Degradação de xenobióticos por fungos filamentosos isolados de areia fenólica

Microrganismos foram isolados de areia fenólica resultante de atividades metalúrgicas, utilizando meio mínimo para fungos e pentaclorofenol (PCF) como única fonte de carbono. Após quatro repiques sucessivos em intervalos de 15 dias de incubação, as culturas foram plaqueadas em meio de Martin. Três gêneros de fungos foram isolados e identificados como Acremonium sp., Paecilomyces sp. e Penicillium sp. Estes foram testados para degradar os corantes índigo e RBBR (Azul Brilhante de Remazol - R) e o organoclorado PCF. A descoloração do índigo foi de 99%, para Paecilomyces e Penicillium, e de 74%, para Acremonium, e a de RBBR foi de 16%, para Penicillium; 14%, para Acremonium, e 5%, para Paecilomyces. Usando azul de bromotimol como indicador de degradação de PCF, foram obtidos 24% de descoloração para Acremonium; 22%, para Penicillium, e 17%, para Paecilomyces Utilizando cromatografia gasosa, detectou-se degradação de PCF de 69%, para Penicillium; 65%, para Paecilomyces, e 40% para Acremonium, respectivamente. Os resultados mostraram que foi possível isolar microrganismos de uma areia de fundição, altamente contaminada com fenóis, e os fungos isolados foram capazes de degradar PCF e outros xenobióticos testados.

Inferências sobre atividade rizosférica de espécies com potencial para fitorremediação do herbicida tebuthiuron

A ação da microbiota rizosférica, acelerando a degradação de compostos no solo, é conhecida como fitoestimulação e constitui-se em um dos principais mecanismos de fitorremediação de herbicidas no solo. Plantas tolerantes ao tebuthiuron, que sejam capazes de estimular sua microbiota rizosférica, podem ser de grande interesse na fitorremediação desse herbicida. O objetivo deste trabalho foi avaliar a atividade rizosférica de quatro espécies vegetais com potencial para fitorremediação de tebuthiuron e inferir a contribuição radicular no processo de descontaminação desse herbicida. Foi analisado o solo rizosférico de feijão-de-porco (Canavalia ensiformis), milheto (Pennisetum glaucum), mucuna-anã (Estizolobium deeringianum) e mucuna-preta (Estizolobium aterrimum) e de uma testemunha (sem planta), com e sem a presença do tebuthiuron, na dose de 0,73 µg g-1. A taxa de evolução de CO2 foi quantificada aos 1, 2, 3 e 10 dias da aplicação dos tratamentos (DAT). Os tratamentos com herbicida foram submetidos à contaminação com 40 µg g-1 de tebuthiuron. Após a aplicação, mediu-se a taxa de evolução de CO2 aos 1 e 50 DAT, empregando-se respirômetro de fluxo contínuo. A espécie feijão-de-porco apresentou sempre a maior taxa de evolução de CO2 em relação às demais espécies e à testemunha, seguido de mucuna-preta na dose comercial. Sob concentrações maiores que a dose comercial, os valores médios de taxa de evolução de CO2 foram maiores no solo rizosférico de feijão-de-porco, seguido por mucuna-preta e mucuna-anã. Feijão-de-porco foi a espécie com melhor desempenho nas avaliações realizadas; excetuando-se esta espécie, a contribuição rizosférica na fitorremediação de tebuthiuron em níveis acima da dose comercial não foi relevante.

Fitorremediação de solo contaminado com picloram por capim-pé-de-galinha-gigante (Eleusine coracana)

