Comunidades microbianas, atividade enzimática e fungos micorrízicos em solo rizosférico de "Landfarming" de resíduos petroquímicos

As raízes das plantas podem estimular a microbiota do solo, a qual pode contribuir para o aumento da eficiência do processo de remediação. Assim, avaliar a magnitude dos efeitos das raízes sobre a microbiota do solo é de grande interesse e de relevância prática e ecológica. Neste trabalho, avaliaram-se a densidade microbiana, a atividade enzimática, a estrutura da comunidade bacteriana e a presença de fungos micorrízicos arbusculares (FMAs) na rizosfera de plantas de ocorrência espontânea em solo de sistema de "landfarming" de resíduos petroquímicos. Avaliaram-se também solos rizosféricos de cinco plantas e solo-controle sem planta por meio de contagens de microrganismos em placas, eletroforese em gel com gradiente desnaturante (DGGE) de fragmentos do gene rRNA 16S, seqüenciamento genético, atividades enzimáticas, percentagem de colonização radicular e contagem e identificação de esporos de FMAs. As plantas estimularam a densidade microbiana total e da população de degradadores de antraceno, com contagens médias de 1,5 x 10(6) e 2,2 x 10(6) UFC g-1 no solo seco, respectivamente, enquanto, no solo sem planta, essas contagens foram de 5,7 x 10(5) e 2,9 x 10(5) UFC g-1 no solo seco para os respectivos grupos microbianos. As espécies de maior efeito foram Bidens pilosa e Eclipta alba. Entretanto, esses efeitos estimulantes não foram verificados para a atividade enzimática do solo. A colonização micorrízica das raízes (em torno de 40 %) e a densidade de esporos nos solos rizosféricos foram elevadas (entre 900 e 4.800 esporos por 50 cm³ de solo), sendo maior na Brachiaria decumbens. Foram identificadas quatro espécies de FMAs: Acaulospora morrowiae, Glomus intraradices, Paraglomus occultum e Archaeospora trappei. Com exceção de G. intraradices, essas espécies não foram observadas em áreas contaminadas por hidrocarbonetos de petróleo. A análise por DGGE revelou que os solos rizosféricos apresentaram comunidades bacteriana diferente do solo sem plantas. As bactérias degradadoras de antraceno isoladas apresentaram relação filogenética com os gêneros Streptomyces, Nocardioides, Arthrobacter, Pseudoxanthomonas e com gêneros não identificados das famílias Cellulomonadaceae, Xanthomonadaceae e Rhodobacteraceae, sendo quatro destes isolados pertencentes aos actinomicetos. Apenas Nocardioides e o gênero relacionado com a família Cellulomonadaceae foram relatados em áreas brasileiras contaminadas com hidrocarbonetos de petróleo. Conclui-se que as plantas estimulam o aumento da densidade de células bacterianas e alteram a comunidade microbiana do solo de "landfarming" de resíduo petroquímico.

Estudio de las comunidades microbianas de embutidos fermentados ligeramente acidificados mediante técnicas moleculares. Estandarización, seguridad y mejora tecnológica.

