Apusozoa (Protozoa) is a phylum of heterotrophic gliding zooflagellates of unknown taxonomic affiliation, commonly observed in environmental samples. Almost nothing was previously known about the diversity and ecology of apusozoan species though, as bacterivores, they are probably important functional constituents within microbial assemblages. We explored apusozoan morphological and genetic diversity, ecology, and related methodological questions. By culturing environmental material from a range of habitats, we isolated and maintained monocultures of both previously described apusozoan orders, Apusomonadida (apusomonads) and Planomonadida (planomonads). For planomonads, we present a revised taxonomy based on morphology, ultrastructure, and 18S rDNA genetic differences. We describe nine new species and new genera Nutomonas and Fabomonas, and demonstrate ITS2 rDNA secondary structure analysis for species delineation. During our culturing effort, we also isolated two genotypes of a previously unknown flagellate group, shown here to belong to a novel third apusozoan order, Mantamonadida. We designed molecular probes specific to all three orders and applied them to environmental DNA, detecting novel 18S and ITS1 rDNA lineages in a range of habitats. We mined publically available metagenomic and metatranscriptomic sequence databases using 18S rDNA of described species as seeds, identifying hundreds of sequences with affinities to all three orders. Phylogenies featuring newly retrieved lineages with previously described species suggest that direct sequencing of transcriptomic material is more effective than amplification-dependent methods at detecting rare cells in mixed microbial assemblages. Finally, to test potential future applications of our newly isolated strains, we ran microcosm experiments examining the effect of protozoan (Cercozoa) grazing on the structure of bacterial assemblages, demonstrating that closely related and morphologically similar species can have different impacts on their prey base. Taken together, by combining traditional culturing and modern molecular methods, this thesis drastically improves our understanding of apusozoan diversity and sets the scene for future work using next-generation sequencing and ecologically driven functional experiments.

Immune-mediated inflammatory diseases (IMID) represent a group of ostensibly unrelated, chronic and highly disabling diseases that preferentially affect different organ systems. IMID are assumed to manifest as a result of the accumulation of genetic, environmental and immunological factors. A fundamental commonality between IMID is the idiopathic nature of disease, and moreover, substantial similarities are apparent in disease etiopathogenesis. The complex assemblage of microbes and their genes that exists within and on the human body, collectively known as the microbiome has emerged as a critical factor in human health and, altered microbial populations within the gastrointestinal tract lumen and mucosa have been linked to several IMID. Accordingly, we conducted several studies investigating the association of the gut microbiome with IMID. Our main study investigated differences in the microbial profile and functional potential of multiple IMID utilizing 16S rDNA amplicon sequencing and analysis of stool. We also investigated the mucosal-associated microbiome in IBD to characterize the microbial populations and their functions residing in distinct gastrointestinal compartments from inflamed and noninflamed mucosa. We also explored a potential environmental factor; specifically assessing whether microbes present in drinking water in low or high incidence areas of IBD might contribute to disease etiology. The findings of these studies are manifold. First, we show important differences of the stool microbial profile in IMID. In doing so, we were able to identify distinct states of gut dysbiosis and have revealed numerous microbes that are consistently or uniquely disproportionate between IMID. Second, we have shown the microbial profile associated with inflamed and noninflamed mucosa and have reported that a localized dysbiosis is not observed in the presence of inflammation. Third, we have revealed that distinct gastrointestinal compartments are comprised of similar microbial communities. Lastly, we have reported the drinking water microbiome to differ between low and high incidence areas of IBD, thus suggesting a potential role in IBD etiology. Understanding the role of the gut microbiome in human disease will enable the development and application of more appropriate therapeutic strategies that specifically target microbes within the gut. / May 2017

Small nucleolar RNAs (snoRNAs) are one of the most abundant and evolutionary ancient group of small non-coding RNAs. Their main function is to target chemical modifications of ribosomal RNAs (rRNAs) and small nuclear (snRNAs). They fall into two classes, box C/D snoRNAs and box H/ACA snoRNAs, which are clearly distinguished by conserved sequence motifs and the type of modification that they govern. The box H/ACA snoRNAs are responsible for targeting pseudouridylation sites and the box C/D snoRNAs for directing 2’-O-methylation of ribonucleotides. A subclass that localize to the Cajal bodies, termed scaRNAs, are responsible for methylation and pseudouridylation of snRNAs. In addition an amazing diversity of non-canonical functions of individual snoRNAs arose. The modification patterns in rRNAs and snRNAs are retained during evolution making it even possible to project them from yeast onto human. The stringent conservation of modification sites and the slow evolution of rRNAs and snRNAs contradicts the rapid evolution of snoRNA sequences. Recent studies that incorporate high-throughput sequencing experiments still identify undetected snoRNAs even in well studied organisms as human. The snoRNAbase, which has been the standard database for human snoRNAs has not been updated ince 2006 and misses these new data. Along with the lack of a centralized data collection across species, which incorporates also snoRNA class specific characteristics the need to integrate distributed data from literature and databases into a comprehensive snoRNA set arose. Although several snoRNA studies included pro forma target predictions in individual species and more and more studies focus on non-canonical functions of subclasses a systematic survey on the guiding function and especially functional homologies of snoRNAs was not available. To establish a sound set of snoRNAs a computational snoRNA annotation pipeline, named snoStrip that identifies homologous snoRNAs in related species was employed. For large scale investigation of the snoRNA function, state-of-the-art target pedictions were performed with our software RNAsnoop and PLEXY. Further, a new measure the Interaction Conservation Index (ICI) was developed to evaluate the conservation of snoRNA function. The snoStrip pipeline was applied to vertebrate species, where the genome sequence has been available. In addition, it was used in several ncRNA annotation studies (48 avian, spotted gar) of newly assembled genomes to contribute the snoRNA genes. Detailed target analysis of the new vertebrate snoRNA set revealed that in general functions of homologous snoRNAs are evolutionarily stable, thus, members of the same snoRNA family guide equivalent modifications. The conservation of snoRNA sequences is high at target binding regions while the remaining sequence varies significantly. In addition to elucidating principles of correlated evolution it was possible, with the help of the ICI measure, to assign functions to previously orphan snoRNAs and to associate snoRNAs as partners to known but so far unexplained chemical modifications. As further pattern redundant guiding became apparent. For many modification sites more than one snoRNA encodes the appropriate antisense element (ASE), which could ensure constant modification through snoRNAs that have different expression patterns. Furthermore, predictions of snoRNA functions in conjunction with sequence conservation could identify distant homologies. Due to the high overall entropy of snoRNA sequences, such relationships are hard to detect by means of sequence homology search methods alone. The snoRNA interaction network was further expanded through novel snoRNAs that were detected in data from high-throughput experiments in human and mouse. Through subsequent target analysis the new snoRNAs could immediately explain known modifications that had no appropriate snoRNA guide assigned before. In a further study a full catalog of expressed snoRNAs in human was provided. Beside canonical snoRNAs also recent findings like AluACAs, sno-lncRNAs and extraordinary short SNORD-like transcripts were taken into account. Again the target analysis workflow identified undetected connections between snoRNA guides and modifications. Especially some species/clade specific interactions of SNORD-like genes emerged that seem to act as bona fide snoRNA guides for rRNA and snRNA modifications. For all high confident new snoRNA genes identified during this work official gene names were requested from the HUGO Gene Nomenclature Committee (HGNC) avoiding further naming confusion.

