Los hidrocarburos constituyen una de las principales amenazas para el ecosistema costero
de la Patagonia. A pesar de ello, aún existe un gran desconocimiento sobre cuáles son los
microorganismos que poseen el potencial para degradar hidrocarburos en este ambiente. Esta
Tesis fue desarrollada con el objetivo de incrementar nuestros conocimientos sobre las
poblaciones bacterianas ecológicamente relevantes para la biodegradación de hidrocarburos
aromáticos policíclicos (HAPs) en sedimentos costeros con un alto grado de exposición a la
contaminación con estos compuestos. Para ello, se empleó un enfoque multidisciplinario que
involucró la determinación de variables fisicoquímicas y ambientales de los sitios de estudio,
como así también la aplicación de distintas herramientas moleculares independientes del
cultivo de microorganismos, la mayoría de ellas diseñadas para este estudio.
La estructura y diversidad de las comunidades bacterianas que habitan los sedimentos
intermareales contaminados con hidrocarburos de las zonas norte-centro y sur de Patagonia
fue analizada en profundidad por medio de la pirosecuenciación de fragmentos del gen ARNr
16S bacterianos amplificados a partir de ADN purificado de los sedimentos. Este análisis nos
permitió además estimar la diversidad y abundancia relativa de las poblaciones bacterianas de
estos ambientes que podrían presentar el potencial para degradar hidrocarburos. Por otro lado,
los genes que codifican enzimas dioxigenasas de HAPs, las cuales participan en el primer
paso de la degradación aeróbica de estos compuestos, fueron utilizados como marcadores
funcionales. La abundancia relativa de siete variantes de estos genes en sedimentos de las
zonas norte-centro y sur de Patagonia se cuantificó por PCR cuantitativa (qPCR), lo cual nos
permitió evaluar la relevancia ecológica de las poblaciones que llevan estos genes y su
distribución biogeográfica. Los genes de oxigenasas B, C y D, variantes recientemente
identificadas en sedimentos de Bahía Ushuaia, se encontraron en altas abundancias a lo largo
de seis años de muestreo en los sedimentos subantárticos, sugiriendo que las bacterias que
portan estos genes probablemente presenten un rol clave en la biodegradación de HAPs en
este ambiente marino. Además, los genes phnA1, identificados en Cycloclasticus spp., se
detectaron en nueve de las once muestras analizadas pertenecientes a dos regiones
biogeográficas, y su abundancia se vio positivamente correlacionada con la concentración de
fenantreno, HAPs de tres anillos y HAPs de bajo peso molecular. Estos resultados sugirieren
que bacterias del género Cycloclasticus podrían presentar un rol importante en la biodegradación de HAPs de bajo peso molecular en sedimentos de la costa Patagónica. Finalmente, se detectaron 14 variantes novedosas de genes de oxigenasas en los sedimentos de Bahía Ushuaia, utilizando cebadores diseñados en base a secuencias de genes de dioxigenasas de bacterias Gram-positivas.biodegradación de HAPs de bajo peso molecular en sedimentos de la costa Patagónica. Finalmente, se detectaron 14 variantes novedosas de genes de oxigenasas en los sedimentos de Bahía Ushuaia, utilizando cebadores diseñados en base a secuencias de genes de dioxigenasas de bacterias Gram-positivas. Los resultados obtenidos en esta Tesis muestran la existencia de una diversidad de poblaciones bacterianas con capacidad para degradar HAPs en sedimentos de la costa Patagónica, en particular en sedimentos Subantárticos, y sugieren la existencia de genes de dioxigenasas aún no identificados. Se observaron importantes diferencias en las abundancias de dichas poblaciones microbianas, tanto en el tiempo como en el espacio. / Hydrocarbons constitute one of the main threats to the coastal ecosystem of Patagonia. In
spite of this, there is still great uncertainty about which local microorganisms have the
potential to degrade hydrocarbons. The goal of this Thesis was to increase our knowledge
about the bacterial populations that are ecologically relevant to polycyclic aromatic
hydrocarbons (PAHs) biodegradation in coastal sediments that are highly exposed to
hydrocarbon contamination. To reach this goal, a multidisciplinary approach involving the
assessment of physicochemical and environmental variables from the study sites was used. In
addition, different culture-independent molecular tools were applied, most of which were
designed in this study. On the one hand, the structure and diversity of the bacterial communities that inhabit
hydrocarbon-contaminated intertidal sediments from North-central and South Patagonia were
analyzed in depth by pyrosequencing bacterial 16S rRNA gene fragments. These fragments
were previously amplified from DNA which was purified from sediment samples. In addition,
this analysis allowed us to estimate the diversity and relative abundance of bacterial
populations in these environments that are capable of degrading hydrocarbons. On the other
hand, the genes encoding PAH-dioxygenase enzymes, which are involved in the first step of
the aerobic degradation of these compounds, were used as functional markers. The relative
abundance of seven variants of these genes in sediments from North-central and South
Patagonia was quantified in this Thesis by quantitative PCR (qPCR). This allowed us to
analyze the ecological relevance of populations carrying these genes and their
biogeographical distribution. Oxygenase gene variants B, C and D, recently identified in
sediments from Ushuaia Bay, were highly abundant during a six-year time span in these
subantarctic sediments. This suggests that bacteria carrying these genes could play a key role
in PAH biodegradation in this marine environment. Additionally, phnA1 genes identified in
Cycloclasticus spp. were detected in nine out of eleven samples from two biogeographic
regions. Their abundance was found to be positively correlated with the concentration of
phenanthrene, three-ring PAHs and low molecular weight PAHs. These results suggest that
Cycloclasticus spp. could play an important role in low molecular weight-PAH
biodegradation in coastal sediments from Patagonia. Finally, 14 novel oxygenase gene
variants were detected in coastal sediments from Ushuaia Bay, using a primer set designed
targeting dioxygenase gene sequences from Gram-positive bacteria. The results obtained in this Thesis show that coastal sediments from Patagonia, particularly from subantarctic sediments, hold a great diversity of bacterial populations capable of degrading PAHs, and suggest the existence of hitherto unidentified dioxygenase genes. Differences in time and space were observed in the abundances of these microbial
populations.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uns.edu.ar/oai:repositorio.bc.uns.edu.ar:123456789/50 |
| Date | 25 February 2013 |
| Creators | Marcos, Magalí S. |
| Contributors | Dionisi, Hebe M. |
| Publisher | Universidad Nacional del Sur |
| Source Sets | Universidad Nacional del Sur |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
| Rights | 0 |
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