O nitrogênio é um elemento essencial à vida na Terra. Em geral, a disponibilização desse elemento para os seres vivos se dá por meio da fixação biológica do nitrogênio (FBN). Os micro-organismos capazes de realizar a FBN são denominados de diazotróficos e contêm o complexo enzimático da nitrogenase. Por ser um processo extremamente dispendioso, a FBN é regulada, principalmente em nível transcricional, em resposta à quantidade de nitrogênio fixado e aos níveis de oxigênio. Os mecanismos de regulação do processo em bactérias Gram-negativas estão bem caracterizados, porém, em bactérias Gram-positivas, os estudos ainda são escassos. Paenibacillus riograndensis SBR5T é uma bactéria Gram-positiva diazotrófica aeróbia facultativa e formadora de esporos, interessante modelo para o estudo da regulação da FBN com o genoma completo disponível. O fator de transcrição GlnR foi proposto como regulador dos genes nif em Paenibacillus spp. a partir de análises in silico. O presente trabalho identificou sítios de ligação de GlnR em promotores de genes envolvido com a FBN e validou o papel de GlnR como regulador negativo dos genes nif em P. riograndensis. Também foi demonstrado que a enzima glutamina sintetase interage com GlnR quando está inibida por feedback e estabiliza a ligação de GlnR às regiões reguladoras dos genes nif. Um modelo de repressão baseado em operadores múltiplos foi proposto integrando a regulação da FBN à regulação global do nitrogênio exercida por GlnR. Na tentativa de identificar elementos específicos relacionados à regulação do molibdênio (componente do cofator enzimático) e da nitrogenase alternativa (com cofator independente de molibdênio), foi acessado o perfil transcricional de P. riograndensis sob condições de limitação de nitrogênio e molibdênio. Alguns fatores de transcrição especificamente induzidos sob tais condições e provavelmente relacionados à homeostase de metais foram identificados. Com relação à glutamina sintetase, além da demonstração da interação entre a enzima e o fator de transcrição GlnR, duas proteínas adicionais homólogas de glutamina sintetase e que não participam dessa regulação foram identificadas codificadas no genoma. Uma delas foi caracterizada como glutamina sintetase funcional, enquanto a outra não apresentou atividade bioquímica. Além disso, um protocolo para transformação da linhagem em estudo foi estabelecido e otimizado, o que permitirá aprofundar os estudos de genética molecular tanto da FBN como de outros processos de interesse em P. riograndensis. / Nitrogen is an essential element for life. In general, it becomes available to biosphere mainly through biological nitrogen fixation (BNF). Microorganisms named diazotrophs perform BNF and they have the nitrogenase enzyme. As BNF is a very energetic expensive process, it is tightly regulated mainly at transcriptional level in response to available nitrogen and oxygen levels. Regulatory networks comprising BNF systems in Gram-negative bacteria are well characterized, while studies related to Gram-positive bacteria are scarce. Paenibacillus riograndensis SBR5T is a Grampositive endospore-forming facultative anaerobic diazotroph, whose complete genome sequence presents it as an interesting model for the study of BNF regulation. The transcription factor GlnR has been proposed as the nif regulator in Paenibacillus spp. based on in silico analysis. The present work identified GlnR-binding sites at BNFrelated promoters and validated GlnR role as nif negative regulator in P. riograndensis. It was also demonstrated that the feedback-inhibited glutamine synthetase enzyme interacts with GlnR and stabilizes its binding activity in the nif genes promoters. A multiple operator model was proposed to integrate BNF regulation and the global nitrogen regulation coordinated by GlnR. In an effort to identify specific regulatory elements related to molybdenum (enzymatic cofactor component) and the alternative nitrogenase (which presents a molybdenum-independent cofactor), the transcriptional profile of P. riograndensis was accessed under nitrogen and molybdenum limiting conditions. Transcription factors specifically induced under such conditions and probably related to metal homeostasis were identified. Regarding the glutamine synthetase, two additional glutamine synthetase homologs that do not take part in GlnR regulation were identified. One of them was characterized as a functional glutamine synthetase, while the other did not display biochemical activity. Also, a protocol to transform the model in study was established and optimized. This protocol allows the development of further molecular research to unveil BNF and other interesting processes in P. riograndensis.

