Microbiologia Agrícola
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Item Hidrofobicidade celular e biossurfactantes como determinantes da capacidade desemulsificante de isolados bacterianos(Universidade Federal de Viçosa, 2011-03-31) Fernandes, Rita de Cássia Rocha; Borges, Arnaldo Chaer; http://lattes.cnpq.br/1404894439547309A capacidade de culturas microbianas de desestabilizarem emulsões do tipo óleo em água (O/W) ou água em óleo (W/O), promovendo a separação de fases, é frequentemente atribuída a características como hidrofobicidade da superfície celular e a capacidade de produção de compostos com atividade surfactante e ação desemulsificante. Neste trabalho, foi avaliada a hipótese de que a capacidade de quebra de emulsões O/W ou W/O de isolados bacterianos está relacionada à hidrofobicidade celular e à produção de biossurfactantes com ação desemulsificante. As bactérias com capacidade desemulsificante foram isoladas a partir de composto de resíduo sólido urbano contaminado com óleo diesel, após enriquecimento em meio mineral contendo parafina líquida como fonte de carbono (MMSM-parafina). O agrupamento gerado com base no perfil de ácidos graxos dos 23 isolados obtidos distinguiu a presença de doze linhagens bacterianas, das quais quatro foram eficientes para quebra de emulsão W/O, sendo a razão de quebra de emulsão maior que 70%. Essas bactérias foram identificadas como Acinetobacter sp. (LBBMA LU3 e LBBMA 7a) e Pseudomonas mendocina (LBBMA LU5b e LBBMA LU7b). Nenhuma delas produziu biossurfactantes ou foi capaz de quebrar emulsão do tipo O/W. Os dados demonstram que a produção de biossurfactantes não é requerida para promover a quebra de emulsões W/O; contudo, indicam que esses compostos podem ser requeridos para a quebra de emulsões do tipo O/W. A capacidade de quebra de emulsão W/O diminuiu com o tempo de crescimento das culturas e foi dependente da presença de células com até 22 horas de cultivo em meio MMSM-parafina, não havendo influência de componentes do sobrenadante. Ao contrário, a atividade desemulsificante de culturas mais velhas e, em especial, a capacidade de separar a fase oleosa contida nas emulsões, foram atribuídas à presença de compostos desemulsificantes sem atividade surfactante. A atividade desemulsificante de Acinetobacter sp. LBBMA LU3 aumentou linearmente com o aumento da temperatura, não sendo afetada por salinidade (até 150 g L-1) ou pelo pH (3-8). Em algumas linhagens, foi observada a existência de uma possível interação entre células sedimentáveis e não-sedimentáveis numa mesma cultura, a qual determina a sua atividade desemulsificante. Na literatura especializada, não se encontra registro desse tipo de interação entre células distintas de uma mesma cultura bacteriana, em relação à sua atividade de quebra de emulsão W/O. Também, o efeito negativo de células não-sedimentáveis de algumas linhagens bacterianas sobre a separação da fase oleosa em emulsão W/O representa conhecimento novo para a área. A integridade das células de Acinetobacter sp. LBBMA LU3 não é necessária para a atividade desemulsificante. A utilização de células de uma mesma linhagem bacteriana com diferentes valores de hidrofobicidade de superfície celular, obtidas durante a desnutrição em meio com carência de nitrogênio, revelou que inexiste uma relação única entre hidrofobicidade celular e capacidade de quebra de emulsão W/O. A hidrofobicidade celular correlaciona-se tanto positiva como negativamente com a capacidade de quebra de emulsão W/O e com a capacidade de separação de querosene contido na emulsão. Conclui-se, portanto, que outras características da superfície celular bacteriana, e não a sua hidrofobicidade, são determinantes para a sua atividade desemulsificante.Item Variabilidade e especificidade de bacteriófagos intestinais de bezerros saudáveis e diarreicos(Universidade Federal de Viçosa, 2019-02-27) Teixeira, Jonas da Silva; Zerbini, Poliane Alfenas; http://lattes.cnpq.br/9896919710544129Apesar dos avanços na disponibilidade de vacinas e na otimização da transferência de imunidade passiva pela colostragem, a diarreia neonatal ainda é, atualmente, a doença de muito impacto