Os micro-organismos desempenham importante papel na reciclagem dos elementos em ecossistemas de manguezais, uma vez que como produtores primários podem controlar reações químicas. O grupo particular das cianobactérias atua promovendo a entrada de carbono e nitrogênio por meio da sua capacidade de realizar fotossíntese oxigênica e fixação de nitrogênio atmosférico. No Brasil, as florestas de manguezais ocupam uma área de aproximadamente 25.000 km2 e no Estado de São Paulo, 240 km2 da área total está coberta por este ecossistema. O objetivo deste trabalho foi avaliar a diversidade de cianobactérias que colonizam as folhas de Avicennia schaueriana, Rhizophora mangle e Laguncularia racemosa do manguezal da Ilha do Cardoso, um ambiente pristino, bem como acessar e comparar a população de cianobactérias dos solos dos manguezais da Ilha do Cardoso e de Bertioga, este último contaminado com óleo bruto. Para este propósito, as técnicas de DGGE e biblioteca de clone do gene RNAr 16S, ARISA e TRFLP do gene nifH foram utilizadas. Os resultados da filosfera evidenciaram uma sutil influência do gênero de árvore na colonização das cianobactérias, entretanto, um forte efeito da localização destas dentro do manguezal foi observado. As folhas das árvores do meio da área de manguezal apresentaram uma maior diversidade de gêneros de cianobactérias. No geral, foram identificados 19 gêneros e várias sequências de cianobactérias não cultiváveis. Uma predominância de sequências com alta similaridade com representantes das ordens Nostocales e Oscillatoriales foi observada. Sequências com identidade com o gênero Symphyonemopsis (ordem Stigonematales) foram recuperadas em maiores quantidade. Com relação à diversidade no solo, os resultados de DGGE e ARISA demonstraram que a população de cianobactérias é distinta entre os manguezais estudados, porém os perfis eletroforéticos das amostras coletadas próximo ao mar se agruparam, sugerindo que a colonização é influenciada pelas condições de inundação. O perfil mais diferente foi obtido no ponto próximo à floresta no manguezal de Bertioga, local mais afetado pela contaminação de óleo. As bibliotecas de clones claramente indicaram diferenças das sequências do gene RNAr 16S entre os pontos amostrados. Um total de 99 UTOs foi obtido, com 61 "singletons". Na localidade próxima ao mar os gêneros Procholorococcus e Synechococcus foram dominantes em ambos os manguezais. A maioria das sequências de RNAr 16S encontradas nos outros pontos foram relacionadas com cianobactérias não cultiváveis. A diversidade alfa sugeriu que o local com menor diversidade foi o meio do manguezal de Bertioga, e o maior foi em Bertioga próximo à floresta, os demais pontos tiveram valores similares. Os maiores índices de riqueza foram encontrados nos pontos próximos à floresta, enquanto menores valores foram observados nos pontos próximos ao mar. A maioria das sequências de RNAr 16S obtidas em Bertioga no meio do manguezal e próximo à floresta tiveram identidades menores do que 90% com as disponíveis no GenBank. Estas sequências podem representar novos táxons ou cianobactérias conhecidas, porém ainda não sequenciadas. O TRFLP do gene nifH indicou que os locais próximos ao mar e meio do manguezal na Ilha do Cardoso abrigaram populações de diazotróficos semelhantes, enquanto que em Bertioga estes pontos apresentaram diferenças nos perfis de TRFLP. As maiores diferenças estavam nos locais próximos à floresta em ambos os manguezais. / Microorganisms play important role in the recycling of elements in mangrove ecosystems, since as primary producers they can control chemical reactions. The particular cyanobacteria group act promoting the input of carbon and nitrogen through their ability to realize oxygenic photosynthesis and fixing atmospheric nitrogen. In Brazil, the mangrove forests occupy an area of approximately 25.000 km2, and in the total area of São Paulo State, 240 km2 are covered by this ecosystem. The aim of this work was to evaluate the cyanobacterial diversity that colonize Avicennia schaueriana, Rhizophora mangle and Laguncularia racemosa leaves from Cardoso Island mangrove, a pristine site, as well as to assess and compare the soil cyanobacterial population from both Cardoso Island and Bertioga mangroves, this last one contaminated with crude oil. For this purpose, the techniques of DGGE and clone library of 16S rRNA gene, ARISA, and TRFLP of nifH gene were used. The phyllosphere results evidenced a subtle difference of the genus of tree on the colonization of cyanobacteria, however a strong effect from tree’s location within the mangrove was observed. The tree leaves from the middle of mangrove area showed a greater diversity of cyanobacterial genera. In geral, 19 genera and several uncultivated cyanobacteria were identified. A predominance of sequences with high similarities to representatives of the order Nostocales and Oscillatoriales were observed. Sequences with similarities to the genus Symphyonemopsis (order Stigonematales) were recovered in higher quantity. Regarding to the soil diversity, DGGE and ARISA results showed that the cyanobacterial population is distinct among both mangroves studied, however the electrophoretic profiles from samples collected near to the sea grouped together, suggesting that colonization is influenced by flood conditions. The most different profile was obtained in the site near to the forest in Bertioga mangrove, location more affected by the oil contamination. Clone libraries clearly showed 16S rRNA sequences differences among sites sampled. A total of 99 OTUs were obtained, with 61 singletons. In the site near to the sea the Procholorococcus and Synechococcus genera were dominant in both mangroves. The majority of 16S rRNA sequences found in the other sites were related to uncultured cyanobacteria. Alpha diversity suggested that the site with lowest diversity was middle of the Bertioga mangrove, and the highest was Bertioga near to the forest, the remainder sites had similar values. The highest richness indices were found in the sites near to the forest, while lower values were observed in the sites near to the sea. The majority of the 16S rRNA sequences obtained from the middle of the mangrove and near to the forest in Bertioga showed identities lower than 90% with that available in the GenBank. These sequences may represent novel cyanobacterial taxa or known cyanobacteria not yet sequenced. The TRFLP of nifH gene indicated that the sites near to the sea and middle of the Cardoso Island mangrove harbored similar diazotrophic populations, while in Bertioga these sites presented differences in TRFLP profiles. The greatest differences were in the sites near to the forest in both mangroves.

