Influence of dry and flooding on methanogenic and methanotrophic microbial communities in Amazonian black, white and clear floodplains

Soils from wetland areas contribute significantly to the global methane (CH4) budget. In this sense, this work was designed to evaluate the influence of dry and flooding in the active microbial communities involved in the production and consumption of CH4 in wetland areas under forest and traditional farming system in Amazonian black, white and clear floodplains. Molecular RNA- and 16S ribosomal RNA gene-based analyzes, and soil physicochemical analyzes were performed to reveal the soil methanogenic and methanotrophic microbial communities and investigate the relationships between these microbial communities and the physcochemical factors of soil from forest sites and traditional agricultural systems in two different soil layers (0-15 cm and 15-30 cm) and in two seasonal periods (dry and wet season). Microorganisms belonging to the order Methanocellales dominated the active methanogenic communities in soils of the black floodplain, while these communities were dominated by Methanomasiliicoccales in white and clear floodplains. The methanotrophic communities active in floodplain soils with the different water types were dominated by microorganisms belonging to the NC10 class. This class of bacteria assembles organisms that perform the assimilation of nitrate and nitrite for anaerobic oxidation of CH4. The observed variation in the composition of the active microbial methanogenic and methanotrophic communities among the different samples from Amazonian floodplains was explained in 53.3 % and 22.6 %, respectively, by the edaphic factors analyzed. Taken together, the results of this study open possibilities for interpretations about the production and consumption of CH4 in wetland areas of Amazonia based on the particular characteristics of the black, white and clear floodplains, dissociating them among themselves based on active methanogenic and methanotrophic microbial communities and edaphic factors, and not just by water type.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)Os solos de áreas inundáveis contribuem de maneira significativa com o balanço global de metano (CH4). Nesse sentido, este trabalho foi delineado para avaliar a influência da seca e inundação nas comunidades microbianas ativas envolvidas na produção e consumo de CH4 em áreas inundáveis florestais e sob sistemas agrícolas tradicionais em planícies aluviais de rios amazônicos de águas negra, barrenta e clara. Análises moleculares baseadas em RNA e no gene 16S rRNA, e análises físicas e químicas do solo foram feitas para revelar a composição das comunidades metanogênicas e metanotróficas ativas presentes no solo e investigar as relações entre essas comunidades microbianas e os fatores físicos e químicos de solos inundáveis sob floresta e sistema agrícola tradicional, amostrados em diferentes profundidades (0-15 cm e 15-30 cm) em dois períodos sazonais (seco e chuvoso). Micro-organismos pertencentes à ordem Methanocellales dominaram as comunidades metanogênicas ativas em solos da planície aluvial de rio de água negra, enquanto essas comunidades foram dominadas por Methanomasiliicoccales em planícies aluviais dos rios de águas barrenta e clara. As comunidades metanotróficas ativas em solos das planícies aluviais com os diferentes tipos de água foram dominadas por micro-organismos pertencentes à classe NC10. Essa classe de bactérias reúne organismos que realizam a assimilação de nitrato e nitrito para oxidação anaeróbica do CH4. A variação observada na composição das comunidades metanogênicas e metanotróficas ativas entre as diferentes amostras provenientes das planícies aluviais de rios amazônicos foi explicada em 53,3 % e 22,6 %, respectivamente, pelos fatores edáficos analisados. Quando interpretados conjuntamente, os resultados desse estudo abrem possibilidades para interpretações acerca da produção e no consumo de CH4 em áreas inundáveis da Amazônia a partir de características particulares das planícies aluviais de rios e águas negra, barrenta e clara dessa região, dissociando-as entre si em função das comunidades microbianas metanogênicas e metanotróficas ativas e de fatores edáficos, e não apenas pelo tipo de água.FAPESP: 2017/06415-9BEPE FAPESP: 2018/02277-