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Mémoire de Maîtrise
DOI
Document
Auteur
Nom complet
Luis Fernando Merloti
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
Piracicaba, 2018
Directeur
Jury
Mui, Tsai Siu (Président)
Mariano, Eduardo
Rossetto, Raffaella
Titre en portugais
Efeito do uso do solo ao longo do tempo em comunidades microbianas do ciclo do nitrogênio em solos tropicais
Mots-clés en portugais
Diversidade microbiana
Nitrificação
Oxidantes de amônia
Sequenciamento de amplicon
Uso do solo
Resumé en portugais
Os micro-organismos possuem funções essenciais para a manutenção da vida no planeta atuando em processos biogeoquímicos, como o ciclo do N. A fixação biológica de N, nitrificação e desnitrificação são processos responsáveis por controlar o fluxo de entrada e saída do N na biosfera e são mediados pela microbiota do solo. A Floresta Amazônica, considerada um dos maiores reservatórios de biodiversidade do planeta, vem sendo desmatada e convertida em áreas de exploração agropecuária. Essas mudanças são responsáveis por modificações nas propriedades químicas do solo e consequentemente alteram a microbiota presente nesses ambientes. No entanto, o impacto dessas alterações ao longo do tempo ainda permanece pouco esclarecida, principalmente em ambientes tropicais. Com base na hipótese de que micro-organismos relacionados ao ciclo do N em solos tropicais são influenciados pelo uso do solo ao longo do tempo, o presente estudo teve como objetivo avaliar parâmetros do solo, abundância de genes marcadores relacionados ao ciclo do N e composição taxonômica de Bacteria e Archaea em solos com diferentes idades de uso da terra, rizosfera e solo de floresta primária da região amazônica. Os solos foram coletados em três áreas de agricultura, com 2, 5 e 20 anos de uso do solo e uma floresta primária, localizados na Mesorregião do Baixo Amazonas, próximos ao município de Belterra-PA. Um experimento em mesoscomo também foi realizado, para avaliação da microbiota presente na rizosfera de plantas de soja. Os solos coletados foram caracterizados quimicamente e, à partir do DNA total extraído das amostras, foram realizadas análises de quantificação dos genes marcadores filogenéticos 16S rRNA de Bacteria e Archaea; dos genes funcionais nifH, AOA, AOB, nirK e nirS; e sequenciamento em larga escala de amplicons dos genes 16S rRNA de Archaea e Bacteria. A floresta primária apresentou solo com maior acidez e menor disponibilidade de nutrientes, quando comparada com os solos de agricultura e rizosfera. De modo geral, os filos bacterianos que apresentaram maior abundância relativa foram Proteobacteria, Actinobacteria, Acidobacteria e Chloroflexi (com 24, 22, 14 e 12% respectivamente). As bactérias do solo de floresta apresentaram uma menor diversidade (Índice de Shannon e Chao, P < 0,05) e diferente composição dos verificados em solos de agricultura e rizosfera. As comunidades de arqueias verificadas em solo de floresta apresentaram maior diversidade em relação aos demais ambientes (Índice de Shannon, P < 0,05), e foi observado uma maior abundância relativa do filo Thaumarchaeota em todos os solos avaliados (>98%). O solo sob uso agrícola de 2 anos apresentou maior número do cópias por grama de solo dos genes 16S rRNA de Bacteria (5,11x1010) e Archaea (1,53x108) (P < 0,05). O gene amoA de Bacteria apresentou maior abundância em solos de agricultura (bulk soil) (P < 0,01) e correlacionou-se positivamente com bases trocáveis do solo, enquanto que o gene amoA de Archaea apresentou maior abundância em solos rizosféricos (P < 0,01) e correlacionou-se negativamente com o N disponível no solo. Os resultados sugerem que em solos amazônicos a oxidação da amônia é conduzida predominantemente por Archaea. Conclui-se que o uso do solo ao longo do tempo influenciou a abundância de micro-organismos, enquanto que a mudança de uso do solo alterou a composição microbiana em solos amazônicos
Titre en anglais
Effect of soil use over time on nitrogen cycle microbial communities in tropical soils
Mots-clés en anglais
Ammonia oxidizers
Amplicon sequencing
Long-term land use
Microbial diversity
Nitrification
Resumé en anglais
Microorganisms have essential functions for maintenance of life on planet, acting in biogeochemical processes, such as N cycle. The biological N fixation, nitrification and denitrification are processes responsible for controlling the flux of input and output of N in biosphere and are mediated by the soil microbiota. The Amazon rainforest, considered one of the largest biodiversity reservoirs on planet, has been deforested and converted to agricultural lands bringing changes in soil properties and consequently in microorganisms that inhabit these environments. However, the impact of these long-term changes remains unclear, mainly on tropical soils. Based on the hypothesis that N-cycle-related microorganisms in tropical soils are influenced by long-term land use, the aim of this study was to evaluate chemical soil parameters, the abundance of marker genes related to the N cycle and taxonomic Bacteria and Archaea composition in soils with different land use ages, rhizosphere and primary forest soil of Amazon region. The soils were collected in three agriculture areas, with 2, 5 and 20 years of land use and a primary forest, located in the Lower Amazonas Meso-region, near the city of Besterra-PA. A mesocosm experiment was also carried out to evaluate the microbiota present in rhizosphere of soybean plants. The sampled soils were chemically characterized and, with DNA extracted from the samples, was carried out quantification analyzes of 16S rRNA phylogenetic marker genes of Bacteria and Archaea; functional genes nifH, AOA, AOB, nirK and nirS; and sequencing of amplicons of 16S rRNA genes of Archaea and Bacteria. The primary forest presented soil with higher acidity and lower availability of nutrients when compared with land soils and rhizosphere. In general, the most abundant bacterial phylum were Proteobacteria, Actinobacteria, Acidobacteria and Chloroflexi (24, 22, 14 and 12% respectively). Bacteria of forest soil presented a lower diversity and different composition of those verified in land soils and rhizosphere (Shannon and Chao index, P < 0,05). Archaea communities verified in forest soil presented greater diversity in relation to others environments (Shannon Index, P < 0,05), and a greater relative abundance of the Thaumarchaeota phylum was observed in all evaluated soils (> 98%). The land soil with 2 years had the highest number of copies per gram of soil of 16S rRNA genes of Bacteria (5,11x1010) and Archaea (1,53x108) (P < 0,05). Bacteria amoA gene showed greater abundance in bulk soil (P < 0,01) and correlated positively with soil exchangeable bases, while the Archaea amoA gene showed greater abundance in rhizospheric soils (P < 0,01) and correlated negatively with the available N. Bacteria amoA gene showed greater abundance in bulk soil (P < 0,01) and correlated positively with soil exchangeable bases, while the Archaea amoA gene showed greater abundance in rhizospheric soils (P < 0,01) and correlated negatively with the available N. The results suggest that in Amazon soils the ammonia oxidation is predominantly driven by Archaea. In conclusion, the land use over time influenced the abundance of microorganisms while the land use change altered the microbial composition in Amazonian soils
 
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Date de Publication
2019-10-14
 
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