Influência da salinidade e temperatura sobre a dinâmica estrutural e funcional do microbioma de reservatórios de petróleo em microcosmos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Belgini, Daiane Rodrigues Barbosa, 1987-
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/45
Resumo: Orientador: Valeria Maia Merzel
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spelling Influência da salinidade e temperatura sobre a dinâmica estrutural e funcional do microbioma de reservatórios de petróleo em microcosmosInfluence of salinity and temperature on the structural and functional dynamics of the microbiome in petroleum reservoir microcosmPetróleoBiodegradaçãoDiversidade microbianaMetagenômicaGenomasPetroleumBiodegradationMicrobial diversityMetagenomicsGenomesOrientador: Valeria Maia MerzelTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de BiologiaResumo: Reservatórios de petróleo são ambientes de subsuperfície poli-extremos, portanto micro-organismos que apresentam características que os permitem suportar e se desenvolver sob uma gama de condições adversas. Muitos destes micro-organismos estão relacionados à degradação de hidrocarbonetos, causando efeitos negativos na qualidade do óleo e impactando o refino do petróleo. Dessa maneira, o intuito deste estudo foi de caracterizar a microbiota de um reservatório de petróleo brasileiro, a fim de determinar seus principais micro-organismos e vias metabólicas prevalentes, e avaliar a influência da temperatura e salinidade sobre a capacidade de degradação de hidrocarbonetos pelos membros da comunidade microbiana sob diferentes condições redutoras. Para isso, foram implementados microcosmos anaeróbios, que foram incubados sob diferentes condições de temperatura (40ºC, 50ºC e 70ºC), salinidade (15 gL-1, 60 gL-1 e 120 gL-1) e aceptores de elétrons (sulfato, H2 / CO2 e acetato - metanogênese), sendo a microbiota autóctone do óleo bruto usada como inóculo. Análises de sequenciamento shotgun dos microcosmos, quantificação de metano e de redução de sulfato, revelaram as vias de degradação predominantes, os micro-organismos mais abundantes em cada condição e as funções necessárias à sobrevivência em seu micro-ambiente. Os resultados demonstraram que temperatura e salinidade combinadas são fatores limitantes da degradação de hidrocarbonetos. Além disso, os resultados também demonstraram que a ativação dos hidrocarbonetos, etapa inicial da degradação, ocorre via adição de fumarato e carboxilação, e que a degradação ocorre sob condições metanogênicas apenas. As diferenças taxonômicas entre três condições degradadoras (15 gL -1 de sal a 40ºC e 50ºC e 60 gL -1 a 50ºC) se deram, principalmente, em nível de abundância relativa. Entretanto, foi possível observar a existência de um microbioma central, comum a todas as condições, formado por bactérias dos gêneros Petrotoga e Acetomicrobium e arqueias do gênero Methanoculleus. A comunidade microbiana apresentou, também potencial para degradação de compostos como tolueno e fenol, assim como de produzir metano a partir de diferentes moléculas (metanol, metilaminas, acetato e H2 / CO2). De maneira geral, foi possível concluir que a sintrofia é o principal mecanismo de sobrevivência dos micro-organismos. Essa estratégia permite a contínua degradação de hidrocarbonetos e formação de gás metano, ampliando a gama de vias metabólicas disponíveis para consumo do petróleoAbstract: Oil reservoirs are poly-extreme subsurface environments, therefore microorganisms that have characteristics that allow them to support and develop under a range of adverse conditions. Many of these microorganisms are related to hydrocarbon degradation, causing negative effects on oil quality and impacting oil refining. Thus, the aim of this study was to characterize the microbiota of a Brazilian oil reservoir, in order to determine its main microorganisms and prevalent metabolic pathways, and to evaluate the influence of temperature and salinity on the hydrocarbon degradation capacity by members of the microbial community under different reducing conditions. For this, anaerobic microcosms were implemented, which were incubated under different conditions of temperature (40ºC, 50ºC and 70ºC), salinity (15 gL-1, 60 gL-1 and 120 gL-1) and electron acceptors (sulfate, H2 / CO2 and acetate - methanogenesis), with the indigenous microbiota of crude oil used as inoculum. Analyzes of shotgun sequencing of the microcosms, quantification of methane and sulfate reduction, revealed the predominant degradation pathways, the most abundant microorganisms in each condition and the functions necessary for survival in their micro-environment. The results showed that combined temperature and salinity are limiting factors for hydrocarbon degradation. In addition, the results also demonstrated that the activation of hydrocarbons, the initial stage of degradation, occurs via the addition of fumarate and carboxylation, and that the degradation occurs under methanogenic conditions only. The taxonomic differences between three degrading conditions (15 gL-1 of salt at 40ºC and 50ºC and 60 gL-1 at 50ºC) occurred mainly in the level of relative abundance. However, it was possible to observe the existence of a central microbiome, common to all conditions, formed by bacteria of the genera Petrotoga and Acetomicrobium and archaea of the genus Methanoculleus. The microbial community also showed potential for the degradation of compounds such as toluene and phenol, as well as for producing methane from different molecules (methanol, methylamines, acetate and H2 / CO2). In general, it was possible to conclude that syntrophy is the main survival mechanism of microorganisms. This strategy allows the continuous degradation of hydrocarbons and the formation of methane gas, expanding the range of metabolic pathways available for oil consumptionDoutoradoGenética de MicroorganismosDoutora em Genética e Biologia MolecularFAPESP2015/06991-4; 2016/24976-5CAPES[s.n.]Oliveira, Valeria Maia de, 1966-Nakayama, Cristina RossiLacerda Júnior, Gileno VieiraBrandão, Marcelo MendesVasconcellos, Suzan Pantaroto deUniversidade Estadual de Campinas. Instituto de BiologiaPrograma de Pós-Graduação em Genética e Biologia MolecularUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASBelgini, Daiane Rodrigues Barbosa, 1987-20202020-06-19T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (160 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/45BELGINI, Daiane Rodrigues Barbosa. Influência da salinidade e temperatura sobre a dinâmica estrutural e funcional do microbioma de reservatórios de petróleo em microcosmos. 2020. 1 recurso online (160 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/45. Acesso em: 26 abr. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1170593Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2021-11-05T10:30:25Zoai::1170593Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2021-11-05T10:30:25Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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