Bio-indicadores microbianos taxonômicos e funcionais em solos sob sistemas de produção de cana-de-açúcar

• Processo: 12/13321-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2013
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2016
• Área de conhecimento: Ciências Agrárias - Agronomia - Ciência do Solo
• Pesquisador responsável: Tsai Siu Mui
• Beneficiário: Acacio Aparecido Navarrete
• Instituição Sede: Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA). Universidade de São Paulo (USP). Piracicaba , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 15/09436-1 - Aplicação de geochip para prospecção de genes funcionais microbianos com potencial para atuar como bioindicadores de distúrbios em solos cultivados com cana-de-açúcar sob aplicação de zinco, BE.EP.PD 14/06077-8 - Anotação metagenômica e análise de bioinformática aplicada à definição de bioindicadores microbianos para os efeitos do manejo agrícola do solo em sistemas de produção de cana-de-açúcar, BE.EP.PD
• Assunto(s): Sequenciamento de nova geração Biologia computacional Microbiologia do solo
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: bioinformática | Genes funcionais | Indicadores De Qualidade Do Solo | manejo agrícola do solo | Microbiologia do solo | sequenciamento de nova geração | Microbiologia e Bioquímica do Solo

Resumo

A definição e monitoramento de parâmetros de qualidade do solo são fundamentais para a produção primária sustentável de matéria-prima utilizada em processos industriais de base biológica. Nesse sentido, novas metodologias baseadas em sequenciamento de DNA podem associar-se à metodologias tradicionais e contribuir diretamente para a definição de parâmetros biologicamente relevantes que permitam avaliar com maior sensibilidade os potenciais impactos de tais processos de produção sobre o estado de qualidade de um solo. Resultados recentes obtidos no âmbito do programa Capes/Wageningen (Navarrete et al., 2012) revelaram membros dos filos Acidobacteria e Verrucomicrobia (ao nível taxonômico de classe) e genes relacionados ao ciclo biogeoquímico do carbono como potenciais bio-indicadores para o efeito do desmatamento no solo e manejo agrícola para produção de soja no estado de Mato Grosso, Brasil. Nesse sentido, a presente proposta visa validar esses resultados num outro contexto agrícola brasileiro combinando métodos moleculares de ponta com metodologias tradicionais, a fim de atestar esses bio-indicadores microbianos para avaliação de perturbações no ambiente do solo em sistemas de produção de cana-de-açúcar no estado de São Paulo. Para tanto, o objetivo deste projeto de pesquisa é validar taxa bacterianos (Acidobacteria e Verrucomicrobia) e identificar grupos e genes microbianos com potencial uso como bio-indicadores taxonômicos e funcionais e associá-los à características e processos do solo, tais como fertilidade, disponibilidade de nutrientes, biomassa microbiana, atividade enzimática e emissão de óxido nitroso (N2O), dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4) a partir do solo em sistemas de produção de cana-de-açúcar no estado de São Paulo. O plano de atividades está organizado em três diferentes módulos: (i) "bio-indicadores taxonômicos", contemplando a determinação da abundância de Acidobacteria e Verrucomicrobia e também de outros grupos bacterianos por sequenciamento parcial do gene 16S rRNA usando plataforma de nova geração (pirosequenciamento) e correlação estatística com atributos físicos e químicos do solo; (ii) "bio-indicadores funcionais", envolvendo análise quantitativa e comparativa de dados metagenômicos (shotgun MiSeq) juntamente com atributos físicos, químicos, biológicos e bioquímicos do solo e com os fluxos de N2O, CO2 e CH4 quantificados a partir do solo; e (iii) "bioinformática e estatística", englobando o uso de programas computacionais e estatísticos para a integração dos resultados obtidos nos módulos "i" e "ii", visando, assim, assegurar a indicação dos bio-indicadores taxonômicos e funcionais para avaliar a qualidade do solo em sistemas de produção de cana-de-açúcar.

Publicações científicas

(9)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

BRAGA, LUCAS P. P.; ALVES, RAFAEL F.; DELLIAS, MARINA T. F.; NAVARRETE, ACACIO A.; BASSO, THIAGO O.; TSAI, SIU M.. Vinasse fertirrigation alters soil resistome dynamics: an analysis based on metagenomic profiles. BIODATA MINING, v. 10, MAY 23 2017. (12/13321-7, 13/22845-2)

DE CHAVES, MIRIAM GONCALVES; SILVA, GENIVALDO GUEIROS Z.; ROSSETTO, RAFFAELLA; EDWARDS, ROBERT ALAN; TSAI, SIU MUI; NAVARRETE, ACACIO APARECIDO. Acidobacteria Subgroups and Their Metabolic Potential for Carbon Degradation in Sugarcane Soil Amended With Vinasse and Nitrogen Fertilizers. FRONTIERS IN MICROBIOLOGY, v. 10, JUL 30 2019. (11/51749-6, 17/03575-5, 15/09436-1, 12/13321-7, 14/06077-8)