O nitrogênio é um elemento essencial à vida na Terra. Em geral, a disponibilização desse elemento para os seres vivos se dá por meio da fixação biológica do nitrogênio (FBN). Os micro-organismos capazes de realizar a FBN são denominados de diazotróficos e contêm o complexo enzimático da nitrogenase. Por ser um processo extremamente dispendioso, a FBN é regulada, principalmente em nível transcricional, em resposta à quantidade de nitrogênio fixado e aos níveis de oxigênio. Os mecanismos de regulação do processo em bactérias Gram-negativas estão bem caracterizados, porém, em bactérias Gram-positivas, os estudos ainda são escassos. Paenibacillus riograndensis SBR5T é uma bactéria Gram-positiva diazotrófica aeróbia facultativa e formadora de esporos, interessante modelo para o estudo da regulação da FBN com o genoma completo disponível. O fator de transcrição GlnR foi proposto como regulador dos genes nif em Paenibacillus spp. a partir de análises in silico. O presente trabalho identificou sítios de ligação de GlnR em promotores de genes envolvido com a FBN e validou o papel de GlnR como regulador negativo dos genes nif em P. riograndensis. Também foi demonstrado que a enzima glutamina sintetase interage com GlnR quando está inibida por feedback e estabiliza a ligação de GlnR às regiões reguladoras dos genes nif. Um modelo de repressão baseado em operadores múltiplos foi proposto integrando a regulação da FBN à regulação global do nitrogênio exercida por GlnR. Na tentativa de identificar elementos específicos relacionados à regulação do molibdênio (componente do cofator enzimático) e da nitrogenase alternativa (com cofator independente de molibdênio), foi acessado o perfil transcricional de P. riograndensis sob condições de limitação de nitrogênio e molibdênio. Alguns fatores de transcrição especificamente induzidos sob tais condições e provavelmente relacionados à homeostase de metais foram identificados. Com relação à glutamina sintetase, além da demonstração da interação entre a enzima e o fator de transcrição GlnR, duas proteínas adicionais homólogas de glutamina sintetase e que não participam dessa regulação foram identificadas codificadas no genoma. Uma delas foi caracterizada como glutamina sintetase funcional, enquanto a outra não apresentou atividade bioquímica. Além disso, um protocolo para transformação da linhagem em estudo foi estabelecido e otimizado, o que permitirá aprofundar os estudos de genética molecular tanto da FBN como de outros processos de interesse em P. riograndensis. / Nitrogen is an essential element for life. In general, it becomes available to biosphere mainly through biological nitrogen fixation (BNF). Microorganisms named diazotrophs perform BNF and they have the nitrogenase enzyme. As BNF is a very energetic expensive process, it is tightly regulated mainly at transcriptional level in response to available nitrogen and oxygen levels. Regulatory networks comprising BNF systems in Gram-negative bacteria are well characterized, while studies related to Gram-positive bacteria are scarce. Paenibacillus riograndensis SBR5T is a Grampositive endospore-forming facultative anaerobic diazotroph, whose complete genome sequence presents it as an interesting model for the study of BNF regulation. The transcription factor GlnR has been proposed as the nif regulator in Paenibacillus spp. based on in silico analysis. The present work identified GlnR-binding sites at BNFrelated promoters and validated GlnR role as nif negative regulator in P. riograndensis. It was also demonstrated that the feedback-inhibited glutamine synthetase enzyme interacts with GlnR and stabilizes its binding activity in the nif genes promoters. A multiple operator model was proposed to integrate BNF regulation and the global nitrogen regulation coordinated by GlnR. In an effort to identify specific regulatory elements related to molybdenum (enzymatic cofactor component) and the alternative nitrogenase (which presents a molybdenum-independent cofactor), the transcriptional profile of P. riograndensis was accessed under nitrogen and molybdenum limiting conditions. Transcription factors specifically induced under such conditions and probably related to metal homeostasis were identified. Regarding the glutamine synthetase, two additional glutamine synthetase homologs that do not take part in GlnR regulation were identified. One of them was characterized as a functional glutamine synthetase, while the other did not display biochemical activity. Also, a protocol to transform the model in study was established and optimized. This protocol allows the development of further molecular research to unveil BNF and other interesting processes in P. riograndensis.

O nitrogênio é um elemento essencial à vida na Terra. Em geral, a disponibilização desse elemento para os seres vivos se dá por meio da fixação biológica do nitrogênio (FBN). Os micro-organismos capazes de realizar a FBN são denominados de diazotróficos e contêm o complexo enzimático da nitrogenase. Por ser um processo extremamente dispendioso, a FBN é regulada, principalmente em nível transcricional, em resposta à quantidade de nitrogênio fixado e aos níveis de oxigênio. Os mecanismos de regulação do processo em bactérias Gram-negativas estão bem caracterizados, porém, em bactérias Gram-positivas, os estudos ainda são escassos. Paenibacillus riograndensis SBR5T é uma bactéria Gram-positiva diazotrófica aeróbia facultativa e formadora de esporos, interessante modelo para o estudo da regulação da FBN com o genoma completo disponível. O fator de transcrição GlnR foi proposto como regulador dos genes nif em Paenibacillus spp. a partir de análises in silico. O presente trabalho identificou sítios de ligação de GlnR em promotores de genes envolvido com a FBN e validou o papel de GlnR como regulador negativo dos genes nif em P. riograndensis. Também foi demonstrado que a enzima glutamina sintetase interage com GlnR quando está inibida por feedback e estabiliza a ligação de GlnR às regiões reguladoras dos genes nif. Um modelo de repressão baseado em operadores múltiplos foi proposto integrando a regulação da FBN à regulação global do nitrogênio exercida por GlnR. Na tentativa de identificar elementos específicos