Análise fenotípica e genotípica de bactérias heterotróficas e fixadoras de nitrogênio em sedimento na bacia do Rio Cuiabá-MT

Cunha, Fernanda Viana da; Batista, Selma Baia

doi:10.4136/ambi-agua.1207

Resumos

Os sedimentos apresentam-se como um sistema complexo, que são afetados por parâmetros geológicos, hidrodinâmicos, químicos e biológicos, caracterizado por uma interação entre o ambiente sedimentar de cada região. O presente estudo consistiu em caracterizar a diversidade de bactérias heterotróficas totais e fixadores de nitrogênio em sedimentos do rio Cuiabá utilizando técnicas convencionais de microbiologia e de biologia molecular. As amostras de sedimento foram coletadas com periodicidade bimestral, em quatro pontos sendo estes: Cuiabazinho, Passagem da Conceição, Ribeirão dos Cocais e Barão de Melgaço. As amostras foram processadas através de diluições seriadas (10-2 a 10-7) em solução salina 0,85%. Em seguida cultivadas em placa de Petri através da técnica de Spreed Plate, em meio de cultivo Trypic Soy Agar (TSA) para bactérias heterotróficas totais e para bactérias nitrificantes foram utilizados meios seletivos (NFB, JMV e Meio 79) incubadas a 35°C. Posteriormente as estirpes bacterianas foram reisoladas em Agar Nutriente (AN) a fim de obter cultura pura para análise morfotintorial de Gram. Este teste permitiu verificar que dos 202 isolados bacterianos, 59% eram bastonetes positivos, sendo que, a maior quantificação bacteriana obtida foi no meio de cultivo TSA, comparado aos outros meios de cultura. O perfil da comunidade bacteriana apresentou na sua maioria bactérias da família Bacillaceae com 28%, sendo que as mesmas foram utilizadas para a análise molecular por Box-PCR, que apresentou uma riqueza de espécies. Esses resultados indicam a importância de pesquisas sobre diversidade microbiana de sedimentos no Estado de Mato Grosso que utilizam técnicas moleculares.

autodepuração; biologia molecular; Box-PCR

Sediments are complex systems that are affected by geological, hydrodynamic, chemical and biological parameters, as determined by interactions between the sedimentary environments of each region. This study aimed to characterize the diversity of total heterotrophic bacteria and nitrogen fixers in Cuiabá River sediments using conventional techniques of microbiology and molecular biology. Sediment samples were collected bimonthly from four points: Cuiabazinho, Passagem da Conceição, Ribeirão Cocais and Barão de Melgaço. The samples were processed in serial dilutions (10-2 to 10-7) in 0.85% saline solution. They were then cultured in Petri dishes using the Spread Plate technique in the Trypic Soy Agar (TSA) culture medium for total heterotrophic bacteria and selective medium (NFB, JMV and culture median 79) incubated at 35°C for nitrifying bacteria. The bacterial strains were then re-isolated on Nutrient Agar (NA) in order to obtain a pure culture for the Gram analysis morphotypes. This test revealed that, of the 202 bacterial isolates, 59 % were positive rods. The largest bacterial count was obtained in the TSA medium, as compared to other means of culture. The profile of the bacterial community showed that most, or 28 %, of the bacteria were of the Bacillaceae family and these were used for molecular analysis using Box-PCR, which showed a great diversity of species. These results indicate the importance of microbial diversity research in sediments in Mato Grosso State using molecular techniques.

