Os isolados Streptomyces sp. R18(6) e 6(4) foram avaliados quanto à sua capacidade de controlar a mancha marrom e podridão comum de raiz, causados por Bipolaris sorokiniana em plantas de trigo. A atividade antifúngica desses isolados foi testada usando os ensaios de dupla camada e pareamento de cultura à 28°C. A atividade fisiológica e enzimática foi avaliada através de ensaios de sideróforo, ácido indol-3-acético, fixação de nitrogênio e solubilização de fosfato. O controle biológico da doença e a eficiência de crescimento das plantas de trigo foram avaliados utilizando ensaios in vivo em casa de vegetação. Nos ensaios de pareamento de cultura, ambos os isolados inibiram o crescimento micelial de B. sorokiniana, enquanto na dupla camada apenas o isolado R18(6) inibiu. Streptomyces sp. 6(4) produziu auxina, sideróforos, fixou nitrogênio e solubilizou fosfato, enquanto R18(6) não produziu sideróforos. Nos ensaios em casa de vegetação, o isolado R18(6) mostrou diferenças estatísticas na massa seca da parte aérea e na massa seca de raiz em comparação com a do isolado 6(4) na presença do fitopatógeno (P≤0,05). Estes resultados foram mais evidentes quando a temperatura foi maior. Na ausência do fitopatógeno, o isolado 6(4) aumentou a massa seca de raiz em comparação com a do controle durante o mesmo período. Portanto, esses isolados apresentaram potencial em controlar a podridão das raízes e mancha marrom e podem promover o crescimento das plantas de trigo. / Streptomyces sp. R18(6) and 6(4) strains were evaluated for their ability to control brown spot and common root rot caused by Bipolaris sorokiniana in wheat crops. The antifungal activity of these isolates was tested using a doublelayer assay and culture pairing at 28 °C. Physiological and enzymatic activity were evaluated through siderophore, indole-3-acetic acid, nitrogen fixation and phosphate solubilization assays. The biocontrol of the disease and growthpromoting efficiency of wheat seedlings were assessed using in vivo assays in greenhouse. In the culture pairing assays, both strains inhibited B. sorokiniana mycelial growth, while in the double-layer only R18(6). Streptomyces sp. 6(4) produced auxin, siderophores, fixed nitrogen and solubilized phosphate, whereas R18(6) did not produce siderophores. In the greenhouse assays, strain R18 (6) showed statistical differences in shoot dry mass and root dry mass compared with those of strain 6(4) in the presence of the phytopathogen (P ≤ 0.05). These results were more evident when the temperature was higher. In the absence of the phytopathogen, strain 6(4) increased the root dry mass compared with that of the control during the same period. Therefore, these isolates can potentially control root rot and brown spotting and may promote the growth of wheat plants.

Orientador: Jackson Antônio Marcondes de Souza / Coorientador: Daniel Guariz Pinheiro / Coorientador: Luciano Takeshi Kishi / Resumo: A torta de filtro apresenta bagaço residual oriundo do processo de extração do caldo de cana-de-açúcar e quando armazenada por longos períodos, se torna um habitat ideal para o desenvolvimento de comunidades microbianas que atuam na desconstrução da lignocelulose. Nossas análises de dados de sequenciamento de DNA metagenômico sugerem que a torta de filtro armazenada por 40 dias possui uma microbiota com características funcionais e ecológicas exclusivas em relação a outros ambientes com elevada disposição de material lignocelulósico. Assim como em ambientes de compostagem, os filos mais abundantes são Actinobacteria, Proteobacteria, Firmicutes e Bacteroidetes. Dentre os principais genes que estes micro-organismos possuem, estão Glicosiltransferases, Carboidrato Esterases e Glicosil Hidrolases, que atuando em conjunto, são passíveis de desconstruírem a lignocelulose e participarem na liberação de açúcares menores, ácidos orgânicos e outros nutrientes. Neste trabalho, identificamos novas enzimas da família AA10 que oxidam a celulose cristalina, demostrando o potencial deste ambiente em possibilitar a adaptação de micro-organismos que expressam enzimas capazes de desestruturar a celulose altamente condensada, possibilitando a liberação de moléculas de glicose. A comunidade microbiana pode acessar nutrientes como Fósforo e Nitrogênio através da despolimerização da biomassa vegetal ou decomposição da microbiota morta. No ciclo biogeoquímico do nitrogênio, a evaporação