Bacterial diversity in groundwater samples from Estremenho Karst Massif (Portugal) revealed by 16S rDNA pyrosequency

Abstract

Groundwater provides an important freshwater source, that is many times overexploited and suffer pressures from superficial pollution. Therefore, it is of major interest to go further in the understanding of these environments. The present study examined, for the first time, the composition and diversity of bacterial communities present in groundwater from the Estremenho kart massif (Central-Western Portugal), through culture-independent molecular approaches, DGGE and pyrosequencing based on 16 rDNA sequences). Results showed that this particular environment was generally dominated by Proteobacteria (61.83%), with special relevance to Thiobacterales Rhodocyclales, Burkholderiales and Neisseriales (Betaproteobacteria) Orders; Sphingomonadales (Alphaproteobacteria) Order, Xanthomonadales and Acidiferrobacterales (Gammaproteobacteria) Orders. Other less abundant phyla included the Bacteroidetes, (Sphingobacteriia), Actinobacteria (Acidimicrobiia), Acidobacteria, Firmicutes (Bacilli), Elusimicrobia (Elusimicrobia), Gemmatimonadetes all normally present in freshwaters. Results from both molecular approaches showed a similar clustering observed for some samples, characterized by a direct influence from surface environments and indicating an impact from pollution sources, corroborated by the dominant taxa in those samples: genera Limnohabitans and Sphingopyxis and members of the order Sphingobacteriales, commonly related to superficial and polluted waters. These data suggest an interaction of direct impact of surface land use/land cover on groundwater bacterial communities. This study is the first research for the determination of the composition and characterization of the bacterial communities from one of the biggest and most important karst massif in Iberian Peninsula.

A água subterrânea constitui uma importante fonte de água doce, que muitas vezes é sobre explorada e impactada pela poluição superficial. É por isso, de grande interesse a compreensão deste ambiente. Neste sentido, o presente estudo pretendeu analisar pela primeira vez a composição e diversidade de comunidades bacterianas presentes nas águas subterrâneas do Maciço Calcário Estremenho (Centro-Oeste Portugal), através de abordagens moleculares independentes de cultura DGGE e Pirosequenciação. Os resultados revelaram que este ambiente em particular é geralmente dominado pelo filo Proteobacteria (61,83%) com especial relevância para as ordens Thiobacterales, Rhodocyclales, Burkholderiales e Neisseriales (Betaproteobacteria); Sphingomonadales (Alphaproteobacteria) e Xanthomonadales, Acidiferrobacterales (Gammaproteobacteria). Entre outros filos com menos representatividade como Bacteroidetes (Sphingobacteriia), Actinobacteria (Acidimicrobiia), Acidobacteria, Firmicutes (Bacilli), Elusimicrobia (Elusimicrobia), Gemmatimonadetes, todas elas presentes normalmente em águas doces. Os resultados de ambas as abordagens moleculares mostraram um agrupamento semelhante observado para algumas amostras, caracterizado por uma influência direta dos ambientes superficiais e indicando um impacto de fontes de poluição, corroborado pelos taxa dominantes nessas amostras: gêneros Limnohabitans e Sphingopyxis e membros da ordem Sphingobacteriales, normalmente relacionadas com águas superficiais e poluídas. Estes dados sugerem um impacto direto do uso de terras em comunidades de bactérias de águas subterrâneas. Este trabalho assume-se como o primeiro estudo na determinação da composição e caracterização das comunidades bacterianas de um dos maiores e mais importantes sistemas cársicos da Península Ibérica.