Diversity and abundance of the free-living nitrogen-fixing bacteria and ammonia-oxidizing microorganisms in Atlantic Forest soils of the São Paulo State

A estrutura das comunidades de arquéias e bactérias amônio oxidantes (AOA e AOB, respectivamente) e de bactéria fixadoras de nitrogênio de vida livre (BFNVL) foi avaliada em amostras de solo coletadas em três áreas de Mata Atlântica do Estado de São Paulo (Santa Virgínia, Picinguaba e Restinga) por meio de metodologias independentes de cultivo. Após a extração do DNA do solo, o perfil das comunidades de AOA, AOB e BFNVL foi acessado por PCR-DGGE e seus respectivos genes, amoA, 16S DNAr e nifH, quantificados por meio de qPCR. Além disso, foi realizado o pirosequenciamento do gene 16S DNAr da região V3 em arquéias e da região V4 de bactérias. Os dados foram submetidos às análises de redundância (RDA) e similaridade (ANOSIM) e ao teste de Mantel. Foram observadas diferenças significativas na estrutura das comunidades de AOA, AOB e BFNVL, sugerindo que a cobertura vegetal, assim como os atributos físico-químicos do solo, influencia a atividade destes micro-organismos nas três áreas. Santa Virgínia e Picinguaba apresentaram maior abundância de AOA e AOB, sendo AOA proporcionalmente mais abundante do que AOB em todas as áreas. Já as comunidades de BFNVL foram mais abundantes em Santa Virgínia e Restinga. A diversidade das comunidades de Crenarchaeota foi similar entre as áreas, porém, Picinguaba revelou maior diversidade de unidades taxonômicas operacionais (UTOs). Este trabalho possibilitou uma primeira exploração da diversidade e abundância das comunidades de AOA, AOB e BFNVL nos solos de Mata Atlântica do Estado de São Paulo, sendo que as informações obtidas poderão auxiliar futuros estudos sobre o entendimento do papel destas comunidades no ciclo global do nitrogênio na Terra.The community structure of ammonia-oxidizing archaea and bacteria (AOA and AOB, respectively) and free-living nitrogen-fixing bacteria was evaluated in soil samples collected in three areas of Atlantic forest of São Paulo (Santa Virgínia, Picinguaba and Restinga) using culture-independent molecular techniques. After DNA extraction from the soil samples, AOA, AOB and BFNVL profiles were accessed by PCR-DGGE, and their respective genes (amoA, nifH and 16S rDNA) were quantified by qPCR. In addition, it was performed the pyrosequencing of the 16S rDNA variable V3 and V4 regions of archaea and bacteria, respectively. The data were subjected to redundancy analysis (RDA); analysis of similarity (ANOSIM); and the Mantel test. There were significant differences in the AOA, AOB and BFNVL community structure, suggesting that the vegetation cover and the physical and chemical attributes of soil influences the activity of these micro-organisms from the three areas. AOA and AOB were more abundant in Santa Virginia and Picinguaba, and AOA was more abundant than AOB in all areas. On the other hand, BFNVL communities were more abundant in Santa Virginia and Restinga. The diversity of Crenarchaeota communities was similar among the three areas, however, Picinguaba revealed greater diversity of operational taxonomic units (OTUs). This study allowed the first evaluation of the diversity and abundance of AOA, AOB and free-living nitrogen-fixing bacteria communities in the soils of the Atlantic Forest of the São Paulo State, Brazil. The information obtained here will support future studies focused on the role of these communities in the global nitrogen cycle on Earth