Los embutidos fermentados ligeramente acidificados son un grupo de productos tradicionales mediterráneos, caracterizados por un pH superior a 5,3. Para un control eficiente de la seguridad microbiológica de los embutidos se necesitan técnicas rápidas para la identificación y recuento de los microorganismos patógenos a estudiar. En el presente trabajo, se desarrolló una técnica para la enumeración de L. monocytogenes que combinó el método del número más probable y la identificación mediante PCR específica. Para la detección de Salmonella spp. y L. monocytogenes se desarrolló un sistema de PCR-multiplex que permitió la identificación de ambos patógenos de forma simultánea en una sola reacción. El estudio de la calidad microbiológica de los embutidos fermentados ligeramente acidificados se completó con la caracterización de las comunidades microbianas más importantes en estos productos. Se identificaron a nivel de especie los aislados de bacterias del ácido láctico (BAL), de enterococos y de cocos gram-positivos catalasa-positivos (CGC+). Posteriormente se realizó una tipificación molecular de los mismos mediante RAPD y análisis del perfil plasmídico y se estudiaron las principales características de interés higiénico-sanitario y tecnológico de las cepas. Mediante PCR se identificó Lactobacillus sakei como la especie predominante (74%), seguida por Lactobacillus curvatus (21,2%). La actividad aminoácido-descarboxilasa se asoció a la especie L. curvatus (el 66% de los aislados presentaron esta actividad). La identificación de los enterococos se realizó mediante PCR-multiplex y por secuenciación del gen sodA. Enterococcus faecium fue la especie de enterococos predominante (51,9%) seguida por Enterococcus faecalis (14,2%). Todas las cepas de E. faecalis presentaron genes asociados a factores de virulencia. E. faecalis presentó mayor resistencia a antibióticos que el resto de las especies de enterococos estudiadas. Tan sólo una cepa de E. faecium presentó el genotipo vanA (que confiere resistencia de alto nivel a la vancomicina). La identificación de los aislados de CGC+ (mediante PCR específica y amplificación de la región intergénica 16S-23S ARNr) demostró que Staphylococcus xylosus es la especie predominante en los embutidos fermentados ligeramente acidificados (80,8%). La amina biógena más común en los CGC+ fue la feniletilamina, producida por un 10,8% de aislados. Un pequeño porcentaje de aislados fueron mecA+ (4,6%), presentando además resistencia a múltiples antibióticos. El potencial enterotoxigénico de las cepas de CGC+ fue muy reducido (3,3% de los aislados), detectándose únicamente el gen entC. El estudio pormenorizado de las comunidades bacterianas de interés permitió la selección de 2 cepas de L. sakei y 2 cepas de S. xylosus con características tecnológicas e higiénico-sanitarias óptimas. Para evaluar su efectividad como cultivos iniciadores se elaboraron dos tipos de embutidos ligeramente ácidos, chorizo y fuet, inoculados con microorganismos patógenos (Salmonella spp., L. monocytogenes y S. aureus). El uso de cultivos iniciadores permitió el control de L. monocytogenes, Enterobacteriaceae y Enterococcus así como del contenido en aminas biógenas. Los recuentos de Salmonella spp. disminuyeron de forma significante durante la maduración de los embutidos, independientemente del uso de cultivos iniciadores. El uso del tratamiento de alta presión (400 MPa) en los embutidos madurados consiguió la ausencia de Salmonella spp. en los lotes tratados.

Evolución temporal de las comunidades microbianas ruminales y los parámetros fermentativos en fermentadores Rusitec

Los fermentadores Rusitec (Czerkawski y Breckenridge, 1977) son uno de los tipos de fermentadores más ampliamente utilizados para simular in vitro la fermentación ruminal y permiten realizar estudios de larga duración (semanas). Sin embargo, debido a la prolongada extensión en el tiempo de este tipo de estudios se producen cambios cuantitativos y cualitativos en las poblaciones de microorganismos. Existen algunos estudios que han puesto de manifiesto la disminución de la población de protozoos a lo largo del período de incubación (Carro et al., 1995; Martínez et al., 2011), pero no existe información sobre otras poblaciones microbianas, a pesar de que uno de los requisitos que deberían cumplir los sistemas in vitro es mantener poblaciones microbianas representativas de las existentes en el rumen de los animales. Por ello, el objetivo del presente trabajo fue estudiar la evolución en el tiempo de la abundancia de bacterias, hongos, protozoos y arqueas, así como de los parámetros ruminales en fermentadores Rusitec.

