Biogeography of bacteria from the phyllosphere of Maytenus robusta in the Atlantic Forest

A biogeografia estuda a distribuição dos organismos em relação ao espaço e ao tempo, favorecendo a compreensão dos mecanismos que geram e mantém a diversidade, especiação, extinção e dispersão das espécies. Dentre as florestas tropicais, a Mata Atlântica constitui um mosaico vegetal de grande diversidade, onde a filosfera representa um dos habitats mais comuns para os microrganismos. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a estrutura e diversidade da comunidade bacteriana da filosfera de Maytenus robusta no Parque Estadual Carlos Botelho, Parque Estadual Ilha do Cardoso e Estação Ecológica de Assis, no estado de São Paulo, Brasil. As folhas foram coletadas em duas épocas do ano, seca e chuvosa. A estrutura da comunidade bacteriana foi avaliada através de PCR-DGGE da região V3 do gene rRNA 16S e a diversidade por sequenciamento da região V1-V3 do mesmo gene. A similaridade entre a estrutura de comunidades de Bacteria foi determinada com base na presença ou ausência das bandas detectadas no gel após PCR-DGGE. O agrupamento hierárquico gerado com o coeficiente de Jaccard e o método UPGMA mostrou a existência de comunidades bacterianas distintas na filosfera de M. robusta nas áreas amostradas. A existência de padrões biogeográficos foi determinada através de análises de regressão, usando os dados de similaridade da estrutura das comunidades bacterianas e os de distância geográfica entre as árvores amostradas. A correlação negativa observada nas avaliações fornece evidências para suportar a hipótese de que a similaridade entre as comunidades bacterianas da filosfera de plantas da mesma espécie diminui com o aumento da distância entre as árvores, dentro de um mesmo bioma. A avaliação espaço temporal da composição da comunidade bacteriana, realizada pela análise NMDS, demonstrou que houve efeito espacial mas no temporal na estrutura das comunidades bacterianas da filosfera de M. robusta. A afiliação taxonômica de 1.470 sequências de clones do gene rRNA 16S de Bacteria, obtidas da filosfera de M. Robusta, nas diferentes áreas e épocas, e a comparação múltipla das bibliotecas, mostraram que as comunidades bacterianas na filosfera foram distintas umas das outras, sendo os filos Proteobacteria e Acidobacteria os mais frequentes. Somente 1% das Unidades Taxonômicas Operacionais foram comuns entre os indivíduos avaliados. Com base nos resultados obtidos, pode-se inferir que, em cada bioma, plantas da mesma espécie possuem comunidades bacterianas únicas, sugerindo a existência de endemismo, altos níveis de especiação e baixa dispersão das comunidades bacterianas nas áreas avaliadas.Biogeography studies the distribution of organisms in relation to space and time, favoring the understanding of the mechanisms that generate and keep the diversity, speciation, extinction and dispersion of species. Among the tropical forests, the Atlantic Forest constitutes a highly diverse vegetation mosaic, in which the phyllosphere represents one of the most common habitats for microorganisms. The goal of this work was to evaluate the structure and diversity of the bacterial community from the phyllosphere of Maytenus robusta in the Carlos Botelho State Park, Ilha do Cardoso State Park and Assis Ecologic Station, São Paulo state, Brazil. The leaves were collected in two different seasons of the year, dry season and rainy season. The structure of the bacterial community was evaluated through PCR-DGGE of the 16S rRNA gene V3 region, and the diversity by sequencing of the V1-V3 region of the same gene. The similarities between the structures of the bacterial community were determined based on the presence or absence of bands detected in the gels after PCR-DGGE. The hierarchical clustering generated using the Jaccard coefficient and the UPGMA method showed the existence of distinct bacterial communities in the M. robusta phyllosphere of the sampled areas. The existence of biogeographic patterns was determined through regression analyses, using the community structure similarity data geographic distance among the sampled trees. The negative correlation observed in most of the cases provides evidence to support the hypothesis that the similarity between the bacterial communities from phyllosphere of plants of the same species decreases as the distance among trees increased, within the same biome. The spacial-temporal evaluation of the structure of the bacterial communities, performed by the NMDS analyses, showed the occurrence of spacial but not temporal effects on the structure of the bacterial communities of M. robusta phyllosphere. The taxonomic affiliation of 1,470 bacterial 16S rRNA gene clones obtained from the M. robusta phyllosphere, in different areas and seasons, as well as the multiple comparisons of libraries showed that the bacterial communities in the phyllosphere were distinct from each other, and that Proteobacteria and Acidobacteria phyla were the most frequent. Only 1% of the bacterial Operational Taxonomic Units were common among the individuals evaluated. Based on the results obtained it is possible to conclude that, in each biome, plants of same species have unique bacterial communities, suggesting the existence of endemism, high levels of speciation and low dispersal of bacterial communities in the evaluated areas