relacionados à regulação do molibdênio (componente do cofator enzimático) e da nitrogenase alternativa (com cofator independente de molibdênio), foi acessado o perfil transcricional de P. riograndensis sob condições de limitação de nitrogênio e molibdênio. Alguns fatores de transcrição especificamente induzidos sob tais condições e provavelmente relacionados à homeostase de metais foram identificados. Com relação à glutamina sintetase, além da demonstração da interação entre a enzima e o fator de transcrição GlnR, duas proteínas adicionais homólogas de glutamina sintetase e que não participam dessa regulação foram identificadas codificadas no genoma. Uma delas foi caracterizada como glutamina sintetase funcional, enquanto a outra não apresentou atividade bioquímica. Além disso, um protocolo para transformação da linhagem em estudo foi estabelecido e otimizado, o que permitirá aprofundar os estudos de genética molecular tanto da FBN como de outros processos de interesse em P. riograndensis. / Nitrogen is an essential element for life. In general, it becomes available to biosphere mainly through biological nitrogen fixation (BNF). Microorganisms named diazotrophs perform BNF and they have the nitrogenase enzyme. As BNF is a very energetic expensive process, it is tightly regulated mainly at transcriptional level in response to available nitrogen and oxygen levels. Regulatory networks comprising BNF systems in Gram-negative bacteria are well characterized, while studies related to Gram-positive bacteria are scarce. Paenibacillus riograndensis SBR5T is a Grampositive endospore-forming facultative anaerobic diazotroph, whose complete genome sequence presents it as an interesting model for the study of BNF regulation. The transcription factor GlnR has been proposed as the nif regulator in Paenibacillus spp. based on in silico analysis. The present work identified GlnR-binding sites at BNFrelated promoters and validated GlnR role as nif negative regulator in P. riograndensis. It was also demonstrated that the feedback-inhibited glutamine synthetase enzyme interacts with GlnR and stabilizes its binding activity in the nif genes promoters. A multiple operator model was proposed to integrate BNF regulation and the global nitrogen regulation coordinated by GlnR. In an effort to identify specific regulatory elements related to molybdenum (enzymatic cofactor component) and the alternative nitrogenase (which presents a molybdenum-independent cofactor), the transcriptional profile of P. riograndensis was accessed under nitrogen and molybdenum limiting conditions. Transcription factors specifically induced under such conditions and probably related to metal homeostasis were identified. Regarding the glutamine synthetase, two additional glutamine synthetase homologs that do not take part in GlnR regulation were identified. One of them was characterized as a functional glutamine synthetase, while the other did not display biochemical activity. Also, a protocol to transform the model in study was established and optimized. This protocol allows the development of further molecular research to unveil BNF and other interesting processes in P. riograndensis.

Para as bactérias, ass1m como a ma1ona dos organismos v1vos, o ferro é um elemento essencial em muitos processos celulares. Embora o ferro seja abundante na crosta terrestre, ele não está prontamente disponível para os organismos. Para garantir a demanda e evitar a toxidez, os organismos desenvolveram vários mecanismos fisiológicos para lidar com mudanças na disponibilidade de ferro. Essa regulação fisiológica refinada é alcançada, principalmente, por mudanças na expressão de genes relacionados ao transporte e metabolismo do ferro. Apesar da sua importância, o metabolismo do ferro ainda é pouco compreendido em bactérias, especialmente em bactérias Gram-positivas. O gênero Paenibacillus contém mais de 30 espécies anaeróbicas facultativas, formadoras de endósporos, neutrofílicas, periflageladas heterotróficas, com baixo teor de C+G e Gram-positivas. A linhagem SBR5 de P. riograndensis foi isolada da rizosfera de Triticum aestivum (trigo), cultivado no Rio Grande do Sul, Brasil. Fixa nitrogênio e produz ácido-3- indol-acético, duas características importantes para bactérias promotoras do crescimento vegetal. Neste trabalho, culturas de P. riograndensis foram submetidas a condições de suficiência e deficiência de ferro. Surpreendentemente, P. riograndensis mostrou-se muito resistente à deficiência de ferro. O sequenciamento de RNA (RNA-seq) foi a metodologia utilizada para elucidar os mecanismos globais envolvidos na resistência de SBR5 à deficiência de ferro. Por esse método observou-se que a deficiência de ferro causou diversas mudanças na expressão gênica. Dos 150 genes diferencialmente expressos, 71tiveram a sua expressão induzida e 79 foram reprimidos. Oito genes cuja expressão foi pelo menos duas vezes maior ou menor na condição limitante, quando comparada à suficiência de ferro, foram escolhidos para análise por RT-qPCR, para validar os dados obtidos com RNA-seq. Em geral, a maioria dos genes apresentou o mesmo padrão de expressão após 24 h. Os resultados sugerem que, durante a deficiência de ferro, as bactérias expressam vários genes relacionados à absorção de nutrientes, a fim de obter todas as moléculas necessárias para manter os principais processos celulares. Porém, quando o ferro se torna altamente limitante e não existem mais condições adequadas para o crescimento exponencial, a bactéria começa a expressar, de forma antecipada, genes relacionados à formação de esporos, a fim de resistir a essa adversidade. Outro resultado importante foi que a metodologia escolhida se mostrou adequada para a descoberta de novos genes e a técnica de RT-qPCR foi eficiente na validação dos dados obtidos por RNA-seq e pode ser utilizada como alternativa para organismos em que não existem microarranjos disponíveis. / For bacteria, as most living organisms, iron is an essential micronutrient to many cellular processes. Although iron is abundant in crustal, it is not readily bioavailable for organisms. To ensure demand and avoid toxicity, organisms have developed several physiological mechanisms to address changes