ABSTRACT
Abstract The aim of present study is to characterize the resistance and virulence profile of enterococci isolated from aquaculture excavated ponds and masonry tanks (6 samples) in southern Brazil. Samples were cultured in selective medium, 10 colonies were randomly selected from each sample, which were identified by MALDI-TOF and tested against 13 antimicrobials. The presence of resistance (tetL, tetM, tetS, ermB and msrC) and virulence (ace, esp, agg, cylA and gelE) genes were determined by PCR. A total of 79 enterococci were identified, and Entecococcus faecalis (44.3%) and E. casseliflavus (36.7%) were the most prevalent species isolated. Sixty-five strains (82.3%) were resistant to at least one of the antimicrobials tested, whereas 27 (34.2%) strains were multiresistant. The overall percentages of antimicrobial resistant isolates were: 58.2% to rifampicin, 40.5% to fluoroquinolones, 36.7% to erythromycin and 30.4% to tetracycline. The tetL and tetM genes were found in 57.7% of the tetracycline-resistant strains; and msrC in 31.01% of erythromycin-resistant strains. The most frequently detected virulence factors were ace and gelE genes. Although limited to a single farm, these data suggest that aquaculture may be a reservoir of resistant and virulent enterococci. This study is the first step towards enhancing our understandingof distribution, resistance and virulence profile in enterococci isolated from fish farming environments in the south Brazil.
Resumo O objetivo do estudo apresentado é caracterizar o perfil de resistência e virulência de enterococos isolados de viveiros escavados e tanques de alvenaria (6 amostras) de uma pisicultura no Sul do Brasil. As amostras foram cultivadas em meio seletivo, 10 colônias foram selecionadas aleatoriamente de cada amostra, que foram identificadas por MALDI-TOF e testadas contra 13 antimicrobianos. A presença de genes de resistência (tetL, tetM, tetS, ermB e msrC) e virulência (ace, esp, agg, cylA e gelE) foi determinada por PCR. Foram identificados 79 enterococos, sendo Entecococcus faecalis (44,3%) e E. casseliflavus (36,7%) as espécies mais frequentes isoladas. Sessenta e cinco cepas (82,3%) eram resistentes a pelo menos um dos antimicrobianos testados, enquanto 27 (34,2%) eram multirresistentes. As porcentagens gerais de isolados resistentes a antimicrobianos foram: 58,2% para rifampicina, 40,5% para fluoroquinolonas, 36,7% para eritromicina e 30,4% para tetraciclina. Os genes tetL e tetM foram encontrados em 57,7% das cepas resistentes à tetraciclina; e msrC em 31,01% das cepas resistentes à eritromicina. Os fatores de virulência mais comumente detectados foram ace e gelE. Embora limitados a uma única fazenda, esses dados indicam que a aquicultura pode ser uma fonte de enterococos resistentes e virulentos. Este estudo é o primeiro passo para melhorar nosso entendimento da distribuição, resistência e perfil de virulência em enterococos isolados de ambientes de piscicultura no sul do Brasil.
Subject(s)
Animals , Enterococcus/genetics , Drug Resistance, Bacterial/genetics , Brazil , Microbial Sensitivity Tests , AgricultureABSTRACT
Abstract Short-period variability in plankton communities is poorly documented, especially for variations occurring in specific groups in the assemblage because traditional analysis is laborious and time-consuming. Moreover, it does not allow the high sampling frequency required for decision making. To overcome this limitation, we tested the submersible CytoSub flow cytometer. This device was anchored at a distance of approximately 10 metres from the low tide line at a depth of 1.5 metres for 12 hours to monitor the plankton at a site in the biological reserve of Barra da Tijuca beach, Rio de Janeiro. Data analysis was performed with two-dimensional scatter plots, individual pulse shapes and micro images acquisition. High-frequency monitoring results of two interesting groups are shown. The abundance and carbon biomass of ciliates were relatively stable, whereas those from dinoflagellates were highly variable along the day. The linear regression of biovolume measures between classical microscopy and in situ flow cytometry demonstrate high degree of adjustment. Despite the success of the trial and the promising results obtained, the large volume of images generated by the method also creates a need to develop pattern recognition models for automatic classification of in situ cytometric images.
