DNA Metabarcoding for biodiversity characterization of Neotropical environments : study of bromeliad phytotelmata and marine sediments communities

Autor: Sim?o, Taiz Leonor Lopes
Přispěvatelé: Eizirik, Eduardo, 705.030.280-53
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2016
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da PUC_RS
Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS)
instacron:PUC_RS
Popis: O presente projeto aplicou a t?cnica de DNA metabarcoding, que visa caracterizar em larga escala a biodiversidade presente em determinada comunidade (atrav?s do sequenciamento do DNA total e sem a necessidade de cultivo ou isolamento), em dois ambientes brasileiros pouco explorados e com grande riqueza de esp?cies. O primeiro ? um microambiente t?pico da regi?o neotropical, denominado fitotelmo de brom?lia, o qual ? formado pelo ac?mulo de ?gua e detritos entre as folhas destas plantas. As brom?lias investigadas neste estudo foram amostradas em ?reas de Floresta Ombr?fila Densa e/ou Mista no sul do Brasil (localizadas no Centro de Pesquisas e Conserva??o da Natureza Pr?-Mata, PUCRS), e pertencem ?s esp?cies Aechmea gamosepala Wittmack, Vriesea friburgensis Mez e Vriesea platynema Gaud. A coleta englobou m?ltiplos indiv?duos por esp?cie e tamb?m m?ltiplas amostras (diferentes cisternas) do mesmo indiv?duo, possibilitando avaliar a complexidade da varia??o nestas comunidades. O segundo ambiente consiste de sedimentos marinhos coletados no Cone de Rio Grande (situado no sudeste do Brasil, na por??o offshore da Bacia de Pelotas), em profundidades de at? 18 metros abaixo do fundo do mar. As amostras s?o provenientes de quatro ?reas distintas, apresentando diferentes caracter?sticas geoqu?micas e fortes ind?cios da presen?a de comunidades quimiossint?ticas. Nossa investiga??o observou grande diversidade biol?gica em ambos os ambientes. Foram identificados 30 filos de procariotos e 67 filos de eucariotos nos fitotelmos de brom?lia, os quais parecem compreender tanto organismos end?micos deste ambiente peculiar como organismos com distribui??o cosmopolita, comuns em habitats de ?gua doce ou solo. Uma caracter?stica interessante ? que, em alguns casos, amostras provenientes de diferentes cisternas do mesmo indiv?duo s?o mais semelhantes a cisternas de outros indiv?duos (e mesmo de outras esp?cies) do que entre si. Desta forma, nossos resultados indicam que cada cisterna atua como um corpo d??gua isolado, onde os efeitos de preda??o, competi??o e eventos estoc?sticos como part?culas carregadas pelo vento, restos de folhas ou animais mortos, bem como excre??es de animais, podem interferir fortemente na composi??o espec?fica da comunidade local. Em rela??o aos sedimentos marinhos, observamos a presen?a de 58 filos procari?ticos, os quais compreendem diversos t?xons j? caracterizados em outras comunidades quimiossint?ticas marinhas. Entre estes organismos, foram identificadas arqueas metanotr?ficas e seus parceiros sintr?ficos (bact?rias redutoras de sulfato), que juntos formam um cons?rcio cujo papel ? fundamental na oxida??o anaer?bica do metano, um importante processo que controla a emiss?o deste g?s de efeito estufa para a atmosfera. An?lises estat?sticas realizadas em ambos os estudos buscaram descrever padr?es de diversidade destas comunidades em diferentes escalas espaciais, bem como interpret?-los ? 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 din?mica espa?o-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 seafloor. The 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 atmosphere. Statistical 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. Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico - CNPq Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: