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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.18.2007.tde-01122008-165904
Documento
Autor
Nome completo
Mercia Regina Domingues
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2007
Orientador
Banca examinadora
Vazoller, Rosana Filomena (Presidente)
Calijuri, Maria do Carmo
Nakayama, Cristina Rossi
Oliveira, Valéria Maia de
Thiemann, Otavio Henrique
Título em português
Investigação sobre a diversidade microbiana e a filogenia de arquéias e bactérias em consórcios anaeróbios metanogênicos, originados de sedimentos estuarinos enriquecidos com clorofenóis
Palavras-chave em português
Bibliotecas genômicas
DGGE
Diversidade microbiana
Microrganismos anaeróbios
Relações filogenéticas
Sedimento estuarino
Resumo em português
Este trabalho investigou a diversidade microbiana e a filogenia de arquéias e bactérias em consórcios anaeróbios metanogênicos, originados de sedimentos estuarinos enriquecidos com pentaclorofenol (PCP) e 2,6-diclorofenol (2,6-DCP). Para tanto foram construídas bibliotecas genômicas e utilizados métodos moleculares independentes de cultivo como a Eletroforese em Gel de Gradiente Desnaturante (DGGE) e o seqüenciamento de segmentos específicos do DNAr 16S microbiano. Os resultados da DGGE permitiram verificar alterações na estrutura das comunidades microbianas, as quais provavelmente ocorreram devido às adversidades ocorridas nos sistemas durante o período de incubação como a entrada de oxigênio nos frascos e o acúmulo de compostos clorados no meio de cultivo, principalmente o 2,6-DCP. A estimativa da diversidade beta, realizada pela comparação dos padrões de bandas da DGGE, também permitiu inferir que as alterações nas composições das comunidades de arquéias e bactérias foram devidas às duas estratégias empregadas para o enriquecimento da microbiota autóctone do estuário estudado, ou seja, a pasteurização/não pasteurização das amostras de sedimentos estuarinos. Os resultados das análises filogenéticas revelaram que as seqüências analisadas dos clones bacterianos foram relacionadas ao grupo das bactérias Gram-positivas com baixo conteúdo de G+C pertencentes à Ordem Clostridiales (100%) do Filo Firmicutes e as das arquéias relacionadas ao grupo das metanogênicas pertencentes às Ordens Methanobacteriales (7,1%), Methanosarcinales (14,3%), Methanomicrobiales (57,1%) e arquéias não identificadas (21,4%) do Filo Euryarchaeota. Em relação às bactérias, alguns clones foram identificados como pertencentes aos gêneros Sedimentibacter, Clostridium e Alkalibacter, os quais são representados por microrganismos que apresentam metabolismo fermentativo e requerem a presença de extrato de levedura para o crescimento. Provavelmente as bactérias analisadas neste trabalho fermentaram a glicose e o piruvato, os quais foram utilizados como doadores de elétrons, com conseqüente produção de lactato, etanol, butirato, acetato, formiato e hidrogênio/gás carbônico, que podem ter sido utilizados por outros grupos de microrganismos no processo global da digestão anaeróbia. Tais bactérias foram importantes para o processo global de degradação dos clorofenóis, pois também utilizaram como doadores de elétrons os produtos parcialmente degradados por outras bactérias fazendo com que não houvesse acúmulo desses compostos no sistema. Enquanto que algumas arquéias foram relacionadas a organismos hidrogenotróficos pertencentes aos gêneros Methanoculleus e Methanocalculus, Methanobacterium, e acetotróficos do gênero Methanosaeta, as quais utilizaram como substratos para a metanogênese os subprodutos da fermentação bacteriana, ou seja, o 'H IND.2'/'CO IND.2', o formiato e o acetato, contribuindo assim para a manutenção do equilíbrio das demais reações ocorridas no sistema. Desta forma, os dados obtidos neste trabalho poderão auxiliar na compreensão do funcionamento de ecossistemas contaminados por compostos clorados, bem como contribuir para o desenvolvimento de novos processos biotecnológicos aplicados aos problemas ambientais.
Título em inglês
Investigation on the microbial diversity and phylogeny of archaea and bacteria in anaerobic methanogenic consortium from enriched estuarine sediments with pentachlorophenol (PCP) and 2,6-dichlorophenol (2,6-DCP)
Palavras-chave em inglês
Anaerobic microorganisms
Estuarine sediment
Genomic library
Microbial diversity
Phylogenetic relations
Resumo em inglês
This work aimed to investigate microbial diversity and phylogeny of archaea and bacteria microrganisms methanogenic in estuarine sediment samples enriched with organic sources under methanogenic and halophlic conditions. The samples were obtained from previous study on anaerobic degradation of pentachlorophenol (PCP) and 2,6-dichlorophenol (2,6-DCP). Microbial studies were done by the molecular methods without cultivation requirement, Denaturing Gradient Del Electrophoresis (DGGE) and specific segments of 16S rDNA sequencing. DGGE-profile showed structure changes in microbial community. Probably, as a consequence of 'O IND.2' intake and accumulation of chlorinated compounds, mainly 2,6-DCP, in the culture medium. The beta diversity estimation showed that changes in arquaea and bacteria communities probably occurred as a consequence of the two enrichment strategies used for estuarine indigenous microorganisms, pasteurization and non-pasteurization of the estuarine sediments samples. Phylogenetic analysis indicated the presence of gram-positive bacterium with low G+C content related to Clostridiales Order (100%) belonging to Firmicutes Phylum, as well as related to methanogenic archaea from Methanobacteriales (7,1%), Methanosarcinales (14,3%) and Methanomicrobiales (57,1%) Order. Non-identified archaeas from Euryarchaeota Phylum were also found (21,4%). Concerning to bacterias, it was identified clones related to genera Sedimentibacter, Clostridium and Alkalibacter, which have fermentative metabolism and require yeast extract to grow. Probably, bacterial cells analised in this work fermented glucose and pyruvate producing lactate, ethanol, butirate, acetate, formiate and hydrogen/carbon dioxide. All these products could be used for other microbial groups in the global process of anaerobic digestion. The bacterial microorganisms were important to global process of chlorophenol degradation because contributed in the overall process utilizing the products partially degraded by other bacterias and preventing its accumulation in the system. Identified archaeal cells were related to hydrogenotrophs microorganisms of the genera Methanosaeta, Methanoculleus, Methanocalculus and Methanobacterium, which utilized the bacterial fermentation sub-products as acetate, 'H IND.2'/'CO IND.2' and formiate as substrate for the methanogenesis, contributing for the maintenance of the balance of other reactions occurred in the system. The results of this work give advanced knowledge about understanding biotechnological process of contaminated ecosystems by chlorinated compounds. Therefore, it could contribute to development of new biotechnological processes applied to environmental problems.
 
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MerciaRDomingues.pdf (2.70 Mbytes)
Data de Publicação
2009-03-05
 
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