de amônia é ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The filter cake presents residual bagasse from the process of extracting the sugarcane juice and when stored for long periods, it becomes an ideal habitat for the development of microbial communities that act in the deconstruction of lignocellulose. Our analyzes of metagenomic DNA sequencing data suggest that the filter cake stored for 40 days has a microbiota with unique functional and ecological characteristics compared to other environments with high lignocellulosic material. Thus in composting environments, the most abundant phyla are Actinobacteria, Proteobacteria, Firmicutes, and Bacteroidetes. Glycosyltransferases, Carbohydrate Estersases and Glycoside Hydrolases, which act together, are capable of deconstructing lignocellulose and participate in the release of smaller sugars, organic acids and other nutrients. In this work, we identify new enzymes of the AA10 family that oxidize crystalline cellulose, demonstrating the potential of this environment to enable the adaptation of microorganisms that express enzymes capable of destabilizing highly condensed cellulose, allowing the release of glucose molecules. The microbial community can access nutrients such as Phosphorus and Nitrogen through the depolymerization of the plant biomass or decomposition of the dead microbiota. In the biogeochemical cycle of nitrogen, the evaporation of ammonia is reduced by the assimilation of this substance by the microbial community, and ammonia is produced by ammonification of nitrate and... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Os isolados Streptomyces sp. R18(6) e 6(4) foram avaliados quanto à sua capacidade de controlar a mancha marrom e podridão comum de raiz, causados por Bipolaris sorokiniana em plantas de trigo. A atividade antifúngica desses isolados foi testada usando os ensaios de dupla camada e pareamento de cultura à 28°C. A atividade fisiológica e enzimática foi avaliada através de ensaios de sideróforo, ácido indol-3-acético, fixação de nitrogênio e solubilização de fosfato. O controle biológico da doença e a eficiência de crescimento das plantas de trigo foram avaliados utilizando ensaios in vivo em casa de vegetação. Nos ensaios de pareamento de cultura, ambos os isolados inibiram o crescimento micelial de B. sorokiniana, enquanto na dupla camada apenas o isolado R18(6) inibiu. Streptomyces sp. 6(4) produziu auxina, sideróforos, fixou nitrogênio e solubilizou fosfato, enquanto R18(6) não produziu sideróforos. Nos ensaios em casa de vegetação, o isolado R18(6) mostrou diferenças estatísticas na massa seca da parte aérea e na massa seca de raiz em comparação com a do isolado 6(4) na presença do fitopatógeno (P≤0,05). Estes resultados foram mais evidentes quando a temperatura foi maior. Na ausência do fitopatógeno, o isolado 6(4) aumentou a massa seca de raiz em comparação com a do controle durante o mesmo período. Portanto, esses isolados apresentaram potencial em controlar a podridão das raízes e mancha marrom e podem promover o crescimento das plantas de trigo. / Streptomyces sp. R18(6) and 6(4) strains were evaluated for their ability to control brown spot and common root rot caused by Bipolaris sorokiniana in wheat crops. The antifungal activity of these isolates was tested using a doublelayer assay and culture pairing at 28 °C. Physiological and enzymatic activity were evaluated through siderophore, indole-3-acetic acid, nitrogen fixation and phosphate solubilization assays. The biocontrol of the disease and growthpromoting efficiency of wheat seedlings were assessed using in vivo assays in greenhouse. In the culture pairing assays, both strains inhibited B. sorokiniana mycelial growth, while in the double-layer only R18(6). Streptomyces sp. 6(4) produced auxin, siderophores, fixed nitrogen and solubilized phosphate, whereas R18(6) did not produce siderophores. In the greenhouse assays, strain R18 (6) showed statistical differences in shoot dry mass and root dry mass compared with those of strain 6(4) in the presence of the phytopathogen (P ≤ 0.05). These results were more evident when the temperature was higher. In the absence of the phytopathogen, strain 6(4) increased the root dry mass compared with that of the control during the same period. Therefore, these isolates can potentially control root rot and brown spotting and may promote the growth of wheat plants.