Dentre os contaminantes de água subterrânea de maior importância está o tetracloroeteno (PCE), o qual é altamente tóxico e potencialmente carcinógeno. As comunidades bacterianas de águas subterrâneas contaminadas com PCE e a diversidade de bactérias capazes de degradar esses organoclorados são pouco conhecidas. O objetivo deste trabalho é comparar a estrutura das comunidades de bactérias de amostras de água subterrânea em uma área contaminada com PCE e selecionar um consórcio microbiano capaz de degradar eficientemente o PCE em reator horizontal de leito fixo (RHLF). Amostras de água subterrânea de oito poços de monitoramento, instalados em uma área contaminada com PCE foram coletadas e analisadas para determinação de oxigênio dissolvido, potencial redox, condutividade elétrica, pH e concentração de tetracloroeteno, tricloroeteno, cis-dicloroeteno e cloreto de vinila (COVs). As amostras foram analisadas também para a determinação da estrutura das comunidades de bactéria por PCRDGGE e seqüenciamento de clones do gene rRNA 16S. Os parâmetros físico-químicos oscilaram consideravelmente ao longo do tempo em todos os poços de monitoramento (PM). Tetracloroeteno e tricloroeteno foram detectados apenas no PM6. As estruturas das comunidades bacterianas dos PMs analisados mostraram tanto variação temporal quanto espacial. As análises das comunidades bacterianas nos PM6 e PM8, contaminado e não-contaminado com PCE, revelaram resultados semelhantes aos obtidos por DGGE. Uma maior riqueza estimada de espécies bacterianas foi observada nas amostras do PM8, pelo menos em duas épocas de amostragem, sugerindo que a contaminação com PCE está associada com a redução da diversidade bacteriana em água subterrânea. Cultivos de enriquecimento e ensaios de degradação do PCE foram realizados utilizando-se um RHLF, o qual foi preenchido com sedimento do PM6 imobilizado em espuma de poliuretano e enriquecido com meio mineral básico suplementado com PCE. A análise das alterações nas comunidades de bactérias nos reatores foi feita por PCRDGGE e seqüenciamento parcial do gene rRNA 16S. No ensaio de degradação do PCE no RHLF foi utilizado meio com PCE suplementado ou não com lactato e acetato. Tanto pelo DGGE quanto pelo seqüenciamento, foi observada a seleção de bactérias específicas no reator. A partir das análises de seqüenciamento, essas bactérias foram identificadas como Alphaproteobacteria e Sphingobacteria. No ensaio de degradação do PCE, os parâmetros físico-químicos do meio não mostraram variações ao longo do comprimento dos reatores. As análises de COVs mostraram uma grande eficiência na degradação do PCE (98%), com um tempo de retenção de 12 horas, não havendo diferença significativa na percentagem de degradação em meio com lactato ou acetato, com relação ao controle sem fonte de carbono. No processo de degradação nenhum dos produtos da via de degradação do PCE foi detectado, o que sugere uma via alternativa de degradação do PCE, a qual ocorre em aerobiose. / Tetrachloroethene (PCE) is one of the most important contaminants of groundwater, since it is highly toxic and potentially carcinogenic. The bacterial communities of PCE contaminated groundwater and the diversity of bacteria capable of degrading this contaminant are barely known. The objective of this work is to compare the structure of bacterial communities from groundwater samples from a PCE contaminated site and select a microbial consortium capable to degrading efficiently PCE in a horizontal fixed bed reactor (HFBR). Groundwater samples from eight monitoring wells, installed in a PCE contaminated site were collected and analyzed for determination of dissolved oxygen, redox potential, electrical conductivity, pH, and concentrations of tetrachloroethene, trichloroethene (TCE), cis- and trans-dichloroethene, vinyl chloride (VOCs). The structure of the bacterial communities was determined by PCR-DGGE and 16S rRNA gene clone sequencing. The physical-chemical parameters oscillated considerately throughout time in all the monitoring wells (MW). PCE and TCE were detected only in MW6. The bacterial community structures in the groundwater from the MWs analyzed showed temporal and spatial variation. The analysis of the bacterial communities in MW6 and MW8, contaminated and non-contaminated with PCE, respectively, based on sequencing of 16S rRNA gene clones revealed results to the ones observed by DGGE. Estimated richness of bacterial species was higher in samples from MW8, at least in two sampling times, suggesting that the contamination with PCE is associated with reduction of bacterial diversity in groundwater. Enrichment cultures and PCE biodegradation assays were performed in a HFBR, which was filled with sediment from MW6 immobilized onto polyurethane foam and enriched with basic mineral medium supplemented with PCE. Shifts in bacterial community structure were analyzed using PCRDGGE and partial sequencing of 16S rRNA gene clones. In the PCE biodegradation assays in the HFBR, were performed in medium containing lactate or acetate. DGGE and 16S rRNA gene clone sequencing data suggest selection of specific bacteria in the reactor. Sequencing data showed that these bacteria belong to Alphaproteobacteria and Sphingobacteria. In the PCE biodegradation assays, media physical-chemical parameters did not show variation along the reactor length. VOC analyses showed a great efficiency in the degradation of PCE (98%) with a residence time of 12 hours in the reactor, and no significant differences were observed in the presence of lactate or acetate, as compared to the medium without a carbon source. During the biodegradation process, none of the products from the anaerobic pathway of PCE reductive dechlorination was detected, suggesting that an alternative PCE biodegradation pathway is occurring in aerobiosis.

