Bioprospecção, caracterização e otimização de microalgas brasileiras para a biofixação de CO2 e produção de biomoléculas de importância comercial

• Processo: 18/07988-5
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Vigência: 01 de novembro de 2018 - 31 de outubro de 2023
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Botânica - Botânica Aplicada
• Pesquisador responsável: Ana Teresa Lombardi
• Beneficiário: Ana Teresa Lombardi
• Instituição Sede: Centro de Ciências Biológicas e da Saúde (CCBS). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Pesquisadores principais: Armando Augusto Henriques Vieira ; Maria da Graça Gama Melão
• Pesquisadores associados: Adriano Polpo de Campos ; Antonio Carlos Luperni Horta ; Artur Placeres Neto ; Camila Manoel Crnkovic ; Christopher Parrish ; Clovis Wesley Oliveira de Souza ; Denise Bevilaqua ; Inessa Lacativa Bagatini ; José Bonomi Barufi ; Juergen Polle ; Leonardo Rubi Rorig ; Mathias Ahii Chia ; Melina Guimaraes ; Ondrej Prasil ; Paula Cristina Garcia Manoel Crnkovic
• Bolsa(s) vinculada(s): 21/13817-1 - Investigando Chlorolobium braunii em escala laboratorial: uma abordagem fisiológica para o entendimento do efeito sinérgico de cobre e cores de LED, BP.IC; 22/01939-8 - Manutenção de cepas axênicas e aplicação de protocolos para manutenção do banco criopreservado, BP.TT; 20/15953-7 - Efeitos do NaCl na fisiologia e produção de biomoléculas na microalga Curvastrum pantanale, BP.IC; + mais bolsas vinculadas 20/12575-1 - Caracterização da cianobactéria Rhabdoderma lineare: uma abordagem fisiológica, bioquímica e metabólica, BP.IC; 20/15688-1 - Definindo os melhores sistemas de cultivo para o escalonamento das novas espécies de microalgas (espécies selecionadas nas etapas anteriores do projeto temático), BP.PD; 20/12508-2 - Prospecção e fisiologia de microalgas brasileiras: potencial bioquímico, atividade biológica e análise metabolômica, BP.DD; 20/04619-9 - Estratégia biotecnológica para indução de síntese de biomoléculas em Ankistrodesmus fusiformes: um estudo de estresse químico, BP.IC; 19/07579-0 - Caracterização de microalgas para biofixação de CO2 e manipulação de sua composição bioquímica para aplicações industriais, BP.DR; 19/16273-2 - Produção de biomoléculas em microalgas: melhoramento de processo em escalas laboratorial e ampliada, BP.DD; 19/03177-5 - Aplicacao da biodiversidade de microalgas nativas do Brasil: importancia dos aspectos taxonomico, sistematico e filogenia molecular., BP.PD; 19/14152-3 - Manipulação das condições ambientais em culturas de Kirchneriella contorta: efeitos na fotossíntese e no rendimento de biomoléculas de valor agregado, BP.IC; 19/01930-8 - Influência do estado fisiológico no congelamento de microalgas de água-doce: obtenção das melhores taxas de viabilidade e medidas de estabilidade funcional das amostras após congelamento, BP.PD; 19/02503-6 - Uso do cobre como indutor da síntese de biomoléculas em cultivos microalgas, escala 100 a 400 L, BP.TT - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Biotecnologia Moléculas bioativas Fotossíntese Algicultura Microalgas Fotobiorreatores
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: biomoléculas algais | biotecnologia algal | Culturas | excretados algais | fotobiorreatores | Fotossíntese | Microalgas

