O óxido nitroso (N2O) é um importante gás de efeito estufa (GEE) e, nos ecossistemas terrestres, é produzido principalmente pelo processo de desnitrificação. Esse ocorre em condições anaeróbias e, portanto, é fortemente estimulado pelo aumento do teor de umidade do solo. Entretanto, solos sob diferentes usos podem exibir taxas de emissão de N2O distintas, mesmo quando apresentam teores de umidade equivalentes. Ainda não está claro se isso se deve somente ao fato de os mesmos diferirem quanto a atributos físicos e químicos capazes de afetar a atividade dos organismos desnitrificantes ou se também se deve à diferenças com relação ao tamanho de suas populações. O presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de compreender as relações entre os fluxos de N2O, a umidade e a abundância de genes bacterianos envolvidos no processo de desnitrificação (nirK, norB e nosZ) em solos de floresta, pastagem e cultivo de cana-de-açúcar, utilizando um experimento de microcosmos. Amostras de solo foram coletadas na fazenda Capuava, situada no município de Piracicaba, SP. Os microcosmos estabelecidos a partir das mesmas foram mantidos com diferentes teores de umidade (original e ajustados para atingir 60% e 90% da capacidade de campo) e incubados a 30 °C por 30 dias. Ao longo do período de incubação, os fluxos de N2O a partir desses solos foram analisados por cromatografia gasosa. Amostras coletadas do interior dos microcosmos, antes e depois da aplicação dos tratamentos, foram comparadas quanto à estrutura de suas comunidades bacterianas, utilizando a técnica de T-RFLP, e quanto à abundância dos genes 16S rRNA, nirK, norB e nosZ, através da técnica de qPCR. Somente os solos que tiveram sua umidade ajustada para 90% da capacidade de campo exibiram incrementos significativos na produção de N2O. Em tais amostras, também foi verificada a alteração da estrutura das comunidades bacterianas e do número de cópias dos genes norB e nosZ. Apenas este último, no entanto, apresentou uma correlação positiva com a umidade do solo. A abundância dos genes avaliados não apresentou correlações significativas com as taxas de emissão do GEE. Por outro lado, as emissões cumulativas de N2O se correlacionaram positivamente com as quantidades de genes desnitrificantes presentes inicialmente nas amostras de solo. Estes genes se mostraram mais abundantes nas amostras de pastagem e floresta, as quais apresentavam maiores teores de matéria orgânica, carbono, nitrogênio, nitrato e argila do que aquelas provenientes da área cultivada com cana-de-açúcar. Tais resultados demonstram que o conteúdo de água do solo afeta a taxa de emissão de N2O, mas que isso não se deve a alterações na abundância das bactérias envolvidas no processo, como as que carregam os genes nirK, norB e nosZ. Aparentemente, no entanto, quantidade de GEE que o solo é capaz de produzir está relacionada ao tamanho das populações desses organismos desnitrificantes. / Nitrous oxide (N2O) is an important greenhouse gas (GHG) and, in terrestrial ecosystems, it is mainly produced by denitrification. This process occurs under anaerobic conditions and, therefore, is strongly stimulated by the increase of the soil moisture content. However, soils under different uses may exhibit distinct N2O emission rates, even when they have the same moisture content. It is still not clear whether this is due solely to the fact that they differ in relation to physical and chemical properties that affect the activity of denitrifying organisms or whether this is also due to differences in the size of their populations. The aim of this work was to evaluate the relations between N2O fluxes, moisture and abundance of bacterial genes involved in denitrification process (nirK, norB e nosZ) in soil samples from forest, pasture and sugarcane field, through a microcosm experiment. These samples were collected at Fazenda Capuava, located in Piracicaba, SP. Microcosms established from them were maintained with different moisture contents (original and adjusted to achieve 60% and 90% of field capacity) and incubated at 30 °C for 30 days. During the incubation period, the N2O fluxes from soils were analyzed by gas chromatography. Soil samples from microcosms, collected before and after application of the treatments, were compared regarding the structure of their bacterial communities, by using T-RFLP technique, and the abundance of 16S rRNA, nirK, norB and nosZ genes, through qPCR technique. Only samples that had their moisture content adjusted to 90% of field capacity exhibited significant increases in N2O production. In these samples, changes in the structure of bacterial communities and in the copy numbers of norB and nosZ genes were also detected. Only the latter gene, however, showed a positive correlation with soil moisture. The abundance of the quantified genes showed no significant correlations with the gas emission rates. On the other hand, the cumulative N2O emissions were positively correlated with the amounts of denitrifying genes initially present in the samples. These genes were more abundant in pasture and forest soils, which had higher levels of organic matter, carbon, nitrogen, nitrate and clay than those from sugarcane cropping area. These results indicate that soil water content affects the N2O emission rates. However it is not due to changes in the abundance of bacteria involved in the process, such as those that bear the nirK, norB and nosZ genes. Apparently, it is the size of these organisms\' populations that determines the amount of GHG that the soil is able to produce.

