[EN] ABSTRACT This PhD thesis is based on a collaboration between Professor Dr. Ramon Serrano's laboratory and the fertilizer company Fertinagro Nutrientes and it's motivated by the increasing need in agriculture to increase crop productivity while minimizing its impact on the environment. Fertinagro Nutrientes supplied the following six bioestimulants for analyzing its effects on tolerance to abiotic stress in the yeast Saccharomyces cerevisiae, providing no (or very limited in some cases) information about its composition: Seaweed extract, Vinacillas, Phosphite, Humic Acid, Amino22 and Potassium fulvate. The broad conservation of metabolic pathways and the molecular mechanisms involved in abiotic stress response between yeast and plants allows the use of S. cerevisiae as a suitable model system for this study. All bioestimulants showed, to a greater or lesser extent, positive effects on yeast tolerance against at least one of the abiotic stresses in study. Seaweed extract improves growth under salt stress. Phosphite and Vinacillas protect against salt stress and heat shock. Humic acid increases tolerance to oxidative stress and heat shock. The two most versatile bioestimulants, Amino22 and Potassium fulvate, were further investigated in order to identify their mechanisms of action. Amino22, which is the most effective biostimulant, considerably improves growth in the absence of stress and under osmotic stress and, to a lesser extent, it also enhances growth under salt stress conditions. Amino22 also provides tolerance against oxidative stress and heat shock. By comparison with an acid casein peptone it was confirmed that the active substance in Amino22 are amino acids. Analysis of global gene expression using DNA microarrays showed that Amino22 treatment represses both Gcn4 regulated genes (which are involved in amino acid and vitamin biosynthesis) and Aft1 regulated genes (which are involved in iron homeostasis). The positive effect of amino acids on growth and stress tolerance is related, at least in part, to the activation of TORC1 pathway and it also requires a partial inhibition of GAAC pathway. By contrast, this positive effect is independent of the Aft1 regulon repression. Following the observation that amino acid treatment represses iron regulon expression, we studied more in depth the relationship between amino acid and iron homeostasis in S. cerevisiae. We suggest a regulation model according to which the activation of GAAC pathway induces nuclear localization of Aft1 and subsequent expression of its target genes, whereas inhibition of this pathway by amino acids may have the opposite effect. Aft1 activity may be controlled through eIF2a phosphorylation and, hypothetically, it would involve regulation Fe/S biosynthesis. Potassium fulvate improves tolerance to osmotic, oxidative and heat stress. Microarray and qRT-PCR expression analysis indicate that Potassium fulvate represses Aft1 regulon. This repression can be explained by an increase in intracellular iron content, whose absorption depends on an oxidoreductase encoded by the FET3 gene. Tolerance to abiotic stress by Potassium fulvate also depends on FET3, therefore it is concluded that the mechanism of action of this biostimulant is based on an increased iron availability, which is accumulated in yeast cells without causing oxidative damage. / [ES] RESUMEN Este trabajo se basa en una colaboración entre el laboratorio del profesor doctor Ramón Serrano y la empresa de fertilizantes Fertinagro Nutrientes y está motivado por la necesidad creciente de incrementar la productividad de los cultivos agrícolas al mismo tiempo que se minimiza el impacto que la agricultura tiene sobre el medio ambiente. Fertinagro Nutrientes facilitó los siguientes seis bioestimulantes para el análisis de sus efectos sobre la tolerancia a estrés abiótico en la levadura Saccharomyces cerevisiae, aportando escasa (o nula en algunos casos) información acerca de su composición: Extracto de algas, Vinacillas, Fosfito, Ácido húmico, Amino22 y Fulvato potásico. La amplia conservación de rutas las metabólicas y de los mecanismos moleculares de defensa frente a estrés abiótico entre levadura y plantas justifican el uso de S. cerevisiae como sistema modelo para este estudio. Todos los bioestimulantes tienen, en mayor o menor medida, efectos positivos sobre la tolerancia de la levadura frente a al menos uno de los tipos de estrés abiótico estudiados. El Extracto de algas mejora el crecimiento en condiciones de estrés salino. El Vinacillas y el Fosfito protegen frente a estrés salino y choque térmico. El Ácido húmico incrementa la tolerancia a estrés oxidativo y choque térmico. Los dos bioestimulantes más polivalentes, el Amino22 y el Fulvato potásico, fueron estudiados en mayor profundidad con el objetivo de identificar sus mecanismos de acción. El Amino22, que es el bioestimulante más efectivo de los estudiados, mejora considerablemente el crecimiento en ausencia de estrés y bajo estrés osmótico