Resumo

Esta proposta é centrada na fisiologia e biotecnologia de microalgas, partindo de tubos de ensaio rumo à ampliação de escala na busca por produtos que possam ter interesse comercial. Nossa meta é identificar cepas que apresentem altas produtividades de biomassa e que sejam produtoras biomoléculas intracelulares com propriedades antioxidantes, antibacterianas, lipídios, proteínas carboidratos, aminoácidos, ácidos graxos, fitoesteróis e/ou terpenos, e de polissacarídeos extracelulares com propriedades tensoativas. Possui dois objetivos principais, a prospecção de biomoléculas e da biofixação do CO2 e, a produção de biomassa bioquimicamente caracterizada. Incluímos aqui a identificação de cepas do Banco de Microalgas de Água Doce da UFSCar, nosso doador de cepas, e estudo da criopreservação à luz da caracterização fisiológica como garantia de germinação. Prospectaremos cerca de 300 cepas e, para isso, contamos com a colaboração de uma equipe multidisciplinar e interinstitucional, entre alunos e pesquisadores. Com produção em escala laboratorial (3 L) obteremos extratos alcoólicos, criaremos uma biblioteca de extratos e, selecionaremos cepas para cultivos ampliados (100 a 1000 L). Cepas que se destaquem na produção de exopolissacarídeos serão estudadas para propriedades tensoativas. A biofixação do CO2 permeia todas as etapas desta proposta e é embasada no metabolismo fotossintético através da fluorescência de amplitude modulada e, neste quesito pretendemos finalizar com um modelo facilitador da quantificação do gás fixado, atualmente uma questão não resolvida. Em relação às biomoléculas, prospectaremos por propriedades antioxidantes, antibacterianas, lipídios, proteínas e carboidratos totais, perfil de aminoácidos e de ácidos graxos, fitoesteróis, terpenos e o potencial energético. Temos a meta de prospectar 60 cepas/ano e, desse total selecionaremos 10 cepas promissoras (biofixação de CO2, robustez em cultivo e biomoléculas de interesse), nas quais aplicaremos tecnologia da manipulação bioquímica através de estresse abiótico com a finalidade de aumentar a síntese de biomoléculas intracelulares. Com a tríade biofixação de CO2, robustez em cultivo e biomoléculas seguiremos para o escalonamento dos cultivos em 100 - 500 L (estufa) e, dessas selecionaremos 2 cepas de melhor performance para cultivos em 1000 L (fotobiorreatores planar e thin layer). Nessas 2 cepas, aprenderemos sobre as rotas metabólicas envolvidas através de estudo da transcriptômica. Os resultados obtidos irão contribuir para setores da sociedade interessados na produção de microalgas e/ou na biofixação do CO2, e que para viabilizar tal interesse, necessitam agregar valor à biomassa. Além disso, contribuiremos com informações básicas à ficologia e manteremos em estoque uma biblioteca de extratos junto a um banco de microalgas com cepas biológica e quimicamente caracterizadas à disposição da comunidade. (AU)

Publicações científicas

(11)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

GONCALVES ALHO, LAYS DE OLIVEIRA; SOUZA, JAQUELINE PEROLA; ROCHA, GISELI SWERTS; MANSANO, ADRISLAINE DA SILVA; LOMBARDI, ANA TERESA; SARMENTO, HUGO; GAMA MELAO, MARIADA GRACA. Photosynthetic, morphological and biochemical biomarkers as tools to investigate copper oxide nanoparticle toxicity to a freshwater chlorophyceae. Environmental Pollution, v. 265, n. A, OCT 2020. (18/07988-5, 14/14139-3, 16/00753-7)

DE ABREU, CINTHIA BRUNO; GEBARA, RENAN CASTELHANO; DOS REIS, LARISSA LUIZA; ROCHA, GISELI SWERTS; GONCALVES ALHO, LAYS DE OLIVEIRA; ALVARENGA, LAIS MENDES; VIRTUOSO, LUCIANO SINDRA; ASSIS, MARCELO; MANSANO, ADRISLAINE DA SILVA; LONGO, ELSON; et al. Toxicity of alpha-Ag2WO4 microcrystals to freshwater microalga Raphidocelis subcapitata at cellular and population levels. Chemosphere, v. 288, n. 2, FEB 2022. (18/07988-5, 13/07296-2)

