Abstract Human activities on the Earth's surface change the landscape of natural ecosystems. Mining practices are one of the most severe human activities, drastically altering the chemical, physical and biological properties of the soil environment. Bacterial communities in soil play an important role in the maintenance of ecological relationships. This work shows bacterial diversity, metabolic repertoire and physiological behavior in five ecosystems samples with different levels of impact. These ecosystems belong to a historical area in Iron Quadrangle, Minas Gerais, Brazil, which suffered mining activities until its total depletion without recovery since today. The results revealed Proteobacteria as the most predominant phylum followed by Acidobacteria, Verrucomicrobia, Planctomycetes, and Bacteroidetes. Soils that have not undergone anthropological actions exhibit an increase ability to degrade carbon sources. The richest soil with the high diversity was found in ecosystems that have suffered anthropogenic action. Our study shows profile of diversity inferring metabolic profile, which may elucidate the mechanisms underlying changes in community structure in situ mining sites in Brazil. Our data comes from contributing to know the bacterial diversity, relationship between these bacteria and can explore strategies for natural bioremediation in mining areas or adjacent areas under regeneration process in iron mining areas.

RESUMO Composto orgânico produzido a partir de biomassa residual constitui uma alternativa viável para a substituição parcial ou total de fertilizantes minerais no cultivo de hortaliças. Neste estudo foram avaliados os efeitos do composto, sobre a qualidade da água de um córrego, usado principalmente para a irrigação de culturas agrícolas cultivadas em solo nas proximidades, tratado nos últimos dez anos com composto orgânico produzido a partir de carcaças, resíduos animais e vegetais. Amostras de água foram coletadas semestralmente, em 2013 e 2014, em cinco pontos ao longo do córrego. Foram analisadas variáveis físicas, algumas variáveis químicas e o número total de coliformes (Escherichia coli). As populações bacterianas foram comparadas pelo consumo de substratos de carbono. Os teores de fósforo total nas amostras de 2014 ultrapassaram 0,1 mg L-1. As concentrações das demais espécies químicas analisadas e os resultados para as variáveis fisicas ficaram de acordo com valores estabelecidos em normas nacionais e internacionais de qualidade de água. O ambiente mostrou consumo diferencial de fontes de carbono e grande diversidade de micro-organismos, mas os resultados não mostraram qualquer evidência de que o composto aplicado seja o fator responsável pela alteração da população microbiana ou sua atividade metabólica. Este estudo mostra que o uso do composto orgânico em áreas agrícolas parece não influenciar negativamente a qualidade da água superficial na área estudada. Estes resultados são importantes porque o processo de compostagem de resíduos animais e vegetais e o uso do composto obtido podem ser uma alternativa sustentável para o destino adequado desses resíduos.

ABSTRACT Organic compost from biomass residues constitutes a viable alternative for partial or total replacement of mineral fertilizers for growing vegetables. This study evaluated the effects of compost on the water quality of a stream used mainly for irrigation of agricultural crops cultivated in nearby soil that has been treated with organic compost produced by carcasses, animal and vegetable waste for the last ten years. We sampled water biannually for two years, 2013 and 2014, from five locations along the stream. Physical variables and some chemical variables were analyzed. We also analyzed the total number of coliforms (Escherichia coli). Bacterial populations were compared by carbon substrate consumption. Total phosphorus contents in the samples from 2014 exceeded 0.1 mg L-1. The concentrations of other chemical species analyzed and the results for the physical variables were in accordance with the expected values compared with national and international water quality standards. The environment showed differential carbon source consumption and a high diversity of microorganisms, but our results did not show any evidence that the applied compost is changing the microbial population or its metabolic activity. This study shows that the use of the organic compost in agricultural areas seen does not negatively influence the quality of surface water in the study area. These results are important because the process of composting animal and vegetable waste and the use of compost obtained can be an alternative sustainable for adequate destination of these wastes.

