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Type: DISSERTAÇÃO DIGITAL
Degree Level: Mestrado
Title: Diversidade taxonômica e biodegradação de lignina em comunidade bacteriana do solo da caatinga
Title Alternative: Taxonomic diversity and lignin biodegradation in bacterial community from caatinga soil
Author: Abib Pastore, Renan Augusto, 1989-
Advisor: Oliveira, Valeria Maia de, 1966-
Abstract: Resumo: A Caatinga é um bioma exclusivamente brasileiro, que cobre aproximadamente 11% do território nacional e considerada a região semiárida mais diversa do mundo. No entanto, o conhecimento acerca da diversidade microbiana presente no solo da Caatinga, bem como do potencial biotecnológico a ela associada, ainda é incipiente e escasso. Atualmente, milhões de toneladas de lignina e compostos relacionados são produzidos como resíduos de efluentes de indústrias de produção de papel e polpa de celulose, com a previsão que este número aumente em um futuro próximo, dado o recente desenvolvimento de combustíveis alternativos gerados da biomassa lignocelulósica. Enzimas microbianas do grupo das ligninases como as lacases têm recebido grande atenção dos cientistas nas últimas décadas, uma vez que a catálise destas enzimas na bioconversão e biodegradação da lignina são exploradas tanto industrialmente (fábricas de papel e celulose, têxtil e produção de biocombustíveis) quanto ambientalmente (desintoxicação de compostos aromáticos recalcitrantes e remediação de solos e rios contaminados). Neste sentido, o presente projeto visou investigar a composição e a dinâmica de comunidades bacterianas nativas do solo da Caatinga sob a influência da adição de lignina ao meio/microcosmo, aplicando uma abordagem polifásica para a análise da diversidade taxonômica. Ao mesmo tempo, bactérias com potencial ligninolítico foram isoladas e exploradas para a prospecção funcional (ABTS, RBBR e Vermelho Congo) e molecular (uso de primers degenerados) de genes de lacases, com vistas à aplicação futura no tratamento de águas residuárias e solos contaminados. Durante 27 dias de amostragem, foram isoladas 156 bactérias potencialmente ligninolíticas (39 oriundas diretamente de microcosmos enriquecidos com 10% de lignina), todas cultivadas em meios específicos com 0,3 % de lignina (m/v). Os dados gerados pelo sequenciamento Illumina do gene RNAr 16S mostrou que a introdução da lignina nos microcosmos proporcionou mudanças na abundância de grupos taxonômicos pertencentes à comunidade bacteriana ao longo do tempo, interferindo na composição da microbiota nos microcosmos avaliados. Enquanto que a maioria dos grupos taxonômicos bacterianos tenha sido suprimida, alguns gêneros como Bacillus e Streptomyces apresentaram significativo aumento de abundância ao longo do enriquecimento, acompanhados também por outros grupos taxonomicamente não descritos, ainda, pela literatura. Os ensaios moleculares e funcionais usados para a prospecção de lacases aparentemente não apresentaram sucesso. No entanto, alguns isolados foram selecionados para ensaios de cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (CG-EM), no qual os compostos liberados durante a biodegradação da lignina foram analisados

Abstract: The Caatinga is an exclusively brazilian biome, accounting for approximately 11% of the national territory and considered the most diverse semi-arid region of the world. However, the knowledge about the microbial diversity present in the soil of Caatinga and the biotechnological potential associated with it is still incipient and scarce. Currently, millions of tons of lignin and related compounds are produced as waste from effluents of paper and cellulose pulp industries, with the forecast which this number will increase in the near future, given the recent development of alternative fuels generated from lignocellulosic biomass. Microbial enzymes from the group of ligninases, such as laccases, have received much attention of scientists in recent decades, once the catalysis by these enzymes in bioconversion and biodegradation of lignin is exploited both industrially (paper and pulp mills, textile and biofuels industries) and environmentally (like detoxification of recalcitrant aromatic compounds and remediation of contaminated soils and rivers). In this sense, this work investigated native bacterial communities from soil of Caatinga under the influence of the addition of lignin, applying a polyphasic approach to the analysis of taxonomic diversity. At the same time, bacteria with ligninolytic potential were isolated and cultivated for molecular (use of degenerated primers) and functional (ABTS, RBBR e Congo Red) assays to screening bacterial genes from laccases, hoping a future application in the treatment of sewage and contaminated soils. During 27 days of sampling, 156 bacteria potentially ligninolytic were isolated (39 derived directly from microcosms supplemented with 10% lignin), all of them grown in culture medium with 0.3% lignin (w/v). The data generated by Illumina sequencing of 16S rRNA gene showed that the introduction of lignin in the microcosms provided changes in the abundance of taxa belonging to the bacterial community over time, affecting the microbiota composition in the evaluated microcosms. While the most bacterial taxonomic groups have been supressed, some genera such as Bacillus and Streptomyces showed significant increase in abundance under enrichment, as well as other groups not described yet in the literature. The molecular and functional assays used to prospect laccases apparently showed unsuccessful. However, some isolated were selected for gas chromatography-mass spectrometry (CG-EM) assays, in which the compounds released during biodegradation of lignin were analyzed
Subject: Caatinga
Lignina - Biodegradação
Comunidades bacterianas
RNA ribossômico 16S
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2016
Appears in Collections:IB - Tese e Dissertação

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