in iron availability. This tight physiological regulation is achieved mainly through the differential expression of genes related to iron uptake and metabolism. Despite its importance, iron metabolism is still poorly understood in microorganisms, especially in Gram-positive bacteria. The genus Paenibacillus contains more than 30 species of facultative anaerobic, endospore-forming, neutrophilic, periflagellated heterotrophic, and low C+G Gram-positive bacilli. The Paenibacillus riograndensis SBR5 strain was isolated from Triticum aestivum (wheat) rhizospheres in Rio Grande do Sul, Brazil. lt fixes nitrogen and produces indol-3-acetic-acid, two important plant growth promoting factors. In this work we submitted P. riograndensis cultures to iron sufficiency and deficiency conditions. Surprisingly, P. riograndensis was very resistant to iron starvation. RNA-sequencing (RNA-seq) was the technology used to elucidate the global mechanisms involved in SBR5 iron-starvation resistance. Through this methodology we observed that iron deficiency caused several changes in gene expression. From 150 differentially expressed genes, 71 were up- and 79 were down-regulated. Eight genes for which expression was at least twice as high (induced) or twice as low (repressed) in the iron-limited conditions compared with iron-sufficient conditions were chosen for RT-qPCR analysis to validate the RNA-seq data. In general, most genes exhibited the same pattern of expression after 24 h. Our results suggest that during iron deficiency, the bacteria express several genes related to nutrient uptake to obtain ali of the molecules necessary to maintain major cellular processes. However, once iron becomes highly limiting and is no longer able to sustain exponential growth, the bacteria start to express genes related to the sporulation process in the anticipation of spore formation as a way to resist this stress. Another important result was that RNA-seq methodology was suitable to the discovery of new genes and RT-qPCR is a good technique to validate RNA-seq data, especially for organisms for which microarrays are not available.

Para as bactérias, ass1m como a ma1ona dos organismos v1vos, o ferro é um elemento essencial em muitos processos celulares. Embora o ferro seja abundante na crosta terrestre, ele não está prontamente disponível para os organismos. Para garantir a demanda e evitar a toxidez, os organismos desenvolveram vários mecanismos fisiológicos para lidar com mudanças na disponibilidade de ferro. Essa regulação fisiológica refinada é alcançada, principalmente, por mudanças na expressão de genes relacionados ao transporte e metabolismo do ferro. Apesar da sua importância, o metabolismo do ferro ainda é pouco compreendido em bactérias, especialmente em bactérias Gram-positivas. O gênero Paenibacillus contém mais de 30 espécies anaeróbicas facultativas, formadoras de endósporos, neutrofílicas, periflageladas heterotróficas, com baixo teor de C+G e Gram-positivas. A linhagem SBR5 de P. riograndensis foi isolada da rizosfera de Triticum aestivum (trigo), cultivado no Rio Grande do Sul, Brasil. Fixa nitrogênio e produz ácido-3- indol-acético, duas características importantes para bactérias promotoras do crescimento vegetal. Neste trabalho, culturas de P. riograndensis foram submetidas a condições de suficiência e deficiência de ferro. Surpreendentemente, P. riograndensis mostrou-se muito resistente à deficiência de ferro. O sequenciamento de RNA (RNA-seq) foi a metodologia utilizada para elucidar os mecanismos globais envolvidos na resistência de SBR5 à deficiência de ferro. Por esse método observou-se que a deficiência de ferro causou diversas mudanças na expressão gênica. Dos 150 genes diferencialmente expressos, 71tiveram a sua expressão induzida e 79 foram reprimidos. Oito genes cuja expressão foi pelo menos duas vezes maior ou menor na condição limitante, quando comparada à suficiência de ferro, foram escolhidos para análise por RT-qPCR, para validar os dados obtidos com RNA-seq. Em geral, a maioria dos genes apresentou o mesmo padrão de expressão após 24 h. Os resultados sugerem que, durante a deficiência de ferro, as bactérias expressam vários genes relacionados à absorção de nutrientes, a fim de obter todas as moléculas necessárias para manter os principais processos celulares. Porém, quando o ferro se torna altamente limitante e não existem mais condições adequadas para o crescimento exponencial, a bactéria começa a expressar, de forma antecipada, genes relacionados à formação de esporos, a fim de resistir a essa adversidade. Outro resultado importante foi que a metodologia escolhida se mostrou adequada para a descoberta de novos genes e a técnica de RT-qPCR foi eficiente na validação dos dados obtidos por RNA-seq e pode ser utilizada como alternativa para organismos em que não existem microarranjos disponíveis. / For bacteria, as most living organisms, iron is an essential micronutrient to many cellular processes. Although iron is abundant in crustal, it is not readily bioavailable for organisms. To ensure demand and avoid toxicity, organisms have developed several physiological mechanisms to address changes in iron availability. This tight physiological regulation is achieved mainly through the differential expression of genes related to iron uptake and metabolism. Despite its importance, iron metabolism is still poorly understood in microorganisms, especially in Gram-positive bacteria. The genus Paenibacillus contains more than 30 species of facultative anaerobic, endospore-forming, neutrophilic, periflagellated heterotrophic, and low C+G Gram-positive bacilli. The Paenibacillus riograndensis SBR5 strain was isolated from Triticum aestivum (wheat) rhizospheres in Rio Grande do Sul, Brazil. lt fixes nitrogen and produces indol-3-acetic-acid, two important plant growth promoting factors. In this work we submitted P. riograndensis cultures to iron sufficiency and deficiency conditions. Surprisingly, P. riograndensis was very resistant to iron starvation. RNA-sequencing (RNA-seq) was the technology used to elucidate the global mechanisms involved in SBR5 iron-starvation resistance. Through this methodology we observed that iron deficiency caused several