No abstract

The biological nitrogen fixation constitutes a strategy to accelerate soil reclamation and the symbiotic systems Rhizobium-legume is the major N2-fixing in which the enzyme carboxymethyl cellulase plays a key role. As many rhizobia species are cellulase negative, the association with cellulolytic bacteria can be a strategy for the recovery of degraded ecosystems. It has been hypothesized that the sharing of resources should mostly be prevalent among phylogenetically and metabolically different species. Accordingly, twenty-seven actinobacteria isolates from Actinobacteria phyla and twenty-six rhizobia isolates from Proteobacteria phyla were selected from the bacterial collection of the Laboratory of Environmental Microbiology of the Federal University of Ceará. The presence of cellulolytic activity was observed for the rhizobia isolates at 28 °C and for actinobacteria isolates at 28, 39, 41, 43 and 45 °C. Rhizobia isolates deficient in cellulase and actinobacteria isolates with enzymatic activity detected at higher temperature were selected and characterized. The antagonism between isolates of two groups was tested and the pairs antagonistic were eliminated. The cross-feeding test between actinobacteria and rhizobia isolates was realized in a chemically defined medium containing carboxymethyl-cellulose as the only carbon and energy source. Growth of rhizobia strains in 50% of the pairwise indicated that the cellulose hydrolyzed by actinobacteria was used as substrate for the growth of the rhizobia. The Bradyrhizobium strain R10 associated with Streptomyces strains A09 and A18 and Nocardia A11 are promissory inoculants for recovery of semi-arid regions.

RESUMOO semiárido do Nordeste brasileiro, representado pelo bioma Caatinga, caracterizase como um ambiente de pouca disponibilidade hídrica e solos rasos, que refletem diretamente no equilíbrio do ecossistema. A irrigação é considerada uma opção estratégica para reduzir essa escassez e melhorar as características do solo. Por outro lado, a água utilizada na irrigação pode induzir a deposição de sais aumentando a salinidade, já elevada em áreas semiáridas, promovendo a degradação química e biológica do solo. Considerando o papel ecológico das actinobactérias no solo, esse trabalho objetivou quantificar, e avaliar o efeito da irrigação sobre a diversidade cultural de actinobactérias do solo de mata nativa e de um perímetro irrigado de uma região de Caatinga. Para isso, amostras de solo de ambas as áreas foram coletadas de uma região do semiárido no Estado do Ceará e a população de actinobactérias foi quantificada, sendo isoladas e caracterizadas um total de 39 cepas. A densidade populacional ficou em torno de 1,0 x 10 5 UFC. g -1 e não variou entre as áreas avaliadas. As cepas foram classificadas em dezessete grupos em relação às características culturais avaliadas. Os índices de diversidade Shanonn e de Simpson e o de riqueza de Margalef foram maiores nas áreas irrigadas e a cobertura vegetal não influenciou a diversidade. ABSTRACTThe semi-arid region of northeastern Brazil, represented by the Caatinga biome, is characterized as an environment of low water availability and shallow soils, which reflect directly on ecosystem balance. Irrigation is considered a strategic option to reduce this shortage and improve soil characteristics. On the other hand, water used for irrigation can induce the deposition of salts increasing salinity, already high in semi-arid areas, promoting chemical degradation and biological soil. Considering the ecological role of actinobactéria in the soil, this study aimed to quantify and evaluate the effect of irrigation on the cultural diversity of actinobacteria in soil of the native and irrigated perimeter of a Caatinga region. For this, soil samples from both areas were collected in a semi-arid region in the state of Ceará and the population of actinobacteria was quantified, being isolated and characterized a total of 39 strains. Population density was around 1.0 x 10 5 CFU.g -1 and did not vary among the evaluated areas. The strains were classified into seventeen groups regarding valued cultural characteristics. The Shanonn diversity index and Simpson and the richness of Margalef were higher in irrigated areas and the vegetation cover did not influence the diversity.