O longo efeito residual do herbicida picloram no solo aumenta o risco de lixiviação e de fitotoxicidade em culturas sucedâneas; sua presença no solo pode ser abreviada com o uso da fitorremediação. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da densidade populacional de capim-pé-de-galinha-gigante (Eleusine coracana) sobre a fitorremediação de solo contaminado com o herbicida picloram. O experimento foi realizado em casa de vegetação localizada no município de Rio Verde-GO, no período de setembro de 2006 a fevereiro de 2007. Os tratamentos foram compostos pela combinação entre quatro densidades populacionais da espécie vegetal Eleusine coracana (capim-pé-de-galinha-gigante) (0, 7, 14 e 21 plantas por vaso, correspondendo a 0, 172, 344 e 516 plantas m-2, respectivamente) e três doses do picloram (0, 80 e 160 g ha-1 - aplicadas diretamente nos vasos, simulando níveis de contaminação do solo). Após o cultivo da espécie vegetal fitorremediadora no substrato por 100 dias, efetuou-se, no próprio vaso, a semeadura da soja (Glycine max L.), espécie utilizada como bioindicadora da presença do picloram. A espécie Eleusine coracana mostrou ter capacidade de remediar solos contaminados com o herbicida picloram. A partir de 172 plantas m-2, aumentos na densidade populacional da espécie fitorremediadora não proporcionaram redução de carryover do herbicida picloram sobre a cultura da soja semeada em sucessão.

Desafios técnicos e barreiras sociais,econômicas e regulatórias na fitorremediação de solos contaminados

A fitorremediação - uso de plantas e comunidades microbianas associadas à rizosfera para degradar, isolar ou imobilizar contaminantes do solo e água - é uma técnica de custo relativamente baixo, vantagens estéticas e que não gera impactos adicionais. A maioria dos estudos com plantas na recuperação de áreas contaminadas tem sido desenvolvida em países de clima temperado, onde o potencial da fitorremediação é limitado por fatores climáticos. No Brasil, o conhecimento acerca do potencial fitorremediador das várias espécies de plantas e comunidades microbianas em solos tropicais é ainda muito escasso, o que, associado à falta de instrumentos de aferição e de apoio à decisão, dificulta a recomendação por parte das agências ambientais e empresas. A presente revisão descreve brevemente os mecanismos de fitorremediação e discute aspectos sociais, econômicos e reguladores que representam entraves ao amplo desenvolvimento da técnica, em comparação com técnicas convencionais, mais conhecidas e aceitas pelas agências e empresas. Finalmente, o mercado brasileiro presente e futuro é discutido, sendo sugerida a criação de protocolos experimentais e instrumentos de apoio à decisão que estimulem a aplicação da fitorremediação nos casos em que ela se apresente como a opção mais adequada.

Tolerância de fungos ectomicorrízicos e plantas associadas a níveis tóxicos de metais

As ectomicorrizas são associações entre raízes de plantas e fungos, de grande importância para a sobrevivência e crescimento vegetal, por aumentar o aporte nutricional e a proteção contra fatores adversos. Os fungos ectomicorrízicos podem quelar íons de metais tóxicos, retirando-os do solo e diminuindo os danos ao hospedeiro. Quatro isolados de fungos ectomicorrízicos foram utilizados neste estudo: UFSC-Sc68 (Scleroderma sp.); UFSC-Ch163 (Chondrogaster angustisporus); UFSC-Pt116 e UFSC-Pt188 (Pisolithus microcarpus). Mudas de Eucalyptus dunnii foram testadas quanto à sua tolerância aos metais alumínio (Al), cádmio (Cd), cromo (Cr) e manganês (Mn) misturados ao substrato de plantio, em dois experimentos em casa de vegetação. No primeiro, em ausência dos fungos e, no segundo, após inoculação com esses organismos. No experimento sem inoculação, o metal mais tóxico foi o Cr. Nenhuma planta sobreviveu nas doses 1000 e 10000 mg.kg-1 desse metal. Para os outros metais, a matéria seca diminuiu com o aumento da dose. Já no estudo com plantas inoculadas, o Cd foi o metal mais tóxico, que reduziu significativamente a sobrevivência e o crescimento das plantas. Os isolados fúngicos UFSC-Pt188 e UFSC-Ch163 foram os mais eficientes na proteção contra os metais, melhorando a sobrevivência e a produção de matéria seca das plantas. O isolado UFSC-Ch163, em particular, foi o mais eficiente na tolerância das plantas, o que indica seu potencial de utilização em solos contaminados para favorecer o estabelecimento e o crescimento das plantas.

