Piracicaba 2012 AGRADECIMENTOS À Deus, por fornecer alimento ao meu espírito e me garantir saúde em toda minha empreitada. Este é o momento de expressar sinceros agradecimentos a todos familiares e amigos, que foram imprescindíveis para o desenvolvimento deste trabalho e nesta fase da minha vida. Desta maneira, após quatro anos de no laboratório de Biologia Celular e Molecular (CENA/USP), deixo aqui meu agradecimento a todas as pessoas e agências de fomento, que foram de grande valia em minha

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... rmação profissional e contribuíram de grande maneira para a conclusão desta etapa da minha vida. Meus sinceros agradecimentos: À Profa. Dra. Siu Mui Tsai, minha orientadora e amiga, por todo apoio, carinho, ensinamentos e confiança a mim dedicados. Obrigada querida Tsai. Aos professores Dr. Wenceslau G. Teixeira, Dr. James M. Tiedje, Dra. Shoko Iwai pela ajuda concedida para realização do meu trabalho. À Adriana Martineli e às funcionárias da Pós-graduação do Cena, Neuda, Sonia, Claudia e Alzira, por toda a ajuda durante o doutorado, pela paciência e compreensão. À Marilia Henyei, pela imensa ajuda com a formatação das referências e normas. À nossa querida secretária multi tarefas, Lud, por toda ajuda, conversas, risadas, por sua amizade e por ser tão prestativa. Aos queridos técnicos do Laboratório de Biologia Celular e Molecular, Fábio Duarte, Elias Gomes, Wagner Piccinini e Francisco Montrazi (in memorian), pela ajuda sempre, pela disposição, pela amizade. À todos os amigos de laboratório que tornaram meu trabalho mais leve, e meu dia a dia mais feliz. É difícil falar de todos, mas acredito que cada um foi especial à sua maneira: Às minhas amigas, parceiras, as meninas da "Terra Preta" Mari, Fabica e Amanda. Obrigado por tanta ajuda, pelas discussões, por me permitirem ensinar e principalmente aprender. Adoro vocês! Ao querido amigo Lucas, que tanto me ajudou no meu trabalho, pelos conselhos e amizade. Obrigado pelo companheirismo em Wageningen e por proporcionar minha amizade com sua querida esposa Edilaine (Di), outra pessoa especial a quem também agradeço pela amizade. Aos queridos Ana Beraldo e Enéas (do CENA!!), pela amizade, carinho, almoços, conversas e por serem tão dedicados à nossa amizade. À nossa querida Pós-Doc, Dani Caldas, pelos ensinamentos, pelas aulas incríveis, pelas boas risadas, e viagens animadas. Aos colegas Acácio, Fernandinha, Aline, Dennis e Jane. Obrigado por compartilharem dúvidas e conhecimento comigo, por me ensinarem tanto. Ao meu namorado Francisco Dini Andreote (Fan), por participar desta etapa tão importante da minha vida. Obrigada pela ajuda prestada no meu trabalho, por todo amor, carinho e amizade. Agradeço-te por cuidar tão bem de mim. Aos meus avós Júlia de Lima, Zezinho Nascimento (in memorian), Marly Brossi (in memorian) e Tavinho Brossi, que também foram bases na construção do meu caminho. À minha família "emprestada", Fátima Dini, Paula, Cardena, Fernando, Fellipe, Cris e Giovanni (Giggio), pelo carinho. À CNPq (Processo 474455/2007-6), CAPES e FAPESP (Processo 2011/50914 BIOTA/FAPESP) pelas concessões de bolsa e financiamento da pesquisa. Enfim, a todos aqueles que contribuíram de alguma forma para a realização deste trabalho, meus sinceros agradecimentos. ABSTRACT BROSSI, M. J. L. Catabolic genes diversity in "Amazon Dark Earth" under different land uses 2012. 164 f. Tese (Doutorado) -Centro de Energia Nuclear na Agricultura, Universidade de São Paulo, Piracicaba, 2012. "Amazon Dark Earths" (ADE) is a term used to describe the anthropic horizons in Amazon soils. These soils are characterized by high concentrations of nutrients, organic matter and black carbon. From the microbiological point of view, the importance of these soils mainly resides in the fact that they constitute a highly diverse microbial habitat, and also an environment for performing various biodegradation processes largely dependent of microbial enzymes, as dioxygenases, that can transform organic compounds in source of carbon and energy. In this context, this study aimed to analyze the functional diversity of bacteria catabolic genes and also analyze potentially hydrocarbons degrader bacteria, based on methods of isolation and culture, followed by molecular approaches (sequencing and quantification of genes encoding the dioxygenase enzyme) additionally to a study of aromatic hydrocarbons incubation of soils and its influence in the diversity and quantity of the catabolic gene. This study aims to understand the relationship between the abundance, richness, diversity and functionality of these genes in ADE soil samples compared to their original soil samples, also called adjacent soils (ADJ), under different land uses (secondary forest -SF and agricultural cultivation -CULT). The results generated from the isolation and bioassay showed wide variety of genera and species described as degrading aromatic compounds and it was possible to observe the predominance of bacterial genera closely related to biodegradation processes, e.g., Pseudomonas, Burkholderia, Sphingomonas and representatives the genera Bacillus, Enterobacter, Serratia, among others. With these results was also observed differences in bacterial communities compared the different sites analyzed. Some genera were unique to each site, which shows a difference in bacterial community according to the soil type (ADE and ADJ) and its use (FS and CULT), and the ADE soils showed a higher amount and number of phylotypes potentially degrading than the ADJ sites which demonstrates the immense potential of ADE soils in bacteria processes with biotechnological importance. The clone libraries and pyrosequencing of catabolic bph gene showed greater diversity and species richness at TPI sites when compared to ADJ sites. The abundance of this gene determined by quantitative PCR showed a greater number of copies of this gene in TPI soils compared to ADJ soils. The results of the microcosms allowed observing changes in the community structure of bph gene after incubation of soil. In this study it was observed a rise in the number of catabolic gene copies after the incubation. Generally this work demonstrated the potential of ADE soils for functional diversity study of catabolic genes and allowed to observe that the diversity of this gene is more influenced by soil type (ADE or ADJ) than by land uses (secondary forest or agricultural cultivation). Keywords -Amazon Dark Earth. Functional diversity. Catabolic genes. CARREDANO, E.; KARLSSON, A.; KAUPPI, B.; CHOUDHARY, D.; PARALES, R. E.; PARALES, J. V.; LEE, K.; GIBSON, D. T.; EKLUND, H.; RAMASWAMY, S. Substrate binding site of naphthalene 1,2-dioxygenase: functional implications of indole binding. CHAI, B.; FARRIS, R.J.; WANG, Q.; KULAM-SYED-MOHIDEEN, A.S.; CGARRELL, D.M.; BANDELA, A.M.; CARDENAS, E.; GARRITY, G.M.; TIEDJE, J.M. The ribosomal database project (RDP-II): introducing myRDP space and quality controlled public data.