na criação bovina no mundo, sendo a doença com maior índice de morbidade e mortalidade em bezerros de até trinta dias de idade. As causas da doença não são facilmente reconhecidas e, portanto, não são eficientemente combatidas, caracterizando-se por uma enfermidade de causa multifatorial. Dentre estas causas incluem fatores nutricionais, fisiológicos, ambientais e de manejo, além de diversos microrganismos como protozoários, bactérias e vírus. O tratamento convencional se baseia no suporte (fluidoterapia intravenosa e oral) e no uso de antibióticos, devido à alta prevalência de diarreias causadas por Escherichia coli. Tais infecções geralmente não são tratadas satisfatoriamente devido à resistência bacteriana aos antibióticos ou à distribuição inadequada do mesmo no sítio de ação, sendo que seu uso em diarreias não bacterianas pode ainda piorar o quadro por supressão da microbiota comensal, o que favorece a multiplicação de outros micro-organismos como leveduras e protozoários. Estudos recentes mostraram que os bacteriófagos são os microrganismos mais abundantes e diversos, o que sugere que possam ter um impacto significativo na modelagem da microbiota intestinal. Entretanto, seu papel na modulação da dinâmica microbiana em bovinos neonatos ainda não foi estudado. Na busca de um melhor entendimento das complexas interações entre os diversos microrganismos presentes no ambiente intestinal, bem como a relação da dinâmica da diversidade microbiana e o estado saúde/doença, este trabalho teve como objetivo estudar a diversidade de bacteriófagos líticos e lisogênicos e sua interação com bactérias normalmente encontradas no ambiente intestinal em bezerros saudáveis e diarreicos. Os resultados mostraram que em animais diarreicos existe maior presença de bacteriófagos em multiplicação lítica, enquanto que em animais sadios, predominam vírus em ciclo lisogênico. Animais doentes apresentam microbiota bacteriana mais diversa, enquanto animais saudáveis apresentam uma microbiota mais homogênea. Cinco vírus líticos foram isolados, sendo quatro provenientes de amostras de animais doentes e um de animais sadios. Estes isolados foram caracterizados segundo a natureza de seus genomas, morfologias e gama de hospedeiros. Todos os vírus isolados apresentam gama de hospedeiros distintas, com vírus podendo infectar somente a hospedeira de isolamento, até vírus podendo infectar diferentes espécies bacterianas. A caracterização morfológica e molecular pôde agrupar os isolados na ordem Caudovirales.Item Caracterização de microrganismos e sucessão da comunidade microbiana em silagem de cana-de-açúcar(Universidade Federal de Viçosa, 2016-02-23) Oliveira, Wemerson de Castro; Mantovani, Hilário Cuquetto; http://lattes.cnpq.br/4906043209502220Em países de clima tropical, a silagem de cana-de-açúcar tem sido preconizada para uso na alimentação de ruminantes. No entanto, a cana-de-açúcar ensilada pode ter a qualidade diminuída devido à presença de microrganismos indesejáveis, como as leveduras. O interesse em compreender a dinâmica da sucessão microbiana durante a fermentação da cana-de-açúcar está relacionado com as perdas nutricionais associadas com a fermentação alcoólica causada pelas leveduras. Neste estudo, foram isoladas e caracterizadas 99 culturas de leveduras e 164 culturas de bactérias obtidas da cana in natura e da silagem de cana-de-açúcar obtidas em diferentes tempos de fermentação (1, 3, 7, 14, 21 e 28 dias). Além disso, a análise da composição da comunidade bacteriana e fúngica da silagem de cana-de açúcar foi realizada utilizando a técnica de PCR-DGGE. Foram identificadas dez espécies de leveduras pertencentes aos gêneros Candida, Pichia, Meyerozyma e Torulaspora. As espécies Pichia kudriavzevii e Candida glabrata foram abundantes em todos os períodos de fermentação, representando 45% e 29% do número total de leveduras isoladas, respectivamente. Também foram identificados isolados bacterianos pertencentes a 21 gêneros diferentes, incluindo bactérias do ácido láctico e bactérias aeróbias. O gênero Weissella foi o mais abundante nos primeiros dias de fermentação, representando 34,7% dos isolados da