Fitorremediação de solo contaminado com trifloxysulfuron-sodium por mucuna-preta (Stizolobium aterrimum)

O emprego de espécies vegetais que apresentem capacidade fitorremediadora pode ser uma das alternativas para reduzir a persistência de agroquímicos no ambiente. O objetivo deste trabalho foi avaliar a fitorremediação do herbicida trifloxysulfuron-sodium em campo, pela espécie Stizolobium aterrimum (mucuna-preta), em diferentes densidades populacionais. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos casualizados em esquema fatorial 4 x 2, com quatro repetições. Os tratamentos foram compostos por quatro densidades de plantio de mucuna-preta (0, 10, 25, e 40 plantas m-2), associadas a duas doses do trifloxysulfuron-sodium (0,00 e 15,00 g ha-1), aplicadas cinco dias após o preparo do solo para semeadura da mucuna-preta. As plantas fitorremediadoras foram mantidas na área por 65 dias. Após esse período, a área experimental foi novamente sulcada e fertilizada de acordo com a análise do solo, considerando as necessidades da cultura do feijão (Phaseolus vulgaris). Aos 45 dias após a semeadura do feijão, avaliou-se a altura e a biomassa seca da parte aérea das plantas. Ao final do ciclo da cultura, determinou-se, ainda, o rendimento de grãos, o número de vagens por planta e o peso de 100 sementes. O cultivo prévio de mucuna-preta nas densidades populacionais de 10, 25 ou 40 plantas m-2 proporcionou rendimento de grãos de feijão nas parcelas tratadas com trifloxysulfuron-sodium no solo semelhante ao obtido na área não-tratada. A densidade populacional mínima desse adubo verde que proporcionou maior rendimento de grãos à cultura do feijão foi de 25 plantas por metro quadrado.

Biodegradação do diclosulam por bactérias isoladas de solos cultivados com soja

Este trabalho teve como objetivo avaliar a capacidade de degradação do herbicida diclosulam por bactérias. Essas bactérias foram isoladas de solos procedentes de três importantes regiões de cultivo de soja do Brasil, as quais receberam a aplicação do herbicida diclosulam. Os testes foram conduzidos em shaker, sendo utilizado um meio de cultivo sintético. As características avaliadas foram: massa de glicose e diclosulam consumidos, velocidade de degradação do diclosulam e massa celular produzida. Embora todas elas tenham sido capazes de utilizar o diclosulam, os resultados indicaram que Klebsiella sp. foi mais eficiente e promissora para ser utilizada na biorremediação de áreas contaminadas com esse composto.

Biodegradação de antraceno estimulada por ferro

O antraceno pertence ao grupo dos hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAP) que apresentam elevado potencial poluente e de risco a saúde, e tem sido utilizado como modelo para o estudo da degradação dos HAP, devido à sua menor toxicidade. Para a eliminação dos HAP do ambiente, tem sido proposta a utilização de microrganismos heterotróficos, que apresentam complexos enzimáticos que necessitam do ferro como componente estrutural. A dinâmica do ferro no solo, influenciada por formas e concentrações, pode interferir na biodisponibilidade deste elemento, afetando o potencial de degradação dos HAP no ambiente. Para testar essa hipótese, os objetivos deste trabalho foram: a) isolar microrganismos com potencial de degradação de antraceno; b) caracterizar as condições ótimas para o crescimento; c) avaliar o efeito de fontes e de concentrações de ferro na degradação do antraceno in vitro e no solo. Foram isoladas 26 bactérias com potencial de crescimento em meio contendo antraceno e destas foram selecionadas três, pelo melhor desempenho. Os isolados selecionados apresentaram maior crescimento a pH 7,0, à temperatura de 30ºC e em concentrações de até 2.000 mg L-1 de antraceno Todas as fontes de ferro testadas aumentaram o número de microrganismos crescendo em meio contendo 250 mg L-1 de antraceno, à excessão do Fe2O3. O estímulo ao crescimento dos isolados ocorreu em até 0,2 mM de Fe(NO3)3. A adição de 0,1 mM desta fonte de ferro estimulou um dos isolados para a degradação de até 72% do antraceno e esta degradação foi relacionada, em parte, à diminuição da tensão superficial do meio pelo isolado até 26,2 dinas cm-1. O efeito mais pronunciado do ferro na degradação do antraceno no solo foi maior na presença dos isolados (bioaumentação) e de nutrientes (bioestimulação). Os resultados demonstraram que o ferro estimula a degradação de antraceno, podendo este elemento ser utilizado nas estratégias de biorremediação dos HAP no ambiente.