Box-PCR; micro-organisms; self-depuration

AGÊNCIA NACIONAL DAS ÁGUAS - ANA (Brasil). Relatório final: avaliação dos mecanismos financeiros para o gerenciamento sustentável da bacia piloto do rio Cuiabá. ANA/GEF/PNUMA/OEA. Brasília, 2003.
AGÊNCIA NACIONAL DAS ÁGUAS - ANA (Brasil). Guia nacional de coleta e preservação de amostras-água, sedimento, comunidades aquáticas e efluentes líquidos Brasília, 2011.
ANDRADE, L. N. Autodepuração dos corpos d'água. Revista da Biologia, v. 5, Dez. 2010.
BEGON, M.; TOWNSEND, C. R.; GARPER, J. L. Ecologogy: from individuals to ecosystems. 4. ed. Liverpool: School of Biological Sciences, The University of Liverpool, 2006. 765p.
CALHEIROS, D. F. Determinação de impactos e conservação dos recursos hídricos na bacia do Alto Paraguai 2008. In: ____. Disponível em : http://www.agronline.com.br/artigos/artigo.php?id=310 Acesso em: 10 maio 2011.
» link
CARVALHO, K. D. C.; PARANHOS, R. Análise de abundância bacteriana no estudo da ecologia microbiana de sedimentos marinhos. Oecologia Australis, v. 14, n. 2, p. 415-436, jun. 2010. http://dx.doi.org/10.4257/oeco.2010.1402.06
COSTA, R. S. Variabilidade e diversidade genética de comunidades bacterianas associadas a rizosfera de milho (Zeamays L. Merril) em um agrossistema do Rio de Janeiro 2001. 127 p. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2001.
CUIABÁ. Secretaria do Meio Ambiente. Relatório de monitoramento da qualidade das águas da sub-bacia do Rio Cuiabá/MT Cuiabá, 2005.
DANIEL, R. C. Microbial physiology and metabolism 2. ed. Star Publishing, 1999.
DÖBEREINER, J.; ANDRADE, V. O.; BALDANI, V. L. D. Protocolos para preparo de meios de cultura da Embrapa Agrobiologia Seropédica: EMBRAPA, 1999.
EÇA, L. P. M. Biologia molecular: apresentação de algumas técnicas utilizadas na biologia molecular. Revinter, 2004. p.145-155.
EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA - EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa de Soja. Ecologia, manejo e adubação da soja Londrina, 1979. (Circular técnica, 2)
EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA - EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Manual de métodos de análise de Solo 2. ed. Seropédica, 1997.
GIMENES, K. Z.; CUNHA-SANTINO, M. B.; BIACHINI JR., I. Decomposição de matéria orgânica alóctone e autóctone em ecossistemas aquáticos. Revista Oecologia Australis, v. 14, n. 4, p. 1036-1073, dez. 2010. http://dx.doi.org/10.4257/oeco.2010.1404.13
HAGLUND, A. L.; LANTZ, P.; TORNBLOM, E.; TRANVIK, L. Depth distribution of active bacteria and bacterial activity in lake sediment. FEMS Microbiology Ecology, 46. p. 31-38, 2003. http://dx.doi.org/10.1016/S0168-6496(03)00190-9
HOLGUIN, G.; VAZQUEZ, P.; BASHAN, Y. The role of sediment microorganisms in the productivity, conservation, and rehabilitation of mangrove ecosystems: an overview. Biologyand Fertility of Soils, v. 33, p. 265-278, 2001. http://dx.doi.org/10.1007/s003740000319
KIRK, J.; BEAUDETTE, L.; HART, M.; MOUTOGLIS, P. Methods of studying soil microbial diversity. Journal of Microbiological Methods, v. 58, p. 169-188, 2004. http://dx.doi.org/10.1016/j.mimet.2004.04.006
MACFADDIN, J. F. Biochemical tests for identification of medical bacterial 2. ed. Baltimore : Williams & Wilkins, 1980.
MADIGAN, M. T.; MARTINKO, J. M.; PARKER, J. Microbiologia de Brock 10. ed. São Paulo: Pearson; Prentice Hall, 2004.