RESUMO Desde o final do século vinte, 100% do esgoto urbano da cidade de Jaboticabal é recolhido por interceptores e conduzido a uma estação de tratamento. Entre 1999 e 2000, estudos sobre o efeito desse cuidado ambiental, mostraram que a coleta de esgoto ainda não tinha sido eficiente para despoluir as águas dos dois córregos que atravessam a cidade e fluem para uma área agrícola. Neste trabalho avalia-se a influência do uso do solo na qualidade da água destes dois córregos. O estudo foi realizado 15 anos após a implantação dos interceptores de esgoto. Durante o ano de 2014, bimestralmente, coletaram-se amostras de água em oito pontos (P1 a P8), dos córregos Cerradinho e Jaboticabal, em Jaboticabal (SP, Brasil). P1 estava localizado na nascente do córrego Jaboticabal; P2 em área agrícola; P3, P4 e P5 em área urbana; P6, P7 e P8 em área agrícola. Foram determinadas variáveis físicas e químicas e a comparação metabólica da população microbiana em diversas fontes de carbono pelo método EcoPlate (Biolog). Em todos os pontos e coletas, o teor de fósforo total excedeu o limite estabelecido pela legislação brasileira, assim como valores encontrados em estudos anteriores, o que também foi observado em relação à demanda química de oxigênio. Entretanto, a população microbiana da água parece não estar sendo alterada pelas atividades urbanas e agrícolas. Os resultados das análises sinalizam à possibilidade de descarga clandestina de águas residuárias nos córregos estudados e à influência do uso agrícola do solo.

ABSTRACT Since the end of the twentieth century, 100% of the urban sewage from the city of Jaboticabal has been collected by interceptors and routed to a treatment plant. Between 1999 and 2000, studies on the effect of this environmental care showed that it did not efficiently clean up the water from the two streams that run through the city and flow into an agricultural area. This paper focuses on assessing the influence of soil use on the water quality of surface waters from these two streams. The study was conducted 15 years after the implementation of sewage interceptors. The sampling dates were bimonthly at eight points (P1 to P8) in the Cerradinho and Jaboticabal streams, in Jaboticabal (São Paulo State, Brazil). P1 was located at the source of the Jaboticabal stream, P2 was in a farming area, P3, P4 and P5 were in an urban area, and P6, P7 and P8 were in a farming area. The physical and chemical variables of the water were assessed. We compared the ability of microorganisms to metabolize different sources of carbon using the EcoPlate (Biolog). The total phosphorus (TP) concentration exceeded the limit set by the Brazilian legislation as well as values found in previous studies, which was also observed for the chemical oxygen demand. However, the bacterial metabolic profile had no association with urban or farming practices. The results of the analysis indicated the possibility of clandestine discharge of wastewater in the streams studied and the influence of the agricultural soil.

Estudos sobre a atividade microbiológica que ocorre na rizosfera de diversos vegetais levaram ao descobrimento de grupos de microrganismos importantes para o desenvolvimento vegetal. Dentre eles estão as rizobactérias que são capazes de colonizar as raízes, estimulando-a diretamente ou beneficiando o crescimento e o desenvolvimento de diversas plantas. Estas bactérias são chamadas Rizobactérias Promotoras de Crescimento em Plantas (RPCP). Este trabalho teve o objetivo de isolar, identificar, testar a capacidade da solubilização de fosfato e a produção de ácido indol acético (AIA) de bactérias que habitam a rizosfera de plantas de milho. A análise parcial do gene 16S rRNA dos 58 isolados possibilitou a identificação dos gêneros, Bacillus, Burkholderia e Azospirillum, sendo os mais frequentes totalizando 68% dos isolados, seguidos de Sphingomonas, Pseudomonas, Herbaspirillum, Pantoea , Bosea. Desses, 27 apresentaram a capacidade de solubilização do fosfato e 18 foram positivos no teste colorimétrico para detecção de produção do AIA. A partir destes resultados, selecionou-se um organismo pertencente ao gênero Sphingomonas para ser testado em casa de vegetação como promotor de crescimento com as estirpes de Azospirillum brasilense (AbV5 e AbV6). As plantas foram avaliadas quanto à altura aos vinte e setenta dias após a germinação e a massa seca da parte aérea (MSPA)e parte radicular (MSPR) foi quantificada após setenta dias no encerramento do experimento. Os resultados das análises do isolado pertencente ao gênero Sphingomonas foram estatisticamente semelhantes às estirpes AbV5 e AbV6 na planta de milho indicando que este microrganismo possui potencial para ser utilizado como RPCP