changes in gene expression. From 150 differentially expressed genes, 71 were up- and 79 were down-regulated. Eight genes for which expression was at least twice as high (induced) or twice as low (repressed) in the iron-limited conditions compared with iron-sufficient conditions were chosen for RT-qPCR analysis to validate the RNA-seq data. In general, most genes exhibited the same pattern of expression after 24 h. Our results suggest that during iron deficiency, the bacteria express several genes related to nutrient uptake to obtain ali of the molecules necessary to maintain major cellular processes. However, once iron becomes highly limiting and is no longer able to sustain exponential growth, the bacteria start to express genes related to the sporulation process in the anticipation of spore formation as a way to resist this stress. Another important result was that RNA-seq methodology was suitable to the discovery of new genes and RT-qPCR is a good technique to validate RNA-seq data, especially for organisms for which microarrays are not available.

Para as bactérias, ass1m como a ma1ona dos organismos v1vos, o ferro é um elemento essencial em muitos processos celulares. Embora o ferro seja abundante na crosta terrestre, ele não está prontamente disponível para os organismos. Para garantir a demanda e evitar a toxidez, os organismos desenvolveram vários mecanismos fisiológicos para lidar com mudanças na disponibilidade de ferro. Essa regulação fisiológica refinada é alcançada, principalmente, por mudanças na expressão de genes relacionados ao transporte e metabolismo do ferro. Apesar da sua importância, o metabolismo do ferro ainda é pouco compreendido em bactérias, especialmente em bactérias Gram-positivas. O gênero Paenibacillus contém mais de 30 espécies anaeróbicas facultativas, formadoras de endósporos, neutrofílicas, periflageladas heterotróficas, com baixo teor de C+G e Gram-positivas. A linhagem SBR5 de P. riograndensis foi isolada da rizosfera de Triticum aestivum (trigo), cultivado no Rio Grande do Sul, Brasil. Fixa nitrogênio e produz ácido-3- indol-acético, duas características importantes para bactérias promotoras do crescimento vegetal. Neste trabalho, culturas de P. riograndensis foram submetidas a condições de suficiência e deficiência de ferro. Surpreendentemente, P. riograndensis mostrou-se muito resistente à deficiência de ferro. O sequenciamento de RNA (RNA-seq) foi a metodologia utilizada para elucidar os mecanismos globais envolvidos na resistência de SBR5 à deficiência de ferro. Por esse método observou-se que a deficiência de ferro causou diversas mudanças na expressão gênica. Dos 150 genes diferencialmente expressos, 71tiveram a sua expressão induzida e 79 foram reprimidos. Oito genes cuja expressão foi pelo menos duas vezes maior ou menor na condição limitante, quando comparada à suficiência de ferro, foram escolhidos para análise por RT-qPCR, para validar os dados obtidos com RNA-seq. Em geral, a maioria dos genes apresentou o mesmo padrão de expressão após 24 h. Os resultados sugerem que, durante a deficiência de ferro, as bactérias expressam vários genes relacionados à absorção de nutrientes, a fim de obter todas as moléculas necessárias para manter os principais processos celulares. Porém, quando o ferro se torna altamente limitante e não existem mais condições adequadas para o crescimento exponencial, a bactéria começa a expressar, de forma antecipada, genes relacionados à formação de esporos, a fim de resistir a essa adversidade. Outro resultado importante foi que a metodologia escolhida se mostrou adequada para a descoberta de novos genes e a técnica de RT-qPCR foi eficiente na validação dos dados obtidos por RNA-seq e pode ser utilizada como alternativa para organismos em que não existem microarranjos disponíveis. / For bacteria, as most living organisms, iron is an essential micronutrient to many cellular processes. Although iron is abundant in crustal, it is not readily bioavailable for organisms. To ensure demand and avoid toxicity, organisms have developed several physiological mechanisms to address changes in iron availability. This tight physiological regulation is achieved mainly through the differential expression of genes related to iron uptake and metabolism. Despite its importance, iron metabolism is still poorly understood in microorganisms, especially in Gram-positive bacteria. The genus Paenibacillus contains more than 30 species of facultative anaerobic, endospore-forming, neutrophilic, periflagellated heterotrophic, and low C+G Gram-positive bacilli. The Paenibacillus riograndensis SBR5 strain was isolated from Triticum aestivum (wheat) rhizospheres in Rio Grande do Sul, Brazil. lt fixes nitrogen and produces indol-3-acetic-acid, two important plant growth promoting factors. In this work we submitted P. riograndensis cultures to iron sufficiency and deficiency conditions. Surprisingly, P. riograndensis was very resistant to iron starvation. RNA-sequencing (RNA-seq) was the technology used to elucidate the global mechanisms involved in SBR5 iron-starvation resistance. Through this methodology we observed that iron deficiency caused several changes in gene expression. From 150 differentially expressed genes, 71 were up- and 79 were down-regulated. Eight genes for which expression was at least twice as high (induced) or twice as low (repressed) in the iron-limited conditions compared with iron-sufficient conditions were chosen for RT-qPCR analysis to validate the RNA-seq data. In general, most genes exhibited the same pattern of expression after 24 h. Our results suggest that during iron deficiency, the bacteria express several genes related to nutrient uptake to obtain ali of the molecules necessary to maintain major cellular processes. However, once iron becomes highly limiting and is no longer able to sustain exponential growth, the bacteria start to express genes related to the sporulation process in the anticipation of spore formation as a way to resist this stress. Another important result was that RNA-seq methodology was suitable to the discovery of new genes and RT-qPCR is a good technique to validate RNA-seq data, especially for organisms for which microarrays are not available.

