Phenanthracene is a highly toxic organic compound capable of contaminating water and soils, and biodegradation is an important tool for remediating polluted environments. This study aimed to evaluate the effects of trace elements, cations, and environmental conditions on the activity of the protocatechol 3,4-dioxygenase (P3,4O) enzyme produced by the isolate Leifsonia sp. in cell-free and immobilized extracts. The isolate was grown in Luria Bertani broth medium (LB) amended with 250 mg L-1 of phenanthrene. Various levels of pH (4.0-9.0), temperature (5-80 °C), time (0-90 min), trace elements (Cu2+, Hg2+ and Fe3+), and cations (Mg2+, Mn2+, K+ and NH4+) were tested to determine which conditions optimized enzyme activity. In general, the immobilized extract exhibited higher enzyme activity than the cell-free extract in the presence of trace elements and cations. Adding iron yielded the highest relative activity for both cell-free and immobilized extracts, with values of 16 and 99 %, respectively. Copper also increased enzyme activity for both cell-free and immobilized extracts, with values of 8 and 44 %, respectively. Enzyme activity in the phosphate buffer was high across a wide range of pH, reaching 80 % in the pH range between 6.5 and 8.0. The optimum temperatures for enzyme activity differed for cell-free and immobilized extracts, with maximum enzyme activity observed at 35 ºC for the cell-free extract and at 55 ºC for the immobilized extract. The cell-free extract of the P3,4O enzyme exhibited high activity only during the first 3 min of incubation, when it showed 50 % relative activity, and dropped to 0 % after 60 min of incubation. By contrast, activity in the immobilized extract was maintained during 90 min of incubation. This isolate has important characteristics for phenanthrene biodegradation, producing high quantities of the P3,4O enzyme that forms part of the most important pathway for PAH biodegradation.

Com o objetivo de avaliar as alterações em algumas propriedades químicas do solo sob adição sucessiva de composto de lixo urbano, conduziu-se um experimento a campo, em um solo Argissolo Vermelho de textura média na Estação Experimental Agronômica da UFRGS. Os tratamentos constaram de cinco doses de composto (0, 20, 40, 80 e 160t ha-1), de um tratamento com adubo mineral e uma testemunha (Calagem e NPK), com aplicações sucessivas por um período de quatro anos. A adição de composto no solo aumentou o pH, CTC, C orgânico, N total, P e Na extraíveis, bem como da relação de adsorção de sódio (RAS), Ca e Mg trocáveis e o teor de K extraível após a terceira aplicação. O Al trocável teve os seus teores diminuídos após aplicações sucessivas de composto. Os resultados permitiram concluir que aplicação de até 80t ha-1 por ano de composto de lixo urbano pode ser considerada como adequada para melhorar e, ou, manter as propriedades químicas do solo.

In order to assess the changes in some chemical properties of soil under the successive addition of urban waste compost, it was conducted a field experiment in an Ultisol soil at Agronomic Experimental Station of UFRGS. The treatments consisted of five successive applications of different doses of municipal solid waste compost (0, 20, 40, 80 and 160t ha-1) for a period of four years and a comparative treatment with mineral fertilizer and a control (without compost and fertilization). The addition of the compost increased soil pH, CEC, organic C, total N, extractable P and Na and the sodium adsorption ratio (SAR), calcium, and magnesium and extractable K after the third application. The exchangeable Al had their levels reduced by successive applications of compost. The results showed that application of up to 80t ha-1 yr-1 of urban waste compost can be the dose recommended to improve and maintain the chemical properties of soil.

O antraceno e os demais hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAPs) podem ser removidos do solo pela biorremediação, cuja eficiência é limitada se as condições físicas e químicas não forem favoráveis à sobrevivência e à atividade dos microrganismos degradadores. O objetivo do presente estudo foi avaliar a influência do pH, da umidade e da disponibilidade de nitrogênio, de fósforo, de ferro e de enxofre na biorremediação de um solo contaminado com antraceno. Para tanto, amostras de um solo arenoso foram contaminadas em laboratório com 500mg kg-1 de antraceno e a mineralização desse poluente foi quantificada por respirometria. As maiores mineralizações ocorreram nos tratamentos com as maiores umidades e os pH avaliados. A adição de 100kg ha-1 ou mais de nitrogênio no solo e a redução da relação C HAP-N para valores inferiores a 120:17 diminuíram a mineralização do antraceno. O aumento da disponibilidade do fósforo, do ferro e do enxofre e a presença de amplas relações C HAP:P no solo não influenciaram a mineralização do antraceno. A correção do pH e o adequado fornecimento de água possibilitaram a biorremediação desse solo em curto período de tempo.

The anthracene, as well as the others polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH), can be removed from the soil by bioremediation, whose efficiency is limited under unfavorable physical and chemical conditions to the survival and activity of the microbial degraders. The objective of this study was to evaluate the influence of pH, water content, and nitrogen, phosphorus, iron and sulfur concentrations in the bioremediation of a soil contaminated with anthracene. Samples of a sandy soil were contaminated in laboratory with anthracene (500mg kg-1) and the mineralization was evaluated by respirometry. The highest anthracene mineralization was verified in the soil with the highest water content and pH value studied. The addition of 100kg ha-1 nitrogen in the soil and the consequent reduction of CPAH-N ratio to values lesser than 120:17 reduced anthracene mineralization. The increase of phosphorus iron and sulfur availability and wide CPAH-P (120:1 to 120:22) ratios in the soil did not influence anthracene mineralization. The pH correction and appropriate water supply made possible the bioremediation of the soil polluted with anthracene in a short period of time.