cana-de- açúcar, enquanto o gênero Lactobacillus predominou na fase mais tardia da fermentação, com 22,9% dos isolados. Sessenta e nove isolados inibiram o crescimento de Listeria monocytogenes in vitro e, dentre estes, 18 inibiram ao mesmo tempo L. monocytogenes, Escherichia coli e Bacillus subtilis. A análise da diversidade genética da comunidade bacteriana das amostras avaliadas indicou diferenças entre a cana in natura e a silagem após 28 dias de fermentação. O índice de riqueza de espécies do Domínio Bacteria reduziu 34,5% e 27,6% no grupo de leveduras após 28 dias de fermentação. Entretanto, os índices de diversidade foram semelhantes entre os períodos de fermentação avaliados. A análise de diversidade de Firmicutes e γ-Proteobacteria, indicou aumento de 40% na riqueza de membros do filo Firmicutes após 28 dias de fermentação e redução de 38,1% de representantes da Classe γ-Proteobacteria. A avaliação da composição da microbiota da silagem de cana-de-açúcar indicou o predomínio de algumas espécies de bactérias e leveduras durante a ensilage que poderão ser utilizadas como alvos para o desenvolvimento de aditivos visando melhorar a qualidade nutricional da silagem de cana-de-açúcar.Item Controle da bactéria redutora de sulfato Desulfovibrio alaskensis por um biossurfactante lipopeptídeo produzido por Bacillus subtilis TR47II(Universidade Federal de Viçosa, 2017-07-06) Ayupe, Bruna Almeida Leão; Tótola, Marcos Rogério; http://lattes.cnpq.br/4002009811850701Este estudo é iniciado com uma revisão bibliográfica que aborda o problema gerado pela produção de sulfeto de hidrogênio (H₂S) por bactérias redutoras de sulfato (BRS) na indústria do petróleo. Nessa revisão são apresentados aspectos relacionados à causa desse problema, às consequências e principais formas de controle. Na parte experimental do nosso estudo, nós investigamos a ação antimicrobiana de extratos brutos contendo biossurfactantes obtidos de oito isolados de Bacillus sp. contra Desulfovibrio alaskensis NCIMB 13491, uma BRS isolada de reservatório de petróleo com produção de H2S na Baía de Purdu, Alasca. Os extratos brutos contendo biossurfactantes produzidos por B. subtilis TR12, B. subtilis TR22, B. subtilis TR35II e B. subtilis TR47II, todos isolados de solo da ilha oceânica da Trindade, apresentaram ação antimicrobiana contra D. alaskensis. B. subtilis TR47II, por apresentar maior efeito antimicrobiano, foi selecionado para investigação da molécula ativa presente no extrato bruto. A avaliação da ação antimicrobiana por bioautografia revelou que o extrato bruto continha uma fração ativa com fator de retenção (Rf) semelhante ao padrão comercial do lipopeptídeo iturina. Essa observação incentivou uma nova investigação do estudo, uma vez que, no nosso conhecimento, não há relatos sobre a ação de iturinas contra BRS. Nosso objetivo seguinte foi purificar a fração ativa do extrato bruto de B. subtilis TR47II por cromatografia em coluna de sílica gel e caracterizá-la quimicamente por espectrometria de massas por ionização/dessorção a laser assistida por matriz com análise do tempo de voo (MALDI-TOF/TOF-MS e MS/MS). A fração ativa mostrou picos em m/z correspondentes a prováveis lipopeptídeos da família das iturinas (m/z 1043 e 1057) e das fengicinas (m/z 1463). Além disso, os picos em m/z 1030, 1044, 1058 e 1072, na fração não-ativa do extrato de B. subtilis TR47II, foram identificados como homólogos de surfactinas com a sequência peptídica Glu-Leu-Leu-Val-Asp- Leu-Leu e variação na cadeia lateral em C13, C14, C15 e C16 β-hidroxi ácido graxo, respectivamente. Como conclusões, nosso trabalho relata, pela primeira vez, a ação antimicrobiana contra BRS de extratos brutos contendo biossurfactantes obtidos de bactérias isoladas da Ilha da Trindade. Esse ainda é o primeiro relato sugerindo um provável lipopeptídeo iturina com ação antimicrobiana contra BRS. Os resultados obtidos neste trabalho abrem a oportunidade de descoberta de novas moléculas ativas que possam ser aplicadas no setor industrial, particularmente na indústria do petróleo.Item Diversidade e potencial antagonista de bactérias sob o efeito do uso da terra em solos de pastagem e