Activity, structure and functionality of benthic microbial community in response to multiple contaminants exposure: assessment of environmental quality in Sepetiba Bay (Rio de Janeiro State, SE - Brazil)

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MetadadosDescriçãoIdioma
Autor(es): dc.contributorSantos, Elisamara Sabadini-
Autor(es): dc.contributorBidone, Edison Dausacker-
Autor(es): dc.contributorDuran, Robert-
Autor(es): dc.contributorLaureau, Cristiana Cravo-
Autor(es): dc.contributorJurelevícius, Diogo de Azevedo-
Autor(es): dc.contributorNóbrega, Gabriel Nuto-
Autor(es): dc.contributorMachado, Wilson Thadeu Valle-
Autor(es): dc.creatorVanessa de Almeida Moreira-
Data de aceite: dc.date.accessioned2024-07-11T18:38:23Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2024-07-11T18:38:23Z-
Data de envio: dc.date.issued2022-08-31-
Data de envio: dc.date.issued2022-08-31-
Fonte completa do material: dc.identifierhttp://app.uff.br/riuff/handle/1/26185-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/774477-
Descrição: dc.descriptionCoastal ecosystems are impacted by persistent and bioaccumulative contaminants, such as metals, affecting the metabolism, structure, diversity, and functional dynamics of benthic microbial communities. Sepetiba Bay (SB), located in Rio de Janeiro state (SE-Brazil), suffers mainly from chronic metallic contamination. The Quality Ratio (QR) index was applied through the integration of physical (fine-grain content – silt + clay) and geochemical (TOC and degree of metal contamination – CF) and microbiological parameters (Esterase – EST - and Dehydrogenase – DHA – enzyme activities) of the in situ microbial community to classify the ecological risk of sediments. Thus, SB was segregated into the internal (higher continental contributions and anthropogenic pressure), with greater eutrophication and CF, and the external sectors evidencing the accessibility (low-cost and fast) and efficiency of QR for assessing ecological risks. Microbial community data were obtained through fragments of the 16S rRNA gene sequencing, showing significant differences among SB sectors and QR classes. Significant higher microbial Amplicon Sequence Variant (ASV) richness and Shannon's diversity index were found in the external sector compared to the internal sector. Proteobacteria (53.5%) was the most abundant phylum at SB, with a predominance of the Gammaproteobacteria (29%) and Deltaproteobacteria (21%) that play important roles in biogeochemical cycles and presented the highest relative abundances in the internal sector. The prokaryotic classes with higher abundances in the internal sector (i. e., Thermococci, Thermoplasmata, and Thermodesulfovibrionia) follow the reducing nature of the area, presenting methanogenic and sulfate-reduction metabolisms. Conversely, the external sector presents higher abundances of taxa sensitive to contaminants (e.g., Nitrososphaeria), confirmed by the negative correlation with CFs and the relevance on low/moderate ecological risks stations. Some bacterial taxa classified as sensitive/indifferent to pollutants (ecological group - EG I) in the microgAMBI original taxa list changed to tolerant/opportunistic classification (EG III) when considering their positive correlation with metals. The microgAMBI index, after calibration, assigned mainly a poor ecological status to SB – in both internal and the external sectors stations - reflecting the history of multiple contaminations, eutrophication, and the dispersion of the contaminants and organic load due to the clockwise hydrodynamic circulation of the bay. Signal transduction, cellular community, membrane transport, and cell motility are the most important metabolic pathways in the SB internal sector, reinforcing the idea that these functions are typical of eutrophic/anoxic/highly polluted environments as reported in the literature. The SB prokaryotic community is adapted, capable of maintaining normal growth and metabolic functions despite the chronic exposition to contaminants, suggesting that resistance has been reached. This fact is proven by the presence of genes associated with metal homeostasis, in which the higher proportions are found in internal sector stations. Twelve genes that code for multidrug/antibiotic resistance showed a positive correlation with CFs and genes that code for metal homeostasis, indicating the co-selection of antibiotic resistance genes, supporting the metallic pollutants as good indicators of the multiple contaminations. The structure and diversity of the microbial community proved to be very good bioindicators, corroborating and validating the results from the QR index application in SB.-