O Brasil é considerado o maior produtor mundial de cana-de-açúcar, voltada para a produção de açúcar, etanol e derivados. O aproveitamento de resíduos da usina, como torta de filtro e vinhaça no condicionamento do solo pode contribuir com a manutenção da sua fertilidade. Por outro lado, a cada operação agrícola necessária para o cultivo da cana-de-açúcar está associada uma emissão de GEE que deve ser contabilizada. O objetivo desta pesquisa foi estimar a emissão dos principais GEE (CO2, N2O e CH4) pela torta de filtro, e avaliar as alterações de alguns atributos das comunidades microbianas durante o processo de decomposição. Após avaliação de uma enquete sobre o modo de utilização da torta de filtro por diversas usinas, um estudo foi desenvolvido na Usina Costa Pinto localizada em Piracicaba (SP). A torta aplicada no sulco de plantio da cana foi monitorada quanto à emissão dos gases, sendo que as concentrações dos mesmos nas amostras foram determinadas por cromatografia gasosa. Os atributos microbiológicos examinados foram a biomassa, a atividade enzimática (fosfatase ácida, alcalina e ?-glicosidase) e a estrutura da comunidade através do polimorfismo de fragmento de restrição terminal (T-RFLP). Foi observada emissão significativa dos principais GEE predominantemente da torta quando aplicada nos sulcos de plantio, com destaque para o N2O, com uma proporção doze vezes maior em massa do que o CH4, em 56 dias de experimento. Quanto aos aspectos microbiológicos, o maior valor encontrado de carbono e nitrogênio da biomassa microbiana para a dose usualmente aplicada (25 Mg ha-1), foi com dois meses de experimento, com respectivamente 484,89 ?g C g solo seco-1 e 62,95 ?g N g solo seco-1, e correlacionado pelo coeficiente de Pearson com a atividade enzimática no material. Pela técnica de T-RFLP foi possível avaliar a estrutura dos Domínios de Archaea, Bacteria e Fungi na comunidade microbiana da torta de filtro. Não houve modificação dessa estrutura ao longo do tempo analisado. Os resultados obtidos reforçam a importância dos atributos microbiológicos aliados a fatores químicos e físicos e a influência dos mesmos sobre as emissões de GEE. / Brazil is the greatest worldwide producer of sugarcane with production of sugar, ethanol and derived. Usually applied to soil as fertirrigation, filter cake and vinasse on soil conditioning have contributed to the maintenance of fertility. On the contrary, each agricultural operation is associated to GHG emissions that must be accounted for the balance of products. This work aims evaluate GHG emissions (CO2, N2O and CH4) from the filter cake, as well as evaluate the main differences in the microbiological community available within the decomposition process. After evaluation of a survey about to use the filter cake by industries, the study has been developed at Usina Costa Pinto located in Piracicaba (SP). The filter cake applied to the row of sugarcane planting have been monitored by taking regular samples of the emissions. The concentration of the three gases in the samples has been determined by gas chromatography. The microbiological aspects has been evaluated by biomass, enzymatic activity (acid phosphatase, alkaline phosphatase, and beta-glycosidase) and the community structure through terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP). Significant GHG emission has been observed; mainly from the filter cake applied to the row of sugarcane planting especially N2O, with ratio twelve times greater than CH4 in 56 days of experiment. For microbiological aspects, the maximum of carbon and nitrogen from the microbial biomass for the treatment usually applied (25 Mg ha-1), within two months of experimentation, with respectively 484,89 ?g C g dry soil-1 e 62,95 ?g N g dry soil-1, and correlated by the coefficient of Pearson with the enzymatic activity existent in the material. The T-RFLP analysis has allowed evaluate the community structures of Archaea, Bacteria e Fungi in the microbiological community of the filter cake. Modification in the community structures was not observed over this time examined. The results obtained reinforce the importance of microbiological aspects combined with chemical and physical factors and their influence on GHG emissions.

