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Dissertação de Mestrado
Documento
Autor
Nome completo
Aline Giovana da França
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Piracicaba, 2016
Orientador
Banca examinadora
Mui, Tsai Siu (Presidente)
Azevedo, João Lucio de
Silva, Michele de Cássia Pereira e
Título em português
Filo Actinobacteria e abundância do gene alkB em solos rizosféricos cultivados sob sistemas de colheita de cana-de-açúcar
Palavras-chave em português
Actinobacteria
cana-de-açúcar
gene alkB
sistemas agrícolas
Resumo em português
O filo Actinobacteria é, atualmente, considerado um dos maiores filos pertencentes ao domínio Bacteria. Este filo pode representar até 30% da comunidade microbiana do solo. Os organismos do filo Actinobacteria tem sido caracterizados como produtores de antibiótico e degradadores de substâncias complexas como os alcanos, presente em diversas substâncias encontradas em plantas. Em relação à degradação dos alcanos já tem sido comprovado que o gene alkB (alcano hidroxilase), presente no filo Actinobacteria, está relacionado a sua degradação. Porém, as comunidades de tais organismos podem ser alteradas por mudanças no uso do solo, que no Brasil ocorrem extensivamente devido a implantação de monoculturas. A cultura de cana-de-açúcar, que vem se expandido anualmente, se mostra como uma das culturas que podem alterar a microbiota do solo. Os diferentes sistemas de colheita de cana-de-açúcar, com e sem a queima da palhada, podem alterar a microbiota do solo. Assim, considerando o papel do filo Actinobacteria na ciclagem de matéria orgânica, além da sua importância biotecnológica, este trabalho avaliou como os diferentes sistemas de colheita da cana-de-açúcar influenciam as comunidades rizosféricas de Actinobacteria e de bactérias oxidadoras de alcano, sob condições controladas em casa de vegetação, utilizando técnicas moleculares para quantificar (qPCR), análisar a estrutura (T-RFLP) e a diversidade da comunidade (sequenciamento de metagenoma). Para isso o solos coletado de áreas de plantação de cana-de-açúcar com os manejos de colheita com e sem queima da palhada, foram utilizados em experimento de mesocosmos composto por vasos com planta, de onde foi coletado solo rizosférico, e vaso sem planta, de onde foi coletado solo controle. A quantificação dos gene 16S rRNA de Actinobacteria e do gene alkB não mostraram diferenças estatística nas comparações dos solos controles de cana-de-açúcar com e sem queima, e na comparação entre os solos rizosférico e controle de cada tipo de manejo de colheita. A análise dos Fragmentos Terminais de Restrição (TRFs) dos solos controle dos diferentes sistemas de colheita, mostraram uma separação da comunidade bacteriana presente no solo, o mesmo ocorreu nas comparações entre os solos rizosférico e controle de diferentes manejos de colheita. Porém, quando se observa a estrutura taxonômica da comunidade bacteriana nota-se que os filos Proteobacteria, Actinobacteria, Firmicutes e Acidobacteria são predominantes nos diferentes solos amostrados, as diferenças estatísticas entre os solos controle e rizosférico de cada tratamento se apresentam a partir da análises das famílias bacterianas presentes nos solos. Para o gene alkB, as sequências encontratas nos diferentes solos pertencem aos dois filos mais abundantes nos solos, os filo Proteobacteria e Actinobacteria, porém algumas sequências pertencem a bacterias não identificadas. Assim, conclui-se que as mudanças na estrutura da comunidade bacteriana presente em solo com monocultura da cana-de-açúcar são perceptíveis a partr da análises de grupos filogenéticos mais baixo e que a comunidade de bactéria degradadoras de alcanos são pertencentes, principalmente, os filos Actinobacteria e Proteobacteria, porém ainda é necessário mais estudos para a classificação das bactérias não identificadas
Título em inglês
Phylum Actinobacteria and abundance of alkB gene in rhizosphere soils cultivated under sugarcane harvesting systems
Palavras-chave em inglês
Actinobacteria
agricultural systems
AlkB gene
sugarcane
Resumo em inglês
The phylum Actinobacteria is currently considered one of the major phyla belonging to the domain Bacteria. This phylum can represent up to 30% of the soil microbial community. The organisms of the phylum Actinobacteria has been characterized as antibiotic producers and degraders of complex substances such as alkanes, present in several substances found in plants. Regarding the degradation of alkanes it has already been proven that alkB gene (alkane hydroxylase), present in the phylum Actinobacteria, is related to its degradation. But the communities of such organisms can be altered by changes in land use, which in Brazil occur extensively due to implementation of monocultures. The cultivation of sugarcane, which has been expanded annually, appears as one of the crops that can alter the soil microbiota. The different sugarcane harvest systems, with and without straw burning, can alter the soil microbiota.Thus, considering the role of the phylum Actinobacteria in the cycling of organic matter, in addition to their biotechnological importance, this study evaluated how different harvest systems of sugarcane influence rhizospheric communities of Actinobacteria and alkane-oxidizing bacteria under controlled conditions in a greenhouse, using molecular techniques to quantify (qPCR), analyse the structure (T-RFLP) and diversity of the community (metagenomic sequencing). For this, the soil collected from sugarcane fields with harvest managements with and without burning the straw, was used in a mesocosms experiment composed of pots with a sugarcane plant, from where rhizosphere soil was collected, and without plant, from where control soil was collected. The quantification of Actinobacteria 16S rRNA gene and alkB gene showed no statistical differences in the comparison of sugarcane controls soil with and without burning, and in the comparison between rhizosphere and control soil of each type of crop management. Terminal Restriction Fragments (TRF) analysis of control soils of different harvesting systems showed a separation of the bacterial community present in the soil, the same occurred in the comparison between rhizosphere and control soils of different harvesting systems. However, when observing the taxonomic structure of the bacterial community it is noted that that the phyla Proteobacteria, Actinobacteria, Firmicutes and Acidobacteria are predominant in different sampled soils, the statistical differences between the control and rhizosphere soil of each treatment are presented from the analysis of bacterial families present in the soil. For alkB gene, the sequences found in different soils belong to the two most abundant phyla in the soil, the phylum Proteobacteria and Actinobacteria, but some sequences belong to unidentified bacteria.Thus, it is concluded that the changes in the structure of the bacterial community present in soil with monoculture of sugarcane are apparent from the analysis of lower phylogenetic groups and the alkane-degrading bacterial communities belong mainly to the phyla Actinobacteria and Proteobacteria, however it is still needed further studies for the classification of unidentified bacteria
 
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Data de Publicação
2017-12-21
 
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