Jônatas Martinez Canuto de Souza
No dia 27 de abril de 2015, o aluno Jônatas Martinez Canuto de Souza, bolsista CNPq, do Programa de Pós Graduação em Biodiversidade Vegetal e Meio Ambiente, defendeu sua dissertação de mestrado intitulada “Efeitos das citocininas nas respostas fisiológicas e na qualidade do ágar de Gracilaria caudata J. Agardh (Gracilariales, Rhodophyta)”.
A banca examinadora foi composta pela orientadora Prof. Dra. Nair Sumie Yokoya (Núcleo de Pesquisa em Ficologia do Instituto de Botânica de São Paulo), Prof. Dra. Maria Estela Plastino (Instituto de Biociências da USP) e o Prof. Dr. George Emmanuel Cavalcanti de Miranda (Centro de Ciências exatas e da natureza da UFPB).
Efeitos das citocininas nas respostas fisiológicas e na qualidade do ágar de Gracilaria caudata J. Agardh (Gracilariales, Rhodophyta)
ABSTRACT
In Brazil, Gracilaria caudata J. Agardh (Gracilariales, Rhodophyta) is commercially exploited as a source of raw material for the production of agar. Studies on the knowledge of its development are necessary for the conservation of natural populations and the sustainable production of biomass. Thus, the objectives of the present study were: 1. Evaluate the effects of five cytokinins under two levels of irradiance (50 and 100 µmol of photons.m-2.s-1) in the development, content of photosynthetic pigments and proteins of G. caudata, 2. Compare the effects of cytokinins with different chemical structures: aromatic cytokinins (benzylaminopurine (BA) and kinetin (K)) and isoprenoid cytokinins (2-isopentenyladenine (2iP), cis-zeatin and trans-zeatin) , 3. Evaluate the effects of AMPEP extract (Acadian Marine Plant Extract Powder), produced by the brown alga Ascophyllum nodosum (Linnaeus) L. Jolis on growth and content of photosynthetic pigments, and 4. Evaluate the effects of two cytokinins (BA and 2iP) in the growth, and agar yield and quality of G. caudata cultivated in bioreactors. The cytokinins were tested in concentrations of zero, 0.5, 5.0, and 50.0 µM, which were added to the ASP 12-NTA synthetic medium (salinity 30 psu) under two levels of irradiance (50 and 100 µmol of photons.m-2.s-1). Concentrations of total proteins and pigments (chlorophyll, phycoerythrin, phycocyanin and allophycocyanin), growth rates and formation of primary branches were analyzed. The effects of AMPEP extract were tested at four concentrations (0, 0.1, 1.0 and 5.0 mg L-1) added to seawater, and nine concentrations (0, 0.001, 0.01, 0.1, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0 and 5.0 mg L-1) added to seawater enriched with 50% of von Stosch solution (VSES/2). The experiment in bioreactors comprised twelve culture vessels with a total volume of 2.5 L, and 2.0 L of culture medium (VSES/2) with addition of BA or 2iP. Daily variations of temperature, dissolved oxygen and pH of the medium were monitored, and growth and agar yield and quality (3,6 anhydrogalactose and sulfate contents) were determined. General conditions of all experiments were temperature of 23 °C, salinity of 30-32 psu and photoperiod of 14h. All treatments were tested with three or six replicates (n = 3 or n = 6). Data were analysed by one or two-way analysis of variance, Pearson correlation and principal component analysis (PCA). In general, cytokinins showed no effect (2iP, BA and K) or inhibitory (cis-zeatin) in the growth rate of G. caudata. The formation of primary branches was inhibited at concentrations of 5.0 µM of 2iP, under both 50 and 100 µmol of photons.m-2.s-1. Moreover, cis and trans-zeatin, BA and K at the concentrations of 0.5 and/or 5.0 µM stimulated the formation of the primary branches under irradiance of 100 µmol photons.m-2.s-1. In general, concentrations of cis and trans-zeatin showed negative correlation with the contents of photosynthetic pigments and proteins under the two irradiances. On the other hand, BA showed no correlation with the content of pigments and proteins, and K correlated only with some pigments as a function of irradiance level. Treatments with AMPEP resulted in higher growth rates and higher content of photosynthetic pigments when combined with VSES/2. The different concentrations of cytokinin in the bioreactors did not influence the growth rate, and agar yield and quality. However, the 3,6 anhydrogalactose content was higher than the sulphate content, and this chemical characteristic gives higher gelling property to G. caudata agar, increasing its commercial value. The results of the present study indicate that the chemical structure of cytokinins and the irradiance level influence the growth, morphology and contents of photosynthetic pigments and s in G. caudata.
