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Title in Portuguese: Microbioma de sedimentos de manguezais brasileiros e seu potencial biotecnológico
Title: Brazilian mangrove sediments microbioma and biotechnological potential
Author: Bezerra, Walderly Melgaço
Advisor(s): Melo, Vania Maria Maciel
Keywords: Rhizophora mangle
Manguezal
Metataxonômica
Sanger
Illumina
Compostos bioativos
Issue Date: 2015
Citation: BEZERRA, Walderly Melgaço. Microbioma de sedimentos de manguezais brasileiros e seu potencial biotecnológico. 2015. 137 f. Tese (Doutorado em Biotecnologia) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015.
Abstract in Portuguese: O exame detalhado da diversidade microbiana associada às espécies de plantas dos manguezais representa o primeiro passo para melhor compreender a interação planta-micro-organismos nesse ecossistema, assim como para revelar o potencial biotecnológico dessa microbiota ainda pouco explorada. Este estudo teve por objetivo fazer um levantamento da diversidade microbiana dos sedimentos associados à rizosfera de Rhizophora mangle por métodos independentes de cultivo, e realizar uma prospecção do potencial biotecnológico de micro-organismos encontrados nesses ecossistemas. Inicialmente, bibliotecas de rDNA 16S de sedimentos de oito manguezais do Ceará foram construídas e sequenciadas pelo método de Sanger. Após análise da qualidade das sequências, 663 sequências selecionadas foram classificadas em 19 filos do domínio Bacteria. Dentre esses, quatro filos, Proteobacteria, Acidobacteria, Bacteroidetes e Chloroflexi foram detectados nos oito manguezais. O estudo mostrou também que entre os oito manguezais analisados, o manguezal menos impactado (Timonha), usado como referência, apresentou a maior riqueza de filos, enquanto o mais impactado (Ceará), a menor riqueza, revelando as consequências do impacto antrópico na comunidade bacteriana. Considerando que o número de sequências das bibliotecas de clones de rDNA 16S ficou longe de atingir a cobertura da diversidade de bactérias, procedeu-se à uma análise mais robusta, através do sequenciamento massivo na plataforma Ilumina MiSeq, incluindo nesta análise manguezais do Nordeste, Norte e Sul do Brasil. Nesse estudo foram obtidas 3.717.347 sequências, distribuídas em 25.202 Unidades Taxonômicas Operacionais (UTOs) no nível de espécie (>97% de similaridade). De acordo com o estimador não paramétrico de diversidade Good, a amostragem cobriu em média 88% da diversidade de bactérias. Um total de 71 filos foram detectados, sendo 14 filos classificados como dominantes, ou seja, definido como os que alcançaram abundância relativa acima de 1%. Proteobacteria destaca-se com abundância relativa de 60,14%. Além dos grupos dominantes, o sequenciamento massivo permitiu a detecção de um número expressivo de táxons candidatos e raros de bactérias, sendo a maioria deles descritos pela primeira vez em manguezais. O levantamento do potencial biotecnológico das bibliotecas de amplicons revelou que os manguezais constituem uma fonte preciosa de bactérias reconhecidas por produzirem enzimas, biossurfactantes, antibióticos, substâncias antitumorais além de outras moléculas de interesse biotecnológico, como aquelas pertencentes ao filo Actinobacteria.
Abstract: The assessment of microbial diversity associated to mangrove vegetation is the first step to better understand the plant-microorganism interactions in this ecosystem, as well as to reveal the biotechnological potential of this poorly explored microbiota. Therefore, this study aimed to investigate the microbial diversity of sediments associated to sediments of Rhizophora mangle rhizosphere by culture-independent methods and perform a data mining of biotechnological potential of microorganisms present in mangroves. Initially, bacterial 16S rRNA clone libraries of eight mangroves of Ceará’s state were constructed and sequenced by Sanger method. After the analysis, 663 sequences classified into 19 phyla of Bacteria were obtained. Acidobacteria, Bacteroidetes, Chloroflexi and Proteobacteria were detected in all of the eight mangroves. The current study also showed that the less anthropized mangrove (Timonha), used as a reference, presented the higher diversity of bacteria, whereas the most anthropized (Ceará) mangrove exhibited the lower richness, revealing the consequences of human impact on microbial diversity. Taking into account that the number of 16S rRNA clone libraries sequences obtained was not enough to cover the entire diversity of bacteria, we proceeded with more robust high-throughput sequencing in IlluminaTM MiSeq platform, including other mangroves from Northeast, North and South regions of Brazil. At least 3,717,347 sequences were obtained, distributed in 25,202 Operational Taxonomic Units (OTUs) at species level (> 97% similarity), covering 88% of the bacterial diversity (Good’s estimator). 71 phyla were detected, and among them, 14 were dominants, which means that they reached >1% of relative abundance. Proteobacteria was dominant with 63% relative abundance. Furthermore, this massive sequencing effort allowed the detection of a significant number of candidates and rare taxa, and most of them were first reported in mangroves. Prospection of biotechnological potential of amplicon libraries revealed mangroves habitats as a valuable source of bacterias recognized for producing enzymes, biosurfactants, antibiotics, antitumor substances etc. of biotechnological interest, such as those belonging to the phylum Actinobacteria
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/58746
metadata.dc.type: Tese
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