A superfície das folhas de árvores (filosfera) oferece uma grande área de habitat para os micro-organismos, mas constitui um ambiente extremo. O desenvolvimento de comunidades microbianas é dependente de fonte de carbono e de certos nutrientes essenciais inorgânicos comumente liberados pela planta para a sua superfície. No entanto, um grupo especial de bactérias, Cyanobacteria, é menos dependente da planta para sua nutrição, pois vários destes organismos são autotróficos para carbono e nitrogênio. Portanto, Cyanobacteria é particularmente interessante para se avaliar neste ambiente. Neste estudo, linhagens de cianobactérias presentes na superfície das folhas secretoras de sal da planta de manguezal Avicennia schaueriana foram isoladas e caracterizadas morfológica, molecular e ultraestruturalmente. O potencial destes isolados para sintetizar moléculas bioativas também foi avaliado. Para isso, folhas de A. schaueriana foram coletadas em um manguezal com histórico de contaminação por petróleo, localizado próximo ao Rio Iriri, em Bertioga-SP. O isolamento das cianobactérias foi realizado usando quatro meios de cultura (BG-11, SWBG-11, BG-11o e SWBG-11o) e dois métodos: a) esfregaço das folhas nos meios sólidos em placas de Petri; e b) submersão das folhas em frascos Erlenmeyer contendo meios líquidos. Após a obtenção de culturas puras, os isolados foram crescidos em meios líquidos, as células foram concentradas e usadas para extração de DNA genômico. O gene de RNAr 16S de cada isolado foi amplificado por PCR usando iniciadores específicos (27F/1494Rc), clonado e sequenciado. As sequências de RNAr 16S foram usadas na construção de árvore filogenética. O potencial dos isolados para sintetizar moléculas bioativas foi acessado pela amplificação de PCR usando iniciadores específicos para sequências gênicas codificadoras de peptídeo sintetase (NRPS), policetídeo sintase (PKS), cianopeptolina, aeruginosina, saxitoxina, anatoxina-a/homoanatoxina-a e microcistina. Como resultado, trinta morfotipos foram isolados em meio líquido e quatro em meio sólido. Estes morfotipos foram identificados como pertencentes a quatro ordens diferentes (12 Nostocales, 9 Pseudanabaenales, 8 Chroococcales e 5 Oscillatoriales). Entre os isolados, alta abundância de linhagens potencialmente fixadoras de N2 foi encontrada, indicando que elas possivelmente são uma importante fonte de nitrogênio neste habitat. As sequências do gene de RNAr 16S de vinte e quatro isolados ficaram distribuídas em onze clados distintos na árvore filogenética e mostraram baixas similaridades com gêneros já descritos. Na análise da ultraestrutura destas linhagens, destacou-se a presença de grânulos de elevado volume em uma cianobactéria unicelular e de um arranjo de tilacoides incomum em uma cianobactéria filamentosa homocitada com morfologia aparentemente simples. Sequências gênicas codificadoras de PKS foram detectadas em dezessete linhagens, de aeruginosina em sete linhagens e de cianopeptolina em dez linhagens. Entretanto, sequências gênicas codificadoras de NRPS e das cianotoxinas microcistina, saxitoxina e anatoxina-a/homoanatoxina-a não foram detectadas. A superfície das folhas de A. schaueriana apresenta elevado número de cianobactérias não descritas, provavelmente um resultado das condições peculiares tanto da filosfera quanto do manguezal estudado. Este é o primeiro relato de isolamento de cianobactérias da superfície de folhas de A. schaueriana / The tree leaf surface (phyllosphere) offer a large habitat area for microorganisms but constitute an extreme environment. The development of microbial communities is dependent of carbon source and certain essential inorganic nutrients commonly released from the plant to its surface. However, a special group of bacteria, Cyanobacteria, is less dependent of the plant for their nutrition since several of these organisms are autotrophic for carbon and nitrogen. Therefore, cyanobacteria are particularly interesting to be evaluated in this environment. In this study, cyanobacterial strains present in the salt-excreting leaf surface of the mangrove Avicennia schaueriana were isolated and morphologically, molecularly and ultrastructurally characterized. The potential of these isolates to synthesize bioactive molecules was also evaluated. To this purpose, A. schaueriana leaves were collected in a mangrove with history of oil contamination located near to the Iriri river in Bertioga-SP. The isolation of cyanobacteria was achieved using four culture media (BG-11, SWBG-11, BG-11o and SWBG-11o) and two methods: a) smearing of leaves into solid media in Petri dishes; and b) submersion of leaves in Erlenmeyer flasks containing liquid media. After obtaining pure cultures, the isolates were grown into liquid media, and the cells were concentrated and used for genomic DNA extraction. The gene of rRNA 16S of each isolate was amplified by PCR using specific primers (27F/1494Rc), cloned and sequenced. The 16S rRNA sequences were used for the construction of a phylogenetic tree. The potential of the isolates to synthesize bioactive molecules was assessed by PCR amplification using primers specific for gene sequences encoding non-ribosomal peptide synthetase (NRPS), polyketide synthase (PKS), cyanopeptolin, aeruginosin, saxitoxin, anatoxin-a/homoanatoxin-a and microcystin. As results, thirty morphotypes were isolated in liquid media