Publication
Petroleum effects on soil microbial communities
| Summary: | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior |
|---|---|
| Main Authors: | Morais, Daniel Kumazawa |
| Subject: | Micro-organismos Bactérias Solos - Contaminação Hidrocarbonetos Ciências Agrárias |
| Year: | 2016 |
| Country: | Brazil |
| Document type: | doctoral thesis |
| Access type: | open access |
| Associated institution: | IBICT |
| Language: | English |
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| dc.description.none.fl_str_mv | O petróleo é a principal fonte de energia no Brasil, onde o consumo de óleo continua subindo desde 2013, atingindo atualmente 2.2% do total de energia consumida no mundo. A descoberta recente de petróleo nas baias do Espirito Santo, Campos e Santos, pode representar uma excelente oportunidade para atender as demandas energéticas nacionais. Entretanto, a exploração de petróleo oferece riscos a microbiota e toda a vida marinha. Microrganismos são responsáveis pela ciclagem de nutrientes, podem degradar compostos orgânicos recalcitrantes e muitas espécies são reportadas como sensíveis à contaminação por hidrocarbonetos do petróleo. Esse trabalho teve o objetivo de avaliar as alterações na comunidade microbiana em solos sob a contaminação por petróleo e avaliar os efeitos do Co-produto de biodiesel (BCP) como um agente protetor da microbiota do solo perante a adição de petróleo. Foram utilizados solos da Ilha da Trindade, e da estação de pesquisa Highfield no Rothamsted Research, UK. Foram montados microcosmos com 20 gramas de solo e os tratamentos utilizaram petróleo intemperizado. Os solos foram incubados a 26° C com correção da umidade para cerca de 60% da capacidade de retenção de água dos solos. Foi utilizada a medição de evolução de CO2 para avaliar a atividade do solo, durante o período de incubação, e a extração de DNA genômico do solo, ao final do período de incubação, para avaliar as mudanças nas comunidades microbianas dos tratamentos e controles. O DNA foi submetido para o sequenciamento de amplicons de 16S rDNA para a avaliação de Bacteria e Archaea e de amplicons da região ITS1 para a avaliação de Fungos utilizando a plataforma Illumina HiSeq. Foi feita a comparação das diversidades alpha e beta e análise das alterações taxonômicas. Essa tese está dividida em dois capítulos. O primeiro descreve os efeitos do petróleo nas comunidades microbianas do solo da Ilha da Trindade. No segundo capítulo foi testado o efeito protetor do BCP sobre a microbiota dos solos da Ilha da Trindade, do campo Bare Fallow e do campo Grassland do Rothamsted Research contra a adição de óleo. O petróleo teve um grande efeito negativo sobre a diversidade microbiana da Ilha da Trindade, mas não mudou a diversidade microbiana dos solos agrícolas do Rothamsted. A comparação taxonômica mostrou aumento do filo Actinobacteria, mudanças em várias classes de Proteobacteria e redução da classe Nitrosphaerales do filo Archaea. Esse é o primeiro esforço para aquisição de conhecimento sobre o efeito da contaminação de solos de uma ilha oceânica brasileira com petróleo. Essa informação é importante para guiar qualquer futura estratégia de biorremediação que se faça necessária. Crude oil is still the dominant energy source in Brazil where oil consumption keeps rising since 2013, reaching nowadays 2.2% of the world‟s energy consumption. A recent discovery of crude oil reservoirs at the Espirito Santo, Campos and Santos basins, can represent an excellent opportunity to meet the country‟s economic and energetic demands. However, offshore exploration offers risks to the microbiota and the whole sea life. Microbes are responsible for nutrient cycling can degrade recalcitrant organic compounds and several species have been reported as sensitive to petroleum hydrocarbons. This work aimed to evaluate microbial community shifts in soils under crude oil contamination and assess the effects of Biodiesel co-product (BCP) as a protecting agent of soil microbiota under crude oil addition. We used soils from the Trindade Island and from the Highfield research station at Rothamsted Research, UK. We assembled microcosms of 20 grams and contaminated the soils using weathered crude oil. Soils were incubated at 26° C with moisture correction to ca. 60% water holding capacity. We used CO2 evolution measurements to evaluate soil activity, during the incubation, and soil genomic DNA extraction, at the end of incubation period, to evaluate microbial community changes from treatments and controls. DNA was submitted to amplicon sequencing of 16S rDNA for Bacteria and Archaea and the ITS1 region for Fungi using Illumina MiSeq platform. We compared alpha and beta-diversity and taxonomic shifts. This thesis is divided in two chapters. The first describes the effects of crude oil on Trindade Island‟s soil microbial communities. In the second chapter we tested the protective effects of BCP on Trindade Island, Rothamsted‟s Bare Fallow and Grassland soils, against the amendment with crude oil. Crude oil had a major negative effect on microbial diversity for Trindade Island, but didn‟t change the diversity of Rothamsted agricultural soils. Taxonomy comparisons showed rise of the Actinobacteria phylum, shifts in several Proteobacteria classes and reduction of the Archaea class Nitrososphaerales. This is the first effort in acquiring knowledge concerning the effect of crude oil contamination in soils of a Brazilian oceanic island. This information is important to guide any future bioremediation strategy that can be required. |
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No segundo capítulo foi testado o efeito protetor do BCP sobre a microbiota dos solos da Ilha da Trindade, do campo Bare Fallow e do campo Grassland do Rothamsted Research contra a adição de óleo. O petróleo teve um grande efeito negativo sobre a diversidade microbiana da Ilha da Trindade, mas não mudou a diversidade microbiana dos solos agrícolas do Rothamsted. A comparação taxonômica mostrou aumento do filo Actinobacteria, mudanças em várias classes de Proteobacteria e redução da classe Nitrosphaerales do filo Archaea. Esse é o primeiro esforço para aquisição de conhecimento sobre o efeito da contaminação de solos de uma ilha oceânica brasileira com petróleo. Essa informação é importante para guiar qualquer futura estratégia de biorremediação que se faça necessária.Crude oil is still the dominant energy source in Brazil where oil consumption keeps rising since 2013, reaching nowadays 2.2% of the world‟s energy consumption. 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