The communities structures and metabolic characterizations of yeasts in Anthropogenic Dark Earth soils

A Terra Preta Antropogênica (TPA) é considerada um dos solos mais férteis do mundo, constituída de pequenas faixas e distribuídos aleatoriamente pela região Amazônica. Sua denominação é decorrente da presença de grupos pré-históricos que viveram nestes sítios arqueológicos ao longo dos rios da Amazônia, principalmente Central e Oriental. A grande quantidade de material deixado por esses grupos indígenas como fragmentos cerâmicos, carvão, artefatos líticos, restos de animais e vegetais promoveu uma elevada concentração de matéria orgânica, fósforo, cálcio, magnésio, manganês e zinco. Contudo, pouco se conhece sobre a diversidade e funcionalidade microbiana na TPA sendo; tal conhecimento fundamental para auxiliar na formação e manutenção destes solos, levando ao desenvolvimento de práticas sustentáveis de agricultura que conservem a biodiversidade. Dentre os microrganismos, as leveduras apresentam um papel de destaque na indústria e mesmo no ambiente. Este grupo esta correlacionado a processos fermentativos de diversos tipos de açúcares, produção de vitaminas, enzimas, lipídeos e polissacarídeos. Além disso, sua presença em solos é diversificada e variável quanto à abundância e espécies presentes. O objetivo deste trabalho foi avaliar as estruturas das comunidades de leveduras presentes nos solos de TPA, compará-las com as suas adjacências e correlacionar a possíveis diferenças apresentadas com os atributos químicos do solo. Além disso, testes metabólicos para o consumo de carboidratos e produção de micotoxinas foram efetuados buscando uma melhor compreensão da funcionalidade das leveduras nos ambientes estudados. No isolamento foram identificadas 13 espécies na TPA, 9 nos solos adjacentes e seis comuns ao dois ambientes. As leveduras dos solos adjacentes demonstraram-se capazes de consumir um maior número de carboidratos distintos, especialmente: amido, celobiose e L-arabinose. Na análise de DGGE as comunidades de TPAs apresentaram-se distintas e com maiores índices de diversidade e riqueza, quando comparadas aos seus solos adjacentes. Atributos químicos do solo como: P, matéria orgânica (MO), soma de bases (SB), Al, K, Fe e Mg foram determinantes para a diferenciar as comunidades de leveduras dos solos adjacentes e da Terra Preta. Os resultados permitiram concluir que a comunidade de leveduras presentes nos diferentes sítios de TPA e adjacência são diferentes na sua estrutura e diversidade de espécies, estando isto correlacionado as distintas propriedades químicas dos solos estudadosAnthropogenic Dark Earth (ADE) is considered one of the most fertile soils of the world, consisting in small areas and randomly distributed throughout the Amazonian region. Its name derives from the presence of prehistoric groups who lived in these archaeological sites along the Amazonian rivers, mainly Central and Eastern. The large amount of material left by these indigenous groups as pottery fragments, charcoal, lithic artifacts, the remains of animals and vegetables promoted a high concentration of organic matter, phosphorus, calcium, magnesium, manganese and zinc. However, little is known about the microbial diversity and functionality in ADE being this, fundamental to the knowledge of the formation and maintenance of these soils, leading to the development of sustainable farming practices that conserve the biodiversity. Among the microorganisms, the yeasts have interesting functionalities in the industry and even the environment. This group is correlated with fermentation processes of the several kinds of sugars, production of vitamins, enzymes, lipids and polysaccharides. Furthermore, its presence in soil is diverse and variable in abundance and species presence. The aim of this study was to evaluate the structures of the yeast communities present in the soil of ADE, to compare them with their surroundings and to correlate possible differences presented with the soil chemical properties. In addition, tests for metabolic consumption of carbohydrates and mycotoxin production were performed, seeking a better understanding of the yeast functionality in this study. In isolation were identified 13 species in the ADE , 9 in adjacent soil and six were common to both environments. Yeasts presents in adjacent soils shown are able to consume more distinct carbohydrates, especially: starch, cellobiose and L-arabinose. In DGGE analysis, the communities of ADE presented distinct and with higher levels of diversity and richness when compared to their adjacent soils. Soil chemical attributes as: P, organic matter (OM), total bases (SB), Al, K, Fe and Mg were determinates to differentiate yeast communities of adjacent soils and ADE. The results showed that yeast community in the different sites of ADE and adjacency are different in structure and diversity of the species, being this correlated to the different chemical properties found in these soil

