Diversidade procariótica em sedimentos de dois manguezais, com distintos níveis de poluição, no complexo estuarino de Paranaguá, Paraná, Brasil

Resumo: Os manguezais criam um ambiente ecológico único que abriga ricas assembléias de espécies, protegem e estabilizam linhas de costa, auxiliam na manutenção da qualidade da água, e dão suporte à pesca costeira. A destruição de habitats através de atividades antrópicas tem sido a causa primária da perda destes ecossistemas. As comunidades procarióticas presentes nos mesmos são pobremente caracterizadas, refletindo, em sua maioria, estudos baseados na contagem de micro-organismos sem identificação ou na identificação de organismos cultiváveis. As técnicas moleculares surgem como uma poderosa ferramenta para avaliação do impacto de atividades antrópicas na diversidade procariótica de manguezais, assim como de sua potencial modificação das funções ecológicas desempenhadas por estes ecossistemas únicos. O presente trabalho representa a primeira descrição da diversidade procariótica em manguezais do Estado do Paraná, utilizando-se técnicas moleculares. Amostras de sedimento foram coletadas em duas regiões distintas com diferentes níveis de contaminação (Baía de Paranaguá e Baía das Laranjeiras) do Complexo Estuarino de Paranaguá (CEP). O DNA total dessas amostras foi extraído e usado como molde em reações de PCR com iniciadores universais para o gene 16S rRNA dos Domínios Bacteria e Archaea. Comparações das comunidades procarióticas foram feitas através de ARDRA e Sequenciamento. Foram realizadas análises de parâmetros ambientais bióticos e abióticos, sendo observadas diferenças significativas entre as regiões para os parâmetros carbonato de cálcio, matéria orgânica, fosfato, temperatura, coliformes totais e Escherichia coli, assim como diferenças nos níveis de contaminação por hidrocarbonetos. Através da técnica ARDRA não foram identificadas diferenças significativas nas comunidades arqueanas e bacterianas, sejam dentro de cada área ou entre as áreas amostradas. As influências antrópicas verificadas na Baía de Paranaguá parecem não ser suficientes para gerar distúrbios na diversidade da comunidade procariótica detectáveis pela resolução da técnica em questão. Comparações das sequências com o banco de dados do RDP dos clones de Archaea indicaram na Baía das Laranjeiras 48,3% de organismos pertencentes ao Filo Crenarchaeota e 51,7% ao Filo Euryarchaeota. Para o Domínio Bacteria, 61,1% foram representativas do Filo Cyanobacteria, sendo que destas 90,9% foram da Família Bacillariophyta. Outros Filos encontrados foram Proteobacteria, Bacteroidetes e Acidobacteria. Na comparação das sequências com o banco de dados do NCBI, na Baía das Laranjeiras, 83,3% pertencentes ao Domínio Bacteria e 93,1% de Archaea, estão relacionadas com sequências de organismos encontrados em regiões costeiras e oceânicas. A porcentagem de identidade flutuou entre 83% e 100% para Bacteria e entre 87% e 100% para Archaea. O presente trabalho indica que as técnicas moleculares são particularmente úteis na busca pelo conhecimento da estrutura das comunidades procarióticas e suas inter-relações com o ambiente

Phytoplankton Diversity and Ecology through the Lens of High Throughput Sequencing Technologies

Metabarcoding or high-throughput sequencing of a specific genetic marker is a powerful technique, widely used today, to analyze biodiversity across distinct environments and taxonomic groups. Plankton ecologists have benefited tremendously from the growing accumulation of metabarcoding studies. Novel biogeographic patterns have been established by the analysis of datasets from the Tara Oceans and Ocean Sampling Day projects. Novel lineages without cultured representatives have been uncovered. This chapter begins by going back to the steps that led Carl Woese and George Fox to define the concept of “molecular marker.” Among the multitude of exciting findings brought by high-throughput sequencing technologies, perhaps the major impacts are found in the study of picocyanobacteria and microbial eukaryotes from plankton communities. We then detail the different steps and choices that are involved in designing, performing, and analyzing a metabarcoding study. We are using a compilation of about 250 metabarcoding studies to present the major trends in terms of the gene marker used and environment probed. An alternative approach to metabarcoding developed for marine picocyanobacteria is also briefly discussed. We are then focusing on specific habitats and processes that have benefited from metabarcoding: the study of polar ecosystems, the functioning of the marine biological carbon pump, predator-prey interactions, and picoeukaryotic phytoplankton in highly urbanized lakes. Finally, we offer some perspectives on emerging trends, such as the use of metabarcodes combined with supervised machine learning for biomonitoring, the link between metabarcoding and functional diversity in trait-based studies and the massive sequencing of long DNA fragments

Bactérias de vida livre e aderidas a agregados (MPS) presentes na zona de máxima turbidez da Baía de Paranguá

