Kleber Renan de Souza Santos
No dia 27 de fevereiro de 2013, o aluno do Programa de Pós-Graduação em Biodiversidade Vegetal e Meio Ambiente do Instituto de Botânica (IBt),
Kleber Renan de Souza Santos (Bolsista FAPESP – Processo N° 2009/51655-1 ), defendeu sua tese de doutorado intitulada
“Estudos de desenvolvimento, moleculares e do potencial biotecnológico em cepas de cianobactérias provenientes de lagoas salinas do Pantanal da Nhecolândia, MS, Brasil: Anabaenopsis elenkinii (Nostocales) e Arthrospira platensis (Oscillatoriales)”.
O trabalho foi orientado pela Dra. Célia Leite Sant’Anna e Co-orientado pela Dra. Luciana Retz de Carvalho,
ambas do Núcleo de Pesquisa em Ficologia do Instituto de Botânica.
A banca examinadora foi composta pela Dra. Célia Leite Sant’Anna (Orientadora/IBt),
Dra. Marli de Fátima Fiore (Centro de Energia Nuclear na Agricultura/USP-Piracicaba),
Dr. João Carlos de Monteiro Carvalho (Faculdade de Ciências Farmacêuticas/USP-São Paulo),
Dra. Maria Teresa de Paiva Azevedo (Bioalgas, São Paulo) e Dra. Nair Sumie Yokoya (Núcleo de Pesquisa em Ficologia/IBt).
Na foto também está presente a Dra. Luciana Retz de Carvalho (Co-orientadora).
Estudos de desenvolvimento, moleculares e do potencial biotecnológico em cepas decianobactérias provenientes de lagoas salinas do Pantanal da Nhecolândia, MS, Brasil:
Anabaenopsis elenkinii (Nostocales) eArthrospira platensis (Oscillatoriales)
RESUMO
Cianobactérias consideradas extremófilas são aquelas que ocorrem em ambientes inóspitos para a maioria dos organismos, por exemplo, ambientes altamente alcalinos (pH >9) como as lagoas salinas do Pantanal da Nhecolândia. Nessas lagoas de características ambientais extremas (pH 9-11), há dominância de cianobactérias e ocorrem florações de Anabaenopsis elenkinii Miller, principalmente nos períodos de seca, sendo também comum a presença de Arthrospira platensis (Nordstedt) Gomont. Considerando a ausência de estudos filogenéticos, taxonômicos e de produção de compostos bioativos por essas espécies no Brasil, os objetivos do presente estudo foram: avaliar a variabilidade morfológica e o desenvolvimento em diferentes condições de cultura (concentração de nitrogênio, temperatura e pH), a filogenia, a produção de toxinas e outras substâncias bioativas das cepas Anabaenopsis elenkiniiCCIBt1059 e Arthrospira platensis CCIBt3335 isoladas de uma lagoa salina do Pantanal da Nhecolândia. Para o estudo taxonômico foi utilizado o conceito de taxonomia polifásica e utilizadas características morfológicas (fenotípicas), ecológicas e filogenéticas para caracterizar as espécies estudadas. Para o estudo filogenético foram sequenciados os genes RNAr 16S, ITS (16S-23S) e cpcBA-IGS (ficocianina). Para os estudos ecofisiológicos foram realizados experimentos de cultivo em câmaras incubadoras com irradiância 80-100 μmol fótons.m².s-¹ e ciclo 12-12h luz-escuro, em sete tratamentos distintos, onde o meio BG-11 modificado (com 3% de NaNO3, 45 mg.L-¹), pH 9,5, temperatura 25°C foi considerado como condição controle, por apresentar as características mais próximas do encontrado nas lagoas salinas. Além da condição controle, os seguintes tratamentos foram utilizados variando apenas um parâmetro em cada um deles: T1) BG-11 50% de NaNO3 (750 mg.L-¹); T2) BG-11 0% (sem N); T3) Temperatura 30°C; T4) Temperatura 35°C; T5) pH 10,5; e, T6) pH 7,0. Para a detecção das microcistinas LR, RR, YR e LA, do L-BMAA e da saxitoxina foi utilizada a técnica LC-MS/MS; para verificar o potencial das espécies como produtoras de metabólitos bioativos