Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10923/9009
Type: doctoralThesis
Title: Caracterização por DNA metabarcoding da biodiversidade de ambientes neotropicais: investigação das comunidades presentes em fitotelmos de bromélias e sedimentos marinhos
Author(s): Simão, Taiz Leonor Lopes
Advisor: Eizirik, Eduardo
Publisher: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
Graduate Program: Programa de Pós-Graduação em Zoologia
Issue Date: 2016
Keywords: GENÉTICA
BIODIVERSIDADE
BROMÉLIAS (BOTÂNICA)
SEDIMENTOS AQUÁTICOS
MICROBIOLOGIA
ECOLOGIA MOLECULAR
ZOOLOGIA
Abstract: O presente projeto aplicou a técnica de DNA metabarcoding, que visa caracterizar em larga escala a biodiversidade presente em determinada comunidade (através do sequenciamento do DNA total e sem a necessidade de cultivo ou isolamento), em dois ambientes brasileiros pouco explorados e com grande riqueza de espécies. O primeiro é um microambiente típico da região neotropical, denominado fitotelmo de bromélia, o qual é formado pelo acúmulo de água e detritos entre as folhas destas plantas. As bromélias investigadas neste estudo foram amostradas em áreas de Floresta Ombrófila Densa e/ou Mista no sul do Brasil (localizadas no Centro de Pesquisas e Conservação da Natureza Pró- Mata, PUCRS), e pertencem às espécies Aechmea gamosepala Wittmack, Vriesea friburgensis Mez e Vriesea platynema Gaud. A coleta englobou múltiplos indivíduos por espécie e também múltiplas amostras (diferentes cisternas) do mesmo indivíduo, possibilitando avaliar a complexidade da variação nestas comunidades. O segundo ambiente consiste de sedimentos marinhos coletados no Cone de Rio Grande (situado no sudeste do Brasil, na porção offshore da Bacia de Pelotas), em profundidades de até 18 metros abaixo do fundo do marAs amostras são provenientes de quatro áreas distintas, apresentando diferentes características geoquímicas e fortes indícios da presença de comunidades quimiossintéticas. Nossa investigação observou grande diversidade biológica em ambos os ambientes. Foram identificados 30 filos de procariotos e 67 filos de eucariotos nos fitotelmos de bromélia, os quais parecem compreender tanto organismos endêmicos deste ambiente peculiar como organismos com distribuição cosmopolita, comuns em habitats de água doce ou solo. Uma característica interessante é que, em alguns casos, amostras provenientes de diferentes cisternas do mesmo indivíduo são mais semelhantes a cisternas de outros indivíduos (e mesmo de outras espécies) do que entre si. Desta forma, nossos resultados indicam que cada cisterna atua como um corpo d’água isolado, onde os efeitos de predação, competição e eventos estocásticos como partículas carregadas pelo vento, restos de folhas ou animais mortos, bem como excreções de animais, podem interferir fortemente na composição específica da comunidade local. Em relação aos sedimentos marinhos, observamos a presença de 58 filos procarióticos, os quais compreendem diversos táxons já caracterizados em outras comunidades quimiossintéticas marinhas. Entre estes organismos, foram identificadas arqueas metanotróficas e seus parceiros sintróficos (bactérias redutoras de sulfato), que juntos formam um consórcio cujo papel é fundamental na oxidação anaeróbica do metano, um importante processo que controla a emissão deste gás de efeito estufa para a atmosferaAnálises estatísticas realizadas em ambos os estudos buscaram descrever padrões de diversidade destas comunidades em diferentes escalas espaciais, bem como interpretá-los à luz do conhecimento atual sobre estes ambientes. De forma geral, os resultados obtidos nesta tese revelam em detalhe a complexidade destas comunidades, e abrem caminho para estudos mais aprofundados dos processos que controlam sua dinâmica espaço-temporal
This project applied the DNA metabarcoding technique, which consists of a large-scale identification of the biodiversity present in a given community (through the total DNA sequencing without the need for isolation and laboratory cultivation) in two underexplored Brazilian environments with high biological diversity. The first is a typical Neotropical microenvironment, called bromeliad phytotelm, which is formed by the accumulation of water and debris among the leaves of these plants. The bromeliads investigated in this study were sampled in areas of dense ombrophilus forest and mixed ombrophilus forest in southern Brazil (located at the “Pro-Mata” Research Center), and belonged to the species Aechmea gamosepala Wittmack, Vriesea friburgensis Mez and Vriesea platynema Gaud. The collection comprised multiple individuals per species and also multiple samples (different tanks) from the same individual, making it possible to assess the complexity of the variation in these communities. The second environment consists of marine sediments collected in the Rio Grande Cone (located in southeastern Brazil, in the offshore portion of the Pelotas Basin), at depths of down to 18 meters below the seafloorThe samples originated from four different areas, with different geochemical characteristics and strong indications of the presence of chemosynthetic communities. This study demonstrated the presence of high biodiversity in both environments. We identified 30 prokaryotic phyla and 67 eukaryotic phyla in bromeliad phytotelmata, which seem to include both endemic organisms of this peculiar environment and organisms with ubiquitous distribution, common in freshwater or soil habitats. An interesting feature is that, in some cases, samples from different tanks of the same individual are more similar to tanks of other individuals (and even from other species) than between them. Thus, our results suggest that each bromeliad tank acts as an isolated body of water, where the effects of predation, competition and stochastic events such as wind-borne particles, fecal pellets and liquid excretions of terrestrial animals, dead leaves and animals can largely drive the community composition. Concerning the marine sediments, we observed the presence of 58 prokaryotic phyla, many of which are present in other chemosynthetic communities. Among these organisms were identified anaerobic methanotrophic archaeal groups and their syntrophic partners (sulfate-reducing bacteria), which together form a consortium with a significant role in the anaerobic oxidation of methane, a very important process that controls the emission of this greenhouse gas into the atmosphereStatistical analysis performed in both studies sought to describe patterns of diversity of these communities at different spatial scales and to interpret them in the light of current knowledge about these environments. Overall, the results obtained in this thesis reveal in detail the complexity of these communities, opening new ways for further studies focusing on the processes that control their spatio-temporal dynamics
URI: http://hdl.handle.net/10923/9009
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