ALANA DE ALMEIDA VALADARES-PEREIRA; ELÁINY CRISTINA ALVES MARTINS OLIVEIRA; ACACIO APARECIDO NAVARRETE; WALDESSE PIRAGÉ DE OLIVEIRA JUNIOR; SIU MUI TSAI; JOENES MUCCI PELUZIO; PAULA BENEVIDES DE MORAIS. Fungal Community Structure as an Indicator of Soil Agricultural Management Effects in the Cerrado. Revista Brasileira de Ciência do Solo, v. 41, 2017-11-09. (12/13321-7)

NAVARRETE, ACACIO A.; VENTURINI, ANDRESSA M.; MEYER, KYLE M.; KLEIN, ANN M.; TIEDJE, JAMES M.; BOHANNAN, BRENDAN J. M.; NUESSLEIN, KLAUS; TSAI, SIU M.; RODRIGUES, JORGE L. M.. Differential Response of Acidobacteria Subgroups to Forest-to-Pasture Conversion and Their Biogeographic Patterns in the Western Brazilian Amazon. FRONTIERS IN MICROBIOLOGY, v. 6, DEC 22 2015. (14/50320-4, 12/13321-7, 08/58114-3)

NAVARRETE, ACACIO A.; MELLIS, ESTEVAO V.; ESCALAS, ARTHUR; LEMOS, LEANDRO N.; LAVRES JUNIOR, JOSE; QUAGGIO, JOSE ANTONIO; ZHOU, JIZHONG; TSAI, SIU M.. Zinc concentration affects the functional groups of microbial communities in sugarcane-cultivated soil. AGRICULTURE ECOSYSTEMS & ENVIRONMENT, v. 236, p. 187-197, JAN 2 2017. (12/13321-7, 11/51749-6, 15/09436-1)

VAL-MORAES, SILVANA POMPEIA; DE MACEDO, HELENA SULEIMAN; KISHI, LUCIANO TAKESHI; PEREIRA, RODRIGO MATHEUS; NAVARRETE, ACACIO APARECIDO; MENDES, LUCAS WILLIAM; DE FIGUEIREDO, EDUARDO BARRETTO; LA SCALA, JR., NEWTON; TSAI, SIU MUI; DE MACEDO LEMOS, ELIANA GERTRUDES; et al. Liming in the sugarcane burnt system and the green harvest practice affect soil bacterial community in northeastern So Paulo, Brazil. ANTONIE VAN LEEUWENHOEK INTERNATIONAL JOURNAL OF GENERAL AND MOLECULAR MICROBIOLOGY, v. 109, n. 12, p. 1643-1654, DEC 2016. (12/13321-7)

MENDES, LUCAS W.; PEREZ BRAGA, LUCAS PALMA; NAVARRETE, ACACIO A.; DE SOUZA, DENNIS GOSS; SILVA, GENIVALDO G. Z.; TSAI, SIU M.. Using. Metagenomics to Connect Microbial Community Biodiversity and Functions. CURRENT ISSUES IN MOLECULAR BIOLOGY, v. 24, p. 103-118, 2017. (15/00251-9, 13/22845-2, 12/13321-7, 10/20353-7, 11/51749-6, 14/03217-3, 14/06077-8)

NAVARRETE, ACACIO APARECIDO; SOARES, TIELLE; ROSSETTO, RAFFAELLA; VAN VEEN, JOHANNES ANTONIE; TSAI, SIU MUI; KURAMAE, EIKO EURYA. Verrucomicrobial community structure and abundance as indicators for changes in chemical factors linked to soil fertility. ANTONIE VAN LEEUWENHOEK INTERNATIONAL JOURNAL OF GENERAL AND MOLECULAR MICROBIOLOGY, v. 108, n. 3, p. 741-752, SEP 2015. (11/51749-6, 12/13321-7)

NAVARRETE, ACACIO APARECIDO; DINIZ, TATIANA ROSA; PEREZ BRAGA, LUCAS PALMA; SILVA, GENIVALDO GUEIROS ZACARIAS; FRANCHINI, JULIO CEZAR; ROSSETTO, RAFFAELLA; EDWARDS, ROBERT ALAN; TSAI, SIU MUI. Multi-Analytical Approach Reveals Potential Microbial Indicators in Soil for Sugarcane Model Systems. PLoS One, v. 10, n. 6, JUN 9 2015. (14/06077-8, 11/51749-6, 12/13321-7)