MELLONI, R. R.; NÓBREGA, S. A.; MOREIRA F. M. S.; SIQUEIRA J. O. Densidade e diversidade fenotípica de bactérias diazotróficas endofíticas em solos de mineração de bauxita, em reabilitação. Revista Brasileira Ciência do Solo, v. 28, v. 1, p. 85-93, 2006. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-06832004000100009
MINELLA, J. P. G.; MERTEN, G. H.; REICHERT, J. M.; SANTOS, D. R. Identificação e implicações para a conservação do solo das fontes de sedimentos em bacias hidrográficas. Revista Brasileira Ciência do Solo, v. 31, n. 6, p. 1637-1646, 2007. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-06832007000600039
NEDER R. N. M. Microbiologia: manual de laboratório. São Paulo: Nobel, 1992. 138p.
ODUM H. T.Environment, power and society for the twenty-first century: the hierarchy of energy. New York: Columbia University Press, 2007. 432p.
PACE, M. L.; PRAIRIE, Y. T. Respiration in aquatic ecosystems: respiration in lakes. Oxford: Oxford University Press, 2004.
PERREIRA, J. C.; NEVES, M. C. P.; DROZDOWICZ. Dinâmica das populações bacterianas em solos de cerrados. EMBRAPA, v. 34, n. 5, p. 801-811, maio 1999.
REIS, M. R.; SILVA, A. A.; COSTA, M. D.; GUIMARÃES, A. A.; FERREIRA, E. A. SANTOS, J. B. et al. Atividade microbiana em solo cultivado com cana-de-açúcar após aplicação de herbicida. Planta Daninha, Viçosa-MG, v. 26, n. 2, p.323‑331, 2008.
REIS JUNIOR, F. B. R.; MENDES, I. C.; TEIXEIRA, K. R. S. REIS, V. M. Uso de ferramentas moleculares em estudos da diversidade de micro-organismos do solo Planaltina: EMBRAPA, 2002.
RHEINHEIMER, D. S.; ANGHINONI, I.; CONTE, E. Sorção de fósforo em função do teor inicial e de sistemas de manejo de solos. Revista Brasileira de Ciências do Solo, v. 27, n. 1, p. 41-49, 2003. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-06832003000100005
SHINMA, E. A. Avaliação da qualidade das águas dos rios da Bacia Hidrográfica do Alto Paraguai-Pantanal 2004. Dissertação (Mestrado) - Universidade do Mato Grosso do Sul, Campo Grande, 2004.
TAMMERT, H.; OLLI, K.; STURLUSON, M.; HODAL, H. Bacterial biomass and activity in the marginal ice zone of the northern Barents Sea. Deep-Sea Research Part II: Tropical Studies in Oceanography, v. 55, p.2199‑2209, 2008. http://dx.doi.org/10.1016/j.dsr2.2008.05.011
TORTORA, G. J.; FUNKE, B. R.; CASE, C. L. Microbiologia. 10. ed. Porto Alegre: Artemed, 2012.
VAN ELSAS, J. D.; DUARTE, G. F.; ROSADO, A. S.; SMALLA, K. Microbiological and molecular biological methods for monitoring microbial inoculants and their effects in the soil environment. Journal of Microbiological Methods, v. 32, n. 2, p. 133-154, 1998. http://dx.doi.org/10.1016/S0167-7012(98)00025-6
VERMELHO, A. B.; COELHO, R. R. R.; PEREIRA, A. F. Práticas de microbiologia Rio de Janeiro: Gaunabara Koogan, 2006.
VERSALOVIC, J.; SCHNEIDER, M.; BRUIJN, F. J.; LUPSKIW, J. R. Genomic fingerprinting of bacteria using repetitive sequence-based polymerase chain reaction. Methods in Molecular and Cellular Biology, v. 5, p. 25-40, 1994.
VON SPERLING, M. Princípios do tratamento biológico de águas residuárias. 3. ed. Belo Horizonte: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental/UFMG, 2005.
VREDE, K. Nutrient and temperature limitation of bacterioplankton growth in temperate lakes. Microbial Ecology, v. 49, p. 245-256, 2005. http://dx.doi.org/10.1007/s00248-004-0259-4
XAVIER, F. A. S.; MAIA, S. M. F.; OLIVEIRA, T. S.; MENDONÇA, E. S. Biomassa microbiana e matéria orgânica leve em solos sob sistemas agrícolas orgânico e convencional na Chapada da Ibiapaba-CE. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.30, p. 247-258, 2006. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-06832006000200006