de floresta na bacia Amazônica(Universidade Federal de Viçosa, 2016-07-15) Silva, Thamar Holanda da; Silva, Cynthia Canêdo da; http://lattes.cnpq.br/6590324509088247Os microrganismos exercem uma ampla diversidade de funções no solo e atuam como indicadores capazes de refletir pequenas mudanças nas propriedades desse, antes mesmo que alterações nos teores de matéria orgânica possam ser detectados, tornando possível evidenciar alterações antrópicas no solo. Devido à contínua ação antrópica sobre os solos existe uma grande necessidade de se estudar como as comunidades microbianas tem respondido a estas alterações. Este trabalho teve como objetivos analisar a diversidade taxonômica e funcional da comunidade bacteriana em solos de pastagem e solos de floresta Amazônico através de técnicas independentes de cultivo, bem como o isolamento de bactérias e leveduras que tivessem potencial antagonista contra fitopatógenos. As análises filogenéticas mostraram que os filos mais abundantes em ambos os ambientes foram Acidobacteria, Proteobacteria, Actinobacteria, Firmicutes e Chloroflexi, porém uma maior diversidade foi encontrada nos solos de pastagem. Na análise funcional foi possível notar que o ambiente de pastagem obteve um maior número de genes relacionados à dormência/esporulação, resposta ao stress e metabolismo de aminoácidos. Genes associados com resistência a antibióticos foram menos abundantes em pastagem do que em floresta, concluindo que os solos de floresta são mais estáveis e menos susceptíveis a ação de fitopatógenos oportunistas quando comparados aos de pastagem. Um total de 54 microrganismos foram isolados das amostras de solo, destes, 45 bactérias e nove leveduras. Duas bactérias, identificadas como Bacillus spp. e Lysinibacillus xylanilyticus, e quatro leveduras apresentaram percentuais de inibição contra Botrytis cinerea, os percentuais de inibição variaram de 19,69% a 44,16 %. Quando testados contra Fusarium oxysporum apenas três isolados de leveduras foram os responsáveis pelos resultados positivos em relação ao controle, com percentuais de 33,11 % a 36,63%. Contra Colletotrichum acutatum cinco isolados de levedura foram capazes de reduzir o tamanho do fitopatógeno, com percentuais variando de 35,53% a 48,64%. Sendo assim os isolados mostraram-se favoráveis para o biocontrole dos patógenos testados.Item Petroleum effects on soil microbial communities(Universidade Federal de Viçosa, 2015-07-29) Morais, Daniel Kumazawa; Tótola, Marcos Rogério; http://lattes.cnpq.br/4634690663537631Crude oil is still the dominant energy source in Brazil where oil consumption keeps rising since 2013, reaching nowadays 2.2% of the world‟s energy consumption. A recent discovery of crude oil reservoirs at the Espirito Santo, Campos and Santos basins, can represent an excellent opportunity to meet the country‟s economic and energetic demands. However, offshore exploration offers risks to the microbiota and the whole sea life. Microbes are responsible for nutrient cycling can degrade recalcitrant organic compounds and several species have been reported as sensitive to petroleum hydrocarbons. This work aimed to evaluate microbial community shifts in soils under crude oil contamination and assess the effects of Biodiesel co-product (BCP) as a protecting agent of soil microbiota under crude oil addition. We used soils from the Trindade Island and from the Highfield research station at Rothamsted Research, UK. We assembled microcosms of 20 grams and contaminated the soils using weathered crude oil. Soils were incubated at 26° C with moisture correction to ca. 60% water holding capacity. We used CO2 evolution measurements to evaluate soil activity, during the incubation, and soil genomic DNA extraction, at the end of incubation period, to evaluate microbial community changes from treatments and controls. DNA was submitted to amplicon sequencing of 16S rDNA for Bacteria and Archaea and the ITS1 region for Fungi using Illumina MiSeq platform. We compared alpha and beta-diversity and taxonomic shifts. This thesis is divided in two chapters. The first describes the effects of crude oil on Trindade Island‟s soil