Os isolados Streptomyces sp. R18(6) e 6(4) foram avaliados quanto à sua capacidade de controlar a mancha marrom e podridão comum de raiz, causados por Bipolaris sorokiniana em plantas de trigo. A atividade antifúngica desses isolados foi testada usando os ensaios de dupla camada e pareamento de cultura à 28°C. A atividade fisiológica e enzimática foi avaliada através de ensaios de sideróforo, ácido indol-3-acético, fixação de nitrogênio e solubilização de fosfato. O controle biológico da doença e a eficiência de crescimento das plantas de trigo foram avaliados utilizando ensaios in vivo em casa de vegetação. Nos ensaios de pareamento de cultura, ambos os isolados inibiram o crescimento micelial de B. sorokiniana, enquanto na dupla camada apenas o isolado R18(6) inibiu. Streptomyces sp. 6(4) produziu auxina, sideróforos, fixou nitrogênio e solubilizou fosfato, enquanto R18(6) não produziu sideróforos. Nos ensaios em casa de vegetação, o isolado R18(6) mostrou diferenças estatísticas na massa seca da parte aérea e na massa seca de raiz em comparação com a do isolado 6(4) na presença do fitopatógeno (P≤0,05). Estes resultados foram mais evidentes quando a temperatura foi maior. Na ausência do fitopatógeno, o isolado 6(4) aumentou a massa seca de raiz em comparação com a do controle durante o mesmo período. Portanto, esses isolados apresentaram potencial em controlar a podridão das raízes e mancha marrom e podem promover o crescimento das plantas de trigo. / Streptomyces sp. R18(6) and 6(4) strains were evaluated for their ability to control brown spot and common root rot caused by Bipolaris sorokiniana in wheat crops. The antifungal activity of these isolates was tested using a doublelayer assay and culture pairing at 28 °C. Physiological and enzymatic activity were evaluated through siderophore, indole-3-acetic acid, nitrogen fixation and phosphate solubilization assays. The biocontrol of the disease and growthpromoting efficiency of wheat seedlings were assessed using in vivo assays in greenhouse. In the culture pairing assays, both strains inhibited B. sorokiniana mycelial growth, while in the double-layer only R18(6). Streptomyces sp. 6(4) produced auxin, siderophores, fixed nitrogen and solubilized phosphate, whereas R18(6) did not produce siderophores. In the greenhouse assays, strain R18 (6) showed statistical differences in shoot dry mass and root dry mass compared with those of strain 6(4) in the presence of the phytopathogen (P ≤ 0.05). These results were more evident when the temperature was higher. In the absence of the phytopathogen, strain 6(4) increased the root dry mass compared with that of the control during the same period. Therefore, these isolates can potentially control root rot and brown spotting and may promote the growth of wheat plants.