Datas de Publicação

Publicação nesta coleção
07 Abr 2014
Data do Fascículo
Mar 2014

Histórico

Recebido
30 Set 2013
Aceito
27 Fev 2014

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

[1] AGÊNCIA NACIONAL DAS ÁGUAS - ANA (Brasil). Relatório final: avaliação dos mecanismos financeiros para o gerenciamento sustentável da bacia piloto do rio Cuiabá. ANA/GEF/PNUMA/OEA. Brasília, 2003.

[2] AGÊNCIA NACIONAL DAS ÁGUAS - ANA (Brasil). Guia nacional de coleta e preservação de amostras-água, sedimento, comunidades aquáticas e efluentes líquidos Brasília, 2011.

[3] ANDRADE, L. N. Autodepuração dos corpos d'água. Revista da Biologia, v. 5, Dez. 2010.

[4] BEGON, M.; TOWNSEND, C. R.; GARPER, J. L. Ecologogy: from individuals to ecosystems. 4. ed. Liverpool: School of Biological Sciences, The University of Liverpool, 2006. 765p.

[5] CALHEIROS, D. F. Determinação de impactos e conservação dos recursos hídricos na bacia do Alto Paraguai 2008. In: ____. Disponível em : http://www.agronline.com.br/artigos/artigo.php?id=310 Acesso em: 10 maio 2011.
» link

[6] CARVALHO, K. D. C.; PARANHOS, R. Análise de abundância bacteriana no estudo da ecologia microbiana de sedimentos marinhos. Oecologia Australis, v. 14, n. 2, p. 415-436, jun. 2010. http://dx.doi.org/10.4257/oeco.2010.1402.06

[7] COSTA, R. S. Variabilidade e diversidade genética de comunidades bacterianas associadas a rizosfera de milho (Zeamays L. Merril) em um agrossistema do Rio de Janeiro 2001. 127 p. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2001.

[8] CUIABÁ. Secretaria do Meio Ambiente. Relatório de monitoramento da qualidade das águas da sub-bacia do Rio Cuiabá/MT Cuiabá, 2005.

[9] DANIEL, R. C. Microbial physiology and metabolism 2. ed. Star Publishing, 1999.

[10] DÖBEREINER, J.; ANDRADE, V. O.; BALDANI, V. L. D. Protocolos para preparo de meios de cultura da Embrapa Agrobiologia Seropédica: EMBRAPA, 1999.

[11] EÇA, L. P. M. Biologia molecular: apresentação de algumas técnicas utilizadas na biologia molecular. Revinter, 2004. p.145-155.

[12] EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA - EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa de Soja. Ecologia, manejo e adubação da soja Londrina, 1979. (Circular técnica, 2)

[13] EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA - EMBRAPA. Centro Nacional de Pesquisa de Solos. Manual de métodos de análise de Solo 2. ed. Seropédica, 1997.

[14] GIMENES, K. Z.; CUNHA-SANTINO, M. B.; BIACHINI JR., I. Decomposição de matéria orgânica alóctone e autóctone em ecossistemas aquáticos. Revista Oecologia Australis, v. 14, n. 4, p. 1036-1073, dez. 2010. http://dx.doi.org/10.4257/oeco.2010.1404.13

[15] HAGLUND, A. L.; LANTZ, P.; TORNBLOM, E.; TRANVIK, L. Depth distribution of active bacteria and bacterial activity in lake sediment. FEMS Microbiology Ecology, 46. p. 31-38, 2003. http://dx.doi.org/10.1016/S0168-6496(03)00190-9

[16] HOLGUIN, G.; VAZQUEZ, P.; BASHAN, Y. The role of sediment microorganisms in the productivity, conservation, and rehabilitation of mangrove ecosystems: an overview. Biologyand Fertility of Soils, v. 33, p. 265-278, 2001. http://dx.doi.org/10.1007/s003740000319

[17] KIRK, J.; BEAUDETTE, L.; HART, M.; MOUTOGLIS, P. Methods of studying soil microbial diversity. Journal of Microbiological Methods, v. 58, p. 169-188, 2004. http://dx.doi.org/10.1016/j.mimet.2004.04.006

[18] MACFADDIN, J. F. Biochemical tests for identification of medical bacterial 2. ed. Baltimore : Williams & Wilkins, 1980.

[19] MADIGAN, M. T.; MARTINKO, J. M.; PARKER, J. Microbiologia de Brock 10. ed. São Paulo: Pearson; Prentice Hall, 2004.

[20] MELLONI, R. R.; NÓBREGA, S. A.; MOREIRA F. M. S.; SIQUEIRA J. O. Densidade e diversidade fenotípica de bactérias diazotróficas endofíticas em solos de mineração de bauxita, em reabilitação. Revista Brasileira Ciência do Solo, v. 28, v. 1, p. 85-93, 2006. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-06832004000100009

[21] MINELLA, J. P. G.; MERTEN, G. H.; REICHERT, J. M.; SANTOS, D. R. Identificação e implicações para a conservação do solo das fontes de sedimentos em bacias hidrográficas. Revista Brasileira Ciência do Solo, v. 31, n. 6, p. 1637-1646, 2007. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-06832007000600039

[22] NEDER R. N. M. Microbiologia: manual de laboratório. São Paulo: Nobel, 1992. 138p.