DOS REIS, LARISSA LUIZA; GONCALVES ALHO, LAYS DE OLIVEIRA; DE ABREU, CINTHIA BRUNO; GAMA MELA, MARIA DA GRACA. Using multiple endpoints to assess the toxicity of cadmium and cobalt for chlorophycean Raphidocelis subcapitata. ECOTOXICOLOGY AND ENVIRONMENTAL SAFETY, v. 208, JAN 15 2021. (18/07988-5, 16/00753-7)

GEBARA, RENAN CASTELHANO; GONCALVES ALHO, LAYS DE OLIVEIRA; ROCHA, GISELI SWERTS; MANSANO, ADRISLAINE SILVA; GAMA MELAO, MARIA GRACA. Zinc and aluminum mixtures have synergic effects to the algae Raphidocelis subcapitata at environmental concentrations. Chemosphere, v. 242, MAR 2020. (16/00753-7, 14/14139-3, 18/07988-5)

ROCHA, GISELI SWERTS; LOMBARDI, ANA TERESA; ESPINDOLA, EVALDO L. G.. Combination of P-limitation and cadmium in photosynthetic responses of the freshwater microalga Ankistrodesmus densus (Chlorophyceae). Environmental Pollution, v. 275, APR 15 2021. (18/07988-5, 15/25436-1)

CAMARGO, EDUARDO CAFFAGNI; ROSSI, RAQUEL ANDRADE; SILVA, JAQUELINE CARMO; MIWA, ADRIANA CRISTINA POLI; PRASIL, ONDREJ; CALIJURI, MARIA DO CARMO; LOMBARDI, ANA TERESA. omparing pulse amplitude modulated (PAM) fluorometry with radiocarbon technique for determination of inorganic carbon fixation in Chlorella vulgaris (Trebouxiophyceae, Chlorophyta. European Journal of Phycology, v. 57, n. 1, APR 2021. (18/07988-5)

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GEBARA, RENAN CASTELHANO; GONCALVES ALHO, LAYS DE OLIVEIRA; DE ABREU, CINTHIA BRUNO; MANSANO, ADRISLAINE DA SILVA; MOREIRA, RAQUEL APARECIDA; ROCHA, GISELI SWERTS; GAMA MELAO, MARIA DA GRACA. Toxicity and Risk Assessment of Zinc and Aluminum Mixtures to Ceriodaphnia silvestrii (Crustacea: Cladocera). Environmental Toxicology and Chemistry, v. 40, n. 10, SEP 2021. (17/24126-4, 18/07988-5, 14/14139-3)

BARRETO, DANIELA MARIANO; TONIETTO, ALESSANDRA EMANUELE; LOMBARDI, ANA TERESA. Environmental concentrations of copper nanoparticles affect vital functions in Ankistrodesmus densus. AQUATIC TOXICOLOGY, v. 231, FEB 2021. (18/07988-5)

STABLEIN, MICHAEL J.; BARACHO, DOUGLAS H.; WATSON, JAMISON T.; SILVA, JAQUELINE C.; ZHANG, YUANHUI; LOMBARDI, ANA T.. Microalgal photosynthetic inhibition and mixotrophic growth in Post Hydrothermal Liquefaction Wastewater (PHW). ALGAL RESEARCH-BIOMASS BIOFUELS AND BIOPRODUCTS, v. 60, DEC 2021. (18/07988-5, 19/07579-0)

CANDIDO, CAMILA; LOMBARDI, ANA TERESA. Mixotrophy in green microalgae grown on an organic and nutrient rich waste. WORLD JOURNAL OF MICROBIOLOGY & BIOTECHNOLOGY, v. 36, n. 2, JAN 18 2020. (18/07988-5)

Patente(s) depositada(s) como resultado deste projeto de pesquisa