Dinâmica da produção e consumo de metano pela microbiota ativa em áreas inundáveis da Amazônia

• Processo: 17/03575-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa de Pesquisa sobre Mudanças Climáticas Globais - Jovens Pesquisadores
• Vigência (Início): 01 de março de 2017
• Vigência (Término): 31 de agosto de 2019
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Ecologia - Ecologia de Ecossistemas
• Pesquisador responsável: Acacio Aparecido Navarrete
• Beneficiário: Acacio Aparecido Navarrete
• Instituição Sede: Centro de Ciências e Tecnologias para a Sustentabilidade (CCTS). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). Sorocaba , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 16/16687-3 - Dinâmica da produção e consumo de metano pela microbiota ativa em áreas inundáveis da Amazônia, AP.PFPMCG.JP
• Assunto(s): Biologia computacional Biogeoquímica Ecologia microbiana Inundações Isótopos estáveis Metano Amazônia
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: bioinformática | Ciclagem do carbono | Ecologia microbiana | Genomica ambiental | isotopos estáveis | metatranscriptômica | Biogeoquímica e Ecologia Microbiana

Resumo

As áreas inundáveis na Amazônia são responsáveis pela emissão de cerca de 4% das emissões anuais globais de metano (CH4) segundo estudos publicados há mais de 10 anos pela equipe que realiza o Experimento em Larga Escala da Biosfera-Atmosfera da Amazônia (LBA). Sendo a ciclagem do CH4 mediada por micro-organismos, é supreendente que o papel da composição da comunidade microbiana em regular os processos metabólicos envolvidos com o fluxo de CH4 em escala ecossistêmica seja ainda desconhecido. Nesse sentido, esta proposta visa entender como a composição das comunidades microbianas metanogênicas e metanotróficas e suas atividades metabólicas estão associadas com a produção e consumo de CH4, além de investigar como a temperatura e a biogeoquímica, componentes críticos para a modelagem do componente 'microbiota', influenciam os fluxos de CH4 na região da Amazônia. Análises metatranscriptômicas e biogeoquímicas de última geração serão utilizadas para investigar as relações entre as comunidades microbianas metanogênicas e metanotróficas e a produção e consumo de CH4 em áreas inundáveis naturais e agrícolas na Amazônia brasileira (estudos in situ), e em condições controladas (reatores biológicos), que sob aumento da temperatura, permitirá identificar os parâmetros-chave para delinear equações matemáticas a serem utilizadas para a modelagem do componente 'microbiota' nos fluxos de CH4 na Amazônia. Duas abordagens diferentes serão empregadas: 1) Distintas assinaturas isotópicas de diferentes vias microbianas de produção e consumo de CH4 serão utilizadas para relacionar mudanças na dinâmica espacial e temporal de CH4 em áreas inundáveis naturais e agrícolas nas planícies aluviais de grandes rios da Amazônia de água preta (rio Negro), branca/barrenta (rio Solimões) e clara (rio Tocantins), em períodos contrastantes da hidrógrafa (cheia e seca) com as comunidades microbianas metanogênicas e metanotróficas e suas atividades metabólicas reveladas por análises metatranscriptômicas; 2) Ensaios em reatores contendo sedimento de áreas inundáveis em planícies aluviais de grandes rios de águas preta, branca e clara da Amazônia serão utilizados para avaliar o efeito do aumento da temperatura sobre o potencial metanogênico e metanotrófico, bem como a atividade metabólica de comunidades microbianas autóctones sob condição controlada. Os resultados irão contribuir significativamente com a avaliação de hipóteses acerca das relações entre a microbiota e a produção e consumo de CH4 em áreas inundáveis tropicais, aqui utilizada como indicadora de feedbacks climáticos relacionados às emissões de gases causadores do efeito estufa. Para o desenvolvimento do projeto de pesquisa iremos utilizar a infra estrutura disponível no CCTS, bem como implantar métodos modernos (analíticos, computacionais, moleculares e biogeoquímicos) numa perspectiva 'top-down' e 'bottom-up' de ecossistemas apoiada por técnicas de geoprocessamento. A experiência na utilização das seguintes metodologias: sequenciamento de DNA/RNA em larga escala, quantificação de genes funcionais utilizando microarranjo de DNA (GeoChip), bioinformática aplicada a análise de dados 'ômicos' e metadados, e análise de emissões de gases do efeito estufa foi adquirida durante o doutorado sanduíche e pós-doutorado realizados pelo pesquisador responsável na Universidade de São Paulo (USP), Netherlands Institute of Ecology (NIOO-Holanda), Institute for Environmental Genomics (IEG-EUA), Computational Science Research Center (SDSU-EUA) e University of Texas (UTA-EUA). O desenvolvimento deste projeto contribuirá para garantir inovação no âmbito de linhas de pesquisa já implementadas no CCTS-UFSCar e iniciar um novo grupo/linha de pesquisa em Genômica Ambiental e Ecologia Microbiana, e colocar tais grupos de pesquisa do CCTS na vanguarda dos estudos das implicações ecológicas dos micro-organismos nos ciclos biogeoquímicos... (AU)