O gênero Atlantirivulus é um clado de rivulídeos não anuais, monofilético, diagnosticados morfologicamente pelo processo ventral do ângulo-articular curvo, um padrão de numerosos neuromastos infra-orbitais dispostos em zigue-zague e um pequeno ponto preto ocelado na porção dorsal da nadadeira caudal das fêmeas. Atlantirivulus riograndensis habita banhados e alagados nas proximidades a bordas de mata e corresponde a única espécie deste gênero registrada para o bioma Campos Sulinos. Estudos sobre alimentação e reprodução de A. riograndensis são inexistentes, embora necessários. Estas pesquisas contribuem na compreensão da história natural desta espécie e disponibilizam embasamentos teóricos à elaboração de estratégias à sua proteção e conservação de seus habitats naturais. Neste estudo são descritos a biologia reprodutiva e a ecologia trófica de A. riograndensis em um ambiente preservado, localizado no Refúgio da Vida Silvestre Banhado dos Pachecos, bioma Campos Sulinos, no município de Viamão, estado do Rio Grande do Sul, Brasil. As amostragens de material biológico ocorreram mensalmente, ao longo de 2012, com puçás, até a captura de 30 exemplares de A. riograndensis por mês. A dieta da espécie foi analisada qualitativamente com a classificação dos itens alimentares encontrados nos estômagos dos indivíduos e quantitativamente através do método volumétrico. A existência de uma estação reprodutiva definida foi identificada com base em análises histológicas das gônadas, nos valores do índice gonadossomático e na frequência das fases de desenvolvimento gonadal dos indivíduos. Atlantirivulus riograndensis apresentou um hábito alimentar autóctone e a preferência por Diptera e microcrustáceos. O consumo destes itens alimentares é influenciado pelo crescimento somático da espécie e pela sazonalidade. Os indivíduos menores ingerem microcrustáceos em maior quantidade e ampliam seu espectro alimentar conforme o aumento do comprimento padrão. A dieta da espécie apresenta-se mais restrita ao consumo de Diptera autóctone no inverno e mais diversa na primavera e no verão com a ingestão de outros insetos aquáticos. O período reprodutivo de A. riograndensis ocorre de agosto a março com picos de desova em novembro, dezembro e março. A espécie apresenta desova parcelada e maior investimento energético na produção de oócitos grandes em detrimento do número de oócitos presentes nos ovários, refletindo uma baixa fecundidade. Desta forma, conclui-se que A. riograndensis pode ser considerado um predador com tendência a insetívoria e um peixe com estratégia reprodutiva oportunista, apresentando período reprodutivo longo, desovas repetidas, baixa fecundidade e oócitos grandes. / Atlantirivulus genus is a clade of non-annual killifishes, monophyletic and diagnosed morphologically by having a curved ventral process of the angulo-articular and by the patterns of numerosous neuromasts of the infraorbital series arranged in zigzag row and a small black spot ocellated on the dorsal portion of the caudal fin of females. Atlantirivulus riograndensis inhabits swamps and floods near forest edges and corresponds to single species of this genus recorded for the Campos Sulinos biome. Studies on the reproduction and feeding of A. riograndensis are nonexistent, although necessary. These studies contribute to the understanding of the natural history of this species and provide the theoretical elaboration of strategies for its protection and conservation of its natural habitats. This study describes the reproductive biology and trophic ecology of A. riograndensis in a preserved environment, located in the Refugio de Vida Silvestre Banhado dos Pachecos, Campos Sulinos biome, in the Viamão city, state of Rio Grande do Sul, Brazil. The samples of biological material were taken throughout 2012 monthly, with dip nets, until the capture of 30 specimens of A. riograndensis per month. The diet was analyzed qualitatively with the classification of food items found in the stomachs of individuals and quantitatively by volumetric method. The existence of a defined reproductive season was identified based on histological analyzes of the gonads as well as the values of gonadosomatic index and the frequency of gonadal development of each individual. Atlantirivulus riograndensis showed an autochthonous eating habit with a preference for Diptera and microcrustaceans. The consumption of these food items is influenced by ontogenetic development of the species and by seasonality. The smaller individuals ingest microcustaceans in a greater quantity and expand their food spectrum as the standard length increases. The diet of the species appears more restricted to the consumption of autochthonous Diptera in winter, and most diverse in the spring and summer with the ingestion of other aquatic insects. The reproductive period of A. riograndensis occurs from August to March with peaks of spawning in November, December and March. The species has multiple spawning and largest energy investment in the production of large oocytes at the expense of the number of oocytes present in the ovaries, reflecting low fertility. Thus, is concluded that A. riograndensis can be considered a predator with a tendency to insectivory and an opportunistic reproductive strategy, with long reproductive period, repeated spawning, low fecundity and large oocytes.

