Estudos sobre a produção biogênica de metano em sedimento marinho próximo à Geleira Wanda, Ilha Rei George, Península Antártica
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Data
2018-06-08
Autores
Rafael, Laissa Soares [UNIFESP]
Orientadores
Nakayama, Cristina Rossi [UNIFESP]
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
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Título de Volume
Resumo
Methanogenisis occurs in many antarctic ecosystems. In marine sediments, the presence of methylated compound derived of osmolytes can be a source of methanogenic substrates. In the Antarctic Peninsula, glaciers have been retreating due climate change, exposing the soil and modifying the nutrient circulation dynamics, also impacting the microbial ecology in its environment. The purpose of the present work was to study the cultivable diversity of methylotrophic methanogens from marine sediment collected on the vicinity of Wanda Glacier. Enrichment culture were made in artificial seawater media with different final concentration of trimethylamine (TMA) and methanol, under H2:CO2 ou N2:CO2 atmosphere at 20ºC,cultures were monitored for methane production by gas chromatography (GC), cell morphology described by phase contrast and fluorescence microscopy and taxonomic composition was investigated through Illumina MiSeq sequencing. Colonies were obtained through toll-tube. Cultures with TMA produced more methane in a short period of incubation. In some cultures methane production was higher in the presence of hydrogen. The methanogenic genus Methanococcoides and Methanosarcina were observed in cultures, there was a predominance of Methanosarcina in cultures under hydrogen atmosphere.. Sequencing of bacteria from the genera Sedimentibacter, Desulfoconvexum, Desulfobacterium and Desulfobacula, besides uncultured bacterial genera. In roll-tube the genus Actinotalea e Rhodanobacter were predominant, but it wasn’t possible to obtain isolates. It was concluded that the strategy used to enrich methylotrophic methanogenic archaea was successful and it was also possible to observe differences in methane production and in the composition of the communities according to the substrates used. The roll-tube technique was not efficient for the isolation of cultures of methanogenic archaea, adaptations will be necessary. The results indicate that methylotrophic metabolism is important in Antarctic marine sediments, possibly due to the availability of substrates in marine environments and non-competitiveness with sulfate reducing bacteria.
A metanogênese ocorre em diversos ecossistemas antárticos. No sedimento marinho, a presença de compostos metilados derivados da síntese de osmolitos pode ser uma fonte de substratos metanogênicos. Na Península Antártica, geleiras vêm sofrendo retração em função das mudanças climáticas, expondo o solo e alterando as dinâmicas de circulação de nutrientes, impactando também a ecologia microbiana no seu entorno. O presente trabalho buscou estudar a diversidade cultivável de arqueias metanogênicas metilotróficas a partir de sedimento marinho das proximidades da geleira Wanda. Cultivos de enriquecimento em meio mineral salino com diferentes concentrações de trimetilamina (TMA) e metanol, sob atmosfera de H2:CO2 ou N2:CO2, foram incubados a 20 ºC, monitorados quanto à produção de metano por cromatografia gasosa (GC/FID) e caracterizados quanto à diversidade morfológica por microscopia de contraste de fase e fluorescência e à composição taxonômica através de sequenciamento em plataforma Illumina MiSeq. Colônias foram obtidas e caracterizadas pela técnica de roll-tube. Culturas contendo TMA produziram mais metano em um menor período de tempo. Em algumas culturas a produção de metano foi maior na presença de hidrogênio. Os gêneros metanogênicos Methanococcoides e Methanosarcina foram detectados nas culturas, sendo observado predomínio de Methanosarcina nas culturas sob atmosfera de hidrogênio. Sequências de bactérias dos gêneros Sedimentibacter, Desulfoconvexum, Desulfobacterium e Desulfobacula, além de gêneros de bactérias não cultivadas também foram detectados. Nas culturas de roll-tube, os gêneros Actinotalea e Rhodanobacter foram predominantes, mas não foi possível obter isolados. Concluiu-se que a estratégia utilizada para enriquecer arqueias metanogênicas metilotróficas foi bem sucedida, sendo possível observar diferenças na produção de metano e na composição das comunidades em função dos substratos utilizados. A técnica de roll-tube não foi eficiente para o isolamento de culturas de arqueias metanogênicas, sendo necessárias adaptações. Os resultados indicam que o metabolismo metilotrófico é importante em sedimentos marinhos antárticos, possivelmente em função da disponibilidade dos substratos em ambientes marinhos e a não-competitividade com bactérias redutoras de sulfato.
A metanogênese ocorre em diversos ecossistemas antárticos. No sedimento marinho, a presença de compostos metilados derivados da síntese de osmolitos pode ser uma fonte de substratos metanogênicos. Na Península Antártica, geleiras vêm sofrendo retração em função das mudanças climáticas, expondo o solo e alterando as dinâmicas de circulação de nutrientes, impactando também a ecologia microbiana no seu entorno. O presente trabalho buscou estudar a diversidade cultivável de arqueias metanogênicas metilotróficas a partir de sedimento marinho das proximidades da geleira Wanda. Cultivos de enriquecimento em meio mineral salino com diferentes concentrações de trimetilamina (TMA) e metanol, sob atmosfera de H2:CO2 ou N2:CO2, foram incubados a 20 ºC, monitorados quanto à produção de metano por cromatografia gasosa (GC/FID) e caracterizados quanto à diversidade morfológica por microscopia de contraste de fase e fluorescência e à composição taxonômica através de sequenciamento em plataforma Illumina MiSeq. Colônias foram obtidas e caracterizadas pela técnica de roll-tube. Culturas contendo TMA produziram mais metano em um menor período de tempo. Em algumas culturas a produção de metano foi maior na presença de hidrogênio. Os gêneros metanogênicos Methanococcoides e Methanosarcina foram detectados nas culturas, sendo observado predomínio de Methanosarcina nas culturas sob atmosfera de hidrogênio. Sequências de bactérias dos gêneros Sedimentibacter, Desulfoconvexum, Desulfobacterium e Desulfobacula, além de gêneros de bactérias não cultivadas também foram detectados. Nas culturas de roll-tube, os gêneros Actinotalea e Rhodanobacter foram predominantes, mas não foi possível obter isolados. Concluiu-se que a estratégia utilizada para enriquecer arqueias metanogênicas metilotróficas foi bem sucedida, sendo possível observar diferenças na produção de metano e na composição das comunidades em função dos substratos utilizados. A técnica de roll-tube não foi eficiente para o isolamento de culturas de arqueias metanogênicas, sendo necessárias adaptações. Os resultados indicam que o metabolismo metilotrófico é importante em sedimentos marinhos antárticos, possivelmente em função da disponibilidade dos substratos em ambientes marinhos e a não-competitividade com bactérias redutoras de sulfato.