The diversity of bacteria and archaea in soils cultivated with sugarcane: a biogeographic approach

A cana-de-açúcar é atualmente a cultura de maior importância agrícola do Estado de São Paulo e tem papel de destaque entre as principais culturas do Brasil. Dentro de um contexto de maior produtividade unida a sustentabilidade, o papel da comunidade microbiana presente nos solos pode ter fundamental importância, auxiliando no melhor desenvolvimento da planta, suprindo a mesma com nutrientes ou diminuindo a ocorrência de doenças e pragas. Contudo, pouco se sabe sobre a comunidade microbiana existente nos solos cultivados com cana-de-açúcar, sendo que um conhecimento da distribuição espacial desta comunidade pode auxiliar para uma melhor compreensão dos processos aos quais estes microrganismos estão envolvidos. Dessa forma, este trabalho teve como objetivo estudar, em um enfoque biogeográfico, a diversidade de bactérias e arquéias existente em solos de cana-de-açúcar do Estado de São Paulo, focando nos grupos de arquéias e bactérias. Uma análise de 285 amostras de solos, obtidas em 10 regiões produtoras distintas, foi realizada utilizando técnicas independentes de cultivo como: quantificação da abundância total por meio da aplicação de PCR em tempo real (qPCR), análises da estrutura da comunidade por polimorfismo de comprimento de fragmentos de restrição terminal (T-RFLP), e determinação da sua afiliação filogenética por sequenciamento em larga escala de genes ribossomais. Os resultados obtidos demonstraram que o principal modulador destas comunidades foram as características física e química do solo (pH, granulometria, matéria orgânica). Além disso, a comunidade de arquéias demonstrou ser influenciada por práticas de manejo (colheita mecanizada e adição de vinhaça e torta de filtro). Adicionalmente, foi observada uma relação inesperada da estruturação destas comunidades com a distribuição geográfica das amostras analisadas. Os resultados demonstram a complexidade da comunidade de bactérias e arquéias ao longo de um gradiente espacial, sugerindo que estudos posteriores devem considerar uma amostragem mais ampla em distintas regiões. Este trabalho é embasador de estudos futuros que visem desenvolver práticas agrícolas baseadas na exploração da funcionalidade dos microbiomas dos solos.Sugarcane is currently the most important culture of the State of São Paulo and has a prominent role among the crops in Brazil. Into the context of a better productivity with greater sustainability, the role of the microbial community present in the soil could have huge importance, aiding a better plant development, supplying it with nutrients or reducing the occurrence of diseases and pests. However, little is known about the microbial community existing in soils cultivated with sugarcane, where a knowledge of the spatial distribution of this community could be helpful to a better understanding of the processes that these organisms are involved. This project aimed to study in a biogeographic approach, the bacteria and archaea diversity in soils of sugarcane in the São Paulo State, focusing on the groups of archaea and bacteria. Analyses of a total of 285 soil samples, obtained in 10 producing distinct regions was performed using independent cultivation techniques such as quantification of total abundance by applying quantitative PCR (qPCR), analysis of the community structure by terminal restriction of length polymorphism (T-RFLP) and determination of its phylogenetic affiliation by high-throughput sequencing of 16S ribosomal genes. The results showed that the main drivers of these communities were the physical and chemical characteristics of the soil (pH, granulometry and organic matter). In addition, the results have shown that archaea community was influenced by management practices (mechanical harvest, vinasse and filter cake adding). Additionally, an unexpected relationship between the structures of these communities with the geographic distribution of the samples was observed. The results demonstrate the complexity of the community of bacteria and archaea along a spatial gradient, suggesting that future studies should consider a broader sampling of the distinct regions. This work supports upcoming studies that aim at developing agricultural practices exploring the soil microbiomes functionality