and four in solid media. These morphotypes were identified as belonging to four different orders (12 Nostocales, 9 Pseudanabaenales, 8 Chroococcales and 5 Oscillatoriales). Among the isolates, it was found a high abundance of potentially N2-fixing strains, what indicates that they possibly are an important source of nitrogen in this habitat. The 16S rRNA gene sequences of twenty-four isolates were distributed into eleven distinct clades in the phylogenetic tree and showed low similarities with described genera. In the ultrastructural analyses of these strains, the highlight was the presence of granules of high volume in a unicellular cyanobacterium and an unusual thylakoid arrangement in a homocytous filamentous cyanobacterium with apparently simple morphology. Gene sequences encoding for PKS were detected in seventeen strains, for aeruginosine in seven strains and cyanopeptolin in ten strains. Gene sequences encoding for NRPS and for the cyanotoxins microcystin, saxitoxin, and anatoxin-a/homoanatoxin-a were not found. The leaf surface of A. schaueriana presents a high number of undescribed cyanobacteria, probably as a result of the peculiar conditions of the phyllosphere and the studied mangrove. This is the first report of isolation of cyanobacteria from the leaf surface of A. schaueriana

As cianobactérias são microrganismos fotossintetizantes oxigênicos com ampla plasticidade metabólica e estrutural, que apresentam potencial biotecnológico para exploração na biossorção de metais pesados e biodegradação de poluentes orgânicos. Devido as suas fortes interações com cátions e ao contínuo suprimento de biomassa barata,as cianobactérias podem ser candidatas promissoras à biossorventes para remoção de metais e radionuclídeos. Dessa maneira, numa tentativa de encontrar uma cianobactéria com esse perfil para remover 226Ra de uma mina de urânio desativada da Unidade de Tratamento de Minérios (UTM) pertencente às Indústrias Nucleares do Brasil (INB), Caldas, MG, doze linhagens de cianobactérias foram isoladas desse ambiente. Essas linhagens foram morfologicamente caracterizadas como Aphanothece sp. CENA75, Rhabdoderma sp. CENA114, Synechococcus cf. lividus CENA79, Aphanocapsa cf. holsatica CENA80, Geitlerinema acutissimum CENA85, Pseudanabaena galeata CENA84, Pseudanabaena sp. CENA81, Leptolyngbya cf. tenerrima CENA76, Leptolyngbya sp. CENA83, Phormidium formosum CENA86, Phormidium violaceum CENA82 e Nostoc sp. CENA87. A análise molecular dos isolados, baseada em seqüências quase completas do gene RNAr 16S (1325 pb), estava de acordo com a análise morfológica, com exceção das linhagens Rhabdoderma sp. CENA114 e Phormidium violaceum CENA82. As seqüências de RNAr 16S dessas duas linhagens mostraram valores baixos de identidades (<92%) com seqüências do GenBank, o que pode representar novas espécies de cianobactérias. Altas percentagens de identidades (>96%) das seqüências do gene de RNAr 16S foram encontradas entre as linhagens restantes e as do GenBank. A árvore filogenética construída usando o método ?Neighbour Joining? mostrou que as linhagens unicelulares das ordens Chroococcales e as filamentosas da Oscillatoriales eram polifiléticas, conforme já relatado. A distribuição e abundância da população de cianobactérias nos efluentes da UTMINB foram investigadas pelo método da contagem de células viáveis (número mais provável, NMP). O NMP mostrou uma população de cianobactérias variando de 4.0 x 100 to ?2.4 x 108 cells?mL-1. Os locais Cava da Mina, com pH médio de 3,88, e o sistema de tratamento da usina, com pH 8,0, mostraram os mais baixos e mais altos valores de NMP, respectivamente. Para identificar os isolados de cianobactérias prejudiciais, um teste imunológico (ELISA) foi realizado para detectar microcistinas, uma hepatotoxina que causa envenenamento em humanos. A produção de microcistinas foi detectada em três isolados, Pseudanabaena galeata CENA84, Pseudanabaena sp. CENA81 e Leptolyngbya cf tenerrima CENA76. Esse resultado é inédito, pois não há relatos dos gêneros Pseudanabaena e Leptolyngbya como produtores de microcistinas. / Cyanobacteria are oxygenic photosynthetic microorganisms with wide metabolic and structural plasticity, which have biotechnological potential for exploration in metals biosorption and organic pollutants biodegradation. Due to its strong interactions with cations and a reliable supply of cheap biomass, cyanobacteria may be a promising biosorbent candidate for removing metals and radionuclides. In this way, in an attempt to find a cyanobacteria with this profile to remove 226Ra from a deactivated uranium mine effluents of the Ores Treatment Unit (UTM) belonging to the Nuclear Industries of Brazil (INB), Caldas, MG, twelve cyanobacterial strains were isolated from this environment. These strains were characterized morphologically as Aphanothece sp. CENA75, Rhabdoderma sp. CENA114, Synechococcus cf. lividus CENA79, Aphanocapsa cf. holsatica CENA80, Geitlerinema acutissimum CENA85, Pseudanabaena galeata CENA84, Pseudanabaena sp. CENA81, Leptolyngbya cf. tenerrima CENA76, Leptolyngbya sp. CENA83, Phormidium formosum CENA86, Phormidium violaceum CENA82 and Nostoc sp. CENA87. The molecular analysis of the isolates, based on the sequences of nearly complete 16S rRNA gene (1325 bp), was in agreement with the morphological analysis, with exception of Rhabdoderma sp. CENA114 and Phormidium violaceum CENA82 strains. The 16S rRNA sequences of these two strains showed low identities scores (<92%) with sequences from GenBank, which may represent novel cyanobacterial species. High percentages of identities (>96%) of 16S rRNA gene sequences were found between the remaining strains and of the GenBank. The phylogenetic tree of 16S rRNA sequences constructed using Neighbour-Joining method showed that unicellular strains of the orders Chroococcales and filamentous Oscillatoriales were polyphyletic, as reported earlier. The distribution and abundance of cyanobacterial population in the