Abstract Research into the influence of the microbiome on the human body has been shedding new light on diseases long known to be multifactorial, such as obesity, mood disorders, autism, and inflammatory bowel disease. Although inborn errors of metabolism (IEMs) are monogenic diseases, genotype alone is not enough to explain the wide phenotypic variability observed in patients with these conditions. Genetics and diet exert a strong influence on the microbiome, and diet is used (alone or as an adjuvant) in the treatment of many IEMs. This review will describe how the effects of the microbiome on the host can interfere with IEM phenotypes through interactions with organs such as the liver and brain, two of the structures most commonly affected by IEMs. The relationships between treatment strategies for some IEMs and the microbiome will also be addressed. Studies on the microbiome and its influence in individuals with IEMs are still incipient, but are of the utmost importance to elucidating the phenotypic variety observed in these conditions.

ABSTRACT: Land use change is one of the the major factors related to soil degradation and alterations in soil microbial diversity and structure. In this study, we aimed to evaluate the microbial shifts caused by deforestation of a small area of a natural forest for the introduction of a pasture in the Brazilian Pampa. The microbial abundance and structure were evaluated by molecular approaches based on quantitative Polymerase Chain Reaction (qPCR) and Ribosomal Intergenic Spacer Analysis (RISA). The microbial communities did not present significant quantitative differences, but the environmental impact caused by deforestation changed the structure of the bacterial and archaeal communities. Taking into account the percentage of shared OTUs (operational taxonomic units) of each domain evaluated, we concluded that the domain Bacteria were more influenced by the deforestation than the Archaea. A total of 22 % of bacterial OTUs and 50 % of the archaeal OTUs were shared between forest and grassland leading us to conclude that the environment evaluated presented a core microbial community that did not suffer modification caused by land use change.

O uso de inoculantes na cultura do milho tem sido cada vez mais valorizado, em vista dos benefícios que pode trazer à cultura, como a fixação biológica do nitrogênio e o aumento da quantidade de raízes. Isto pode melhorar a absorção de água e nutrientes pela planta, contribuindo para o desenvolvimento do milho, principalmente em períodos de seca. Este estudo foi desenvolvido com o objetivo de avaliar, em condições de campo, as características agronômicas e o rendimento de grãos de híbridos de milho, inoculados, ou não, com uma mistura de três espécies de Azospirillum (A. brasilense, A. lipoferum, A. oryzae). Foram avaliados o teor relativo de clorofila nas folhas, a altura de planta, a senescência foliar, os componentes de rendimento de grãos, o teor de N, a matéria seca da parte aérea das plantas e o número mais provável de bactérias diazotróficas na rizosfera das plantas. A inoculação manteve o teor de clorofila significativamente maior até o estádio R3 das plantas, para os três híbridos testados, aumentou o rendimento da matéria seca da parte aérea, dos híbridos AS 1575 e SHS 5050, o peso de 1000 grãos, para o híbrido P32R48 e altura, para o AS 1575. Houve interação entre os genótipos de milho e as bactérias inoculadas, visto que, cada híbrido testado respondeu de forma diferente à inoculação. A inoculação de Azospirillum em milho demonstrou estimular o desenvolvimento das plantas no período vegetativo, aumentando a probabilidade de obter-se um estande de plantas uniforme, maior resistência ao estresse e maior concentração de clorofila nas folhas.

The use of inoculants in maize crops has been increasing due to benefits that it brings to the plants such as nitrogen biological fixation and increase in root growth. This can lead to better water and nutrient absorption by the plants, contributing to the plant development, mainly in dry weather periods. This study aimed to evaluate the agronomic features of maize hybrids inoculated with a mixture of three species of Azospirillum (A. brasilense, A. lipoferum, A. oryzae), under field conditions. The relative leaf chlorophyll content, plant height and leaf senescence were evaluated during the maize cycle. After harvest, the components of grain yield, N content and dry mass of the leaves, and the most probable number of N fixers in the rhizosphere of the plants were analyzed. The inoculation increased the chlorophyll content in the maize leaves until the R3 stage, for the three hybrids tested. It also increased the dry mass of shoots of the hybrids AS 1575 and SHS 5050; the 1,000 grain weight of the hybrid P32R48; and height of AS 1575. It was found an interaction between maize genotypes and inoculated bacteria, since each hybrid tested responded differently to the inoculation. The inoculation of Azospirillum on maize promotes the development of plants in the growing season, increases the probability of obtaining a uniform plant stand, better resistance to stress and better concentration of chlorophyll in the leaves.