Researches about microbiological activity on many plants rizosphere led to the discovery of groups of important microrganisms for plants development. Among them there are the rizobacteria able to colonize the roots, stimulating directly or benefiting many plants. These bacteria are called Growth Promoting Rizobacteria or GPR. In view of this, the present study was performed, aiming to isolate, identify and test phosphate solubilization and acetic indol acid (AIA) production in bacteria that lives in maize roots. The partial analysis of the 16S rRNA gene of the 58 isolates enabled the identification of the genres Bacillus, Burkholderia and Azospirillum, and the most frequent totaling 86% of the isolates, followed by Sphingomonas, Pseudomonas, Herbaspirillum, Pantoea and Bosea. Out of the 58 isolates, 27 showed the capacity of phosphate solubilization and 18 were positive to the AIA production colorimetric detection test. From these results was chosen an organism belonging to the genre Sphingomonas to be tested at greenhouse as growth promoter with the strains Azospirillum brasiliense (AbV5 e AbV6). The plants were assessed twenty and seventy days after germination. Dry mass of shoot and root parts were quantified after seventy days at the end of the experiment. Statistical analysis indicated by the program Statistix v.9.0 showed that the isolates belonging to the genre Sphingomonas presented similar results as shown by strains AbV5 and AbV6 on maize plant. This microorganism may become a promising one to be used as a GPR

DNA Microarray foi desenvolvida para monitorar a expressão de muitos genes de Xylella fastidiosa, permitindo a comparação de duas situações distintas em um único experimento. Os experimentos foram feitos utilizando células de X. fastidiosa cultivada em dois meios de cultura: BCYE e XDM2. Pares de oligonucleotídeos iniciadores foram sintetizados, depositados em lâminas de vidro e o arranjo foi hibridizado contra cDNAs marcados fluorescentemente. Os sinais emitidos foram quantificados, normalizados e os dados foram estatisticamente analisados para verificar os genes diferencialmente expressos. De acordo com nossos dados, 104 genes foram diferencialmente expressos para o meio de cultura XDM2 e 30 genes para o BCYE. No presente estudo, nós demonstramos que a técnica de DNA microarrays eficientemente diferencia genes expressos sob diferentes condições de cultivo.

DNA Microarray was developed to monitor the expression of many genes from Xylella fastidiosa, allowing the side by-side comparison of two situations in a single experiment. The experiments were performed using X. fastidiosa cells grown in two culture media: BCYE and XDM2. The primers were synthesized, spotted onto glass slides and the array was hybridized against fluorescently labeled cDNAs. The emitted signals were quantified, normalized and the data were statistically analyzed to verify the differentially expressed genes. According to the data, 104 genes were differentially expressed in XDM2 and 30 genes in BCYE media. The present study showed that DNA microarray technique efficiently differentiate the expressed genes under different conditions.

Xylella fastidiosa genome sequencing has generated valuable data by identifying genes acting either on metabolic pathways or in associated pathogenicity and virulence. Based on available information on these genes, new strategies for studying their expression patterns, such as microarray technology, were employed. A total of 2,600 primer pairs were synthesized and then used to generate fragments using the PCR technique. The arrays were hybridized against cDNAs labeled during reverse transcription reactions and which were obtained from bacteria grown under two different conditions (liquid XDM2 and liquid BCYE). All data were statistically analyzed to verify which genes were differentially expressed. In addition to exploring conditions for X. fastidiosa genome-wide transcriptome analysis, the present work observed the differential expression of several classes of genes (energy, protein, amino acid and nucleotide metabolism, transport, degradation of substances, toxins and hypothetical proteins, among others). The understanding of expressed genes in these two different media will be useful in comprehending the metabolic characteristics of X. fastidiosa, and in evaluating how important certain genes are for the functioning and survival of these bacteria in plants.

Embora estudos recentes relatem a utilização de RCPC (Rizobactérias Promotoras de Crescimento de Plantas) no Brasil, raríssimos trabalhos avaliam a presença natural dessas espécies bacterianas no solo. O objetivo deste trabalho foi avaliar a ocorrência de RPCP em duas amostras de solo sob diferentes tipos de manejo, através da construção e do seqüenciamento de bibliotecas de DNA metagenômico. Utilizaram-se oligonucleotídeos específicos para amplificação da região hipervariável do espaço intergênico dos genes ribossomais 16S-23S de DNA extraído de diferentes solos, sob Eucalyptus sp. e sob mata. Os fragmentos obtidos foram inseridos em vetor e clonados. As bibliotecas geraram 495 clones, que foram seqüenciados e identificados através de comparações realizadas pelo software Blast. O solo sob Eucalyptus sp. apresentou maior número de RPCP do que sob mata. Os filos Actinobacteria e Proteobacteria eram maiores no solo sob Eucalyptus sp., estando o filo Firmicutes ausente no solo sob mata. Somente oito espécies diferentes de RPCP foram detectadas: Bacillus subtilis, Bacillus megaterium, Bradyrhizobium japonicum, Bradyrhizobium elkanii, Bradyrhizobium sp., Frankia sp., Pseudomonas fluorescens e Pseudomonas gladioli. O trabalho forneceu valiosos dados sobre a presença de RPCP em solos com espécies florestais e sua possível utilização em reflorestamentos, assim como para o melhor conhecimento desses microrganismos nos solos do Brasil.

