Guilherme Scotta Hentschke
Em 2014, no Instituto de Botânica de São Paulo (IBt), Guilherme Scotta Hentschke, aluno do programa de Pós-Graduação em Biodiversidade Vegetal e Meio Ambiente, defendeu sua Tese de Doutorado intitulada: “Cyanobacteria heterocitadas de ambientes terrestres da Mata Atlântica no estado de São Paulo, Brasil ”.
Cyanobacteria heterocitadas de ambientes terrestres da Mata Atlântica no estado de São Paulo, Brasil
ABSTRACT
Heterocytous terrestrial cyanobacteria are very abundant and diverse in the Atlantic rainforest environments, occurring mainly on soil, rocks and tree leaves and barks. They have an important ecological role since they retain the soil and increase its level of organic matter and nutrients. Due to the nitrogenase enzyme, they are able to perform inorganic nitrogen fixation in their heterocytes. Due to the nitrogenase enzyme, they are able to fixate atmospheric molecular nitrogen in their heterocytes. They are potential producers of cyanotoxins and secondary compounds presenting different biological activities. Considering the few studies about this group of organisms, the aim of the present thesis is to know the biodiversity and biotechnological potential of heterocytous cyanobacteria from the Atlantic rainforest terrestrial environments. Samples were collected in areas of the Atlantic rainforest, State of São Paulo, specifically in Parque Estadual da Serra do Mar – Núcleo Santa Virgínia, Estação Ecológica Juréia-Itatins and Parque Estadual da Ilha do Cardoso, by scraping substrates with a spatula. The taxonomic study to characterize the collected populations was based on morphologic and phylogenetic data. For the phylogenetic studies the 16SrRNA and 16-23S rRNA ITS regions were analyzed by Maximum Likelihood, Maximum Parsimony and Bayesian analysis, and also the secondary structures of d1-d1’, Box B, V2 and V3 helices of the 16-23S rRNA ITS were analyzed. The prospection studies on secondary metabolites were carried out using Thin-Layer Chromatography and biological tests performed in mice. The presence of microcystins, saxitoxins, anatoxin-a and BMAA in the methanolic and acetic extracts were tested besides the anticholinesterasic, antifungal and antioxidant biological activities. Tests were performed using the methanolic and acetic extracts to determine the presence of microcystins, saxitoxins, anatoxin-a and BMAA as well as the anticholinesterasic, antifungal and antioxidant biological activities. Out of the 263 collected samples, 128 presented heterocytous cyanobacteria and 133 populations were identified at least in generic level. Thirty-five strains were isolated and held in CCIBt and fourteen had the 16S rRNA gene sequenced. Additionally, seven strains had the 16-23S ITS sequenced. Moreover, the 16S gene of Streptostemon lutescens, Stigonema jureiensis, and S. fremyi populations was sequenced directly from nature material. In this thesis the genera Dapisostemon and Komarekiella are also proposed in addition to seven new species. All of the extracts presented at least one type of biological activity.
Keywords: algae, biodiversity, molecular biology
RESUMO
As cianobactérias terrestres heterocitadas são muito abundantes e diversas na Mata Atlântica, ocorrendo principalmente sobre solo, rochas e troncos e folhas de árvores. Têm importante função ecológica, atuando na retenção do solo e adicionando matéria orgânica e nutrientes ao mesmo. Através da atividade da enzima nitrogenase, possuem a capacidade de fixar nitrogênio molecular atmosférico em células diferenciadas chamadas heterocitos. São potencialmente produtoras de cianotoxinas e compostos secundários com variadas atividades biológicas. Considerando os poucos estudos tratando deste grupo de organismos, os objetivos gerais desta tese foram conhecer a biodiversidade e o potencial biotecnológico de cianobactérias terrestres heterocitadas. As coletas foram realizadas em áreas de Mata Atlântica no Estado de São Paulo, especificamente no Parque Estadual da Serra do Mar – Núcleo Santa Virgínia, Estação Ecológica Juréia-Itatins e Parque Estadual da Ilha do Cardoso, raspando-se os substratos com auxilio de espátula. No estudo taxonômico foram utilizados dados morfológicos e filogenéticos para caracterizar as populações encontradas. Para os estudos filogenéticos foram analisadas as regiões do gene 16S rRNA e 16-23S rRNA ITS através dos métodos de máxima verossimilhança, máxima parsimônia e análise Bayesiana, além das estruturas secundárias das hélices d1-d1’, Box B, V2 e V3 da região 16-23S rRNA ITS. Os estudos de prospecção de metabolitos secundários foram realizados através de testes de revelação em Cromatografia de Camada Delgada e bioensaios em camundongos. Foram testadas as presenças de microcistinas, saxitoxinas, anatoxina-a, b-metilaminoalanina, além das atividades anticolinesterásica, antifúngica e antioxidante dos extratos metanólicos e de ácido acético. No total das 263 amostras coletadas, 128 continham cianobactérias heterocitadas e 133 populações foram identificadas ao menos em nível genérico. Trinta e cinco linhagens foram isoladas e depositadas na Coleção de Cultura do Instituto de Botânica (CCIBt), sendo que quatorze destas tiveram o gene 16S rRNA sequenciado; adicionalmente sete tiveram o 16-23S ITS sequenciado. Além disso, populações de Streptostemon lutescens, Stigonema jureiensis e S. fremyi também tiveram o gene 16S sequenciado a partir de material proveniente da natureza. Nesta tese ainda são propostos os gêneros Dapisostemon e Komarekiella, além de sete novas espécies. Todos os extratos testados presentaram pelo menos um tipo de atividade biológica.
Palavras-chave: algas, biodiversidade, biologia molecular
Guilherme Scotta Hentschke
Cyanobacteria heterocitadas de ambientes terrestres da Mata Atlântica no estado de São Paulo, Brasil
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