Keywords: 2-isopentenyladenine, agar, benzylaminopurine, kinetin, cytokinins, Gracilaria caudata, zeatin
RESUMO
No litoral brasileiro, a espécie Gracilaria caudata J. Agardh (Gracilariales, Rhodophyta) é explorada comercialmente como fonte de matéria prima para a produção de ágar. Estudos visando o conhecimento do desenvolvimento da espécie são necessários para a conservação das populações naturais e para a produção sustentável de biomassa. Desta forma, os objetivos do presente estudo foram: 1. avaliar os efeitos de cinco citocininas sob dois níveis de irradiância (50 e 100 µmol de fótons.m-2.s-1) no desenvolvimento, no conteúdo de pigmentos e de proteínas de G. caudata, 2. comparar os efeitos de citocininas com estrutura química distinta: citocininas aromáticas (benzilaminopurina (BA) e cinetina (K)), e derivadas do isoprenóide (2-isopenteniladenina (2iP), cis-zeatina e trans-zeatina), 3. avaliar o efeito do extrato AMPEP (Acadian Marine Plant Extract Powder), produzido a partir da alga parda Ascophyllum nodosum (Linnaeus) L. Jolis no crescimento e no conteúdo de pigmentos fotossintetizantes e 4. avaliar os efeitos de duas citocininas (benzilaminopurina e 2-isopenteniladenina) no crescimento e no rendimento e na qualidade do ágar de G. caudata cultivada em biorreatores. As citocininas foram testadas em concentrações de zero, 0,5, 5,0, e 50,0 µM que foram adicionadas ao meio de cultura sintético ASP 12-NTA (salinidade 30 ups), sob dois níveis de irradiância (50 e 100 µmol de fótons.m-2. s-1). Foram analisadas as concentrações de proteínas totais e de pigmentos (clorofila a, ficoeritrina, ficocianina e aloficocianina), a taxa de crescimento e a formação de ramos primários. Os efeitos do extrato AMPEP foram testados em quatro concentrações (0, 0,1, 1,0 e 5,0 mg L-1) em água do mar e em nove concentrações (0, 0,001, 0,01, 0,1, 1,0, 2,0, 3,0, 4,0 e 5,0 mg L-1) em água do mar enriquecida com 50% da solução de von Stosch (VSES/2). O experimento nos biorreaatores foi composto por doze vasos de cultura, com volume total de 2,5 L sendo 2,0 L com meio de cultura (VSES/2) e foram adicionadas as citocininas BA e 2iP. Nos biorreatores, foram monitorados diariamente a temperatura, oxigênio dissolvido e pH do meio e foram realizadas análises de rendimento e da qualidade do ágar (teores de 3,6 anidrogalactose e de sulfato). As condições gerais de todos os experimentos foram: temperatura média de 23 oC, salinidade de 30-32 ups e fotoperíodo de 14h. Os tratamentos foram testados com três ou seis repetições (n = 3 ou n = 6), e foram realizadas análises de variância de um ou dois fatores, correlação de Pearson e análise de componente principal (PCA). Em geral, as citocininas apresentaram efeito nulo (2iP, BA e K) ou inibitório (cis-zeatina) na taxa de crescimento de G. caudata. A formação de ramos laterais foi inibida em concentrações de 5,0 µM de 2iP tanto em 50 e 100 µmol de fótons.m-2.s-1. Por outro lado, cis e trans-zeatina, BA e K nas concentrações de 0,5 e/ou 5,0 µM estimulou a formação de ramos primários na irradiância de 100 µmol de fótons.m-2.s-1. Em geral, as concentrações de cis e trans-zeatina apresentaram correlação negativa com o conteúdo dos pigmentos fotossintetizantes e de proteínas nas duas irradiâncias testadas. Por outro lado, a BA não apresentou correlação significativa com o conteúdo de pigmentos e proteínas, e a K apresentou correlação com alguns pigmentos em função da irradiância testada. Os tratamentos com AMPEP resultaram em maiores taxas de crescimento e maior conteúdo de pigmentos fotossintetizantes quando utilizadas em combinação com VSES/2. As diferentes concentrações de citocininas nos biorreatores não influenciaram a taxa de crescimento, rendimento e qualidade do ágar. Porém, a quantidade de 3,6 anidrogalactose é maior do que o teor de sulfato, conferindo ao ágar de G. caudata uma maior propriedade gelificante, e aumentando o seu valor comercial. Os resultados obtidos indicam que a estrutura química das citocininas e o nível de irradiância influenciam o crescimento, a morfologia e o conteúdo de pigmentos fotossintetizantes e de proteínas em G. caudata.
Palavras-chave: 2-isopenteniladenina, ágar, benzilaminopurina, cinetina, citocininas, Gracilaria caudata, zeatina
Jônatas Martinez Canuto de Souza
Efeitos das citocininas nas respostas fisiológicas e na qualidade do ágar de Gracilaria caudata J. Agardh
(Gracilariales, Rhodophyta)
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