Although new studies describe the use of PGPR (Plant Growth-Promoting Rhizobacteria) in Brazil, they rarely evaluate the natural existence of these bacterial species in the soil. The objective of this study was to evaluate PGPR in two samples under different use types, one with native forest and the other with eucalyptus, through construction and sequencing of a metagenomic DNA library. Using specific probes from the internally transcribed region of 16S-23S rRNA genes, fragments of PCR products were inserted into the vector and cloned. The library generated 495 clones, which were sequenced and identified using Blast software. A greater number of PGPR was found in the soil under eucalyptus than under forest. Actinobacteria and Proteobacteria phyla were more abundant in Eucalyptus sp soil, and the phylum Firmicutes was not found in forest soil. Only eight different species were detected: Bacillus subtilis, Bacillus megaterium, Bradyrhizobium japonicum, Bradyrhizobium elkanii, Bradyrhizobium sp., Frankia sp., Pseudomonas fluorescens and Pseudomonas gladioli. This study provided valuable information about PGPR in soils under forest species and their possible used in reforestation, as well as for a more detailed understanding of these microorganisms in Brazilian soils.

O gênero Fusarium é responsável por doenças em diversas plantas economicamente importantes. Entre estas doenças, destaca-se a malformação da mangueira, causada pelo fungo Fusarium subglutinans. O objetivo deste trabalho foi desenvolver oligonucleotídeos iniciadores para reação em cadeia da polimerase (PCR), específicos para o fungo F. subglutinans da mangueira. A amplificação de DNA de oito Fusarium spp. de diferentes hospedeiros, usando o oligonucleotídeo randômico UBC-41 (TTAACCGGGG), produziu um fragmento de aproximadamente 1.300 pb somente para o fungo da mangueira. Tendo em vista que padrões de bandeamento por RAPD não são considerados confiáveis devido à baixa reprodutibilidade dos resultados, o fragmento diferencial foi eluído do gel de agarose, purificado, clonado e seqüenciado. As seqüências nucleotídicas foram utilizadas para identificar e sintetizar quatro pares de oligonucleotídeos específicos, denominados Fs 5, Fs 13, Fs 14 e Fs 15. DNAs de Fusarium spp. de outros hospedeiros (alho, amendoim, cana-de-açúcar, ciclâmen, ervilha, melão e trigo), da planta de mangueira cv. Tommy Atkins sadia e de outros cinco isolados de F. subglutinans de mangueira sintomática, foram submetidos à amplificação com os pares de oligonucleotídeos. Fragmentos amplificados foram visualizados somente para F. subglutinans de mangueira, demonstrando assim a especificidade dos oligonucleotídeos SCAR desenhados.

The Fusarium genus is responsible for serious diseases in many economically important crops. Among these diseases it is distinguished the mango flower malformation, caused by the fungus Fusarium subglutinans. The objective of this work was to develop specific oligonucleotide primers for the polymerase chain reaction (PCR) targeting the mango flower malformation by fungus F. subglutinans. The DNA amplification of eight Fusarium spp. collected from different hosts making the use of a random oligonucleotide primer UBC-41 generated a fragment of approximately 1300 pb in size, specifically for the mango flower malformation fungus (Fusarium subglutinans). Since standard RAPD banding patterns are not considered reliable because of their low results of reproducibility, the distinctive fragment was eluted off the agarose gel, purified, cloned and then sequenced. The nucleotide sequences were used to identify and also to synthesize four pairs of specific oligonucleotide named herein Fs 5, Fs 13, Fs 14 and Fs 15. Other Fusarium spp. DNAs sampled from other hosts (garlic, peanut, sugarcane, cyclamen, pea, melon and wheat), from a healthy mango tree cv. Tommy Atkins and other six isolates from symptomatic mango plants were submitted to PCR amplification with these pairs of oligonucleotide. Only fragments from the mango tree fungus Fusarium subglutinans were visualized, showing this way the SCAR oligonucleotide specificity.