Bactérias diazotróficas endofíticas são capazes de promover o crescimento do milho por meio da fixação biológica do nitrogênio (FBN) ou pela produção de fitormônios. Neste estudo, objetivou-se caracterizar a diversidade de bactérias diazotróficas endofíticas associadas a plantas de milho em diferentes locais do Rio Grande do Sul, que apresentavam variações de clima e solo. Para isso, foi usado um método baseado na amplificação do gene nifH grupo I, na análise de fragmentos de restrição (PCR-RFLP) e no seqüenciamento dos genes amplificados. Foram calculados os índices de Shannon-Weaver e Equitabilidade para estimar a diversidade dos diazotróficos, bem como a diversidade de nucleotídeos e divergência entre seqüências, para estimar a diversidade genética das comunidades amostradas. Na avaliação da diferenciação entre as comunidades foi utilizado o teste F ST. Foi detectada maior variação entre as comunidades das diferentes regiões do Estado do que dentro das comunidades de cada região avaliada, particularmente entre comunidades provenientes de diferentes tipos de solo, regime pluviométrico e regiões geográficas. O índice de diversidade de Shannon-Weaver indicou diferenças em termos de diversidade de unidades taxonômicas entre as comunidades avaliadas. As comunidades amostradas da região norte do Rio Grande do Sul, que mostrou maior disponibilidade de água e conteúdo de argila, tenderam a apresentar maior diversidade quando comparada às comunidades amostradas na região sul. A análise de Equitabilidade mostrou a dominância de unidades taxonômicas dentro de cada comunidade avaliada, independentemente da região amostrada. Todas as seqüências obtidas foram classificadas como pertencentes ao gene nifH grupo I. Foram obtidas seqüências pertencentes às classes Alfa, Beta e Gama-proteobactéria. Esses resultados demonstraram que existe grande diversidade de bactérias endofíticas fixadoras de N capazes de colonizar o interior de plantas de milho e que as diferentes condições edafoclimáticas estão correlacionadas com a diversidade dos genes nifH.

Endophytic diazotrophic bacteria are capable of promoting maize growth through biological nitrogen fixation (BNF) or by the production of plant hormones. The aim of this study was to characterize diversity of endophytic bacteria in maize at sites with different climate and soil conditions in Rio Grande do Sul, Brazil. A PCR-RFLP approach and sequence analysis of nifH Cluster I clone libraries were used to assess diversity in maize plants. The Shannon-Weaver and Equitability indices were calculated to estimate the diazotroph diversity as well as the nucleotide diversity and the average sequence divergence to estimate genetic diversity. To evaluate the variability in populations we performed the F ST test. A greater variation in bacterial communities was detected between rather than within regions, particularly among communities of different soil types and varying water regimes and geographical regions. The Shannon-Weaver index indicated a high difference in terms of diversity of taxonomic units among the communities. The diversity of the communities in the northern region, with higher precipitation and clay content, tended to be higher than that in the south. The Equitability index indicated that there was a dominant taxonomic unit within each community. All clones grouped into nifH gene cluster I. The nifH sequence types from Alpha, Beta and Gammaproteobacteria were recovered. These results demonstrate that there is a large diversity of endophytic nitrogen-fixing bacteria able to colonize maize tissue and that nifH diversity is correlated with the different environmental conditions.

Os hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAPs) são compostos mutagênicos e carcinogênicos aos humanos e aos animais que são introduzidos no ambiente em grandes quantidades, devido às atividades relacionadas à extração, ao transporte, ao refino, à transformação e à utilização do petróleo e de seus derivados. Apesar disso, a grande maioria dos microrganismos do solo não possui a capacidade de degradá-los, o que resulta na sua acumulação no ambiente e na conseqüente contaminação dos ecossistemas. Uma estratégia para a eliminação dos HAPs do solo é através da biorremediação, na qual os microrganismos que apresentam capacidade de metabolizar estes compostos irão transformá-los em substâncias inertes, CO2 e água. No entanto, esta biotecnologia pode ser limitada pela falta de microrganismos degradadores dos HAPs no solo, pela presença de condições ambientais desfavoráveis a estes microrganismos ou pela baixa biodisponibilidade dos contaminantes à microbiota degradadora. Para superar estas limitações e promover uma eficiente remoção dos contaminantes do ambiente, várias técnicas de biorremediação foram desenvolvidas, como biorremediação passiva, bioaumentação, bioestimulação, fitorremediação, landfarming, compostagem e biorreatores. Esta revisão visa a discutir os metabolismos bacteriano e fúngico destes compostos, os principais fatores químicos e físicos que influenciam a sobrevivência e a atividade destes microrganismos degradadores no ambiente e apresentar as técnicas de biorremediação que estão sendo atualmente utilizadas para a remoção dos HAPs no solo.

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are mutagenic and carcinogenic compounds to the humans and animals, released through the environment by anthropogenic activities related to the extraction, transport, refine, transformation and use of the petroleum and its derivatives. Most of the soils microorganisms do not possess the capacity to degrade them, which results in its accumulation in the atmosphere and contamination of the ecosystems. A strategy for PAHs elimination from the soil is through the bioremediation, where microorganisms having capacity to metabolize these compounds will transform them in inert substances, CO2 and water. However, this biotechnology can be limited by the lack of specific HAP microbial-degraders in soil, by unfavorable environmental conditions to these microorganisms or by the low bioavailability of those contaminants to the microorganisms. To overcome these limitations and to promote an efficient removal of the pollutants to the atmosphere, several bioremediation techniques were developed as passive bioremediation, bioaugmentation, biostimulation, phytoremediation, landfarming, composting and bioreactors. This revision aims at discussing microbial metabolism of PAHs, present the main chemical and physical factors that influence the survival and the activity of these microorganisms and to show the bioremediation techniques that are being used now for the PAHs removal in soil.