Metagenoma de comunidades microbianas expostas à radiação natural e a metais

Many species have specialized to live in the most varied existing environments showing the remarkable adaptability of the microbial world the most diverse physicochemical conditions. Environments exposed to natural radiation and metals are scarce around the world, presenting a microbiota still unknown. With a total number estimated between 4 and 6 x 1030 microrganisms on earth, they constitute an enormous biological and genetic pool to be explored. Metagenomic approach independent of cultivation, provides a new form to access to the potential genomic environmental samples becoming a powerful tool for the elucidation of ecological functions, metabolic profiles, as well as to identify new biomolecules. In this context, the genetic material of environmental soil and water samples from Açude Boqueirao Parelhas-RN, under the influence of natural radiation and the presence of metals, was extracted, pirosequencing and the generated sequences were analyzed by bioinformatics programs (MG-RAST and STAMP). Taxonomic comparative profiles of both samples showed high abundance of Domain Bacteria, followed by a small portion attributable to Eucaryota Domains, Archaea and Viruses. Proteobacteria, Actinobacteria and Bacterioidetes phyla showed the greater dominance in both samples. Important genera and species associated with resistance to various stressors found in region were observed. Sequences related to oxidative and heat stress, DNA replication and repair, and resistance to toxic compounds were observed, suggesting a significant relationship between the microbiota and their metabolic profile, influenced by regional environmental variables. The results of this study add valuable and unpublished data on the composition of microbial communities in these regions

Estabilidade de comunidades microbianas do solo e de suas funções sob sistemas agrícolas convencional e conservacionista.

2016

Composição diferencial das comunidades bacterianas na rizosfera de variedas de cana-de-açúcar

A cultura da cana-de-açúcar é de extrema importância no cenário agrícola nacional. No entanto, pouco se sabe sobre a estruturação das comunidades microbianas associadas aos solos e às rizosferas de tais plantas. O objetivo deste trabalho foi avaliar a estrutura e diversidade das comunidades de bactérias associadas ao solo e à rizosfera de seis variedades de cana-de-açúcar cultivadas no Estado de São Paulo (Brasil). As análises foram realizadas com base em métodos independentes de cultivo, em que a técnica de PCR-DGGE revelou alterações na rizosfera para os grupos de bactérias totais e também para os grupos de Alphaproteobacteria e Betaproteobacteria. Após essa análise, quatro amostras (três de rizosfera e uma de solo) foram usadas para o sequenciamento da região V6 do gene 16S DNAr na plataforma Ion Torrent TM. Essa análise gerou um total de 95.812 sequências, dentro das quais houve a predominância das afiliadas aos filos Actinobacteria, Proteobacteria e Acidobateria . Os resultados revelaram que as comunidades bacterianas na rizosfera são distintas daquelas encontradas no solo. Foi possível ainda observar efeito diferencial de plantas das variedades. Alguns grupos bacterianos apresentaram menor frequência na rizosfera (Acidobacteria ), enquanto outros se mostraram fortemente estimulados pela presença das raízes, comumente para todas as variedades (Betaproteobacteria , Nitrospora e Chloroflexi ), ou em respostas variedade-específicas (Bacilli e Sphingobacteria ).

Prevalência de resistência a antimicrobianos em isolados ambientais de Escherichia coli e enterococos

A água é um recurso escasso e indispensável à vida, podendo ser um importante veículo de microrganismos patogénicos com origem fecal. A matéria fecal é também uma fonte de microrganismos resistentes a antimicrobianos e contribui para a sua disseminação e dos seus genes de resistência no ambiente e entre as comunidades microbianas comensais e microrganismos patogénicos humanos e animais. A qualidade microbiológica da água é monitorizada recorrendo à utilização de bioindicadores como Escherichia coli, enterococos e microrganismos totais. O presente estudo apresentou como principal objetivo determinar a prevalência de ESBLs e AmpCs e ainda avaliar a prevalência de estirpes de enterococos com resistência à vancomicina (VRE) em águas do rio Douro e da orla costeira da cidade do Porto. As amostragens de água foram realizadas em quatro locais localizados no estuário do rio Douro e orla costeira da cidade do Porto entre o mês de Abril e Julho. A deteção e quantificação dos bioindicadores foram realizadas pelo método de filtração por membrana. A suscetibilidade das estirpes de E. coli e enterococos foi testada pelo método de difusão em disco relativamente a várias classes de antimicrobianos. As contagens microbianas mais elevadas foram determinadas entre Abril e Junho e em amostras de água doce. Foram isoladas 62 estirpes de E. coli e 49 estirpes de enterococos que apresentaram prevalências de resistência a antimicrobianos de 90,3% (56/62) e 83,7% (41/49), respetivamente. As estirpes de E. coli apresentaram altas frequências de resistência à ampicilina (74,2%) e tetraciclina (61,3%). Nestas estirpes verificou-se ainda fenótipos associados a multirresistência a um mínimo de três classes de antimicrobianos em 56,5% (35/62) dos isolados. Verificou-se que as estirpes de enterococos apresentaram altos níveis de resistência à rifampicina (34,7%) e azitromicina (40,8%), detetando-se ainda a manifestação de fenótipo de resistência à vancomicina em 26,5% das estirpes. Observou-se uma prevalência de 36,7% (18/49) de estirpes de enterococos associadas a fenómenos de multirresistência antimicrobiana. Ana Martins vi Os resultados obtidos sugerem que o rio Douro e orla costeira, bem como os ambientes aquáticos, constituem reservatórios de bactérias e genes de resistência a antimicrobianos e possuem um papel preponderante na sua disseminação.

