Cultivated bacterial diversity associated with the carnivorous plant Utricularia breviscapa (Lentibulariaceae) from floodplains in Brazil

Carnivorous plant species, such as Utricularia spp., capture and digest prey. This digestion can occur through the secretion of plant digestive enzymes and/or by bacterial digestive enzymes. To comprehend the physiological mechanisms of carnivorous plants, it is essential to understand the microbial diversity related to these plants. Therefore, in the present study, we isolated and classified bacteria from different organs of Utricularia breviscapa (stolons and utricles) and from different geographic locations (São Paulo and Mato Grosso). We were able to build the first bacterium collection for U. breviscapa and study the diversity of cultivable bacteria. The results show that U. breviscapa bacterial diversity varied according to the geographic isolation site (São Paulo and Mato Grosso) but not the analyzed organs (utricle and stolon). We reported that six genera were common to both sample sites (São Paulo and Mato Grosso). These genera have previously been reported to be beneficial to plants, as well as related to the bioremediation process, showing that these isolates present great biotechnological and agricultural potential. This is the first report of an Acidobacteria isolated from U. breviscapa. The role of these bacteria inside the plant must be further investigated in order to understand their population dynamics within the host.(AU)

Q10 of heterotrophic activity during aerobic decomposition of Utricularia breviscapa and its effect on carbon cycling in a tropical lagoon / Q10 da atividade heterotrófica durante a decomposição aeróbia de Utricularia breviscapa e seu efeito na ciclagem do carbono da lagoa do óleo

In this study the Q10 coefficients of heterotrophic activities were measured during aerobic decomposition of Utricularia breviscapa Wright ex Griseb from Óleo lagoon (21º 36' S and 49º 47' W), Luiz Antonio, SP. The bioassays were set up with fragments of U. breviscapa and incubated with lagoon water at distinct temperatures (15.3, 20.8, 25.7 and 30.3 ºC). Periodically for 95 days, the concentrations of dissolved oxygen were determined in the bioassays. The results of the temporal variation of dissolved oxygen were fitted to a first-order kinetic model. The stoichiometric relations were calculated on the basis of these fittings. In general, the results allowed us to conclude: i) the oxygen/carbon stoichiometric relations (O/C) varied in function of temperature and time. The temporal variations of the O/C observed in the decomposition of U. breviscapa, suggest that, in the initial phases of the process, low organic carbon concentrations were enough to generate great demands of oxygen, ii) the oxygen consumption coefficients (k d) presented low variation in function of increasing temperature, iii) the increment of the temperature induced a higher consumption of oxygen (COmax) and iv) the simulations indicate that during summer, temperature activates the metabolism of decomposing microbiota.(AU)

Neste estudo, foram discutidos os coeficientes Q10 das atividades heterotróficas durante a decomposição aeróbia de Utricularia breviscapa Wright ex Griseb da lagoa do Óleo (21º 36' S e 47º 49' O), Luiz Antônio, SP. Os bioensaios foram realizados com fragmentos de U. breviscapa e água da lagoa sendo incubados em diferentes temperaturas (15,3, 20,8, 25,7 e 30,3 ºC). Periodicamente, por 95 dias, as concentrações de oxigênio dissolvido foram determinadas nos bioensaios. Os resultados da variação temporal de oxigênio dissolvido foram ajustados a um modelo cinético de primeira ordem. As relações estequiométricas foram calculadas com base nesses ajustes. De modo geral, os resultados permitiram concluir: i) as relações estequiométricas (O/C) variaram em função da temperatura e do tempo. As variações temporais dos coeficientes estequiométricos observadas na decomposição de U. breviscapa sugerem que, nas fases iniciais do processo, concentrações baixas de carbono orgânico são suficientes para gerar grandes demandas de oxigênio; ii) os coeficientes de consumo de oxigênio (k d) apresentaram baixa variação em função do incremento da temperatura; iii) o incremento da temperatura induziu um maior consumo de oxigênio (COmáx); e iv) as simulações indicaram que, durante o verão, a temperatura favoreceu o aumento do metabolismo da microbiota decompositora.(AU)