effluents of UTMINB were investigated by viable cells counting (most probable number, MPN) method. The MPN showed a cyanobacterial population range from 4.0 x 100 to ?2.4 x 108 cells?mL-1. The locations of the Pit Mine with pH 3.88 and the Plant System Treatment with pH 8.0 showed the lowest and highest MPN values, respectively. To identify harmful cyanobacterial isolates, an immunological test (ELISA) was carried out to detect microcystins, a hepatotoxin which cause human poisoning. Microcystins production was found in three isolates, Pseudanabaena galeata CENA84, Pseudanabaena sp. CENA81 and Leptolyngbya cf. tenerrima CENA76. This is a novel result since there is no report for both genera, Pseudanabaena and Leptolyngbya, as microcystin producers. Based on the obtained results, the Aphanothece CENA75 strain found in all UTM-INB effluents sampled, including in the Pit Mine location, which has an acidic pH (average of 3.88) and high level of uranium (5.68 mg?L-1) and radium, was selected for the 226Ra biosorption assays. The experiments performed in pH 3.5 and 5.0 showed that dried biomass of Aphanothece CENA75 behaves as a weakly acid resin. The ratio (final concentration/initial concentration) of 226Ra adsorption after 135 min in pH 3.5 and 5.0 was 0.86 and 0.82, respectively. These results showed that the dried biomass of Aphanothece CENA75 adsorbed low amount of 226Ra in both studied pH values. However, the increase of the radionuclide retention in pH 5.0 suggests that more adsorption may occur in pH above of this value.

Os micro-organismos desempenham importante papel na reciclagem dos elementos em ecossistemas de manguezais, uma vez que como produtores primários podem controlar reações químicas. O grupo particular das cianobactérias atua promovendo a entrada de carbono e nitrogênio por meio da sua capacidade de realizar fotossíntese oxigênica e fixação de nitrogênio atmosférico. No Brasil, as florestas de manguezais ocupam uma área de aproximadamente 25.000 km2 e no Estado de São Paulo, 240 km2 da área total está coberta por este ecossistema. O objetivo deste trabalho foi avaliar a diversidade de cianobactérias que colonizam as folhas de Avicennia schaueriana, Rhizophora mangle e Laguncularia racemosa do manguezal da Ilha do Cardoso, um ambiente pristino, bem como acessar e comparar a população de cianobactérias dos solos dos manguezais da Ilha do Cardoso e de Bertioga, este último contaminado com óleo bruto. Para este propósito, as técnicas de DGGE e biblioteca de clone do gene RNAr 16S, ARISA e TRFLP do gene nifH foram utilizadas. Os resultados da filosfera evidenciaram uma sutil influência do gênero de árvore na colonização das cianobactérias, entretanto, um forte efeito da localização destas dentro do manguezal foi observado. As folhas das árvores do meio da área de manguezal apresentaram uma maior diversidade de gêneros de cianobactérias. No geral, foram identificados 19 gêneros e várias sequências de cianobactérias não cultiváveis. Uma predominância de sequências com alta similaridade com representantes das ordens Nostocales e Oscillatoriales foi observada. Sequências com identidade com o gênero Symphyonemopsis (ordem Stigonematales) foram recuperadas em maiores quantidade. Com relação à diversidade no solo, os resultados de DGGE e ARISA demonstraram que a população de cianobactérias é distinta entre os manguezais estudados, porém os perfis eletroforéticos das amostras coletadas próximo ao mar se agruparam, sugerindo que a colonização é influenciada pelas condições de inundação. O perfil mais diferente foi obtido no ponto próximo à floresta no manguezal de Bertioga, local mais afetado pela contaminação de óleo. As bibliotecas de clones claramente indicaram diferenças das sequências do gene RNAr 16S entre os pontos amostrados. Um total de 99 UTOs foi obtido, com 61 “singletons”. Na localidade próxima ao mar os gêneros Procholorococcus e Synechococcus foram dominantes em ambos os manguezais. A maioria das sequências de RNAr 16S encontradas nos outros pontos foram relacionadas com cianobactérias não cultiváveis. A diversidade alfa sugeriu que o local com menor diversidade foi o meio do manguezal de Bertioga, e o maior foi em Bertioga próximo à floresta, os demais pontos tiveram valores similares. Os maiores índices de riqueza foram encontrados nos pontos próximos à floresta, enquanto menores valores foram observados nos pontos próximos ao mar. A maioria das sequências de RNAr 16S obtidas em Bertioga no meio do manguezal e próximo à floresta tiveram identidades menores do que 90% com as disponíveis no GenBank. Estas sequências podem representar novos táxons ou cianobactérias conhecidas, porém ainda não sequenciadas. O TRFLP do gene nifH indicou que os locais próximos ao mar e meio do manguezal na Ilha do Cardoso abrigaram populações de diazotróficos semelhantes, enquanto que em Bertioga estes pontos apresentaram diferenças nos perfis de TRFLP. As maiores diferenças estavam nos locais próximos à floresta em ambos os manguezais. / Microorganisms play important role in the recycling of elements in mangrove ecosystems, since as primary producers they can control chemical reactions. The particular cyanobacteria group act promoting the input of carbon and nitrogen through their ability to realize oxygenic photosynthesis and fixing atmospheric nitrogen. In Brazil, the mangrove forests occupy an area of approximately 25.000 km2, and in the total area of São Paulo State, 240 km2 are covered by this ecosystem. The aim of this work was to evaluate the cyanobacterial diversity that colonize Avicennia schaueriana, Rhizophora mangle and Laguncularia racemosa leaves from Cardoso Island mangrove, a pristine site, as well as to assess and compare the soil cyanobacterial population from both Cardoso Island and Bertioga mangroves, this last one contaminated with crude oil. For this purpose, the techniques of DGGE and clone library of 16S rRNA gene, ARISA, and TRFLP of nifH gene were used. The