DNA metabarcoding para análise da microbiota aquática em um experimento de mesocosmos

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dc.contributor.advisor-co1Jesus, Jocilaine Santos de
dc.contributor.advisor1Soares, Thannya Nascimento
dc.contributor.referee1Brito, Cintia Pelegrineti Targueta de Azevedo
dc.contributor.referee1Andrade, Ariany Tavares de
dc.contributor.referee1Soares, Thannya Nascimento
dc.creatorMartins, Beatriz Barbosa Araújo
dc.date.accessioned2024-08-14T13:45:53Z
dc.date.available2024-08-14T13:45:53Z
dc.date.issued2024-07-12
dc.description.abstractAquatic microbiota are very important in aquatic environments and perform essential ecosystem functions, such as nutrient cycling and waste decomposition. A group of organisms that make up this complex biota is the phytoplankton community. For the phytoplankton community, higher temperatures and high concentrations of nutrients such as phosphorus can lead to an increase in the biomass of algae, especially cyanobacteria, reducing biodiversity and impacting the entire aquatic ecosystem. The use of advanced molecular technologies and techniques, such as DNA metabarcoding, has enabled greater knowledge about the biodiversity of the aquatic microbiota. In this study, two rDNA regions were analyzed in order to investigate how temperature rise and trophic state variation affect the richness and composition of phytoplankton communities of prokaryotes and microeucariots in mesocosms. We employed various methods to examine these taxa (OTUs and ASVs) and evaluate the statistical pattern of response across three data sets: Total OTUs/ASVs, OTUs/ASVs classified in databases, and OTUs/ASVs classified and manually filtered for the phytoplankton community with the help of scientific articles. The samples were examined from a mesocosm experiment where various temperature and trophic state conditions were simulated. The DNA was extracted and quantified and the 16S V3-V4 and 18S V4 rDNA regions were amplified to access prokaryotic and eukaryotic organisms respectively. The amplified products were prepared and sequenced on the Illumina MiSeq platform using the 600-cycle Illumina MiSeq kit. In bioinformatics analyses, we follow the PIMBA pipeline for the identification and classification of OTUs and ASVs. A manual inspection was performed to filter the OTUs and ASVs belonging to the phytoplankton. We conducted an ANOVA and PERMANOVA to evaluate the richness and composition of OTUs and ASVs under different treatments. It was observed that there were differences in the results obtained for OTUs and ASVs in certain cases. However, we noticed that ASVs generate an inflation in the results of wealth and composition. This leads us to conclude that the OTUs approach is more appropriate when the objective is to approach the species level to evaluate aquatic microbiota communities. Our findings showed that the increase in nutrient load was harmful to richness, as it encourages the selection of specific organisms that are more suited to eutrophic environments, which, in turn, affects the composition and structure of the community of prokaryotes and phytoplankton eukaryotes. The richness and composition of OTUs and ASVs for cyanobacteria were not significantly altered by the temperature range between 25 °C and 28 °C, suggesting that the species present are well adapted to this temperature variability. For microeucariots, temperature had a positive influence on OTUs richness and no influence on ASVs richness.Temperature did not have any impact on the composition of OTUs between treatments, but the complex relationship between temperature and nutrients was crucial to distinguish these communities. In general, we saw that eutrophication was more harmful to phytoplankton communities than the increase in temperature at 3ºC.
dc.description.resumoA microbiota aquática é muito importante nos ambientes aquáticos e desempenham funções ecossistêmicas essenciais, como a ciclagem de nutrientes e a decomposição de resíduos. Um grupo de organismos que compõem essa complexa biota é a comunidade fitoplanctônica. Para a comunidade fitoplanctônica, a temperatura mais altas e elevadas concentrações de nutrientes como o fósforo podem levar ao aumento da biomassa de algas, em especial as cianobactérias, diminuindo a biodiversidade e impactando todo o ecossistema aquático. A utilização de tecnologias e técnicas moleculares, tais como a do DNA metabarcoding, têm possibilitado um maior conhecimento sobre a biodiversidade da microbiota aquática. Neste estudo duas regiões do rDNA foram analisadas com o objetivo de investigar como o aumento da temperatura e a variação no estado trófico afetam a riqueza e composição das comunidades fitoplanctônicas de procariotos e microeucariotos em mesocosmos. Além disso, utilizamos diferentes abordagens metodológicas para acessar esses táxons (OTUs e ASVs) e analisar o padrão de resposta estatística entre três conjuntos de dados: OTUs/ASVs totais, OTUs/ASVs classificadas nos bancos de dados e OTUs/ASVs classificadas e filtradas manualmente para a comunidade do fitoplâncton com auxílio de artigos científicos. As amostras analisadas foram provenientes de um experimento em mesocosmos no qual foram simuladas diferentes condições de temperatura e estado trófico. O DNA foi extraído e quantificado e foram amplificadas as regiões 16S V3-V4 e 18S V4 do rDNA, para acessar organismos procariotos e eucariotos respectivamente. Os produtos amplificados foram preparados e sequenciados na plataforma MiSeq da Illumina, utilizando o kit Illumina MiSeq de 600 ciclos. Nas análises de bioinformática seguimos o pipeline PIMBA para a identificação e classificação das OTUs e ASVs. Foi realizada uma inspeção manual para a filtragem das OTUs e ASVs pertencentes ao fitoplâncton. Realizamos uma ANOVA para analisar a riqueza e a PERMANOVA para avaliar a composição de OTUs e ASVs mediante diferentes tratamentos. Os resultados obtidos em alguns casos foram diferentes para OTUs e ASVs. No entanto, percebemos que ASVs geram uma inflação nos resultados de riqueza e composição. Isso nos leva a concluir que a abordagem de OTUs seja mais adequada quando o objetivo é se aproximar do nível de espécies para avaliar comunidades da microbiota aquática. Foi observado que o aumento da carga de nutrientes foi prejudicial para a riqueza, pois promove a seleção de poucos organismos mais adaptados a ambientes eutrofizados e consequentemente alteram a composição e estrutura da comunidade de procariotos e eucariotos fitoplanctônicos. A faixa de temperatura de 25 ºC a 28 ºC não gerou alterações significativas de riqueza e composição de OTUs e ASVs para as cianobactérias, indicando que as espécies ali presentes são bem adaptadas à essa variação de temperatura. Já para os microeucariotos a temperatura teve influência positiva para a riqueza de OTUs e nenhuma influência na riqueza de ASVs. A temperatura por si só não influenciou a composição de OTUs entre os tratamentos, mas a complexa relação entre temperatura e nutriente foi importante para diferenciar essas comunidades. De forma geral, vimos que a eutrofização foi mais prejudicial para as comunidades fitoplanctônicas que o aumento da temperatura em 3ºC.
dc.identifier.citationMARTINS, Beatriz Barbosa Araújo. DNA metabarcoding para análise da microbiota aquática em um experimento de mesocosmos. 2024. 62 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Ecologia e Análise Ambiental) - Instituto de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2024.
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br//handle/ri/25278
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de Goiás
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.courseEcologia e Análise Ambiental (RMG)
dc.publisher.departmentInstituto de Ciências Biológicas - ICB (RMG)
dc.publisher.initialsUFG
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectEcologia de comunidades
dc.subjectEDNA
dc.subjectMudanças climáticas
dc.subject18S rDNA
dc.subject16S rDNA
dc.subjectCommunity ecology
dc.subjectClimate change
dc.titleDNA metabarcoding para análise da microbiota aquática em um experimento de mesocosmos
dc.typeTrabalho de conclusão de curso de graduação (TCCG)

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