Diversidade e atividade funcional de cianobactérias das ilhas Rei George e Deception, Arquipélago Shetland do Sul, Antártica

Autor(es)

Diego Bonaldo Genuario

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Piracicaba.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Centro de Energia Nuclear na Agricultura (CENA/STB)
• Data de defesa: 2014-09-19

Membros da banca

Marli de Fatima Fiore; Pio Colepicolo Neto; Itamar Soares de Melo; Regina Teresa Rosim Monteiro

• Orientador: Marli de Fatima Fiore

Resumo

As cianobactérias caracterizam-se como o grupo de micro-organismos fotoautotrófico mais abundante encontrado nas regiões polares. Representantes deste grupo realizam a fotossíntese oxigênica e também podem fixar o nitrogênio atmosférico. A maioria dos levantamentos da comunidade de cianobactérias na Antártica tem sido realizada apenas por meio de observações microscópicas de amostras ambientais. O isolamento de linhagens e consequentes estudos fisiológicos, bem como, análises independentes de cultivo ainda são escassos. Neste estudo a comunidade de cianobactérias de duas ilhas oceânicas da Antártica foi investigada utilizando abordagens moleculares dependentes e independentes de cultivo. O papel ecológico das cianobactérias como fornecedoras de formas assimiláveis de nitrogênio e o potencial genético para biossíntese de produtos naturais também foi avaliado. Sessenta e oito linhagens de cianobactérias foram isoladas a partir de diferentes substratos coletados. Elas pertencem às ordens Chroococcales, Pseudanabaenales, Oscillatoriales e Nostocales, famílias Xenococcaceae, Dermocarpellaceae, Pseudanabaenaceae, Oscillatoriaceae, Nostocaceae, Microchaetaceae e Rivulariaceae. Análises filogenéticas baseadas nas sequências de RNAr 16S dessas cianobactérias revelou a existência de agrupamentos: formado exclusivamente por sequência de linhagem isolada nesse trabalho; composto por sequências antárticas oriundas desse e de outros trabalhos desenvolvidos em outras regiões antárticas; e por sequências originárias de diversas regiões do mundo. Quarenta e uma linhagens apresentaram fragmento do gene nifH, responsável pela codificação do complexo enzimático da nitrogenase, o qual está envolvido na fixação biológica do nitrogênio (FBN). Formas unicelulares (Chroococcales), homocitadas (Pseudanabaenales e Oscillatoriales) e heterocitadas (Nostocales) apresentaram potencial genético para realização da FBN, e 18 delas foram submetidas aos testes de redução de acetileno (ARA) com alta sensibilidade de detecção. Todas as linhagens testadas exibiram alguma atividade em resposta a diferentes concentrações de oxigênio e/ou a luminosidade em diferentes condições de temperatura. Filogeneticamente, as sequências do gene nifH apresentaram três padrões distintos de agrupamento, o que pode estar relacionado aos eventos evolutivos envolvidos na distribuição e ou manutenção deste gene. A presença de genes e ou regiões intergênicas evidenciaram o elevado potencial genético dessas linhagens para sintetizar produtos naturais com interesse biotecnológico. A abundância no número de cópias do gene nifH relacionado às cianobactérias nas amostras de biofilme reforça a importância desse grupo de microorganismos como fornecedor de formas reduzidas de N para o ambiente antártico. A análise da comunidade de cianobactérias por meio do sequenciamento do RNAr 16S de DNA metagenômico evidenciou predominância de UTOs relacionadas às ordens Nostocales, Oscillatoriales e Pseudanabaenales, famílias Pseudanabaenaceae, Phormidiaceae, Nostocaceae e Rivulariaceae. A árvore filogenética contendo as sequências de cianobactérias cultivadas e não-cultivadas mostrou que somente parte da comunidade presente em biofilmes foi acessada por isolamento, indicando a complementariedade entre as duas abordagens utilizadas na análise da comunidade de cianobactérias (AU)

• Processo FAPESP: 10/00321-3 - Diversidade e atividade funcional de cianobactérias do Arquipélago Shetlands do Sul, Continente Antártico
• Beneficiário: Diego Bonaldo Genuário
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado