es experimentais foi baixo, especialmente nas amostragens na fase inicial do ciclo.

A Caatinga, bioma exclusivamente brasileiro, inserido no clima semiárido nordestino, apresenta xerófitas com alta resistência aos períodos de seca. Estas plantas associam-se a micro-organismos que também se encontram bem adaptados, desenvolvendo mecanismos de proteção celular contra o estresse hídrico, assim como proteção vegetal contra os efeitos negativos da dessecação. O presente estudo buscou compreender as bactérias associadas às cactáceas da Caatinga, analisando a estrutura das comunidades bacterianas de solo e da rizosfera de Cereus jamacaru durante a alteração do período chuvoso para o de seca, identificando os grupos dominantes e discutindo algumas funções que possibilitem a manutenção da interação solo-cacto-micro-organismo durante o período de seca. Além disso, buscou selecionar bactérias tolerantes à seca e que fossem capazes de promover crescimento de plantas sob estresse hídrico. Amostras foram coletadas ao longo da Caatinga, em cinco estados: BA, CE, PI, PB e RN totalizando cinco pontos. Com o uso de metodologias independentes de cultivo, foi possível observar que o período de amostragem (chuvoso/seca) foi o principal responsável pela alteração na estrutura das comunidades bacterianas. Os filos Proteobacteria e Bacteroidetes foram abundantes durante o período chuvoso e os filos Actinobacteria e o gênero Bacillus abundantes durante o período de seca. Com o uso de metodologias dependentes de cultivo, foram isoladas com bastante frequência linhagens pertencentes ao gênero Bacillus, capazes de crescer em meio com reduzida atividade de água e com alguns mecanismos de proteção contra a dessecação, como a produção de exopolissacarídeos e biofilme. Além disso, várias linhagens apresentaram mecanismos de promoção de crescimento de plantas diretos e/ou indiretos, como produção de fitohormônio, disponibilização de P por meio de solubilização, fixação de nitrogênio, redução dos efeitos negativos do estresse causados por etileno, produção de celulase e amônia. Uma linhagem de Bacillus sp. foi capaz de promover crescimento de milho sob estresse hídrico, incrementando alguns parâmetros vegetais analisados. São discutidos o uso de consórcio bacteriano entre duas linhagens, além dos mecanismos que os micro-organismos dispõem para tolerar condições ambientais adversas e ainda as funções que estes micro-organismos podem ter na proteção vegetal contra a dessecação. / Caatinga, a Brazilian unique biome, inserted in the semi-arid climate of Brazilian northeast, presents xerophytes with high resistance to drought periods. These plants are found in association with well-adapted microorganisms that have evolved some cellular protection mechanisms against water stress, as well as plant protection against the negative effects of desiccation. This work aimed to study the bacteria associated to some Caatinga cacti, with respect to the structure of bacterial communities of bulk soil and rhizosphere of Cereus jamacaru during the modification of rainy season to dry season, identifying the dominant groups and discussing some functions that enable the soil-cactus-microorganism interaction maintenance during drought. Besides, we searched for drought-tolerant bacteria able to promote plant growth under water stress. Samples were collected along the Caatinga biome in five states: BA, CE, PI, PB, and RN in a total of five points. With unculturable techniques, it was possible to observe that the sampling season (rainy/dry) was the main driver for the modification of bacterial communities\' structure. Proteobacteria and Bacteroidetes phyla were the most abundant during the rainy season while phylum Actinobacteria and Bacillus group were the most abundant during the dry season. With culturable techniques, it was observed a high frequency of strains belonging to genus Bacillus that were able to grow in medium at reduced water activity and displaying some mechanisms of desiccation protection such as the production of exopolysaccharides and biofilm. Furthermore, several strains showed mechanisms of direct and/or indirect plant growth promotion, like the production of fitohormone, availability of P through solubilization, nitrogen fixation, reduction of negative effects caused by stress-induced ethylene, production of cellulase and ammonia. One strain of Bacillus sp. was able to promote maize growth under water stress, increasing some of the analyzed plant parameters. The use of bacterial consortium between two strains, as well as mechanisms displayed by microorganisms under adverse environmental conditions and their functions in plant protection against desiccation are also discussed.