Até o momento poucos estudos foram realizados no Brasil a respeito da diversidade de comunidades bacterianas no solo. Com o objetivo de caracterizar as populações bacterianas presentes no solo através da análise do gene 16S rRNA, foram analisados dois solos: um caracterizado pelo uso intensivo, principalmente para a produção de tomate, feijão e milho (CS); e outro sob floresta (FS), não modificado pelo homem, ambos do município de Guaíra, no estado de São Paulo, Brasil. Usando oligonucleotídeos específicos, de genes 16S rRNA do DNA metagenomico de ambos os solos foram amplificados por PCR, amplicons foram clonados e 139 clones de duas bibliotecas foram seqüenciados. O uso da técnica de 16S rRNA, gerou a identificação de diferentes populações de bactérias de solo pertencentes aos filos Acidobacteria Actinobacteria Bacteroidetes Firmicutes Proteobacteria Verrucomicrobia, Archaea, além das não classificadas. Diferenças entre as bibliotecas FS e CS foram observadas no tamanho dos filos. Um grande número de filos e, consequentemente, uma grande diversidade bacteriana foi observada no solo sob floresta. Estes dados foram confirmados pela análise de diversidade genética realizada. A caracterização de comunidades do solo apresentada neste trabalho contribuiu fornecendo dados para estudos posteriores sobre a dinâmica das populações bacterianas em solos de diferentes condições no Brasil.

Until recently, few studies were carried out in Brazil about diversity of bacterial soil communities. Aiming to characterize the bacterial population in the soil through 16S rRNA analysis, two types of soil have been analyzed: one of them characterized by intensive use where tomato, beans and corn were cultivated (CS); the other analyzed soil was under forest (FS), unchanged by man; both located in Guaíra, São Paulo State, Brazil. Using specific primers, 16S rRNA genes from metagenomic DNA in both soils were amplified by PCR, amplicons were cloned and 139 clones from two libraries were partially sequenced. The use of 16S rRNA analysis allowed identification of several bacterial populations in the soil belonging to the following phyla: Acidobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes, Proteobacteria Verrucomicrobia in addition to the others that were not classified, beyond Archaea domain. Differences between FS and CS libraries were observed in size phyla. A larger number of phyla and, consequently, a greater bacterial diversity were found in the under-forest soil. These data were confirmed by the analyses of genetic diversity that have been carried out. The characterization of bacterial communities of soil has made its contribution by providing facts for further studies on the dynamics of bacterial populations in different soil conditions in Brazil.

Estudos sobre impacto do Eucalyptus spp. em solos brasileiros têm focalizado propriedades químicas do solo e isolamento de microrganismos de interesse. No Brasil há pouco enfoque em ecologia e diversidade microbiana, devido às limitações dos métodos tradicionais de cultivo e isolamento. A utilização de métodos moleculares no estudo da ecologia microbiana baseados na amplificação por PCR do 16S rDNA têm enriquecido o conhecimento da biodiversidade microbiana dos solos. O objetivo deste trabalho foi comparar e estimar a diversidade bacteriana de comunidades simpátricas em solos de duas áreas: uma floresta nativa (NFA) e outra adjacente com arboreto de eucaliptos (EAA). Oligonucleotídeos iniciadores foram utilizados para amplificar o 16S rDNA metagenômico do solo, o qual foi clonado usando pGEM-T e seqüenciado para determinar a diversidade bacteriana. Foram analisados 134 clones do solo NFA e 116 clones do solo EAA. As seqüências foram comparadas às depositadas no GenBank. Análises filogenéticas revelaram diferenças entre os tipos de solos e alta diversidade em ambas comunidades. No solo de arboreto de Eucalyptus spp. foi encontrada maior diversidade bacteriana em comparação com o solo da área de floresta nativa.

Studies on the impact of Eucalyptus spp. on Brazilian soils have focused on soil chemical properties and isolating interesting microbial organisms. Few studies have focused on microbial diversity and ecology in Brazil due to limited coverage of traditional cultivation and isolation methods. Molecular microbial ecology methods based on PCR amplified 16S rDNA have enriched the knowledge of soils microbial biodiversity. The objective of this work was to compare and estimate the bacterial diversity of sympatric communities within soils from two areas, a native forest (NFA) and an eucalyptus arboretum (EAA). PCR primers, whose target soil metagenomic 16S rDNA were used to amplify soil DNA, were cloned using pGEM-T and sequenced to determine bacterial diversity. From the NFA soil 134 clones were analyzed, while 116 clones were analyzed from the EAA soil samples. The sequences were compared with those online at the GenBank. Phylogenetic analyses revealed differences between the soil types and high diversity in both communities. Soil from the Eucalyptus spp. arboretum was found to have a greater bacterial diversity than the soil investigated from the native forest area.