As actinobactérias endofíticas estão presentes nos tecidos das plantas e, por meio da produção de metabólitos ativos, às protegem e auxiliam em condições de estresse. Esses microrganismos tem sido amplamente estudados no controle de doenças fitopatogênicas, como a mancha marrom causada por Bipolaris sorokiniana. Este fungo é o agente causal da podridão comum da raiz, manchas foliares, morte de plântulas e ponto preto das sementes de trigo e cevada, causando redução significativa na produtividade. Neste contexto, os objetivos do presente estudo foram avaliar a virulência de isolados de B. sorokiniana e a atividade antifúngica de actinobactérias contra este fitopatógeno. Os antagonistas com elevada atividade contra o fitopatógeno foram caracterizados quanto à produção enzimática, fisiologia, condições de crescimento e produção de metabólitos, bem como sequenciamento do 16S rRNA para identificação dos antagonistas. A caracterização parcial dos metabólitos foi realizada por meio de sistemas de Cromatografia de Camada delgada (CCD) contendo diferentes solventes. Os resultados mostraram que os isolados de B. sorokiniana apresentaram elevada virulência às plântulas e sementes de trigo, sendo que a maior agressividade foi relatada à semente. Por outro lado, 69,6% das actinobactérias apresentaram elevada atividade antifúngica contra isolados de B. sorokiniana em meio sólido, e 17% a mantiveram em cultura submersa. A maior produção ocorreu a 30°C após 72h de incubação, para a maioria dos isolados. A detecção da produção de catalase, amilase, pectinase, lipase e esterase foi observada para a maioria das actinobactérias (100, 95,6, 91,30, 95,6, 100%, respectivamente). Enquanto que a degradação de caseína, carboximetilcelulose e gelatina foi realizada por 60,8, 34,78 e 47,82% dos isolados, respectivamente. Os isolados 6(2), 6(4), 16(3) e R18(6), selecionados devido à elevada atividade antifúngica e enzimática, apresentaram reação positiva para produção de compostos voláteis, quitinase e glucanase, sideróforos, fixação de nitrogêno, AIA e colonização de raizes. Somente isolado R18(6) não apresentou capacidade de solubilizar fosfatos. A caracterização molecular determinou que estes isolados pertencem ao gênero Streptomyces. Os metabólitos produzidos pelo isolado R18(6) foram mais estáveis a mudanças de temperatura e pH, bem como para a ação das proteases e EDTA, quando comparado aos demais. Os solventes acetato de etila e hexano foram mais eficientes na extração de metabólitos do extrato bruto, porém a melhor separação de metabólitos em CCD foi obtida com misturas de solventes. / Endophitic actinobacterias are present in plant tissues and by means of active metabolites they protect and help them in stress conditions. These microorganisms have been widely used in the control of phytopathogenic diseases, such as the spot blotch caused by Bipolaris sorokiniana. This fungus is a causal agent of common root rot, leaf spots, death of seedlings and black point of the seeds of wheat and barley, causing significant reduction in productivity. In this context, the aim of this study was to evaluate the virulence of the B. sorokiniana isolates and the antifungal activity of actinobacterias against this phytopathogen. The antagonists with the higher activity against the phytopatogen were characterize taking in consideration their physiology, enzyme production, growth conditions and metabolites production and 16S rRNA sequencing for identification of the antagonists. Partial characterization (nós não purificamos) of the metabolites was performed using thin layer chromatography (TLC) systems containing different solvents. The results showed that the isolates of B. sorokiniana have a high virulence on wheat seed and seedlings, however the greater aggressiveness was observed to seed. On the other hand, 69.6% of actinomycetes showed high antifungal activity against of B. sorokiniana isolates on solid medium, and 17% maintained this behavior in submerged culture. The highest yield happened, for most isolates, when grown at 30°C with agitation after 72h of incubation. The detection of catalase, starch, pectin, lipase and esterase production was observed for most of the actinomycetes (100, 95.6, 91.30, 95.6, 100%, respectively). While the hydrolysis of casein, carboxymethylcellulase and gelatin was performed by 60.8, 34.78 and 47.82% of the isolates, respectively. Isolates 6(2), 6(4), 16(3) e R18(6), selected due to the high antifungal and enzyme activity, showed a positive reaction for the production of volatile compounds, chitinase and glucanase, siderophores, nitrogen fixation, AIA and colonization of the roots. Only the isolated R18(6) showed no ability to solubilize phosphates. Molecular characterization of the isolates determined that they belong to the genus Streptomyces. The metabolites produced by isolate R18 (6) were more stable to temperature and pH changes, as well to the action of proteases and EDTA, when compared to the others. The solvents ethyl acetate and hexane were more efficient for the extraction of the metabolites from the crude extract, however a better separation of the metabolites in the TLC was obtained with mixture of solvents.