Isolamento de bactérias resistentes a cromo hexavalente e purificação parcial da enzima redutora de cromo do Bacillus sp. ES29

A redução do Cr(VI) para Cr(III) diminui a toxidade deste metal no ambiente uma vez que, o Cr(III) é insolúvel às membranas biológicas. Assim a redução microbiana do Cr(VI) é uma alternativa para reduzir os impactos ambientais causados por este metal, utilizado em diversos processos industriais. O objetivo deste trabalho foi selecionar microrganismos a partir de solo contaminado com cromo, caracterizar sua capacidade de redução do Cr(VI) durante o crescimento celular e purificar parcialmente a enzima cromo redutase do Bacillus sp. ES29, através da precipitação com sulfato de amônio (45-75%), cromatografia de gel filtração (Sephadex G-25) e cromatografia de interação hidrofóbica (Octyl Sepharose). A atividade de redução do Cr(VI) pelos isolados foi quantificada com o reagente de s-difenilcarbazida. No isolamento, foram obtidas 20 bactérias resistentes a cromo(VI). Seis destas foram capazes de reduzir 100 mg L-1 Cr(VI) em 24 horas. Um dos isolados foi identificado, através de testes bioquímicos, como pertencete ao gênero Bacillus, sendo tolerante a 750 mg L-1 Cr(VI) e reduzindo mais de 40% do Cr(VI) durante o crescimento celular. Na purificação parcial da enzima foi obtido um fator de purificação de 11,2, aumentando a atividade específica da enzima acima de 11 vezes, porém se faz necessário mais passos de purificações para obtenção desta enzima pura. As bactérias selecionadas e a enzima parcialmente purificada, foram eficientes na redução do Cr(VI) e apresentam potencial para outros estudos, visando a aplicação em processos de biorremediação.

Estudo comparativo de dois tipos de cultivo: monocultivo (camarões) versus cultivo integrado (algas/camarões)

The integrated culture of seaweed and aquatic animals is an ancient practice in Asian countries. The expansion of this practice to western countries is consequence of the recognition of this system as a sustainable alternative that allows economical diversification and mitigation of environmental impacts generated by effluents of aquaculture. This study evaluated the growth of the seaweed Gracilaria caudata and of the shrimp Litopenaeus vannamei in monoculture (shrimps) and integrated culture (shrimps and algae) systems, and accessed the effect of the seaweed in the water quality. There were two treatments in the experiment: monoculture (shrimps) and integrated culture (shrimps/ algae). The organisms were cultured in 6 aquaria (10L) filled with seawater (35.0±0.0 PSU and 28.1±0.4°C) for 28 days. The nutrients of water (PO43-, NH4+, NO2-, NO3- and DIN), the biomass and the relative growth rate (RGR, % day-1) of seaweed and shrimps were measured weekly. The parameters pH, temperature, salinity and dissolved oxygen were measured daily. The concentration of NH4+ in integrated culture (62.8±25.2µM) was lower (Mann-Whitney p<0.001) than in monoculture (85.6±24.3µM). The mean of PO4- in monoculture (10.4±4.6µM) was markedly higher (Mann-Whitney; p=0.024) than that in integrated culture (8.7±4.1µM). The level of dissolved oxygen in integrated culture (6.0±0.6mg/L) was higher (t-Student; P=0.014) than that in shrimp monoculture (5.8±0.6mg/L). The mean values of the parameters pH, NO2-, NO3- and DIN were 7.5±0.2, 10.1±12.2µM, 24.5±3.2µM and 120.17±30.76µM in monoculture, and 7.5±0.2, 10.5±13.2µM, 27.4±3.5µM and 100.76±49.59µM in integrated culture. There were not differences in these parameters between treatments. The biomass and RGR of seaweed reached 15.0±1.9g and 7.4±2.8% day-1 at the end of the experiment. The performance of shrimp was favorable in monoculture (1.5±0.8g; 5.7±1.6% dia-1) and in integrated culture (1.5±0.7g; 5.2±1.2% dia-1), and the rate of survival was 100% in both treatments. The tolerance and favorable performance of Gracilaria caudata suggest that this seaweed might be integrated into shrimp (Litopenaeus vannamei) culture systems