O gênero Atlantirivulus é um clado de rivulídeos não anuais, monofilético, diagnosticados morfologicamente pelo processo ventral do ângulo-articular curvo, um padrão de numerosos neuromastos infra-orbitais dispostos em zigue-zague e um pequeno ponto preto ocelado na porção dorsal da nadadeira caudal das fêmeas. Atlantirivulus riograndensis habita banhados e alagados nas proximidades a bordas de mata e corresponde a única espécie deste gênero registrada para o bioma Campos Sulinos. Estudos sobre alimentação e reprodução de A. riograndensis são inexistentes, embora necessários. Estas pesquisas contribuem na compreensão da história natural desta espécie e disponibilizam embasamentos teóricos à elaboração de estratégias à sua proteção e conservação de seus habitats naturais. Neste estudo são descritos a biologia reprodutiva e a ecologia trófica de A. riograndensis em um ambiente preservado, localizado no Refúgio da Vida Silvestre Banhado dos Pachecos, bioma Campos Sulinos, no município de Viamão, estado do Rio Grande do Sul, Brasil. As amostragens de material biológico ocorreram mensalmente, ao longo de 2012, com puçás, até a captura de 30 exemplares de A. riograndensis por mês. A dieta da espécie foi analisada qualitativamente com a classificação dos itens alimentares encontrados nos estômagos dos indivíduos e quantitativamente através do método volumétrico. A existência de uma estação reprodutiva definida foi identificada com base em análises histológicas das gônadas, nos valores do índice gonadossomático e na frequência das fases de desenvolvimento gonadal dos indivíduos. Atlantirivulus riograndensis apresentou um hábito alimentar autóctone e a preferência por Diptera e microcrustáceos. O consumo destes itens alimentares é influenciado pelo crescimento somático da espécie e pela sazonalidade. Os indivíduos menores ingerem microcrustáceos em maior quantidade e ampliam seu espectro alimentar conforme o aumento do comprimento padrão. A dieta da espécie apresenta-se mais restrita ao consumo de Diptera autóctone no inverno e mais diversa na primavera e no verão com a ingestão de outros insetos aquáticos. O período reprodutivo de A. riograndensis ocorre de agosto a março com picos de desova em novembro, dezembro e março. A espécie apresenta desova parcelada e maior investimento energético na produção de oócitos grandes em detrimento do número de oócitos presentes nos ovários, refletindo uma baixa fecundidade. Desta forma, conclui-se que A. riograndensis pode ser considerado um predador com tendência a insetívoria e um peixe com estratégia reprodutiva oportunista, apresentando período reprodutivo longo, desovas repetidas, baixa fecundidade e oócitos grandes. / Atlantirivulus genus is a clade of non-annual killifishes, monophyletic and diagnosed morphologically by having a curved ventral process of the angulo-articular and by the patterns of numerosous neuromasts of the infraorbital series arranged in zigzag row and a small black spot ocellated on the dorsal portion of the caudal fin of females. Atlantirivulus riograndensis inhabits swamps and floods near forest edges and corresponds to single species of this genus recorded for the Campos Sulinos biome. Studies on the reproduction and feeding of A. riograndensis are nonexistent, although necessary. These studies contribute to the understanding of the natural history of this species and provide the theoretical elaboration of strategies for its protection and conservation of its natural habitats. This study describes the reproductive biology and trophic ecology of A. riograndensis in a preserved environment, located in the Refugio de Vida Silvestre Banhado dos Pachecos, Campos Sulinos biome, in the Viamão city, state of Rio Grande do Sul, Brazil. The samples of biological material were taken throughout 2012 monthly, with dip nets, until the capture of 30 specimens of A. riograndensis per month. The diet was analyzed qualitatively with the classification of food items found in the stomachs of individuals and quantitatively by volumetric method. The existence of a defined reproductive season was identified based on histological analyzes of the gonads as well as the values of gonadosomatic index and the frequency of gonadal development of each individual. Atlantirivulus riograndensis showed an autochthonous eating habit with a preference for Diptera and microcrustaceans. The consumption of these food items is influenced by ontogenetic development of the species and by seasonality. The smaller individuals ingest microcustaceans in a greater quantity and expand their food spectrum as the standard length increases. The diet of the species appears more restricted to the consumption of autochthonous Diptera in winter, and most diverse in the spring and summer with the ingestion of other aquatic insects. The reproductive period of A. riograndensis occurs from August to March with peaks of spawning in November, December and March. The species has multiple spawning and largest energy investment in the production of large oocytes at the expense of the number of oocytes present in the ovaries, reflecting low fertility. Thus, is concluded that A. riograndensis can be considered a predator with a tendency to insectivory and an opportunistic reproductive strategy, with long reproductive period, repeated spawning, low fecundity and large oocytes.