microbial communities. In the second chapter we tested the protective effects of BCP on Trindade Island, Rothamsted‟s Bare Fallow and Grassland soils, against the amendment with crude oil. Crude oil had a major negative effect on microbial diversity for Trindade Island, but didn‟t change the diversity of Rothamsted agricultural soils. Taxonomy comparisons showed rise of the Actinobacteria phylum, shifts in several Proteobacteria classes and reduction of the Archaea class Nitrososphaerales. This is the first effort in acquiring knowledge concerning the effect of crude oil contamination in soils of a Brazilian oceanic island. This information is important to guide any future bioremediation strategy that can be required.Item Diversidade microbiana na rizosfera de plantas em competição(Universidade Federal de Viçosa, 2016-02-22) Monteiro, Larissa Cassemiro Pacheco; Costa, Maurício Dutra; http://lattes.cnpq.br/2607865949936213As plantas exercem influência sobre as populações microbianas associadas às raízes e, por meio da exsudação radicular, promovem mudanças na comunidade microbiana do solo. Quando duas plantas encontram-se em competição, a estrutura da comunidade microbiana rizosférica difere daquela observada nas monoculturas. Os diversos grupos de microrganismos presentes na rizosfera desempenham papéis importantes que podem influenciar positiva ou negativamente o desenvolvimento das plantas e as interações por elas estabelecidas. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar os grupos taxonômicos microbianos presentes no solo rizosférico de plantas em competição e em monocultivo e relacioná-los com as atividades de promoção de crescimento já relatadas. Os experimentos foram realizados em casa de vegetação do Departamento de Microbiologia, da Universidade Federal de Viçosa. Duas espécies de culturas, Zea mays L. e Glycine max (L.) Merr., e três espécies de plantas daninhas, Ageratum conyzoides L., Ipomoea ramosissima (Poir.) Choisy, e Bidens pilosa L., foram avaliadas. O DNA de células presentes no solo rizosférico foi extraído e, em seguida, foi realizada a amplificação por PCR do gene rRNA 16S e da região ITS de fungos, seguida do sequenciamento conduzido na plataforma Illumina MiSeq. Para as amostras de solo rizosférico de Zea mays em monocultura e em competição com plantas daninhas foram obtidas 200.408 sequências de bactérias, 3.062 sequências de arqueias e 528.560 sequências de fungos. Já para as amostras de solo rizosférico de Glycine max, foram obtidos 210.376, 3.107 e 371.526 sequências de bactérias, arqueias e fungos, respectivamente. Em todos os tratamentos avaliados o maior número de Unidades Taxonômicas Operacionais (UTOs) foi registrado para bactérias, seguido de fungos e por último de arqueias. Muitas das UTOs encontradas são compartilhadas por todos os tratamentos. No entanto foi possível classificar taxonomicamente aquelas que são exclusivas em cada tratamento. Os resultados mostram que os filos de Bacteria mais abundantes foram Proteobacteria, Actinobacteria, Acidobacteria, Verrucomicrobia e Cloroflexi. Crenarchaeota foi o filo mais abundante de Archaea e Ascomycota o filo mais abundante de Fungi. O filo Glomeromycota, que compreende todos os fungos micorrízicos arbusculares, também foi observado. Esses fungos apresentam importantes papéis ecológicos, incluindo a promoção de crescimentos de plantas. Bactérias envolvidas na ciclagem do nitrogênio também foram identificadas, como as oxidantes de amônia pertencentes ao Filo Nitrospirae e as arquéias pertencentes ao grupo Thaumarchaeota (Filo Crenarchaeota), e as bactérias fixadoras de nitrogênio pertencentes às ordens Rhodobacterales e Rhizobiales, e à família Frankiaceae. A competição entre culturas e plantas daninhas altera os perfis da comunidade microbiana associada à rizosfera dessas plantas, ficando evidente a capacidade que as plantas possuem em influenciar a comunidade microbiana a ela associada, recrutando microrganismos específicos a depender da condição de competição. A comunidade microbiana rizosférica, por sua vez, pode interferir na modulação dessas interações, afetando a habilidade competitiva das plantas.