Orientadora: Hedda Elisabeth KolmCo-orientadora: Soraya Maia PatchineelamMonografia (graduação) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Centro de Estudos do Mar, Curso de Graduação em OceanografiaAs bactérias heterotróficas presentes nas partículas marinhas, tais como os agregados, são responsáveis por uma importante via de reciclagem de nutrientes e materiais orgânicos e inorgânicos. Dentro de um estuário, a Zona de Máxima Turbidez (ZMT) tem um impacto pronunciado na estrutura e no funcionamento da comunidade microbiana. Foi objetivo da pesquisa observar a estrutura da comunidade microbiana de vida livre e aderida a particulas, através da análise quantitativa das bactérias heterotróficas totais, biomassa bacteriana, coliformes totais e Escherichia coli na ZMT da Baia de Paranaguá, e compará-la com parâmetros fisico-químicos. A quantidade de microrganismos foi avaliada em dois ciclos de maré (sizigia e quadratura) e duas estações do ano (verão e inverno), com coletas de água superficial e de fundo efetuadas a cada duas horas, em um total de doze horas por periodo de coleta. Foram avaliadas as variáveis fisico-químicas da água, e a contabilização de bactérias foi compartimentalizada em 'bactérias de vida livre e 'bactérias aderidas' ao material particulado em suspensão (MPS). Para obter os valores bacterianos de vida livre, subtrairam-se dos valores totais de bactérias (água + MPS) os obtidos no MPS. Todos os parámetros fisico-químicos foram obtidos no Laboratório de Biogeoquimica do Centro de Estudos do Mar. A quantificação de bactérias heterotróficas totais e biomassa bacteriana foi realizada através de microscopia de epifluorescência. A quantificação de coliformes totais e Escherichia coli foi efetuada segundo a técnica de substratos cromogênicos especificos. Os resultados mostraram que a quantidade máxima de bactérias heterotróficas totais (2.546,73.10 cel mL) e de biomassa bacteriana (49,81 pgC.L) foi de vida livre, registrada em águas superficiais durante a vazante de quadratura do inverno. O minimo (36,27. 10" cel.mL) de heterotróficas totais também foi de vida livre, em maré de quadratura, porém em águas de fundo na enchente de verão. O minimo de biomassa bacteriana (0,44 pgC.L) ocorreu no MPS de superficie, durante a vazante de quadratura no inverno. O máximo (12.094,89 NMP 100mL) de coliformes totais foi registrado em águas superficials no início de enchente de sizigia no verão. Seu mínimo (1,11 NMP 100mL) ocorreu durante o mesmo período, porém aderido a particulas. Os valores de E. coli foram consistentemente mais elevados livres na água que aderidos ao MPS, O valor máximo de E. coli (3.244 NMP.100mL) ocorreu na água de fundo, durante a baixa-mar de sizigia, no inverno, com bactérias de vida livre. Os resultados mostram dominância de bactérias (heterotróficas totais, coliformes totais e E. coli) de vida livre, provável e hipoteticamente devido à alta disponibilidade de alimento dissolvido, baixo conteúdo nutricional dos agregados, relações tróficas e/ou adsorção de componentes tóxicos aos agregados. Os ciclos sazonais influiram na composição na microbiota local, pois regulam fenômenos como descarga de nutrientes, magnitude das fontes e hidrodinamismo. As bactérias de vida livre e aderidas ao MPS parecem constituir populações diferenciadas, já que são governadas de modo diferenciado (em alguns casos inversamente) pela oscilação nos niveis de determinadas variáveis ambientais. A comunidade microbiana parece estar estruturada através de uma relação intima com os padrões de oscilação de nutrientes, mais notadamente do fósforo orgânico total e do nitrato. As variáveis microbiológicas da área estudada parecem sofrer uma grande influência das partes internas no Complexo Estuarino de Paranaguá, principalmente com o aporte de matéria orgânica oriunda das mesmas, e de modo mais acentuado durante períodos de marés intensificadas (sizigia). Palavras-chave: Bactérias. Zona de Máxima Turbidez. Estuários. Baia de Paranaguá

Short-term variability of bacterioplankton in the maximum turbidity zone in the Paranaguá Bay, Southern Brazil, and its relationship with environmental variables

In this work, the density of bacterioplankton, bacterial biomass and environmental variables were monitored in two seasons (summer and winter), two times each month (spring tide and neap tide sampling), over a 12 h period, comprising a tidal cycle (semidiurnal), from subsurface and bottom waters, in a fixed station in the Estuarine Turbidity Maximum Zone (ETMZ) of Paranaguá Bay, Brazil. The data were treated with multivariate analyses methods in order to indentify the key controlling factors of the bacterial community dynamics. The microbial community seemed to be structured by a close relationship with the nutrients concentration, mainly by total phosphorous and nitrate. Regardless of variations throughout the tidal cycles, free-living bacteria had a dominant role on the Paranaguá's Bay ETMZ