Publicações científicas

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(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)

BENTO, MARILIA DE S.; BARROS, DAYANE J.; ARAUJO, MARIA GABRIELLA DA S.; DA ROZ, RAFAEL; CARVALHO, GLAUBER ALTRAO; DO CARMO, JANAINA B.; TOPPA, ROGERIO H.; NEU, VANIA; FORSBERG, BRUCE R.; BODELIER, PAUL L. E.; et al. Active methane processing microbes and the disproportionate role of NC10 phylum in methane mitigation in Amazonian floodplains. BIOGEOCHEMISTRY, v. 156, n. 2, SEP 2021. (17/04665-8, 17/03575-5, 17/06415-9, 18/02277-3, 16/16687-3, 17/13499-4, 18/15847-2)

TONELLO, KELLY CRISTINA; ROSA, ALEXANDRA GUIDELLI; PEREIRA, LUARA CASTILHO; MATUS, GREGORIO NOLAZCO; GAMERO GUANDIQUE, MANUEL ENRIQUE; NAVARRETE, ACACIO APARECIDO. ainfall partitioning in the Cerrado and its influence on net rainfall nutrient fluxe. Agricultural and Forest Meteorology, v. 303, JUN 15 2021. (17/03575-5)

GABRIEL, GABRIELE V. M.; OLIVEIRA, LUCIANA C.; BARROS, DAYANE J.; BENTO, MARILIA S.; NEU, VANIA; TOPPA, ROGERIO H.; CARMO, JANAINA B.; NAVARRETE, ACACIO A.. Methane emission suppression in flooded soil from Amazonia. Chemosphere, v. 250, JUL 2020. (17/03575-5, 12/50694-6, 16/16687-3, 13/50940-0, 16/10796-5)

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)

BARROS, DAYANE J.; CARVALHO, GLAUBER A.; DE CHAVES, MIRIAM G.; VANZELA, LUIZ S.; KOZUSNY-ANDREANI, DORA INES; GUARDA, EMERSON A.; NEU, VANIA; DE MORAIS, PAULA B.; TSAI, SIU M.; NAVARRETE, ACACIO A.. Microbial metabolic activity in Amazon floodplain forest and agricultural soils. FRONTIERS IN MICROBIOLOGY, v. 14, p. 12-pg., 2023-05-24. (17/03575-5, 16/16687-3)

DE MELLO GABRIEL, GABRIELE VERONICA; PITOMBO, LEONARDO MACHADO; TAVARES ROSA, LUANA MARIA; NAVARRETE, ACACIO APARECIDO; BOTERO, WANDER GUSTAVO; DO CARMO, JANAINA BRAGA; DE OLIVEIRA, LUCIANA CAMARGO. The environmental importance of iron speciation in soils: evaluation of classic methodologies. ENVIRONMENTAL MONITORING AND ASSESSMENT, v. 193, n. 2, JAN 15 2021. (13/50940-0, 17/03575-5, 16/16687-3, 16/10796-5)