Descrição: dc.descriptionOs ecossistemas costeiros são impactados por contaminantes persistentes e bioacumulativos, como metais, afetando o metabolismo, a estrutura, a diversidade e a dinâmica funcional das comunidades microbianas bentônicas. A Baía de Sepetiba (BS), localizada no estado do Rio de Janeiro (SE-Brasil), sofre majoritariamente com contaminação metálica crônica. O índice Quality Ratio (QR) foi aplicado por meio da integração de parâmetros físicos (teor de grãos finos - silte + argila), geoquímicos (TOC e grau de contaminação metálica - CF) e microbiológicos (atividade das enzimas Esterase - EST - e Desidrogenase - DHA) da comunidade microbiana in situ para classificar o risco ecológico sedimentar. Assim, a BS foi segregada em setores interno (maiores contribuições continentais e pressão antrópica), com maior eutrofização e CF, e externos evidenciando a acessibilidade (baixo custo e rapidez) e eficiência do QR para avaliação de risco ecológico. Dados da comunidade microbiana foram obtidos por meio do sequenciamento de fragmentos do gene 16S rRNA, mostrando diferenças significativas entre os setores da BS e as classificações do QR. A riqueza microbiana dos ‘Amplicon Sequence Variants’ (ASV) e o índice de diversidade de Shannon apresentarem-se significativamente maiores no setor externo em comparação com o setor interno. Proteobacteria (53,5%) foi o filo mais abundante na BS, com predomínio das classes Gammaproteobacteria (29%) e Deltaproteobacteria (21%) que desempenham papéis importantes nos ciclos biogeoquímicos e predomínio no setor interno. As classes procarióticas com maiores abundâncias no setor interno (isto é, Thermococci, Thermoplasmata e Thermodesulfovibrionia) seguem a natureza redutora da área, apresentando metabolismo metanogênico e sulfato redutor. Em contrapartida, o setor externo apresenta maiores abundâncias de táxons sensíveis a contaminantes (por exemplo, Nitrososphaeria), confirmado pela correlação negativa com CFs e a relevância destes em estações de baixo/moderado risco ecológico. Alguns táxons bacterianos classificados originalmente como sensíveis/indiferentes a poluentes (grupo ecológico - EG I), na lista de táxons do microgAMBI, mudaram para a classificação tolerante / oportunista (EG III) ao considerar sua correlação positiva com metais. O microgAMBI, após calibração, atribuiu principalmente um estado ecológico ‘pobre’ à BS – considerando as estações dos setores interno e externo - refletindo o histórico de contaminações múltiplas, eutrofização e a dispersão dos contaminantes e carga orgânica devido à circulação hidrodinâmica no sentido horário na região. Transdução de sinal, comunidade celular, transporte de membrana e motilidade celular são as vias metabólicas mais importantes no setor interno do BS, reforçando a ideia de que essas funções são típicas de ambientes eutróficos / anóxicos / altamente poluídos, conforme relatado na literatura. A comunidade procariótica da BS está adaptada, capaz de manter o crescimento e ast funções metabólicas normais apesar da exposição crônica a contaminantes, sugerindo que a resistência foi alcançada. Este fato é comprovado pela presença de genes associados à homeostase de metais, nos quais as maiores proporções são encontradas em estações do setor interno. Doze genes que codificam para resistência a múltiplas drogas/antibióticos apresentaram correlação positiva com CFs e genes que codificam para homeostase de metais, indicando a co-seleção de genes de resistência a antibióticos, corroborando que os contaminantes metálicos são representativos da contaminação múltipla da BS. A estrutura e a diversidade da comunidade microbiana mostraram-se muito boas bioindicadoras, corroborando e validando os resultados da aplicação do índice QR na BS.-
Descrição: dc.description135 f.-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Idioma: dc.languageen-
Direitos: dc.rightsOpen Access-
Direitos: dc.rightsCC-BY-SA-
Palavras-chave: dc.subjectMetal pollution-
Palavras-chave: dc.subjectQuality Ratio index-
Palavras-chave: dc.subjectMicrogAMBI index-
Palavras-chave: dc.subjectMetal homeostasis genes-
Palavras-chave: dc.subjectAntibiotic resistance genes-
Palavras-chave: dc.subjectPoluição do mar-
Palavras-chave: dc.subjectPoluição metálica-
Palavras-chave: dc.subjectÍndice Quality Ratio-
Palavras-chave: dc.subjectÍndice MicrogAMBI-
Palavras-chave: dc.subjectGenes de homeostase metálica-
Palavras-chave: dc.subjectGenes de resistência a antibióticos-
Título: dc.titleActivity, structure and functionality of benthic microbial community in response to multiple contaminants exposure: assessment of environmental quality in Sepetiba Bay (Rio de Janeiro State, SE - Brazil)-
Título: dc.titleAtividade, estrutura e funcionalidade da comunidade microbiana bentônica em resposta à exposição a múltiplos contaminantes: avaliação da qualidade ambiental da Baía de Sepetiba (Rio de Janeiro, SE - Brasil)-
Tipo de arquivo: dc.typeTese-
Aparece nas coleções:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense - RiUFF

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