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Título: Metagenômica de consórcios microbianos para biorremediação de resíduos de perfuração
Autor(es): Guerra, Alaine de Brito
Palavras-chave: Resíduo de perfuração;Consórcio microbiano;Metagenoma;Biodegradação;Biossurfactantes
Data do documento: 27-Fev-2018
Referência: GUERRA, Alaine de Brito. Metagenômica de consórcios microbianos para biorremediação de resíduos de perfuração. 2018. 103f. Tese (Doutorado em Biotecnologia) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Abstract: Drill cutting is characterized as a waste without adequate treatment, which has been accumulated generating an environmental liability of large proportions Thus, knowledge of the microbial community and its functions in the drilling cutting can be useful for the development of bioremediation strategies. The present work aimed to identify microorganisms from drill cutting by metagenomic approach and obtain bacterial consortia and isolated bacteria that have hydrocarbon biodegradation activity and/or biosurfactant production, for further application in strategies of bioremediation. Total DNA was directly extracted from the drill cutting samples and from two consortia (enriched in different culture media) and sequenced using the Ion Torrent PGM platform. Isolated bacteria from the consortia were identified by 16S partial gene rRNA sequencing by the Sanger method. Taxonomic analysis revealed changes at the phylum level and consequently genera among samples. While in the drilling cutting predominated phylum Proteobacteria and genus Halomonas, in the consortia greater abundance were observed for the phylum Firmicutes and genera Paenibacillus and Brevibacillus. Functional analysis using a specific database for hydrocarbon biodegradation and biosurfactant production (BioSurfDB), revealed that the selection not only maintained routes related to hydrocarbon degradation and biosurfactant production, but also favored some them. Growth curve in the presence of petroleum, qualitative biodegradation test using the DCPIP indicator, microbial adhesion to hydrocarbons assay, emulsification tests, oil spreading Method and interfacial tension indicated capacity of hydrocarbon biodegradation and production of biosurfactants by the consortia and isolated. Returning to the residue to which they were obtained, the consortia selected in Lysogeny broth (LB) e Yeast peptone dextrose (YPD) medium were able to degrade 66 and 30% of n-alkanes, respectively. So, differences in the composition of microorganisms, probably due to the enrichment stage in different media, reflected different metabolic capacities. LB medium has selected microbial community more adequate to the removal of alkanes in the drill cutting. The 16S rRNA sequences obtained from isolated strains presented high identity with representatives of the genera Brevibacillus, Micrococcus, Bacillus. Metagenomics was shown as a powerful tool in the analysis of microbial communities and the choice of bioremediation strategy. Autochthonous bioaugmentation can be an efficient alternative in hydrocarbon biodegradation. Method of enrichment through different medium can affect the composition of the microbial community and degradation ability.
Resumo: Resíduos de perfuração de poços de petróleo caracterizam-se como resíduos sem tratamento adequado, que acumulado gera um passivo ambiental de grandes proporções. Assim, conhecimentos da comunidade microbiana do resíduo de perfuração podem ser úteis no desenvolvimento de estratégias de biorremediação. O presente trabalho teve como objetivo identificar microrganismos do resíduo de perfuração de poços de petróleo por abordagem metagenômica e obter consórcios bacterianos/bactérias isoladas que tenham atividade de biodegradação de hidrocarbonetos e/ou produção de biossurfactantes, visando aplicação em estratégias de biorremediação. O DNA total foi extraído diretamente das amostras de resíduos de perfuração e dos consórcios obtidos (enriquecidos em diferentes meios), e sequenciados usando a plataforma Ion Torrent. Bactérias isoladas dos consórcios foram identificadas por meio do sequenciamento parcial do gene 16S nRNA, pelo método Sanger. Análises taxonômicas revelaram mudanças em nível de filo e, consequentemente, gênero entre as amostras. Enquanto no resíduo de perfuração predominou o gênero Halomonas, pertencente ao filo Proteobacteria, nos consórcios, maiores abundâncias foram observadas para gêneros Paenibacillus e Brevibacillus, ambos do filo Firmicutes. A análise funcional utilizando banco de dados específico para a biodegradação de hidrocarbonetos e produção de biossurfactantes (BioSurfDB), revelou que a seleção não apenas manteve vias relacionadas a biodegradação de hidrocarbonetos e produção de biossurfactantes como favoreceu significativamente algumas. Crescimento na presença de petróleo, ensaio qualitativo de biodegradação utilizando o indicador DCPIP, adesão microbiana a hidrocarbonetos, testes de emulsificação, teste de dispersão do óleo e tensão interfacial indicaram capacidade de biodegradação de hidrocarbonetos e produção de biossurfactantes pelos consórcios. Ao retornar do resíduo ao qual foram obtidos, os consórcios selecionados em meio Lysogeny broth (LB) e Yeast peptone dextrose (YPD) foram capazes de biodegradar 66 e 30% de alcanos, respectivamente. Assim, diferenças na composição dos microrganismos, provavelmente devido à etapa de enriquecimento em diferentes meios, refletiram diferentes capacidades metabólicas. O meio LB parece ter selecionado a comunidade microbiana mais adequada à remoção de alcanos no resíduo de perfuração. Sequências de rRNA 16S obtidas de cepas isoladas apresentaram elevada identidade com representantes dos gêneros Brevibacillus, Micrococcus e Bacillus. A metagenômica demonstrou ser uma ferramenta valiosa na análise das comunidades microbianas e na escolha da estratégia de biorremediação. A bioaumentação autóctone pode ser uma alternativa eficiente na biodegradação hidrocarbonetos. O método de enriquecimento através de diferentes meios pode afetar a composição da comunidade microbiana e a degradação.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/25242
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