phyllosphere results evidenced a subtle difference of the genus of tree on the colonization of cyanobacteria, however a strong effect from tree’s location within the mangrove was observed. The tree leaves from the middle of mangrove area showed a greater diversity of cyanobacterial genera. In geral, 19 genera and several uncultivated cyanobacteria were identified. A predominance of sequences with high similarities to representatives of the order Nostocales and Oscillatoriales were observed. Sequences with similarities to the genus Symphyonemopsis (order Stigonematales) were recovered in higher quantity. Regarding to the soil diversity, DGGE and ARISA results showed that the cyanobacterial population is distinct among both mangroves studied, however the electrophoretic profiles from samples collected near to the sea grouped together, suggesting that colonization is influenced by flood conditions. The most different profile was obtained in the site near to the forest in Bertioga mangrove, location more affected by the oil contamination. Clone libraries clearly showed 16S rRNA sequences differences among sites sampled. A total of 99 OTUs were obtained, with 61 singletons. In the site near to the sea the Procholorococcus and Synechococcus genera were dominant in both mangroves. The majority of 16S rRNA sequences found in the other sites were related to uncultured cyanobacteria. Alpha diversity suggested that the site with lowest diversity was middle of the Bertioga mangrove, and the highest was Bertioga near to the forest, the remainder sites had similar values. The highest richness indices were found in the sites near to the forest, while lower values were observed in the sites near to the sea. The majority of the 16S rRNA sequences obtained from the middle of the mangrove and near to the forest in Bertioga showed identities lower than 90% with that available in the GenBank. These sequences may represent novel cyanobacterial taxa or known cyanobacteria not yet sequenced. The TRFLP of nifH gene indicated that the sites near to the sea and middle of the Cardoso Island mangrove harbored similar diazotrophic populations, while in Bertioga these sites presented differences in TRFLP profiles. The greatest differences were in the sites near to the forest in both mangroves.

A microbiota intestinal humana desempenha papel essencial no organismo saudável, pois sintetiza vitaminas, influencia no desenvolvimento e maturação do sistema imune da mucosa intestinal, além de exercer importante função protetora, competindo por nutrientes e receptores com bactérias patogênicas. A colonização desta microbiota se inicia na criança recém-nascida e alcança estabilidade em torno do segundo ano de vida, com consequência para a saúde da criança e do adulto. As diferenças na composição da microbiota estão relacionadas a diferentes níveis de contaminação ambiental e de diferentes fatores endógenos. O objetivo do nosso estudo foi analisar a microbiota fecal de crianças com idade entre 2 dias a 1 ano de idade, que vivem em baixas condições socioeconômicas em São Paulo, Brasil. Foram coletadas amostras de fezes de crianças saudáveis, nos seguintes pontos pós-nascimento: 2º e 7º dias, 1 mês, 3 meses, 6 meses e 1 ano de vida. O DNA bacteriano foi extraído diretamente a partir das amostras de fezes e as bibliotecas 16S rRNA foram construídas utilizando 2 iniciadores bactéria-específicos. Os clones foram selecionados aleatoriamente, parcialmente sequenciados e analisados com base em bibliotecas de gene 16S rRNA. Os principais grupos filogenéticos identificados foram Escherichia, Clostridium, Streptococcus e Bacteroides, do 1º ao 30º dia de vida. A partir do 3º mês, Streptococcus e bactérias não cultiváveis, além do gênero Escherichia, ganharam relevância na microbiota. Estes dados, em conjunto com as informações nutricionais, intercorrências clínicas e ambientais, sugerem a influência da contaminação ambiental e interpessoal no aumento da complexidade na composição da microbiota fecal. Essa abordagem molecular permitiu a análise da microbiota fecal do grupo selecionado, encontrando perfil bacteriano diferente do que é descrito nos países desenvolvidos. / The human intestinal microbiota plays essential role in healthy body since it synthesizes vitamins, influences on the development and maturation of the immune system of the intestinal mucosa. Furthermore, it also plays an important protective function competing for nutrients and receptors with pathogenic bacteria. The colonization of this microbiota starts in the newborn child and achieves stability around the second year of life, with consequence for the health of children and adults. The differences in the microbiota composition are related to different levels of environmental contamination and different endogenous factors. The aim of our study was to analyze the fecal microbiota of children ranging from 2º days to 1º year old living in low socioeconomic status in São Paulo, Brazil. We collected fecal samples of healthy children at the following points after birth: 2º e 7º days, 1 month, 3 months, 6 months and one year of life. Bacterial DNA was extracted directly from stool samples, and the 16S rRNA libraries were made using 2 bacterium-specific primers. The clones were randomly selected, and partially sequenced and analyzed based on 16S rRNA libraries. The main phylogenetic groups identified were Escherichia, Clostridium, Streptococcus, Bacteroides ranging from the 1º to 30º days of life. From the third month Streptococcus and uncultured bacteria, and, besides, Escherichia gender gained relevance in the microbiota. These data together with nutritional information, environmental and clinical intercurrents suggest the influence of interpersonal and environmental contamination in the increase of complexity in fecal microbiota composition. This molecular approach allowed the fecal microbiota analysis. This bacterial profile is different from described in developed countries.