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2017-04-10T19:33:04Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) dissertação.pdf: 2311263 bytes, checksum: 2cd90cdab2e2c81506db007951c48578 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-10T19:33:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) dissertação.pdf: 2311263 bytes, checksum: 2cd90cdab2e2c81506db007951c48578 (MD5) Previous issue date: 2015-02-24 / Actinobactérias são bactérias Gram-positivas que se destacam pela sua grande potencialidade de produzir diversos metabólitos secundários bioativos de interesse científico e industrial. Mais de 50% dos metabólitos microbianos bioativos descobertos são produzidos, tais como antimicrobianos e antitumorais, pelas actinobactérias principalmente pelo gênero Streptomyces.O câncer é considerado um importante problema de saúde pública em países desenvolvidos e em desenvolvimento, sendo a segunda causa de morte no Brasil e no mundo. Diante da diversidade de tecnologias e pesquisas aplicadas no campo das neoplasias, ainda não há uma terapia eficaz para o tratamento de todos os tipos de câncer e os quimioterápicos utilizados atualmente apresentam elevada toxicidade. Neste contexto, o presente projeto objetivou avaliar o potencial antimicrobiano e anticâncer dos extratos brutos produzidos pela por Streptomyces UFPEDA 3407. Após fermentação e extração dos metabólitos com diferentes solventes, foram realizados ensaios para avaliar a atividade antimicrobiana e citotóxica nas diferentes linhagens de células cancerígenas humanas (HL- 60, HT-29 e MCF- 7) e em eritrócitos murinos. Os resultados obtidos demonstraram que os extratos da biomassa extraídos com acetona, etanol e metanol apresentaram um bom espectro de ação contra bactérias Gram-positivas e leveduras. Nos ensaios de citotoxicidade, os mesmos extratos reduziram de maneira significativa a viabilidade das linhagens tumorais, mostrando resultados bastante promissores. / Actinomycetes are Gram-positive bacteria with high potential to produce various bioactive secondary metabolites of scientific and industrial interest. More than 50% of bioactive microbial metabolites discovered to date are produced by actinomycetes mainly by gender Streptomyces. Cancer is considered a major public health problem in developed and developing countries, and the second cause of death in Brazil and in the world. Given the diversity of technologies and applied research in the field of cancer, there is still no effective therapy for the treatment of all types of cancer and the chemotherapy drugs used today have high toxicity. In this context, this project aimed to evaluate the antimicrobial potential anticancer and crude extracts produced by Streptomyces actinobacteria UFPEDA 3407. After fermentation and extraction of metabolites with different solvents, tests were conducted to evaluate the antimicrobial and cytotoxic activity in different strains of human cancer cells (HL- 60, HT-29 and MCF-7) and murine erythrocytes. Partial results showed that the extracts of biomass extracted with acetone, ethanol and methanol had a good spectrum of action against Gram-positive bacteria and yeasts. In the cytotoxicity assays, the same extracts significantly reduced the viability of tumor cell lines, showing promising results.

Since Actinomycetes have been isolated from finished public drinking water, it is believed that the organisms are unaffected by the chlorination and flocculation of water treatment plants and pass as spores through the filters into the general distribution system. For this reason it was deemed imperative to study the toxic effects of these organisms.

This thesis attempts, first, to correlate pigmentation of actinomycetes with the degree of antibiocity; second, to establish the most favorable means of producing a rich luxuriant pigmentation in the individual organism studied by enriching favorable media with specific types of proteins and amino acids.

The purpose of this problem was to determine the cause of tastes and odors in the Breckenridge water supply and to isolate and culture the organisms responsible for the offensive chemicals.

The purpose of the problem was to develop a laboratory technique for mass culturing of the aquatic actinomycetes. In order to solve the problem, it was necessary to devise a suitable culture chamber that would nurture the various species in both primary and secondary stages. It was also important to provide an adequate medium for growth of these organisms. Finally, the construction of the culture chambers must provide for a continuous exhaust of the taste and odor compounds so that the production of these components could be correlated with growth stages.