Impact of the soil humidity on structure of the bacterial communities and on the enzymatic activities in soils of the Caatinga and Atlantic Forest

As comunidades microbianas regulam a ciclagem de nutrientes no solo. O impacto das mudanças climáticas sobre estas poderia alterar a estrutura, a função e provocar um desequilíbrio dos nutrientes no ambiente. O principal objetivo desse trabalho foi estudar o impacto da umidade sobre a diversidade e atividades enzimáticas das comunidades bacterianas em microcosmos compostos por solos dos biomas Caatinga e Mata Atlântica. Amostras de solo foram coletadas nos seguintes estados brasileiros: Bahia, Pernambuco e São Paulo totalizando quatro pontos de coleta, com um ponto em cada estado e dois pontos no estado de São Paulo. As amostras de solo dos dois biomas, foram incubadas em microcosmos, com três ciclos de umidade (60 %- 30 %, umidade relativa) e para cada ciclo de umidade, foram construídas uma biblioteca do gene 16S rRNA. Nas análises de alfa diversidade, foram calculados os índices PD (diversidade filogenética baseado nos ramos da árvore filogenética) e Shannon. Para avaliar a beta diversidade foi utilizado o índice Bray-Curts (índice de similaridade baseado nos grupos dominantes) e a distância UniFrac. Simultaneamente, cada uma das amostras de cada tratamento foi analisada para as seguintes atividades enzimáticas: fosfatase ácida e alcalina, arilsulfatase, desidrogenase, celulase, amilase, urease e fitase. Os resultados aqui obtidos mostraram que os filos Acidobacteria, Proteobacteria e Chloroflexi foram mais abundantes nos solos da Mata Atlântica e Actinobacteria, Proteobacteria, Chloroflexi e Acidobacteria nos solos da Caatinga, considerando a característica em estudo do efeito adverso do estresse hídrico. As classes mais prevalentes na Mata Atlântica foram Acidobacteria, Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria e Gammaproteobacteria. Enquanto que para a Caatinga, as classes prevalentes foram Ktedonobacteria, Actinobacteria-6 e Betaproteobacteria. No que diz respeito ao estresse hídrico sobre as atividades enzimáticas, os dados demonstraram efeito significativo para todos os solos amostrados, exceto para a enzima fitase. Por correlação entre as OTUs e as enzimas observou-se que grupos específicos foram correlacionados positivamente com a atividade das enzimas e com C e N total nos solos estudados. Estes resultados indicam que os ciclos de umidade afetam a distribuição taxonômica das comunidades bacterianas e as funções enzimáticas.The microbial communities regulate the nutrient cycling in the soil. The impact of climate change on could alter the structure and function and cause an imbalance of nutrients in the environment. The main aim of this work was to study the impact of the soil humidity on diversity and enzymatic activities of bacterial communities in microcosms compounds soils of the Biosphere biomes of Caatinga and Atlantic Forest. Soil samples were collected in the following Brazilian states: Bahia, Pernambuco and Sao Paulo totaling four collection points, with a point in each state and two points in São Paulo. The soils samples of the two Biomes, were incubated in microcosms, with three humidity cycles (60% - 30% relative humidity) and for each humidity cycle, was constructed a 16S rRNA gene library. In the analyzes of alpha diversity, the PD indices were calculated (based on phylogenetic diversity branches of the phylogenetic tree) and Shannon and to test the beta diversity we used the Bray-Curts index (similarity index based on the dominant groups) and the distance UniFrac. Simultaneously, each soil sample of each treatment was analyzed for the following enzymatic activities: acid and alkaline phosphatase, arylsulfatase, dehydrogenase, cellulase, amylase, urease and phytase. The results herein obtained showed that the Phyla Acidobacteria, Proteobacteria and Chloroflexi were more abundant in the soils at Atlantic Forest, and Actinobacteria, Proteobacteria, Chloroflexi and Acidobacteria in the soils of Caatinga, considering the studied trait of the adverse effect of water stress. The most prevalent classes in the Atlantic Forest were Acidobacteria, Alphaproteobacteria, Betaproteobacteria and Gammaproteobacteria. While for the Caatinga, the prevalent classes were Ktedonobacteria, Actinobacteria-6 and Betaproteobacteria. In regard to the hydric stress on the enzymatic activities, the data showed significant effects for all sampling soils, except for the enzyme phytase. By correlations between OTUs and enzymes it was observed that specific groups were positively correlated with the activity of the enzymes and carbon and total nitrogen in the studied soils. These results indicate that humidity cycle affects the taxonomic distribution of bacterial communities and the enzymatic functions