foram feitos ensaios de atividades anticolinesterásica, antifúngica, antioxidante, hemolítica e antibacteriana. Nossos resultados confirmaram as seguintes hipóteses para Arthrospira platensis: a) A presença de aerótopos é facultativa e o hábito é planctônico; b) A ausência de caliptra nas células apicais, tanto em material da natureza quanto de cultura, é uma característica morfológica estável desta espécie; c) Tricomas regularmente espiralados e hormogônios retos ou curvos são características inerentes ao seu ciclo de desenvolvimento; d) A variabilidade filogenética dos genes RNAr 16S e ITS (16S-23S) não expressa a variabilidade fenotípica das espécies de Arthrospira; e) As populações de A. platensis de uma mesma região geográfica compartilham o mesmo clado filogenético; f) Não há produção de cianotoxinas por A. platensis CCIBt3335. A hipótese sobre o crescimento de A. platensis estar correlacionado positivamente com o aumento do pH, da concentração de nitrogênio e da temperatura, foi confirmada parcialmente, visto que não foi possível determinar a relação do crescimento da espécie com o aumento da temperatura. Para Anabaenopsis elenkinii as seguintes hipóteses foram confirmadas: a) A presença de aerótopos é facultativa e o hábito é planctônico; b) A variabilidade filogenética dos genes RNAr 16S e cpcBA-IGS corrobora a variabilidade fenotípica das espécies de Anabaenopsis; c) As populações de A. elenkinii de uma mesma região geográfica compartilham o mesmo clado filogenético na árvore do RNAr 16S; d) O crescimento desta espécie está correlacionado positivamente com o aumento do pH e negativamente com o aumento da temperatura; e) A temperatura influencia a frequência de formação de heterocitos em A. elenkinii; f) A formação de acinetos não é influenciada por mudanças na disponibilidade de nitrogênio, na temperatura e no pH; g) Não há produção de cianotoxinas por A. elenkinii CCIBt1059. Não foi possível confirmar a hipótese de existir espécies crípticas no gênero Anabaenopsis relacionadas ao morfotipo de A. elenkinii. Portanto, não podem ser diferenciadas quanto ao hábitat, origem geográfica, morfologia e filogenia. No entanto, as árvores filogenéticas do RNAr 16S e ITS (16S-23S) indicam que as cepas de A. elenkinii do Pantanal e México estão em processo de evolução recente, intimamente relacionadas com as cepas africanas. Em ambas as espécies estudadas não foram detectadas a produção das microcistinas LR, RR, YR e LA, do L-BMAA e da saxitoxina. A cepa A. elenkinii CCIBt1059 apresentou resultado positivo para atividade anticolinesterásica e antifúngica e a cepa A. platensis CCIBt3335 apresentou resultado positivo para atividade antioxidante e antifúngica. Os demais ensaios apresentaram resultados negativos. Por fim, consideramos que o isolamento e a caracterização morfológica, filogenética, ecofisiológica e a pesquisa de bioativos nas cepas A. elenkinii CCIBt1059 e A. platensisCCIBt3335 representam um marco para estudos futuros e abrem caminho para o potencial uso biotecnológico destas linhagens de espécies muito importantes e abundantes nas lagoas salinas do Pantanal.
PALAVRAS-CHAVE – Cianobactérias extremófilas, cultivo, ecofisiologia, filogenia, taxonomia polifásica.
Kleber Renan de Souza Santos
Estudos de desenvolvimento, moleculares e do potencial biotecnológico em cepas de cianobactérias provenientes de lagoas salinas do
Pantanal da Nhecolândia, MS, Brasil: Anabaenopsis elenkinii (Nostocales) e Arthrospira platensis (Oscillatoriales)
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