Actinobactérias são bactérias Gram-positivas encontradas principalmente no solo e que se destacam pela capacidade de produção de enzimas hidrolíticas, como amilase e celulase. Essas enzimas degradam, respectivamente, o amido e a celulose, substratos abundantes no solo, mas que por sua complexidade química são indisponíveis para nutrição de outros organismos. Essas bactérias também crescem em condições extremas, como as prevalentes no Semiárido nordestino, onde ainda são raros estudos sobre esse grupo microbiano. Assim, tendo em vista o crescente interesse sobre o funcionamento biológico do solo, aliado ao aspecto biotecnológico, esse trabalho teve por objetivo avaliar a atividade enzimática de vinte e oito cepas de actinobactérias dos gêneros Streptomyces, Terrabacter, Nocardia e Micromonospora isoladas de amostras de solo do Parque Nacional de Ubajara, no Estado do Ceará. As atividades amilolíticas e celulolíticas foram determinadas pelo índice enzimático correspondente à relação entre o diâmetro em milímetros do halo de hidrólise e o diâmetro em milímetros da colônia de cada cepa. A atividade celulolítica foi detectada em 75% e a amilolítica em 82% das cepas avaliadas. Uma das cepas avaliadas destacou-se com um índice enzimático da celulase igual a 6,90 enquanto o maior índice para a amilase foi 6,23. Os resultados indicaram o potencial ecológico e biotecnológico das actinobactérias do solo da região analisada. Actinobacterias are Gram-positive bacterias found in soil and are distinguished by their production of hydrolytic enzymes, such as amylase and cellulase. These enzymes degrade starch and cellulose, respectively, which are abundant substrates in soil, but that are unavailable for use by other organisms due to their chemical complexity. These bacteria grow in extreme conditions, such as those prevalent in the Brazilian semi-arid northeast, where there are also few studies about this microbial group. Thus, due to the growing interest in the biological functioning of the soil, together with the biotechnology aspect, this work aimed to evaluate the enzymatic activity of twenty eight strains of actinobacteria of the genus Streptomyces, Terrabacter, Nocardia, and Micromonospora obtained from the soil samples of the Ubajara National Park in the state of Ceará. The amylolytic and cellulolytic activities were determined by the enzymatic index corresponding to the relation between the diameter of hydrolysis halo, in millimeters, and the diameter in millimeters of the colony of each strain. The cellulolytic and amylolytic indexes were detected in 75% and 85% of the evaluated strains, respectively. One of the strains evaluated stood out with an enzyme cellulase index equal to 6.90 while the highest rate for amylase was 6.23. The results indicated the ecological and biotechnological potential of actinobacteria from the soil of analyzed region. Keywords: enzymes, bacteria, caatinga, Northeast

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RESUMO Os solos constituem a base de todos os ecossistemas terrestres abrigando uma grande diversidade de organismos que são vitais para manutenção de suas características biológicas. Fazendo parte deste ambiente diverso encontram-se as actinobactérias, um grupo microbiano que desempenha funções ecológicas importantes, como a reciclagem dos substratos orgânicos celulose e o amido, de elevada complexidade química e ampla disponibilidade no solo. Tendo em vista a importância ecológica e biotecnológica dessas enzimas, este trabalho objetivou avaliar a atividade amilolítica e celulolítica de 39 cepas de actinobactérias provenientes de amostras de solo de região semiárida, localizada no Perímetro Irrigado Baixo Acaraú (PIBAU) no município de Marco, Estado do Ceará. A atividade enzimática foi determinada pelo método da difusão em meio ágar específico com posterior mensuração em milímetros do halo de hidrólise de cada substrato e sua respectiva colônia. O Índice Enzimático foi determinado pela razão entre os respectivos halos de hidrólise. Dentre as 39 cepas avaliadas, 30 (76,92%) apresentaram produção de celulase, com destaque para a cepa BA-3 que apresentou o maior índice celulolítico (3,33), enquanto que 36 (92,3%) foram amilase positiva, apresentando índice amilolítico de até 6,02 (BA-8). Esses resultados demonstram a potencialidade enzimática de actinobactérias de ambientes semiáridos e apontam para sua utilização como ferramentas biotecnológicas na restauração de ambientes naturais degradados. PALAVRAS-CHAVE: Bactérias. Caatinga.Enzimas PRODUCTION CELLULASE AND AMYLASE OF ACTINOBACTERIA FROM BRAZILIAN SEMIARID ABSTRACT Soils are the basis of all terrestrial ecosystems housing a wide diversity of organisms that have vital role in maintaining their biological characteristics. As part of this diverse environment are the actinobcteria, a microbial group that have important ecological functions such as recycling of organic compounds cellulose and starch of high chemical complexity and wide availability in soil. In view of the biological and