Nos últimos anos, diversos protocolos e tecnologias têm sido propostos a fim de viabilizar ou otimizar a micropropagação de diversas culturas, bem como reduzir custos de produção. Dentre eles, tem ganhado destaque, o uso do meio de cultura líquido e do sistema de biorreator de imersão temporária (BIT). No entanto, observam-se diferenças de resposta entre espécies e metodologias, sendo necessários maiores estudos para um melhor conhecimento dos fatores que afetam os sistemas de micropropagação. Estudos recentes, baseados em técnicas moleculares, têm revelado que as culturas in vitro não são axênicas, como se acreditava, apresentando comunidades endofíticas onipresentes. Sabendo-se da importância desses microrganismos em plantas a campo, passou-se a questionar o papel destes no desenvolvimento e multiplicação de plantas in vitro. Diante deste cenário, este trabalho se propôs a comparar o desempenho de culturas in vitro em diferentes condições de cultivo: meio semissólido, meios líquido estático, sob agitação e, avaliando-se o crescimento/ multiplicação das plântulas e, naqueles onde houve diferença no desempenho, foram realizadas análises moleculares para a caracterização da comunidade microbiana presente na parte aérea das plantas. Foram utilizadas culturas de bromeliáceas e cana-de-açúcar, buscando sistemas que permitissem as avaliações pretendidas. Para isto foram instalados experimentos com Ananas comosus var. comosus (\'Imperial\' e \'Pérola\') e Aechmea nudicaulis, sob cultivo em meio líquido estático e sob agitação; e com Vriesea hieroglyphica E. Morren, sob cultivo em meio líquido estático, sob agitação e em BIT. Para a gramínea, cana-de-acúcar (Saccharum spp., variedade SP80-3280), foram avaliados o cultivo em meio líquido estático e em BIT. Foram também realizadas análises moleculares de plântulas de Dyckia distachya, que haviam sido cultivadas em meios de culturas semissólido, líquido sob agitação e estático. As culturas que apresentaram diferenças de desempenho entre os sistemas avaliados foram D. distachya, (sendo o melhor tratamento o meio líquido sob agitação) e cana-de-açúcar (melhor tratamento foi BIT) e estas foram consideradas como sistemas adequados para o estudo de como diferentes sistemas de cultivo in vitro podem influenciar na comunidade bacteriana das plantas. A caracterização da comunidade bacteriana de D. distachya foi realizada por T-RFLP (Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism) e mostrou que o tratamento meio líquido sob agitação, o qual teve a maior produção de brotos em relação aos demais, diferiu quanto à abundância relativa das unidades taxonômicas operacionais (UTOs) encontradas. Para cana-de-açúcar foram realizadas a construção de bibliotecas de clones do gene 16S rRNA e PCR quantitativo em tempo real (qPCR). Estas análises mostraram não haver diferença significativa entre as bibliotecas dos tratamentos avaliados, no entanto, BIT apresentou 3,54 vezes mais cópias do gene 16S rRNA em relação ao tratamento meio líquido estático, nos permitindo inferir que também possui uma maior número de bactérias. Este estudo apresenta fortes indícios de que o sistema de cultivo in vitro utilizado influencia a comunidade microbiana presente nas plantas / In recent years, several protocols and technologies have been proposed for feasibility and optimization of micropropagation of different cultures as well as to reduce production costs. Among these, the use of liquid culture medium and the temporary immersion bioreactor system (TIB) have gained special attention. However, differences are observed among species and methodologies, being necessary more detailed studies for a better knowledge of the factors that affect the micropropagatiion systems. Recent studies, based on molecular techniques, have revealed that in vitro cultures are not axenic, as thought, presenting ubiquitous endophytic community. Knowing the importance of these microorganisms to field plants we would like to know more about their role in in vitro plants. In this scenario, this work proposes to compare the performance of in vitro cultures under different culture conditions: semisolid medium culture, liquid static and liquid medium under agitation, and where differences in in vitro performance were observed comparative molecular analysis of microbial community in the plantlets was performed. Bromeliads and sugarcane cultures were used seeking for model systems for these analyses. These experiments were conducted with Ananas comosus var. comosus (\'Imperial\' and \'Pérola\') and Aechmea nudicaulis cultured under liquid static medium and liquid under agitation, and with Vriesea hieroglyphica, we compared liquid static medium, liquid medium under agitation and TIB. For sugarcane (Saccharum spp. variety SP80-3280), liquid static medium and TIB was compared. Molecular analyses of Dyckia distachya plantlets, which had been grown in semisolid medium liquid static and liquid medium under agitation, were also carried out. Cultures that showed differences in performance among the systems evaluated were D. distachya, (with liquid medium under agitation as the best condition) and sugarcane (best treatment was BIT) and these were