Resumo A variabilidade de curto período em comunidades do plâncton é pouco documentada, especialmente as variações que ocorrem em grupos específicos das assembleias por causa das análises tradicionais serem muito trabalhosas e demoradas. Além disso, não permitem que a alta frequência amostral necessária para a tomada de decisão. Para superar esta limitação, nós testamos o CytoSub, um citômetro de fluxo submersível. Este aparelho foi ancorado a aproximadamente 10 metros de distância da linha de maré baixa a uma profundidade de 1,5 metros por 12 horas para monitorar o plâncton em um sítio da reserva biológica da praia da Barra da Tijuca, Rio de Janeiro. A análise dos dados foi realizada a partir de gráficos de dispersão bidimensionais, pelas assinaturas ópticas individuais escaneadas (pulse shape profile) e aquisição de micro imagens. Resultados do monitoramento de alta frequência de dois grupos interessantes são apresentados. A abundância e a biomassa de carbono de um grupo de ciliados foram relativamente estáveis, ao passo que o grupo de dinoflagelado, foi altamente variável ao longo do dia. O modelo de regressão linear das medidas de biovolume entre a clássica microscopia e a citometria de fluxo in situ apresentou alto grau de ajustamento. Apesar do sucesso deste ensaio e dos resultados promissores obtidos, o grande volume de imagens geradas por este método também gerou a necessidade de se desenvolver modelos de reconhecimento de padrões para a classificação automática de imagens de citometria in situ.
Subject(s)
Dinoflagellida/cytology , Dinoflagellida/physiology , Environmental Monitoring/methods , Ciliophora/cytology , Ciliophora/physiology , Flow Cytometry/methods , Image Processing, Computer-Assisted , Ecosystem , HydrobiologyABSTRACT
ABSTRACT Composting is the process of natural degradation of organic matter carried out by environmental microorganisms whose metabolic activities cause the mineralization and partial humification of substances in the pile. This compost can be beneficially applied to the soil as organic fertilizer in horticulture and agriculture. The number of studies involving microbial inoculants has been growing, and they aim to improve processes such as composting. However, the behavior of these inoculants and other microorganisms during the composting process have not yet been described. In this context, this work aimed to investigate the effects of using a microbial inoculum that can improve the composting process and to follow the bacterial population dynamics throughout the process using the high-resolution melt (HRM) technique. To do so, we analysed four compost piles inoculated with Bacillus cereus, Bacillus megaterium, B. cereus + B. megaterium and a control with no inoculum. The analyses were carried out using samples collected at different stages of the process (5th to 110th days). The results showed that the bacterial inocula influenced the process of composting, altering the breakdown of cellulose and hemicelluloses and causing alterations to the temperature and nitrogen levels throughout the composting process. The use of a universal primer (rDNA 16S) allowed to follow the microbial succession during the process. However, the design of a specific primer is necessary to follow the inoculum throughout the composting process with more accuracy.
RESUMO A compostagem é um processo de degradação natural da matéria orgânica realizado por microrganismos presentes no ambiente, levando a mineralização e humificação parcial das substâncias presentes na pilha, esse composto formado pode ser beneficamente aplicado ao solo como fertilizante orgânico na horticultura e agricultura. O número de estudos envolvendo inoculantes microbianos é crescente, os quais tem por objetivo a otimização de processos de compostagem. Contudo, o comportamento desses inoculantes e da microbiota ao longo do processo não tem sido caracterizado. Nesse contexto, este trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar o efeito da utilização de um inóculo bacteriano que promova melhorias no processo de compostagem, bem como o de acompanhar a dinâmica populacional bacteriana ao longo de todo o processo através da técnica de High Resolution Melt (HRM). Para isso foram analisados quatro pilhas de compostagem inoculadas com Bacillus cereus, Bacillus megaterium, B. cereus + B. megaterium e o controle sem adição de inóculo. Foram realizadas análises químicas e moleculares (HRM) das amostras coletadas em diferentes períodos da compostagem (5º ao 110º dias). Os resultados mostraram que os inóculos bacterianos influenciaram no processo de compostagem com alteração na degradação de celulose, hemicelulose bem como alteração da temperatura e níveis de nitrogênio ao longo da compostagem. A utilização de um primer universal (rDNA 16S) permitiu acompanhar a sucessão bacteriana ao longo do processo, nos tratamentos. Contudo a construção de um primer específico é necessário para acompanhar de maneira mais precisa o inóculo durante o desenvolvimento da compostagem.