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.

O presente estudo objetivou avaliar a ocorrência de bactérias diazotróficas associadas ao sorgo, selecionar cultivares eficientes na associação com bactérias diazotróficas e identificar os isolados mais eficientes em fixar nitrogênio atmosférico (N²) e produzir ácido indol-acético (AIA). Utilizaram-se 14 cultivares de sorgo forrageiro em vasos, com dois níveis de N: 0 e 130kg ha-1 de N. A seleção de cultivares foi baseada na associação com bactérias diazotróficas e na eficiência de absorção de nitrogênio das cultivares. Para o isolamento das bactérias, foram utilizados diferentes meios de enriquecimento semi-sólido e, após o isolamento, foram quantificadas a produção de AIA e a quantidade de N² fixada pelos isolados. A ocorrência de bactérias diazotróficas foi constatada em todas as cultivares avaliados sendo que a distribuição das bactérias isoladas foi influenciada pelo genótipo da planta. Todos os isolados foram aptos em fixar N² e produzir AIA in vitro.

The present study aimed to evaluate the occurrence of diazotrophic bacterial associated with sorghum plants, to select efficient sorghum cultivars associated with diazotrophic bacterial, as well as to identify isolates efficient on nitrogen fixation (N²) and indole acetic acid (IAA) production. Fourteen forage sorghum cultivars were cropped in jars under two levels of nitrogen fertilization: 0 and 130kg ha-1 of N. The selection of sorghum cultivars was based on the association with diazothophic bacterial and on the efficiency of nitrogen absorption. Semi-solid enrichment medium was used for the isolation of the diazotrophic bacterial. The occurrence of diazotrophics was verified in all cultivars of sorghum evaluated and, the distribution of the isolates was affected by the plant genotype. All the isolates were able to fix N² and to produce IAA in vitro.

O presente estudo teve por objetivo avaliar o suprimento de N via FBN e a capacidade de isolados de bactérias diazotróficas, reinoculados em plantas de trigo, em promover o aumento do comprimento radicular. Foi feito um estudo sob condições controladas no qual avaliou a fixação biológica de nitrogênio e o aumento no comprimento radicular de plantas de trigo inoculadas com bactérias diazotróficas. Destacaram-se dois isolados testados pelo aumento de 2,3 vezes no comprimento radicular comparado aos tratamentos sem inoculação. Todos os isolados inoculados supriram a necessidade de N das plantas de trigo até os 21 dias de desenvolvimento. Por meio desta técnica foi possível identificar isolados promissores para inoculação em plantas de trigo.

With this work, we aimed evaluate the supply of N from BNF and the ability of diazotrophic bacteria isolates, reinoculated in wheat plants, to enhancer root elongation. In this study, we access nitrogen fixation and root elongation of wheat plants by inoculation of diazotrophic bacteria under controlled conditions. Two tested isolates had been distinguished by enhanced 2.3 times root elongation than treatments without inoculation. All isolates can to supply nitrogen to the wheat plants until 21 days of development. By this study, we can to identify better isolates to inoculation in wheat plants.

Cultivares adaptados a ambientes pobres em nitrogênio e capazes de se associar com bactérias diazotróficas podem representar uma alternativa para a produção do milho em sistemas agrícolas com baixa utilização de insumos. Visando identificar cultivares de milho eficientes na absorção de nitrogênio e na associação com bactérias diazotróficas foi conduzido um experimento em vasos avaliando-se 32 cultivares de milho em diferentes doses de N aplicado ao solo. A ocorrência de elevada população de bactérias diazotróficas e a baixa resposta à adubação nitrogenada juntamente com o maior acúmulo de N quando não foi aplicado nitrogênio no solo, indicaram que o cultivar Santa Helena 8447 pode ser promissor para futuros estudos de seleção de cultivares eficientes para cultivo em solos de baixa fertilidade.

Cultivars adapted to environments poor in nitrogen and capable to associate with diazotrophic bacteria can represent an alternative for the producion of maize in agricultural systems which uses few amounts of fertilizers. Aiming at identifying efficient maize cultivars in nitrogen uptake and diazitrophic bacteria association an experiment was carried out with 32 maize cultivars under different doses of nitrogen. The highest detection of diazotrophic population, the smallest effect of N fetilization and the highest nitrogen content under no nitrogen fertlization can indicate that Santa Helena 8447 may be a promising cultivar to be used in further studies to select efficient cultivars for cultivation in soils of low fertility.