considered adequate to study the differences in the bacterial comunity of plants when grown in different in vitro conditions. The characterization of the microbial community of D. distachya was performed by T-RFLP (Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism) and showed that the liquid medium under agitation, which had the highest number of shoots compare to the other culture conditions, also differed as to the relative abundance of Operational Taxonomic Units (OTUs). For sugarcane 16S rRNA gene clone libraries, as well as real-time PCR (qPCR) were performed. These analyses showed no significant differences between the libraries of the two treatments, however, BIT showed 3.54 times more copies of the 16S rRNA gene compared to cultures from static liquid medium, allowing us to infer a higher number of bacteria. This study provides strong evidence that the in vitro system used influences the microbial community present in plants

O Brasil é considerado o maior produtor mundial de cana-de-açúcar, voltada para a produção de açúcar, etanol e derivados. O aproveitamento de resíduos da usina, como torta de filtro e vinhaça no condicionamento do solo pode contribuir com a manutenção da sua fertilidade. Por outro lado, a cada operação agrícola necessária para o cultivo da cana-de-açúcar está associada uma emissão de GEE que deve ser contabilizada. O objetivo desta pesquisa foi estimar a emissão dos principais GEE (CO2, N2O e CH4) pela torta de filtro, e avaliar as alterações de alguns atributos das comunidades microbianas durante o processo de decomposição. Após avaliação de uma enquete sobre o modo de utilização da torta de filtro por diversas usinas, um estudo foi desenvolvido na Usina Costa Pinto localizada em Piracicaba (SP). A torta aplicada no sulco de plantio da cana foi monitorada quanto à emissão dos gases, sendo que as concentrações dos mesmos nas amostras foram determinadas por cromatografia gasosa. Os atributos microbiológicos examinados foram a biomassa, a atividade enzimática (fosfatase ácida, alcalina e ?-glicosidase) e a estrutura da comunidade através do polimorfismo de fragmento de restrição terminal (T-RFLP). Foi observada emissão significativa dos principais GEE predominantemente da torta quando aplicada nos sulcos de plantio, com destaque para o N2O, com uma proporção doze vezes maior em massa do que o CH4, em 56 dias de experimento. Quanto aos aspectos microbiológicos, o maior valor encontrado de carbono e nitrogênio da biomassa microbiana para a dose usualmente aplicada (25 Mg ha-1), foi com dois meses de experimento, com respectivamente 484,89 ?g C g solo seco-1 e 62,95 ?g N g solo seco-1, e correlacionado pelo coeficiente de Pearson com a atividade enzimática no material. Pela técnica de T-RFLP foi possível avaliar a estrutura dos Domínios de Archaea, Bacteria e Fungi na comunidade microbiana da torta de filtro. Não houve modificação dessa estrutura ao longo do tempo analisado. Os resultados obtidos reforçam a importância dos atributos microbiológicos aliados a fatores químicos e físicos e a influência dos mesmos sobre as emissões de GEE. / Brazil is the greatest worldwide producer of sugarcane with production of sugar, ethanol and derived. Usually applied to soil as fertirrigation, filter cake and vinasse on soil conditioning have contributed to the maintenance of fertility. On the contrary, each agricultural operation is associated to GHG emissions that must be accounted for the balance of products. This work aims evaluate GHG emissions (CO2, N2O and CH4) from the filter cake, as well as evaluate the main differences in the microbiological community available within the decomposition process. After evaluation of a survey about to use the filter cake by industries, the study has been developed at Usina Costa Pinto located in Piracicaba (SP). The filter cake applied to the row of sugarcane planting have been monitored by taking regular samples of the emissions. The concentration of the three gases in the samples has been determined by gas chromatography. The microbiological aspects has been evaluated by biomass, enzymatic activity (acid phosphatase, alkaline phosphatase, and beta-glycosidase) and the community structure through terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP). Significant GHG emission has been observed; mainly from the filter cake applied to the row of sugarcane planting especially N2O, with ratio twelve times greater than CH4 in 56 days of experiment. For microbiological aspects, the maximum of carbon and nitrogen from the microbial biomass for the treatment usually applied (25 Mg ha-1), within two months of experimentation, with respectively 484,89 ?g C g dry soil-1 e 62,95 ?g N g dry soil-1, and correlated by the coefficient of Pearson with the enzymatic activity existent in the material. The T-RFLP analysis has allowed evaluate the community structures of Archaea, Bacteria e Fungi in the microbiological community of the filter cake. Modification in the community structures was not observed over this time examined. The results obtained reinforce the importance of microbiological aspects combined with chemical and physical factors and their influence on GHG emissions.