ABSTRACT
Abstract Short-period variability in plankton communities is poorly documented, especially for variations occurring in specific groups in the assemblage because traditional analysis is laborious and time-consuming. Moreover, it does not allow the high sampling frequency required for decision making. To overcome this limitation, we tested the submersible CytoSub flow cytometer. This device was anchored at a distance of approximately 10 metres from the low tide line at a depth of 1.5 metres for 12 hours to monitor the plankton at a site in the biological reserve of Barra da Tijuca beach, Rio de Janeiro. Data analysis was performed with two-dimensional scatter plots, individual pulse shapes and micro images acquisition. High-frequency monitoring results of two interesting groups are shown. The abundance and carbon biomass of ciliates were relatively stable, whereas those from dinoflagellates were highly variable along the day. The linear regression of biovolume measures between classical microscopy and in situ flow cytometry demonstrate high degree of adjustment. Despite the success of the trial and the promising results obtained, the large volume of images generated by the method also creates a need to develop pattern recognition models for automatic classification of in situ cytometric images.
Resumo A variabilidade de curto período em comunidades do plâncton é pouco documentada, especialmente as variações que ocorrem em grupos específicos das assembleias por causa das análises tradicionais serem muito trabalhosas e demoradas. Além disso, não permitem que a alta frequência amostral necessária para a tomada de decisão. Para superar esta limitação, nós testamos o CytoSub, um citômetro de fluxo submersível. Este aparelho foi ancorado a aproximadamente 10 metros de distância da linha de maré baixa a uma profundidade de 1,5 metros por 12 horas para monitorar o plâncton em um sítio da reserva biológica da praia da Barra da Tijuca, Rio de Janeiro. A análise dos dados foi realizada a partir de gráficos de dispersão bidimensionais, pelas assinaturas ópticas individuais escaneadas (pulse shape profile) e aquisição de micro imagens. Resultados do monitoramento de alta frequência de dois grupos interessantes são apresentados. A abundância e a biomassa de carbono de um grupo de ciliados foram relativamente estáveis, ao passo que o grupo de dinoflagelado, foi altamente variável ao longo do dia. O modelo de regressão linear das medidas de biovolume entre a clássica microscopia e a citometria de fluxo in situ apresentou alto grau de ajustamento. Apesar do sucesso deste ensaio e dos resultados promissores obtidos, o grande volume de imagens geradas por este método também gerou a necessidade de se desenvolver modelos de reconhecimento de padrões para a classificação automática de imagens de citometria in situ.
ABSTRACT
Abstract The aim of present study is to characterize the resistance and virulence profile of enterococci isolated from aquaculture excavated ponds and masonry tanks (6 samples) in southern Brazil. Samples were cultured in selective medium, 10 colonies were randomly selected from each sample, which were identified by MALDI-TOF and tested against 13 antimicrobials. The presence of resistance (tetL, tetM, tetS, ermB and msrC) and virulence (ace, esp, agg, cylA and gelE) genes were determined by PCR. A total of 79 enterococci were identified, and Entecococcus faecalis (44.3%) and E. casseliflavus (36.7%) were the most prevalent species isolated. Sixty-five strains (82.3%) were resistant to at least one of the antimicrobials tested, whereas 27 (34.2%) strains were multiresistant. The overall percentages of antimicrobial resistant isolates were: 58.2% to rifampicin, 40.5% to fluoroquinolones, 36.7% to erythromycin and 30.4% to tetracycline. The tetL and tetM genes were found in 57.7% of the tetracycline-resistant strains; and msrC in 31.01% of erythromycin-resistant strains. The most frequently detected virulence factors were ace and gelE genes. Although limited to a single farm, these data suggest that aquaculture may be a reservoir of resistant and virulent enterococci. This study is the first step towards enhancing our understandingof distribution, resistance and virulence profile in enterococci isolated from fish farming environments in the south Brazil.