Impactos da aplicação de biossólidos na microbiota de solos tropicais

A aplicação de biossólidos de Estações de Tratamento de Esgotos (ETEs) em solos agrícolas e florestais tem sido uma das práticas alternativas preconizadas para a reciclagem desses resíduos orgânicos. No entanto, alguns biossólidos de ETEs podem conter metais e, ou, xenobiontes que poderiam afetar a microbiota. Neste trabalho, os impactos da aplicação de biossólidos das ETEs de Barueri e Franca (SP), com alta e baixa concentração de metais, respectivamente, na microbiota de um solo argiloso (Nitossolo Vermelho eutroférrico típico) e um arenoso (Neossolo Quartzarênico órtico típico) foram determinados em condições de microcosmos. Imediatamente após a adição de diferentes doses de biossólidos ao solo, e depois de 4, 8, 16, 32 e 64 dias de incubação, a respiração basal (RB), C na biomassa microbiana (CB), quociente metabólico (qCO2) e relação CB/C-orgânico do solo (CB/Corg) foram avaliados. No geral, a RB foi maior nos solos com maiores quantidades de biossólidos, sendo os maiores acréscimos verificados logo após a aplicação dos biossólidos. No solo arenoso, decréscimos significativos do CB foram observados nos tratamentos com as doses mais elevadas de biossólidos. O qCO2 foi maior nos solos com doses mais elevadas de biossólidos, mas diminuiu com o aumento do período de incubação. Independentemente do tipo de solo, CB/Corg foi maior nos solos que não receberam biossólidos, em relação aos solos que receberam biossólidos ricos em metais. A relação CB/Corg nos solos tratados com biossólidos ricos em metais diminuiu significativamente entre 4 e 16 dias de incubação, não sofrendo alterações posteriormente. Esses dados indicam que a aplicação de biossólidos nos solos analisados, independentemente do teor de metais, pode causar um estresse transiente na comunidade microbiana, dependendo da dose aplicada, e que alterações na estrutura das comunidades microbianas podem estar ocorrendo.

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.

Isolamento e prospecção de bactérias endofíticas e epifíticas na cana-de-açúcar em áreas com e sem cupinicida

A exploração e o conhecimento dos mecanismos de interação bactéria-planta podem ser utilizados para a produção sustentável de diversas culturas, como a cana-de-açúcar. O objetivo deste trabalho foi isolar e prospectar bactérias associadas à cultura da cana-de-açúcar com capacidade de fixar nitrogênio e solubilizar fosfato inorgânico em áreas com e sem aplicação de cupinicida. Bactérias endofíticas, de folha e raiz, e do rizoplano foram isoladas de três variedades comerciais (RB 92579, RB 867515 e RB 863129) de cana-de-açúcar, cultivadas no Nordeste brasileiro, em áreas com e sem aplicação de cupinicida, aos quatro meses após o plantio. Foram obtidos 272 isolados, selecionados quanto à sua capacidade de solubilizar fosfato inorgânico e fixar nitrogênio. O uso do cupinicida não provocou alterações nas comunidades microbianas endofíticas de folha e raiz e epifíticas do rizoplano. As variedades estudadas apresentam uma comunidade bacteriana associada com potencial aplicação para a promoção de crescimento vegetal, pois possuem a capacidade de fixar N2 e solubilizar fosfato inorgânico.