Os fungos micorrízicos arbusculares (FMAs, filo Glomeromycota) formam associações simbióticas com a maioria das plantas vasculares. Normalmente, as hifas dos FMAs crescem no solo e colonizam o interior das raízes. No entanto, não se sabe se as espécies mais abundantes detectadas no solo, por meio da identificação com base na morfologia dos esporos assexuais, são também as mais abundantes no interior das raízes, devido às dificuldades para a identificação dos FMAs com base nas estruturas intrarradiculares. Assim, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a estrutura da comunidade de FMAs em cana-de-açúcar sob dois manejos de colheita por meio da identificação das espécies que estão no solo na forma de esporos assexuais e aquelas que estão nas raízes usando o sequenciamento de clones do gene rRNA 18S. Amostras de solo e raízes de cana-de-açúcar de três variedades e dois manejos de colheita: SEM QUEIMA prévia e COM QUEIMA prévia à colheita, foram coletadas em um experimento localizado no município de Novo Horizonte, SP. Foram utilizadas três abordagens para a identificação dos FMAs no interior das raízes: emprego de (1) iniciador específico para fungos em geral, (2) iniciador específico para FMAs e (3) iniciadores específicos para grupos de FMAs. O número de esporos por 50 g de solo, a riqueza de espécies observada e estimada e a diversidade de esporos não diferiram significativamente entre os manejos SEM QUEIMA e COM QUEIMA. Efeitos significativos de variedades de cana-de-açúcar ou na interação dos fatores manejo e variedade não foram observados. A análise de ordenação com base nos esporos identificados também não indicou separação das amostras em função dos tratamentos. Entretanto, plantas do tratamento sob manejo SEM QUEIMA apresentaram as maiores taxas de colonização micorrízica arbuscular, quando comparadas às plantas do tratamento sob manejo COM QUEIMA. Esses dados indicam que a taxa de colonização micorrízica arbuscular é um indicador mais sensível à mudança de manejo de colheita da cana-de-açúcar do que os outros indicadores avaliados. Após a extração de DNA das raízes, o uso dos iniciadores específicos para fungos em geral, para FMAs e iniciadores específicos para grupo de FMAs não resultou em sequências de Glomeromycota. Mesmo assim, a comunidade de fungos associados às raízes detectada por sequenciamento do gene rRNA 18S foi avaliada. Os resultados indicam que a estrutra da comunidade fúngica associada às raízes de cana-de-açúcar diferiu significativamente entre os manejos de colheita SEM QUEIMA e COM QUEIMA prévia, apesar de não haver diferenças na riqueza e índices de diversidade de unidades taxonômicas operacionais observadas. Em geral, estudos adicionais devem ser feitos para otimizar as condições para amplificação do gene rRNA 18S de FMAs para melhor entender a ecologia dos mesmos. / Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF, Glomeromycota) form mutualistic symbioses with most land plants. AMF hypha generally grow through the soil and colonize the cortical tissue of the plant roots. However, it is not known whether the most abundant species in the soil, determined based on the morphology of asexual spores are the most abundant inside the roots, due the difficulties in identifying AMF based on intraradical structures. Therefore, the aim of this study was to evaluate the AMF community structure in sugarcane rhizosphere and roots under two harvesting managements, based on spores in the soil and sequencing of 18S rRNA gene clones, respectively. Sugarcane rhizosphere soil and roots were sampled from three varieties, under two harvesting managements: without pre-harvesting burning and with pre-harvesting burning, at an experimental field located in Novo Horizonte (São Paulo, Brazil). Three approaches were used to identify AMF inside the roots: (1) using fungi-specific primers, (2) using AMF-specific primers and (3) using AMF group-specific primers. The number of spores in the soil, the observed and estimated species richness and the diversity of AMF spores in the treatments without and with pre-harvesting burning were not statistically different. Statistically significant effects of sugarcane varieties or the interaction of the factors Harvesting Management and Varieties were not observed. Ordination analysis based on the identified spores did not show clustering by treatments. However, intraradical root colonization rates were higher in the treatment without pre-harvesting burning, as compared to the treatment with pre-harvesting burning. These data indicate that intraradical colonization rate may be used as a more sensitive indicator of environmental changes due to harvesting management, as compared to the other indicators evaluated. The use of fungi-specific, AMF-specific and AMF group-specific primers did not allow the detection of Glomeromycota in the sugarcane roots sampled from the field experiment. Nonetheless, the fungal communities associated with sugarcane roots detected by 18S rRNA gene clone sequencing were evaluated. The results indicate that the fungal communities associated with sugarcane roots from the treatments without and with pre-harvesting burning were statistically different, even though no differences in operational taxonomic unit richness and diversity indices were observed. In general, additional studies are necessary to optimize AMF 18S rRNA gene amplification for a better understanding of their ecology.