Resumo O objetivo do estudo apresentado é caracterizar o perfil de resistência e virulência de enterococos isolados de viveiros escavados e tanques de alvenaria (6 amostras) de uma pisicultura no Sul do Brasil. As amostras foram cultivadas em meio seletivo, 10 colônias foram selecionadas aleatoriamente de cada amostra, que foram identificadas por MALDI-TOF e testadas contra 13 antimicrobianos. A presença de genes de resistência (tetL, tetM, tetS, ermB e msrC) e virulência (ace, esp, agg, cylA e gelE) foi determinada por PCR. Foram identificados 79 enterococos, sendo Entecococcus faecalis (44,3%) e E. casseliflavus (36,7%) as espécies mais frequentes isoladas. Sessenta e cinco cepas (82,3%) eram resistentes a pelo menos um dos antimicrobianos testados, enquanto 27 (34,2%) eram multirresistentes. As porcentagens gerais de isolados resistentes a antimicrobianos foram: 58,2% para rifampicina, 40,5% para fluoroquinolonas, 36,7% para eritromicina e 30,4% para tetraciclina. Os genes tetL e tetM foram encontrados em 57,7% das cepas resistentes à tetraciclina; e msrC em 31,01% das cepas resistentes à eritromicina. Os fatores de virulência mais comumente detectados foram ace e gelE. Embora limitados a uma única fazenda, esses dados indicam que a aquicultura pode ser uma fonte de enterococos resistentes e virulentos. Este estudo é o primeiro passo para melhorar nosso entendimento da distribuição, resistência e perfil de virulência em enterococos isolados de ambientes de piscicultura no sul do Brasil.
ABSTRACT
The association of wild grasses with diazotrophic bacteria in Brazilian biomes is poorly understood. The isolation and characterization of bacteria associated with wild grasses can contribute to understand the diazotrophic ecology as well as to identify bacteria with biotechnological applications. In this study, we isolated and characterized diazotrophic bacterial isolates from Oryza glumaepatula collected in Cerrado and Forest areas of the Amazon in Roraima State, Brazil. Healthy O. glumepatula plants were collected at five sampling sites at Forest and seven at Cerrado, respectively. The plants were collected at the Cerrado areas in September 2008 while the Forest plants were collected in June/2008 and April/2009. The plants and the soil adhering to the roots were transferred to pots and grown for 35 days in greenhouse conditions. During the harvest, the shoots and the roots were crushed separately in a saline solution; the suspension was diluted serially and inoculated in Petri dishes containing Dyg’s medium. All distinct bacterial colonies were purified in the same medium. The diazotrophic capacity of each bacterium in microaerophilic conditions was assessed in semisolid BMGM medium. In addition, the pellicles forming bacterial isolates were also evaluated by PCR amplification for nifH gene. The diversity of nifH+ bacteria was analyzed by Box-PCR fingerprinting. For selected strains, the growth promoting capacity of O. sativa as a model plant was also evaluated. A total of 992 bacterial isolates were obtained. Fifty- one bacteria were able to form pellicles in the semisolid medium and 38 also positively amplified the 360bp nifH gene fragment. Among the 38 nifH+ isolates, 24 were obtained from the shoots, while 14 originated from the roots. The Box-PCR profiles showed that the bacterial isolates obtained in this study presented a low similarity with the reference strains belonging to the Herbaspirillum, Azospirillum and Burkholderia genus. The growth- promoting ability was confirmed for at least five isolates. For these bacteria, the root and shoot growing results showed higher increases when compared to those observed in plants inoculated with the evaluated reference strains. These results indicate that O. glumaepatula is colonized by a high diverse diazotrophic community in the Brazilian Amazon. Further investigations are now being carried out to determine the taxonomic positions of these isolates and their growth promoting mechanisms.