Pó de forno de aciaria elétrica na microbiota do solo e no crescimento de soja

Devido à grande produção de resíduos de siderurgia, tem sido indicado seu aproveitamento na agricultura como fonte alternativa de micronutrientes. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da aplicação do pó de forno de aciaria elétrica na microbiota de solos e sua potencialidade no fornecimento de micronutrientes à soja. O experimento foi realizado em casa de vegetação, com delineamento inteiramente ao acaso, com dois tipos de solo (Latossolo Vermelho-Amarelo (LVA) e Latossolo Vermelho (LV)) e quatro doses de pó de aciaria elétrica (0, 0,75, 1,50 e 3,00 g vaso-1 equivalendo a 0, 1, 2 e 4 t ha-1), com quatro repetições. Os solos foram corrigidos e fertilizados antes da adição do resíduo e semeadura de soja inoculada, em vasos de plástico de 1,5 L (duas plantas por vaso). Na floração, coletaram-se as plantas e amostras de solo de todos os tratamentos, para determinação da matéria seca da parte aérea e raízes, teores foliares de B, Cu, Fe, Mn, Zn, Cd e Pb, número de nódulos e sua matéria seca, atividade da nitrogenase dos nódulos, presença de diazotróficos associativos, respiração microbiana, C-biomassa microbiana e qCO2. Há respostas diferenciadas das comunidades microbianas dos solos LVA e LV ao resíduo de siderurgia aplicado, e essas comunidades demonstram maior sensibilidade ao efeito do resíduo de siderurgia do que os parâmetros de crescimento e nodulação da soja. O resíduo de siderurgia apresenta potencial de utilização como fonte de Zn à cultura da soja, nas doses de 0,5 e 1,4 t ha-1 em relação ao LVA e LV, respectivamente.

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

Metagenômica: busca de novos genes envolvidos com a biodegradação de hidrocarbonetos

Industrial activities, oil spills and its derivatives, as well as the incomplete combustion of fossil fuels have caused a great accumulation of hydrocarbons in the environment. The number of microorganisms on the planet is estimated at 1030 and prokaryotes the most abundant. They colonized diverse environments for thousands of years, including those considered extreme and represent an untapped source of metabolic and genetic diversity with a large biotechnological potential. It is also known that certain microorganisms have the enzymatic capacity to degrade petroleum hydrocarbons and, in many ecosystems, there is an indigenous community capable of performing this function. The metagenomic has revolutionized the microbiology allowing access uncultured microbial communities, being a powerful tool for elucidation of their ecological functions and metabolic profiles, as well as for identification of new biomolecules. Thus, this study applied metagenomic approaches not only for functional selection of genes involved in biodegradation and emulsification processes of the petroleum-derived hydrocarbons, but also to describe the taxonomic and metabolic composition of two metagenomes from aquatic microbiome. We analyzed 123.116 (365 ± 118 bp) and 127.563 sequences (352 ± 120 bp) of marine and estuarine metagenomes, respectively. Eight clones were found, four involved in the petroleum biodegradation and four were able to emulsify kerosene indicating their abilities in biosurfactants synthesis. Therefore, the metagenomic analyses performed were efficient not only in the search of bioproducts of biotechnological interest and in the analysis of the functional and taxonomic profile of the metagenomes studied as well

Estudos in silico da proteína AlkB e prospecção de bactérias alcanotróficas em solos da bacia petrolífera potiguar

Some microorganisms from virgin ecosystems are able to use petroleum it as source of carbon and energy. The knowledge of microbial biodiversity can help to reveal new metabolic systems for utilization alkanes with biotechnological importance. The aim of this study is: i) Accomplish an in silico study of the AlkB protein aimed to understand the probable mechanism involved on selectivity of alkanes in Gram positive and Gram negative bactéria. ii) prospect and analyze the response of the microbial alkanotrophics communities in soil and mangrove sediments of BPP RN and soil of Atlantic forest in the Horto Dois Irmãos Reserve area/PE using the molecular biomarker, gene alkB; with the PCR and PCR-DGGE approach

Bacterial diversity of soil under eucalyptus assessed by 16S rDNA sequencing analysis

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)