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

Les chloroacétanilides sont une famille d'herbicides largement utilisée en agriculture, et contribuent de ce fait à la pollution environnementale. Leur devenir, y compris dans les écosystèmes rédox-dynamiques récepteurs comme les zones humides, est encore mal compris. Dans ce travail, la dégradation microbienne de chloroacétanilides (métolachlore, acétochlore et l'alachlore) a été étudiée par des approches innovantes de chimie analytique et de biologie moléculaire, à l'échelle du laboratoire en utilisant des microcosmes en colonnes, et in situ dans des zones humides construites à ciel ouvert et conçues pour traiter les intrants chimiques issus de l'agriculture.Une nouvelle méthode d’analyse isotopique composés-spécifiques a été développée. Les résultats indiquent la biodégradation des chloroacétanilides dans les zones humides, également suggérée par la détection des produits de dégradation correspondants (acides éthane sulfonique et oxanilique). Dans les expériences en microcosme de laboratoire, les chloroacétanilides ont principalement été dégradés dans les zones anoxiques de la rhizosphère, suggèrant un rôle prépondérant des processus anaérobies. L'analyse par chromatographie chirale du métolachlore a en outre révélé la dégradation préférentielle de l'énantiomère S du métolachlore, confirmant l'importance des processus biologiques dans la dissipation des chloroacétanilides. Les corrélations qui ont pu être observées entre les changements de variables hydrochimiques et de conditions hydrauliques et des différences de composition bactérienne détectées par génotypage par polymorphisme de longueur des fragments de restriction (T-RFLP) et par pyroséquençage du gène ARNr 16S confirme le potentiel de bio-indicateurs basés sur l'ADN pour suivre le fonctionnement des écosystèmes.Sur la base de ce travail, la détection et l'identification des micro-organismes et des voies biochimiques responsables de la dégradation de chloroacétanilides dans les zones humides, ainsi que l'élaboration d'indicateurs génétiques bactériens pour le suivi de la dégradation de chloroacétanilides en zones humides, émergent comme autant d’objectifs de recherche à court-terme. / Chloroacetanilide herbicides are widely used in agriculture, and thereby contribute to environmental pollution. Their fate, including in redox-dynamic receptor ecosystems such as wetlands, remains poorly understood. In this work, microbial degradation of chloroacetanilides (metolachlor, acetochlor and alachlor) was investigated by emerging chemical and molecular biological approaches, at the lab-scale using microcosm columns, and in situ, in outdoor constructed wetlands designed for the treatment of chemical pollutants originating from agriculture.A novel compound-specific isotope analysis (CSIA) method was developed, and the results indicated biodegradation of chloroacetanilides in wetlands, which was also suggested by detection of ethane sulfonic acid and oxanilic acid degradation products. In lab-scale wetland microcosms, chloroacetanilides were mainly degraded in anoxic rhizosphere zones, suggesting a predominant role of anaerobic processes. Chiral chromatographic analysis of metolachlor revealed preferential degradation of the (S) enantiomer of metolachlor, and further confirmed the role of biological processes in chloroacetanilide dissipation. Changes in hydrochemical variables and hydraulic conditions correlated with differences in wetland bacterial composition detected by terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) and pyrosequencing analyses of the bacterial 16S rRNA gene, confirming the potential of DNA-based bioindicators for follow-up of ecosystem functioning.On the basis of this work, detecting and identifying the microorganisms and biochemical pathways responsible for chloroacetanilide degradation in wetlands, as well as developing bacterial gene-based indicators of wetland functioning, emerge as research objectives for the near future.