[23] ODUM H. T.Environment, power and society for the twenty-first century: the hierarchy of energy. New York: Columbia University Press, 2007. 432p.

[24] PACE, M. L.; PRAIRIE, Y. T. Respiration in aquatic ecosystems: respiration in lakes. Oxford: Oxford University Press, 2004.

[25] PERREIRA, J. C.; NEVES, M. C. P.; DROZDOWICZ. Dinâmica das populações bacterianas em solos de cerrados. EMBRAPA, v. 34, n. 5, p. 801-811, maio 1999.

[26] REIS, M. R.; SILVA, A. A.; COSTA, M. D.; GUIMARÃES, A. A.; FERREIRA, E. A. SANTOS, J. B. et al. Atividade microbiana em solo cultivado com cana-de-açúcar após aplicação de herbicida. Planta Daninha, Viçosa-MG, v. 26, n. 2, p.323‑331, 2008.

[27] REIS JUNIOR, F. B. R.; MENDES, I. C.; TEIXEIRA, K. R. S. REIS, V. M. Uso de ferramentas moleculares em estudos da diversidade de micro-organismos do solo Planaltina: EMBRAPA, 2002.

[28] RHEINHEIMER, D. S.; ANGHINONI, I.; CONTE, E. Sorção de fósforo em função do teor inicial e de sistemas de manejo de solos. Revista Brasileira de Ciências do Solo, v. 27, n. 1, p. 41-49, 2003. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-06832003000100005

[29] SHINMA, E. A. Avaliação da qualidade das águas dos rios da Bacia Hidrográfica do Alto Paraguai-Pantanal 2004. Dissertação (Mestrado) - Universidade do Mato Grosso do Sul, Campo Grande, 2004.

[30] TAMMERT, H.; OLLI, K.; STURLUSON, M.; HODAL, H. Bacterial biomass and activity in the marginal ice zone of the northern Barents Sea. Deep-Sea Research Part II: Tropical Studies in Oceanography, v. 55, p.2199‑2209, 2008. http://dx.doi.org/10.1016/j.dsr2.2008.05.011

[31] TORTORA, G. J.; FUNKE, B. R.; CASE, C. L. Microbiologia. 10. ed. Porto Alegre: Artemed, 2012.

[32] VAN ELSAS, J. D.; DUARTE, G. F.; ROSADO, A. S.; SMALLA, K. Microbiological and molecular biological methods for monitoring microbial inoculants and their effects in the soil environment. Journal of Microbiological Methods, v. 32, n. 2, p. 133-154, 1998. http://dx.doi.org/10.1016/S0167-7012(98)00025-6

[33] VERMELHO, A. B.; COELHO, R. R. R.; PEREIRA, A. F. Práticas de microbiologia Rio de Janeiro: Gaunabara Koogan, 2006.

[34] VERSALOVIC, J.; SCHNEIDER, M.; BRUIJN, F. J.; LUPSKIW, J. R. Genomic fingerprinting of bacteria using repetitive sequence-based polymerase chain reaction. Methods in Molecular and Cellular Biology, v. 5, p. 25-40, 1994.

[35] VON SPERLING, M. Princípios do tratamento biológico de águas residuárias. 3. ed. Belo Horizonte: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental/UFMG, 2005.

[36] VREDE, K. Nutrient and temperature limitation of bacterioplankton growth in temperate lakes. Microbial Ecology, v. 49, p. 245-256, 2005. http://dx.doi.org/10.1007/s00248-004-0259-4

[37] XAVIER, F. A. S.; MAIA, S. M. F.; OLIVEIRA, T. S.; MENDONÇA, E. S. Biomassa microbiana e matéria orgânica leve em solos sob sistemas agrícolas orgânico e convencional na Chapada da Ibiapaba-CE. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v.30, p. 247-258, 2006. http://dx.doi.org/10.1590/S0100-06832006000200006

Brasil

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Análise fenotípica e genotípica de bactérias heterotróficas e fixadoras de nitrogênio em sedimento na bacia do Rio Cuiabá-MT

Phenotypic and genotypic analysis of heterotrophic bacteria and nitrogen-fixing in sediment in the basin of the Cuiaba River - MT

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