Perfil metagenômico de solo sob cultivo de cana-de-açúcar com perspectiva na produção de bioenergia

Abstract

A comunidade microbiana presente no solo sob ação antropogênica representa um rico ambiente a ser explorado. O potencial enzimático engloba genes como as celulases que atuam na desconstrução do arcabouço celulósico da parede celular da cana-de-açúcar disponibilizando glicose podendo ser aplicada na produção de etanol de segunda geração. O objetivo deste trabalho foi avaliar o potencial funcional e biotecnológico da comunidade microbiana por meio da metagenômica WGS (whole genome sequencing) e caracterizar os principais grupos presentes no solo através da WGA (whole genome amplification). O domínio de maior destaque foram as Proteobacteria, apontada como atuante principal dos diversos processos ecológicos. Construímos uma árvore de distância genética dos principais gêneros de bactérias, o que possibilitou estimar a relação dos grupos procarióticos obtidos. A biblioteca metagenômica construída possui pouco mais de 17 mil clones, sendo identificados 3 clones com atividade hidrolítica em meio contendo carboximetilcelulose como única fonte de carbono. A análise da estrutura química da palhada confirmou a importância da mesma na permanência do solo, contendo alto teor de carbono, influenciando do sequestro de carbono pela microbiota do solo. A análise por meio da plataforma Illumina possibilitou identificar diversas categorias funcionais presentes nas sequencias de DNA metagenômico dos micro-organismos do solo sob cultivo de cana-de-açúcar. Foram identificados diversos genes dentre eles várias ATP binding, hidrolases, oxidoredutases e outros tabelados no material suplementar deste trabalho. Os resultados foram promissores e abrem novas perspectivas para ampliar os estudos na elucidação dos grupos funcionais identificados.

The microbial community in the soil under anthropogenic represents a rich environment to be explored. The enzymatic potential involves genes that act as cellulases in deconstructing the framework cellulosic cell wall of sugar cane delivering glucose can be applied in the production of second generation ethanol. The aim of this study was to evaluate the functional and biotechnological potential of the microbial community by metagenomic WGS (whole genome sequencing) and characterize the main groups in the soil through the WGA (whole genome amplification). The domain most prominent were the Proteobacteria, appointed as acting chief of several ecological processes. Build a tree of genetic distance of the main genera of bacteria, allowing to estimate the relationship of prokaryotic groups obtained. The metagenomic library constructed have little over 17 thousand clones, three clones were identified with hydrolytic activity in media containing carboxymethyl cellulose as the sole carbon source. The analysis of the chemical structure of stubble confirmed the importance of staying in the same soil, containing high-carbon, influencing carbon sequestration by soil microbes. The analysis by Illumina platform highlighted several functional categories present in the metagenomic DNA sequences of micro-organisms in the soil under cultivation of cane sugar. We identified several genes among them several ATP binding, hydrolases, oxidoreductases and other supplementary material tabulated in this work. The results are promising and open new perspectives for larger studies to elucidate the functional groups identified.