Watson Arantes Gama Júnior
No dia 23 de fevereiro de 2017, com início às 13:45, o aluno da pós-graduação em Biodiversidade Vegetal e Meio Ambiente do Instituto de Botânica, São Paulo (IBt), Watson Arantes Gama Júnior (bolsista FAPESP) defendeu sua Tese de Doutorado intitulada “Estudo polifásico de cianobactérias cocoides terrestres de áreas da Mata Atlântica, SP, Brasil”. A banca examinadora foi composta pela Dra. Célia L. Sant’Anna (orientadora/Instituto de Botânica), Dra. Marli F. Fiore (CENA/USP), Dra Maria T. Paiva Azevedo (Bioalgas), Dr. Luís Henrique Z. Branco (IBILCE/UNESP) e Dra. Valéria Cassano (Universidade de São Paulo).
O trabalho avaliou cepas de cianobactérias cocoides isoladas de ambientes terrestres da Mata Atlântica por meio de uma abordagem polifásica, o que inclui estudos morfológicos, ultraestruturais e moleculares. Além disso, foi investigado o potencial de cepas selecionados para produção de substâncias com atividade antioxidante e antifúngica. Como resultados principais, obteve-se o seguinte: a definição e proposição de uma nova família, a descoberta de quatro novos gêneros, a descrição de dez novas espécies e a primeira caracterização com base no DNAr 16S e ITS 16S-23S do gênero Asterocapsa e das espécies Chroococcus subviolaceus e Gloeothece interspersa. Além disso, as espécies tipo de dois dos gêneros novos propostos mostraram-se com grande potencial para produção de antioxidantes e antifúngicos. Também foi proposta a definição e diferenciação dos termos nanócitos e baeócitos, o que tem efeitos diretos na consideração da ordem Pleurocapsales como um grupo monofilético.
Estudo polifásico de cianobactérias cocoides terrestres de áreas da Mata Atlântica, SP, Brasil
ABSTRACT
The taxonomy and systematics of cyanobacteria have gone through major changes after the concept of polyphasic taxonomy promoted new understanding of these organisms. Being understood only morphologically for a long time, cyanobacteria are now characterized with new tools brought about by technological advancement in science. In this sense, morphology may seem obsolete, but in fact it is a key tool for joining all preexisting and new knowledge. Therefore, it is essential to study the morphology of cyanobacteria in a precise way, especially in groups such as coccoids, which have morphologic and taxonomic characteristics that are difficult to recognize. In addition, it is essential to extend the studies to little known habitats and regions such as tropical terrestrial environments. Aiming to characterize unicellular and colonial cyanobacteria, the present study analyzed strains isolated from terrestrial environments of the Atlantic Rainforest through a polyphasic approach. Samples were collected in five different preserved areas of the Atlantic Rainforest Biome, all located in São Paulo State, Brazil. The sampled substrates were rocks, soils, tree barks and some were artificial, e.g. concrete. All isolated strains are kept in the Culture Collection of Institute of Botany (CCIBt) under controlled conditions. A total of 32 lineages were studied according to the morphological characterization by optical and electronic transmission microscopy and by molecular markers rDNA 16S and ITS 16S-23S, and some strains had their potential for producing antioxidant and antifungal substances investigated. Thus, based on our results, it was possible to distinguish and define the difference between baeocytes and nanocytes, besides considering the possibility that the coccoids producing baeocytes form a monophyletic group. This is based on the evidence that the clade of Chroococcidiopsis thermalis produces nanocytes and not baeocytes. It was also possible to show the heterogeneity in the genus Chroococcus, which resulted in the description of two new related genera, whose type species showed great potential for the production of antioxidants and antifungals. The genus Asterocapsa was characterized for the first time by molecular markers and showed to be widely distributed in terrestrial environments, mainly on rocks and concrete. Morphotypes similar to Asterocapsa, but found on tree barks, are phylogenetically different and have been designated as a new genus. The genus Gloeothece was characterized and its phylogenetic separation from Aphanothece was confirmed. In addition, a new genus phylogenetically related to Gloeothece was discovered. This new genus and Gloeothece were grouped in the proposed new family Gloeothecaceae. Thus, the present study confirms the expected high biodiversity of the investigated environments and contributes to the characterization of unknown coccoid cyanobacteria by means of molecular markers. It has also shown that associated with the biodiversity of cyanobacteria, there is great potential for the production of substances that can be exploited by the pharmaceutical industry.