Oxygen demand during mineralization of aquatic macrophytes from an oxbow lake

This study presents a kinetic model of oxygen consumption during aerobic decomposition of detritus from seven species of aquatic macrophytes: Cabomba furcata, Cyperus giganteus, Egeria najas, Eichhornia azurea, Salvinia auriculata, Oxycaryum cubense and Utricularia breviscapa. The aquatic macrophytes were collected from Óleo Lagoon situated in the Mogi-Guaçu river floodplain (SP, Brazil). Mineralization experiments were performed using the closed bottles method. Incubations made with lake water and macrophytes detritus (500 mL and 200 mg.L-1 (DM), respectively) were maintained during 45 to 80 days at 20 °C under aerobic conditions and darkness. Carbon content of leachates from aquatic macrophytes detritus and dissolved oxygen concentrations were analyzed. From the results we concluded that: i) the decomposition constants differ among macrophytes; these differences being dependent primarily on molecular and elemental composition of detritus and ii) in the short term, most of the oxygen demand seems to depend upon the demineralization of the dissolved carbon fraction.

Nesse estudo foi utilizado um modelo cinético para a descrição dos consumos de oxigênio durante a mineralização aeróbia de detritos de sete espécies de macrófitas aquáticas: Cabomba furcata, Cyperus giganteus, Egeria najas, Eichhornia azurea, Salvinia auriculata, Oxycaryum cubense e Utricularia breviscapa. As macrófitas aquáticas foram coletadas na Lagoa do Óleo, situada na planície de inundação do rio Mogi-Guaçu (SP, Brasil). Os experimentos foram realizados empregando-se incubações similares as de DBO. As incubações foram preparadas com água da lagoa e detritos das macrófitas aquáticas (500 mL e 200 mg.L-1 (PS), respectivamente) e foram mantidas durante 45 a 80 dias a 20 °C, sob condições aeróbias e no escuro. Foram determinados os conteúdos de carbono dos lixiviados dos detritos e os consumos de oxigênio dissolvido durante a mineralização. A partir dos resultados obtidos pôde-se concluir que: i) os coeficientes de mineralização das macrófitas aquáticas diferiram entre si, essas diferenças dependeram principalmente das composições moleculares e elementares dos detritos; e ii) a curto prazo, grande parte da demanda de oxigênio parece depender da mineralização das de carbono dissolvido provenientes da lixiviação.

Cellulase activities during decomposition of a submerged aquatic macrophyte (Utricularia breviscapa): a microcosm assay

Decomposition of lignocellulosic detritus at enzymatic level is the rate-limiting step during aquatic macrophyte decomposition. Assays were carried out to evaluate cellulase activity during decomposition of Utricularia breviscapa; the assays included the following C-sources: leachate, lignocellulosic matrix and integral detritus. The incubations comprised U. breviscapa C-sources added to Óleo lagoon (21º 36'S and 47º 49'W) water maintained in the dark under anaerobic condition at 15ºC, 20ºC, 25ºC and 30ºC. Cellulase activity were monitored during 180 days, with the activity showing a time evolution that depended on the temperature and type of detritus: (i) cellulase activity tended to occur earlier with increasing temperatures, but it was less intense than at lower temperatures, (ii) no activity was observed in incubations with leachate, (iii) cellulase activity was observed in the incubation with integral detritus and lignocellulosic matrix and (iv) higher cellulase activity was observed in the incubations with integral detritus at 15ºC (P 0.05).

A decomposição dos detritos lignocelulósicos em nível enzimático é uma etapa limitante da decomposição de macrófitas aquáticas. Experimentos foram realizados para avaliar a atividade da celulase durante a decomposição de diferentes fontes de carbono provenientes de Utricularia breviscapa: lixiviado, matriz lignocelulósica e detritos íntegros. As incubações compreenderam as fontes de carbono de U. breviscapa adicionadas à água da lagoa do Óleo (21º 36'S e 47º 49'W) mantida no escuro à 15ºC, 20ºC, 25ºC e 30ºC. As atividades da celulase foram monitoradas durante 180 dias, apresentando uma evolução temporal dependente da temperatura e do tipo de detrito: (i) a atividade da celulase tendeu a ocorrer mais cedo nas temperaturas mais elevadas, porém foram menos intensas, que nas temperaturas mais baixas, (ii) nenhuma atividade foi observada nas incubações com lixiviado, (iii) as atividades da celulase foram observadas nas incubações com detritos integrais e com matriz lignocelulósica e (iv) as atividades da celulase foram mais elevadas nas incubações com detritos integrais à 15ºC (P 0,05).