La asociación de gramíneas silvestres con bacterias diazotróficas en los biomas brasileños es poco conocida. El aislamiento y caracterización de las bacterias asociadas con gramíneas silvestres puede contribuir a entender la ecología de las diazotróficas y bacterias con aplicaciones biotecnológicas. En este estudio, caracterizamos aislamientos bacterianos de diazotróficas de Oryza glumaepatula recolectadas en Cerrado y zonas boscosas de la Amazonía en el estado de Roraima, Brasil. Plantas sanas de O. glumepatula fueron recolectadas en cinco zonas boscosas y siete en Cerrado. Las plantas de Cerrado fueron recolectadas en septiembre 2008, mientras que las del bosque en Junio 2008 y Abril 2009. Las plantas y el suelo adherido a las raíces se transfirieron a macetas y se cultivaron durante 35 días en condiciones de invernadero. Durante la cosecha, los brotes y las raíces se trituraron por separado en una solución salina, la suspensión se diluyó en serie y se inocularon en placas Petri que contenían medio Dyg. Todas las colonias de bacterias se purificaron en el mismo medio. Se evaluó la capacidad diazotrófica de cada bacteria en condiciones microaerofílicas en medio semisólido BMGM. Además, los aislamientos bacterianos que formaron películas se evaluaron también mediante amplificación por PCR para el gen nifH. La diversidad de bacterias nifH+ se analizó por Huella Genética utilizando la Reacción en Cadena de la Polimerasa. Para las cepas seleccionadas, la capacidad de promover el crecimiento de O. sativa como modelo de planta también se evaluó. Se obtuvo un total de 992 cepas bacterianas. Cincuenta y un bacterias fueron capaces de formar películas en el medio semisólido y 38 amplificaron positivamente el fragmento 360bp del gen nifH. De los 38 aislamientos de nifH+, 24 fueron obtenidos de los brotes, mientras que 14 se originaron a partir de las raíces. Los perfiles de PCR-Box mostraron que los aislamientos bacterianos obtenidos en este estudio presentaron una baja similitud con las cepas de referencia pertenecientes a Herbaspirillum, Azospirillum y el género Burkholderia. La capacidad promotora del crecimiento fue confirmada por al menos cinco aislamientos. Para esta bacteria, la raíz y brote mostraron resultados de crecimiento mayores en comparación con los observados en las plantas inoculadas con las cepas de referencia. Estos resultados indican que O. glumaepatula es colonizada por una muy diversa comunidad diazotrófica en la Amazonia brasileña. Se están llevando a cabo otras investigaciones para esclarecer la taxonomía de estas cepas y sus mecanismos para promover el crecimiento.
Subject(s)
Bacteria/isolation & purification , Oryza/microbiology , Brazil , Bacteria/classification , Bacteria/genetics , Polymerase Chain ReactionABSTRACT
Cowpea (Vigna unguiculata) is an important legume cultivated in central Amazonia, but its rhizobia have been little studied. The present study aimed to evaluate the effectiveness and to characterize phenotypically the population of indigenous rhizobia that infect cowpea in the region. The rhizobia population from Novo Ayrão soils provided the highest shoot, root and total dry matter yields, number of nodules and nodule dry weights in cowpea plants; however, they were not different from those found for the control treatment with N. Based on phenotypic criteria, it was possible to identify a wide diversity of populations of rhizobia contained in Amazonian soils.