Key words: Chroococcales, Pleurocapsales, Synechococcales, RNAr 16S, 16S-23S ITS, diversity, phylogeny.
RESUMO
A taxonomia e sistemática das cianobactérias vem passando por grandes alterações após o conceito de taxonomia polifásica ter aberto as portas para um novo entendimento sobre esses organismos. Por muito tempo entendidos com base apenas na morfologia, as cianobactérias passam a ser caracterizadas por novas ferramentas após o avanço tecnológico na ciência. Neste sentido, a morfologia pode parecer obsoleta, mas na verdade é a ferramenta chave para unir o conhecimento preexistente com o novo. Assim, é fundamental estudar a morfologia das cianobactérias de uma maneira precisa, principalmente de grupos como as cocoides, que possuem caracteres morfo-taxonômicos de difícil reconhecimento. Além disso, é primordial a extensão de estudos a habitats e regiões ainda pouco conhecidos, como o caso dos ambientes terrestres tropicais. Visando a caracterização de cianobactérias unicelulares e coloniais desses ambientes, o presente estudo analisou linhagens isoladas de ambientes terrestres da Mata Atlântica por meio de uma abordagem polifásica. Foram coletadas amostras em cinco diferentes áreas preservadas do Bioma Mata Atlântica, todas localizadas no estado de São Paulo. Os substratos amostrados foram rochas, solos, cascas de árvore e também alguns artificiais, e.g. concreto. Todas as cepas isoladas são mantidas na Coleção de Cultura do Instituto de Botânica (CCIBt) sob condições controladas. Um total de 32 linhagens foram estudadas de acordo com a caracterização morfológica por microscopia ótica e eletrônica de transmissão; pelos marcadores moleculares rDNA 16S e ITS 16S-23S e algumas tiveram o potencial para produção de substâncias antioxidantes e antifúngicas investigado. Dessa forma, foi possível definir e distinguir os termos baeócitos e nanócitos, além de levantar a possibilidade de que as cocoides produtoras de baeócitos formem um grupo monofilético. Isso porque foi evidenciado que o clado formado por Chroococcidiopsis thermalis produz nanócitos, não baeócitos. Também foi possível evidenciar a heterogeneidade encontrada no gênero Chroococcus, com a descrição de dois novos gêneros a ele relacionados e cujas espécies tipo apresentam grande potencial na produção de antioxidantes e antifúngicos. O gênero Asterocapsa foi caracterizado pela primeira vez por marcadores moleculares e mostrou-se amplamente distribuído em ambientes terrestres, principalmente sobre rochas e concreto. Morfotipos similares a Asterocapsa, mas encontrados sobre casca de árvores, são filogeneticamente distintos e foram designados como um novo gênero. O gênero Gloeothece foi caracterizado e sua separação filogenética de Aphanothece confirmada. Além disso, descobriu-se um novo gênero filogeneticamente relacionado a Gloeothece. Esse novo gênero e Gloeothece foram agrupados na nova família proposta Gloeothecaceae. Assim, o presente estudo confirma o esperado quanto a alta biodiversidade dos ambientes investigados e contribuiu para a caracterização de cocoides não conhecidas por meio de marcadores moleculares. Também demonstrou que associado à biodiversidade de cianobactéria há um grande potencial para produção de substâncias que podem ser exploradas pela indústria farmacêutica.
Palavras-chave: Chroococcales, Pleurocapsales, Synechococcales, RNAr 16S, ITS 16S-23S, diversidade, filogenia.
(indisponível para consulta)
Watson Arantes Gama Júnior
Estudo polifásico de cianobactérias cocoides terrestres de áreas da Mata Atlântica, SP, Brasil
VOLTAR AS DISSERTAÇÕES E TESES