O óxido nitroso (N2O) é um importante gás de efeito estufa (GEE) e, nos ecossistemas terrestres, é produzido principalmente pelo processo de desnitrificação. Esse ocorre em condições anaeróbias e, portanto, é fortemente estimulado pelo aumento do teor de umidade do solo. Entretanto, solos sob diferentes usos podem exibir taxas de emissão de N2O distintas, mesmo quando apresentam teores de umidade equivalentes. Ainda não está claro se isso se deve somente ao fato de os mesmos diferirem quanto a atributos físicos e químicos capazes de afetar a atividade dos organismos desnitrificantes ou se também se deve à diferenças com relação ao tamanho de suas populações. O presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de compreender as relações entre os fluxos de N2O, a umidade e a abundância de genes bacterianos envolvidos no processo de desnitrificação (nirK, norB e nosZ) em solos de floresta, pastagem e cultivo de cana-de-açúcar, utilizando um experimento de microcosmos. Amostras de solo foram coletadas na fazenda Capuava, situada no município de Piracicaba, SP. Os microcosmos estabelecidos a partir das mesmas foram mantidos com diferentes teores de umidade (original e ajustados para atingir 60% e 90% da capacidade de campo) e incubados a 30 °C por 30 dias. Ao longo do período de incubação, os fluxos de N2O a partir desses solos foram analisados por cromatografia gasosa. Amostras coletadas do interior dos microcosmos, antes e depois da aplicação dos tratamentos, foram comparadas quanto à estrutura de suas comunidades bacterianas, utilizando a técnica de T-RFLP, e quanto à abundância dos genes 16S rRNA, nirK, norB e nosZ, através da técnica de qPCR. Somente os solos que tiveram sua umidade ajustada para 90% da capacidade de campo exibiram incrementos significativos na produção de N2O. Em tais amostras, também foi verificada a alteração da estrutura das comunidades bacterianas e do número de cópias dos genes norB e nosZ. Apenas este último, no entanto, apresentou uma correlação positiva com a umidade do solo. A abundância dos genes avaliados não apresentou correlações significativas com as taxas de emissão do GEE. Por outro lado, as emissões cumulativas de N2O se correlacionaram positivamente com as quantidades de genes desnitrificantes presentes inicialmente nas amostras de solo. Estes genes se mostraram mais abundantes nas amostras de pastagem e floresta, as quais apresentavam maiores teores de matéria orgânica, carbono, nitrogênio, nitrato e argila do que aquelas provenientes da área cultivada com cana-de-açúcar. Tais resultados demonstram que o conteúdo de água do solo afeta a taxa de emissão de N2O, mas que isso não se deve a alterações na abundância das bactérias envolvidas no processo, como as que carregam os genes nirK, norB e nosZ. Aparentemente, no entanto, quantidade de GEE que o solo é capaz de produzir está relacionada ao tamanho das populações desses organismos desnitrificantes. / Nitrous oxide (N2O) is an important greenhouse gas (GHG) and, in terrestrial ecosystems, it is mainly produced by denitrification. This process occurs under anaerobic conditions and, therefore, is strongly stimulated by the increase of the soil moisture content. However, soils under different uses may exhibit distinct N2O emission rates, even when they have the same moisture content. It is still not clear whether this is due solely to the fact that they differ in relation to physical and chemical properties that affect the activity of denitrifying organisms or whether this is also due to differences in the size of their populations. The aim of this work was to evaluate the relations between N2O fluxes, moisture and abundance of bacterial genes involved in denitrification process (nirK, norB e nosZ) in soil samples from forest, pasture and sugarcane field, through a microcosm experiment. These samples were collected at Fazenda Capuava, located in Piracicaba, SP. Microcosms established from them were maintained with different moisture contents (original and adjusted to achieve 60% and 90% of field capacity) and incubated at 30 °C for 30 days. During the incubation period, the N2O fluxes from soils were analyzed by gas chromatography. Soil samples from microcosms, collected before and after application of the treatments, were compared regarding the structure of their bacterial communities, by using T-RFLP technique, and the abundance of 16S rRNA, nirK, norB and nosZ genes, through qPCR technique. Only samples that had their moisture content adjusted to 90% of field capacity exhibited significant increases in N2O production. In these samples, changes in the structure of bacterial communities and in the copy numbers of norB and nosZ genes were also detected. Only the latter gene, however, showed a positive correlation with soil moisture. The abundance of the quantified genes showed no significant correlations with the gas emission rates. On the other hand, the cumulative N2O emissions were positively correlated with the amounts of denitrifying genes initially present in the samples. These genes were more abundant in pasture and forest soils, which had higher levels of organic matter, carbon, nitrogen, nitrate and clay than those from sugarcane cropping area. These results indicate that soil water content affects the N2O emission rates. However it is not due to changes in the abundance of bacteria involved in the process, such as those that bear the nirK, norB and nosZ genes. Apparently, it is the size of these organisms\' populations that determines the amount of GHG that the soil is able to produce.

