Functional diversity of bacterial genes associated with aromatic hydrocarbon degradation in anthropogenic dark earth of Amazonia

The objective of this work was to evaluate the catabolic gene diversity for the bacterial degradation of aromatic hydrocarbons in anthropogenic dark earth of Amazonia (ADE) and their biochar (BC). Functional diversity analyses in ADE soils can provide information on how adaptive microorganisms may influence the fertility of soils and what is their involvement in biogeochemical cycles. For this, clone libraries containing the gene encoding for the alpha subunit of aromatic ring-hydroxylating dioxygenases (alpha-A RH D bacterial gene) were constructed, totaling 800 clones. These libraries were prepared from samples of an ADE soil under two different land uses, located at the Caldeirao Experimental Station secondary forest (SF) and agriculture (AG)-, and the biochar (SF_BC and AG_BC, respectively). Heterogeneity estimates indicated greater diversity in BC libraries; and Venn diagrams showed more unique operational protein clusters (OPC) in the SF_BC library than the ADE soil, which indicates that specific metabolic processes may occur in biochar. Phylogenetic analysis showed unidentified dioxygenases in ADE soils. Libraries containing functional gene encoding for the alpha subunit of the aromatic ring-hydroxylating dioxygenases (ARHD) gene from biochar show higher diversity indices than those of ADE under secondary forest and agriculture.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a diversidade de genes catabólicos quanto à degradação bacteriana de hidrocarbonetos aromáticos, em solos de terra preta de índio (TPI) e seu "biochar" (BC). Análises da diversidade funcional em solos TPI podem fornecer dados sobre como os microrganismos adaptativos podem influenciar a fertilidade dos solos e qual é sua participação nos ciclos biogeoquímicos. Para isso, foram construídas bibliotecas que continham o gene que codifica a subunidade alfa de dioxigenases aromáticas (α-ARHD gene bacteriano), no total de 800 clones. Estas bibliotecas foram preparadas a partir de amostras de um solo TPI localizado na Estação Experimental do Caldeirão, sob dois diferentes usos da terra - floresta secundária (SF) e agricultura (AG) - e de "biochar" (SF_BC e AG_BC, respectivamente). Os estimadores de heterogeneidade apresentaram maior diversidade nas bibliotecas BC, e o diagrama de Venn mostrou mais famílias proteicas operacionais (OPC) únicas na biblioteca SF_BC do que o solo TPI, o que indica que processos metabólicos específicos podem ocorrer no "biochar". A análise filogenética mostrou dioxigenases ainda não identificadas em solos de TPI. Bibliotecas para o gene funcional da subunidade alfa de dioxigenases aromáticas (ARHD) obtidas do "biochar", mostraram maiores índices de diversidade do que as da TPI sob floresta secundária ou agricultura.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnologico

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Fundacao de Amparo a Pesquisa do Estado de Sao Paulo

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