Resposta de Chromobacterium Violaceum cultivada em alta concentração de ferro

The Chromobacterium violaceum is a β-proteobacterium Gram-negative widely found in tropical and subtropical regions, whose genome was sequenced in 2003 showing great metabolic versatility and biotechnological and pharmaceutical potential. Given the large number of ORFs related to iron metabolism described in the genome of C. violaceum, the importance of this metal for various biological processes and due to lack of data about the consequences of excess of iron in free-living organisms, it is important to study the response mechanism of this bacterium in a culture filled with iron. Previous work showed that C. violaceum is resistant to high concentrations of this metal, but has not yet been described the mechanism which is used to this survival. Thus, to elucidate the response of C. violaceum cultured in high concentrations of iron and expecting to obtain candidate genes for use in bioremediation processes, this study used a shotgun proteomics approach and systems biology to assess the response of C. violaceum grown in the presence and absence of 9 mM of iron. The analysis identified 531 proteins, being 71 exclusively expressed by the bacteria grown in the presence of the metal and 100 just in the control condition. The increase in expression of proteins related to the TCA cycle possibly represents a metabolic reprogramming of the bacteria caused by high concentration of iron in the medium. Moreover, we observed an increase in the activity assay of superoxide dismutase and catalase as well as in Total Antioxidant Activity assay, suggesting that the metal is inducing oxidative stress in C. violaceum that increases the levels of violacein and antioxidant enzymes to better adapt to the emerging conditions. Are also part of the adaptive response changes in expression of proteins related to transport, including iron, as well as an increased expression of proteins related to chemotaxis response, which would lead the bacteria to change the direction of its movement away from the metal. Systems Biology results, also suggest a metabolic reprogramming with mechanisms coordinated by bottleneck proteins involved in transcription (GreA), energy metabolism (Rpe and TpiA) and methylation (AhcY)

Avaliação da biodegradabilidade de petróleo utilizando microrganismos isolados do estuário do Rio Potengi (RN)

The oil activity in the Rio Grande do Norte State (RN) is a permanent threat to coastal ecosystems, particularly mangroves, with the possibility of oil spills. In this context, the objective of this study was to evaluate the potential resistance of the mangrove environment of a possible spill. Were selected and isolated microorganisms degrading oil by the technique of enrichment cultures and formation of a bacterial consortium. The kinetic study of the consortium was held in rotary incubator shaken at 150 rpm and 30° C. Samples were taken at intervals of 4 hours for analysis of cell concentration and surface tension. The biodegradation was monitored using two methods of respirometry: manometric (OxiTop-C ®) and conductivimetry, where the biodegradation of oil was estimated indirectly by oxygen consumption and CO2 production, respectively. Furthermore, it was used a full 2² factorial design with triplicate at central point to the runs that used the conductivimetric methodology.. The technique of enrichment cultures allowed to obtain thirteen bacterial strains. Kinetic study of the consortium, we can showed the absence of the lag phase, reaching a maximum cell concentration of 2.55 g / L at 16 h of cultivation and a reduction on surface tension. When we adopted the methodology of OxiTop-C was detected a band indicating biodegradability (1% oil v/v), however when we used the conductivimetry methodology did not observe any band that would indicate effective biodegradation. By monitoring a process of biodegradation is necessary to observe the methodology will be adopted to evaluate the biodegradation process, since for the same conditions adopted different methodologies can produce different results. The oil-degrading isolates from soils of the mangrove estuary Potengi / RN are largely to be used in bioremediation strategies of these places, in the case of a possible oil spill, or it can be used in the treatment of waste oil generated in saline environments, since they are optimized the conditions of the tests so that the efficiency of biodegradation reach the minimum level suggested by the standarts