The thesis deals with the effect of arbuscular mycorrhiza (AM) on the growth of selected plant species at a locality in České středohoří. This locality is characterized by close neighborhood of a semi-natural dry grassland and a former field abandonned in the 1990s, typical for the mosaic of biotopes in the region. The study is based on previous findings that some plant species, which are common at the semi-natural dry grasslands, do not colonize the abandoned fields. As AM is an important factor affecting diversity and productivity of plant communities we hypothesized that this phenomenon could be related to changes in AM fungal communities at the abandoned field. The hyphothesis was tested in a greenhouse pot experiment with three taxonomically related pairs of plant species, always one species growing at the abandoned field and the second one not. Growth and phosphorus uptake of the plants was followed in soils of both biotopes after factorial inoculation with AM fungal communities from both biotopes. The experiment was complemented by description of AM fungal communities in the roots of six plant species pairs from the locality using terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP). The greenhouse experiment revealed positive mycorrhizal response in all plant species, but the origin...

The thesis focuses on studying changes of microbial communities living in the soil contaminated by heavy metals. Two sites with different degree of contamination were selected in the Příbram area. Respiration was measured in vitro in the soil samples supplemented with various carbon sources and different concentration of cadmium. The respiration showed that even at cadmium concentration of 1000 mg.kg-1 the community is viable and capable of utilization of substrates while increasing the respiration rate. Enviromental DNA from soil samples was isolated and 16S rRNA gene of actinobacteria was amplified. The terminal restriction fragment length polymorphism analysis showed a clear difference between the profiles of both sites. The shifts in the community profiles were observed also after the addition of substrates. The quantification of total bacteria and actinobacteria was performed by quantitative PCR based on amplification of part of the 16S rRNA gene. The more contaminated site contained slightly more bacteria, but almost twice the actinobacteria than the less contaminated one. The sequencing of amplicons of a part of 16S rRNA gene by Illumina showed an increase in proportion of actinobacteria and changes of their community structure in the more contaminated site. The conclusion was made that, high...

The diploma thesis is focussed on understanding relationships between soil chemical characteristics, actinobacterial communities of agricultural field soils and occurrence of potato common scab, a disease caused by members of the genus Streptomyces. The aim of monitoring study, on thirty-three sites covering main potato- growing regions in the Czech Republic, was to find relationships suitable for prediction of common scab severity. The second part of the thesis compared actinobacterial communities and incidence of Streptomyces harboring a pathogenic determinant, gene txtA (gene of biosynthetic pathway of phytotoxin thaxtomin A), in soils differing in occurrence of common scab. In the screening study, analysis of terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP) was employed to compare composition of soil actinobacterial communities. Real-time PCR was used to quantify total actinobacteria and streptomycetes harboring txtA gene in soils differing in scab incidence. The screening study revealed negative correlations between the scab severity and (i) available phosphorus in soil and (ii) diversity of actinobaterial community. The results were used to design a model for scab prediction. A qPCR analysis showed difference in numbers of total actinobacteria and the strains harboring txtA gene in...