O feijão-caupi (Vigna unguiculata) é uma cultura importante na Amazônia Central, mas os rizóbios associados a essa leguminosa são poucos estudados. O objetivo deste estudo foi avaliar a efetividade e caracterizar fenotipicamente os isolados de rizóbio que nodulam feijão-caupi na região. As populações de rizóbio de Novo Ayrão proporcionaram as maiores produções de matéria seca da parte aérea e total, raiz, número de nódulos e peso dos nódulos secos nas plantas de feijão-caupi; porém, não diferiram do tratamento testemunha com N. Com base nos critérios fenotípicos avaliados, foi possível identificar uma ampla diversidade de populações de rizóbios contidos nos solos da Amazônia.
ABSTRACT
A adaptação das plantas à baixa fertilidade dos solos amazônicos é uma alternativa de baixo insumo que satisfaz à maioria dos produtores regionais. Essa adaptação pode estar relacionada às micorrizas arbusculares, que podem aumentar a capacidade das plantas em absorverem os nutrientes do solo. O estudo foi conduzido num plantio de bananeiras sobre um Latossolo amarelo na Faculdade de Ciências Agrárias (Fundação Universidade do Amazonas), objetivando verificar a colonização de fungos micorrízicos e teores de nutrientes foliares das cultivares de bananeira Maçã, Pacovan e Prata, durante três meses de avaliações (Dezembro/98, Janeiro e Fevereiro/99). Coletou-se amostras de raízes para avaliar as taxas de colonização e amostras foliares para verificar os teores de macro e micronutrientes. As médias da colonização radicular por fungos micorrízicos foram de 60,7 por cento na cultivar Maçã, 55,2 por cento na Pacovan e 53,6 por cento na Prata. Na amostragem feita em dezembro de 1998, a cultivar Maçã apresentou menor colonização micorrízica (48,3 por cento das raízes), do que a Pacovan (73,6 por cento) e Prata (67,8 por cento). No mês de janeiro de 1999 essa situação se inverteu: a Maçã apresentou a maior colonização micorrízica (75,3 por cento) quando comparada com a da Pacovan (47,8 por cento) e Prata (40,3 por cento). As cultivares não apresentaram diferenças entre si quanto às concentrações de P e Fe, mas houve uma variação significativa entre elas quanto aos teores de Ca, Mg, K, Zn, Cu e Mn. A colonização radicular por fungos micorrízicos correlacionou-se positivamente com os teores de Ca, K e Zn na cultivar Maçã e, Cu na cultivar Prata. Estas correlações positivas permitem inferir que a associação micorrízica foi importante no estímulo às absorções de Ca, K e Zn pela cultivar Maçã e Cu pela Prata nas bananeiras de cinco anos na fase de produção comercial.
Plant adaptation to low fertility of Amazonian soils is a low input alternative which satisfies most of the regional producers. Adaptation can be related to arbuscular mycorrhizae, that can increase the plant's capacity to absorb soil nutrients. This study was carried out in a banana plantation on a yellow Oxisol in the Agrarian Sciences Faculty (University of Amazonas Foundation), to verify the mycorrhizal colonization and the plant's nutrient status in the banana cultivars Maçã, Pacovan and Prata, during three months of evaluations (December/98, January and February/99). Samples of roots were collected to evaluate the rates of mycorrhizal colonization and leaves to verify the macro and micronutrient concentrations. The average of mycorrhizal colonization were 60.7 percent in the cultivar Maçã, 55.2 percent in Pacovan and 53.6 percent in Prata. Sampling done in December 1998 showed that the cultivar Maçã had lower fungal colonization (48.3 percent of the roots) than Pacovan (73.6 percent) and Prata (67.8 percent). In January 1999 the situation was inverted: Maçã presented the highest colonization (75.3 percent) when compared with Pacovan (47.8 percent) and Prata (40.3 percent). No difference in P and Fe concentrations was observed among cultivars, but there was significant variation among them for Ca, Mg, K, Zn, Cu and Mn. The mycorrhizal colonization was correlated positively with Ca, K and Zn in the cultivar Maçã, and Cu in Prata. These positive correlations allow us to infer that the mycorrhizal association was important to stimulate Ca, K and Zn absorption in the cultivar Maçã, and Cu in Prata in the commercial production stage of five years old banana trees.