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Title: Métodos moleculares aplicados a biotecnologias relacionadas ao ciclo do enxofre.
Authors: Rodrigues, Isabel Cristina Braga
metadata.dc.contributor.advisor: Leão, Versiane Albis
Keywords: Sulfatos
Reatores anaeróbios
Reator fluidizados
Bactérias anaeróbicas
Lixiviação bacteriana
Issue Date: 2012
Publisher: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. PROÁGUA, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto.
Citation: RODRIGUES, I. C. B. Métodos moleculares aplicados a biotecnologias relacionadas ao ciclo do enxofre. 2012. 108 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) – Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2012.
Abstract: Um dos focos deste trabalho foi determinar a técnica molecular mais apropriada para determinar a comunidade microbiana formada por bactérias redutoras de sulfato (BRS) e fermentadoras, presentes em reatores anaeróbios do tipo UASB e de leito fluidizado, tratando efluente rico em sulfato. Além disso, aplicar a mesma metodologia para confirmar as espécies microbianas presentes em colunas de biolixiviação. Inicialmente, foi extraído DNA genômico representativo das várias condições de operação dos reatores e a seguir, gerados amplicons utilizando primers gênero específicos, para posterior clonagem e sequenciamento. A diversidade foi investigada utilizando as técnicas de RFLP, BOX-PCR e PCR-DGGE e, para a quantificação bacteriana, método de PCR quantitativo (qPCR). Os resultados, para o reator UASB, sugeriram a presença dos gêneros Desulfomonas, Desulfobulbus ou Desulfobacter, indicando a presença de BRS que oxidam incompletamente o substrato orgânico a acetato e do gênero Clostridium responsável pela fermentação do lactato a propionato. A recirculação do efluente neste reator favoreceu a predominância de Desulfobulbus, gênero de BRS que utiliza o propionato na redução de sulfato. No reator de leito fluidizado, observou-se que mudanças na relação DQO/SO4 2- não inibiram o crescimento de bactérias do gênero Clostridium, entretanto houve uma alteração na população de BRS, sugerindo a presença de Desulfotomaculum e Desulfomicrobium. Além disso, a troca de lactato por glicerol não afetou o crescimento do micro-organismos do gênero Clostridium. As análises de RFLP, BOX-PCR e PCR-DGGE mostraram uma grande diversidade microbiana presente em ambos os reatores de redução de sulfato, que pode afetar a eficiência do processo. A avaliação dos micro-organismos presentes em colunas de biolixiviação envolveu a metodologia de PCR utilizando primers específicos, RFLP e PCR-DGGE. Estes sistemas mostram ecologia bastante simples e baixa diversidade. Para as colunas a 35ºC, predominou o gênero Acidithiobacillus e para as colunas a 50ºC, o gênero Sulfobacillus. Os resultados obtidos neste trabalho mostram que as metodologias de BOX-PCR e PCR-DGGE são ideais para um estudo longitudinal de reatores anaeróbios de redução de sulfato e colunas de biolixiviação e que, devido à similaridade evolutiva entre as espécies de BRS, a clonagem dos produtos de PCR permite uma melhor análise dos dados, sendo a melhor estratégia.
metadata.dc.description.abstracten: The objectives of this study were twofold: (i) the selection of molecular biology techniques suitable for the monitoring over time of the microbial diversity present in both UASB-type and fluidized-bed reactors, treating sulfate-laden effluents; and (ii) to confirm the microbial strains inoculated in bioleaching columns processing copper sulfide ores. Initially, genomic DNA of samples representing different operational conditions of both reactors was extracted prior to the production of amplicons, utilizing genus-specific primers, followed by cloning and sequencing. Microbial diversity was determined using techniques such as RFLP BOX-PCR and PCR-DGGE, whereas quantitative PCR (qPCR) was applied for quantification of selected bacterial strains. The results obtained for the UASB reactor showed the presence of Desulfomonas, Desulfobulbus and Desulfobacter genera, i.e the presence of sulfate reducing bacteria (SRB) that oxidize incompletely the organic substrate to acetate. It was also detected the presence of Clostridium sp. which accounts for lactate fermentation and propionate production. Effluent recirculation in the UASB reactor contributed to the presence of Desulfobulbus, a SRB strain that can oxidize propionate during sulfate reduction. In the fluidized-bed reactor it was observed that changes in the COD/Sulfate ratio did not inhibit the growth of Clostridium sp and Desulfotomaculum and Desulfomicrobium were the dominant SRB genera. Additionally, as glycerol replaced lactate as the electron and carbon source in the fluidized-bed reactor, the growth of Clostridium sp. was not affected. The RFLP, BOX-PCR and PCR-DGGE techniques showed an important microbial diversity in both sulfate-reducing bioreactors. The analysis of the microbial diversity present in the copper bioleaching columns was carried out applying PCR with species-specific primers, RFLP and PCR-DGGE. It was determined that the ecology of such systems is simple with low microbial diversity. In the columns at 35oC, Acidithiobacillus was dominant genera, whereas Sulfobacillus was confirmed in the columns working at 50oC. The results herein presented indicated that the BOX-PCR and PCR-DGGE techniques are ideal for a longitudinal study of both anaerobic sulfatereduction and sulfide bioleaching and that because of the evolutionary similarity between the different SRB species, the cloning of PCR products enables better data analysis and is a suitable strategy to investigate microbial diversity, accordingly.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/2959
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