Ecogenômica de archaea e monitoramento de comunidades de procariotos redutores de sulfato: aplicações na indústria de petróleo e gás

The human activities responsible for the ambient degradation in the modern world are diverse. The industrial activities are preponderant in the question of the impact consequences for brazilian ecosystems. Amongst the human activities, the petroliferous industry in operation in Potiguar Petroliferous Basin (PPB) displays the constant risk of ambient impacts in the integrant cities, not only for the human populations and the environment, but also it reaches the native microorganisms of Caatinga ground and in the mangrove sediment. Not hindering, the elaboration of strategies of bioremediation for impacted areas pass through the knowledge of microbiota and its relations with the environment. Moreover, in the microorganism groups associated to oil, are emphasized the sulfate-reducing prokaryotes (SRP) that, in its anaerobic metabolism, these organisms participate of the sulfate reduction, discharging H2S, causing ambient risks and causing the corrosion of surfaces, as pipelines and tanks, resulting in damages for the industry. Some ancestries of PRS integrate the Archaea domain, group of microorganisms whose sequenced genomes present predominance of extremophilic adaptations, including surrounding with oil presence. This work has two correlated objectives: i) the detection and monitoring of the gene dsrB, gift in sulfate-reducing prokaryotes, through DGGE analysis in samples of mDNA of a mangrove sediment and semiarid soil, both in the BPP; ii) to relate genomic characteristics to the ecological aspects of Archaea through in silico studies, standing out the importance to the oil and gas industry. The results of the first work suggest that the petrodegraders communities of SRP persist after the contamination with oil in mangrove sediment and in semiarid soil. Comparing the populations of both sites, it reveals that there are variations in the size and composition during one year of experiments. In the second work, functional and structural factors are the probable cause to the pressure in maintenance of the conservation of the sequences in the multiple copies of the 16S rDNA gene. Is verified also the discrepancy established between total content GC and content GC of the same gene. Such results relating ribosomal genes and the ambient factors are important for metagenomic evaluations using PCR-DGGE. The knowledge of microbiota associated to the oil can contribute for a better destination of resources by the petroliferous industry and the development of bioremediation strategies. Likewise, search to lead to the best agreement of the performance of native microbiota in biogeochemical cycles in Potiguar Petroliferous Basin ecosystem

Biodegradação de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos: prospecção metagenômica e modelagem computacional 3-D de proteínas

Knowledge of the native prokaryotes in hazardous locations favors the application of biotechnology for bioremediation. Independent strategies for cultivation and metagenomics contribute to further microbiological knowledge, enabling studies with non-cultivable about the "native microbiological status and its potential role in bioremediation, for example, of polycyclic aromatic hydrocarbons (HPA's). Considering the biome mangrove interface fragile and critical bordering the ocean, this study characterizes the native microbiota mangrove potential biodegradability of HPA's using a biomarker for molecular detection and assessment of bacterial diversity by PCR in areas under the influence of oil companies in the Basin Petroleum Geology Potiguar (BPP). We chose PcaF, a metabolic enzyme, to be the molecular biomarker in a PCR-DGGE detection of prokaryotes that degrade HPA s. The PCR-DGGE fingerprints obtained from Paracuru-CE, Fortim-CE and Areia Branca-RN samples revealed the occurrence of fluctuations of microbial communities according to the sampling periods and in response to the impact of oil. In the analysis of microbial communities interference of the oil industry, in Areia Branca-RN and Paracuru-CE was observed that oil is a determinant of microbial diversity. Fortim-CE probably has no direct influence with the oil activity. In order to obtain data for better understanding the transport and biodegradation of HPA's, there were conducted in silico studies with modeling and simulation from obtaining 3-D models of proteins involved in the degradation of phenanthrene in the transport of HPA's and also getting the 3-D model of the enzyme PcaF used as molecular marker in this study. Were realized docking studies with substrates and products to a better understanding about the transport mechanism and catalysis of HPA s