O gênero Atlantirivulus é um clado de rivulídeos não anuais, monofilético, diagnosticados morfologicamente pelo processo ventral do ângulo-articular curvo, um padrão de numerosos neuromastos infra-orbitais dispostos em zigue-zague e um pequeno ponto preto ocelado na porção dorsal da nadadeira caudal das fêmeas. Atlantirivulus riograndensis habita banhados e alagados nas proximidades a bordas de mata e corresponde a única espécie deste gênero registrada para o bioma Campos Sulinos. Estudos sobre alimentação e reprodução de A. riograndensis são inexistentes, embora necessários. Estas pesquisas contribuem na compreensão da história natural desta espécie e disponibilizam embasamentos teóricos à elaboração de estratégias à sua proteção e conservação de seus habitats naturais. Neste estudo são descritos a biologia reprodutiva e a ecologia trófica de A. riograndensis em um ambiente preservado, localizado no Refúgio da Vida Silvestre Banhado dos Pachecos, bioma Campos Sulinos, no município de Viamão, estado do Rio Grande do Sul, Brasil. As amostragens de material biológico ocorreram mensalmente, ao longo de 2012, com puçás, até a captura de 30 exemplares de A. riograndensis por mês. A dieta da espécie foi analisada qualitativamente com a classificação dos itens alimentares encontrados nos estômagos dos indivíduos e quantitativamente através do método volumétrico. A existência de uma estação reprodutiva definida foi identificada com base em análises histológicas das gônadas, nos valores do índice gonadossomático e na frequência das fases de desenvolvimento gonadal dos indivíduos. Atlantirivulus riograndensis apresentou um hábito alimentar autóctone e a preferência por Diptera e microcrustáceos. O consumo destes itens alimentares é influenciado pelo crescimento somático da espécie e pela sazonalidade. Os indivíduos menores ingerem microcrustáceos em maior quantidade e ampliam seu espectro alimentar conforme o aumento do comprimento padrão. A dieta da espécie apresenta-se mais restrita ao consumo de Diptera autóctone no inverno e mais diversa na primavera e no verão com a ingestão de outros insetos aquáticos. O período reprodutivo de A. riograndensis ocorre de agosto a março com picos de desova em novembro, dezembro e março. A espécie apresenta desova parcelada e maior investimento energético na produção de oócitos grandes em detrimento do número de oócitos presentes nos ovários, refletindo uma baixa fecundidade. Desta forma, conclui-se que A. riograndensis pode ser considerado um predador com tendência a insetívoria e um peixe com estratégia reprodutiva oportunista, apresentando período reprodutivo longo, desovas repetidas, baixa fecundidade e oócitos grandes. / Atlantirivulus genus is a clade of non-annual killifishes, monophyletic and diagnosed morphologically by having a curved ventral process of the angulo-articular and by the patterns of numerosous neuromasts of the infraorbital series arranged in zigzag row and a small black spot ocellated on the dorsal portion of the caudal fin of females. Atlantirivulus riograndensis inhabits swamps and floods near forest edges and corresponds to single species of this genus recorded for the Campos Sulinos biome. Studies on the reproduction and feeding of A. riograndensis are nonexistent, although necessary. These studies contribute to the understanding of the natural history of this species and provide the theoretical elaboration of strategies for its protection and conservation of its natural habitats. This study describes the reproductive biology and trophic ecology of A. riograndensis in a preserved environment, located in the Refugio de Vida Silvestre Banhado dos Pachecos, Campos Sulinos biome, in the Viamão city, state of Rio Grande do Sul, Brazil. The samples of biological material were taken throughout 2012 monthly, with dip nets, until the capture of 30 specimens of A. riograndensis per month. The diet was analyzed qualitatively with the classification of food items found in the stomachs of individuals and quantitatively by volumetric method. The existence of a defined reproductive season was identified based on histological analyzes of the gonads as well as the values of gonadosomatic index and the frequency of gonadal development of each individual. Atlantirivulus riograndensis showed an autochthonous eating habit with a preference for Diptera and microcrustaceans. The consumption of these food items is influenced by ontogenetic development of the species and by seasonality. The smaller individuals ingest microcustaceans in a greater quantity and expand their food spectrum as the standard length increases. The diet of the species appears more restricted to the consumption of autochthonous Diptera in winter, and most diverse in the spring and summer with the ingestion of other aquatic insects. The reproductive period of A. riograndensis occurs from August to March with peaks of spawning in November, December and March. The species has multiple spawning and largest energy investment in the production of large oocytes at the expense of the number of oocytes present in the ovaries, reflecting low fertility. Thus, is concluded that A. riograndensis can be considered a predator with a tendency to insectivory and an opportunistic reproductive strategy, with long reproductive period, repeated spawning, low fecundity and large oocytes.