y, en menor medida, también resulta beneficioso para el crecimiento en condiciones de estrés salino. Asimismo, el Amino22 proporciona tolerancia frente a estrés oxidativo y choque térmico. Mediante la comparación con una peptona de caseína ácida se comprobó que el principio activo responsable del efecto del Amino22 son los aminoácidos que contiene. El análisis del efecto del Amino22 sobre la expresión global de genes empleando micromatrices de DNA muestra que el bioestimulante reprime tanto genes regulados por Gcn4 e involucrados en la biosíntesis de aminoácidos y vitaminas como genes regulados por Aft1, implicados en la homeostasis de hierro. El efecto positivo de los aminoácidos sobre el crecimiento y tolerancia a estrés está relacionado, en parte al menos, con la activación de la ruta TORC1 y, además, requiere la inhibición parcial de la ruta GAAC. En cambio, dicho efecto positivo es independiente de la represión del regulón de Aft1. A raíz de la observación de que los aminoácidos reprimen el regulón de hierro, se profundizó en el estudio de la relación entre la homeostasis de aminoácidos y la de hierro en S. cerevisiae llegando a un modelo de regulación según el cual la activación de la ruta GAAC induciría la localización nuclear de Aft1 y la consiguiente expresión de sus genes diana, mientras que la inhibición de dicha ruta por la presencia de aminoácidos tendría el efecto contrario. La actividad de Aft1 sería controlada a través del estado de fosforilación de eIF2a e, hipotéticamente, implicaría la regulación de la formación de complejos Fe/S. El Fulvato potásico mejora la tolerancia a estrés osmótico, oxidativo y térmico. Los análisis de expresión mediante micromatrices y qRT-PCR indican que el tratamiento con Fulvato potásico reprime el regulón de Aft1. Esta represión se puede explicar por un aumento en el contenido intracelular de hierro, cuya entrada depende de la oxidorreductasa codificada por el gen FET3. La tolerancia a estrés abiótico que proporciona el Fulvato potásico también depende de FET3, por lo que se concluye que el mecanismo de acción de este bioestimulante se basa en un incremento de la disponibilidad de hierro, el cual se acumula en las células sin producir daño oxidativo extra. / [CA] RESUM Aquest treball es basa en una col·laboració entre el laboratori del professor doctor Ramón Serrano i l'empresa de fertilitzants Fertinagro Nutrientes i està motivat per la necessitat creixent d'incrementar la productivitat dels cultius agrícoles al mateix temps que es minimitza l'impacte de l'agricultura sobre el medi ambient. Fertinagro Nutrientes va facilitar els següents sis bioestimulants per a l'anàlisi dels seus efectes sobre la tolerància a estrés abiòtic en el llevat Saccharomyces cerevisiae, aportant escassa (o nul·la en alguns casos) informació sobre la seua composició: Extracte d'algues, Vinacillas, Fosfit, Àcid húmic, Amino22 i Fulvat potàssic. L'àmplia conservació de les rutes metabòliques i dels mecanismes moleculars de defensa front a l'estrés abiòtic entre llevat i plantes justifiquen l'ús de S. cerevisiae com a sistema model per a este estudi. Tots els bioestimulants tenen, en major o menor mesura, efectes positius sobre la tolerància del llevat front a almenys un dels tipus d'estrés abiòtic estudiats. L'Extracte d'algues millora el creixement en condicions d'estrés salí. El Vinacillas i el Fosfit protegeixen front a l'estrés salí i xoc tèrmic. L'Àcid húmic incrementa la tolerància a estrés oxidatiu i xoc tèrmic. Els dos bioestimulants més polivalents, l'Amino22 i el Fulvat potàssic, van ser estudiats en major profunditat amb l'objectiu d'identificar els seus mecanismes d'acció. L'Amino22, que és el bioestimulant més efectiu dels estudiats, millora considerablement el creixement en absència d'estrés i baix estrés osmòtic i, en menor mesura, també resulta beneficiós per al creixement en condicions d'estrés salí. Així mateix, l'Amino22 proporciona tolerància front a l'estrés oxidatiu i xoc tèrmic. Mitjançant la comparació amb una peptona de caseïna àcida es va comprovar que el principi actiu responsable de l'efecte de l'Amino22 són els aminoàcids que conté. L'anàlisi de l'efecte de l'Amino22 sobre l'expressió global de gens emprant micromatrius de DNA mostra que el bioestimulant reprimeix tant gens regulats per Gcn4 i involucrats en la biosíntesi d'aminoàcids i vitamines com gens regulats per Aft1, implicats en l'homeòstasi del ferro. L'efecte positiu dels aminoàcids sobre el creixement i tolerància a estrés està relacionat, en part almenys, amb l'activació de la ruta TORC1 i, a més, requereix la inhibició parcial de la ruta GAAC. En canvi, aquest efecte positiu és independent de la repressió del reguló de Aft1. Arran de l'observació que els aminoàcids reprimeixen el reguló de ferro, es va aprofundir en l'estudi de la relació entre l'homeòstasi d'aminoàcids i la de ferro en S. cerevisiae arribant a un model de regulació segons el qual l'activació de la ruta GAAC induiria la localització nuclear de Aft1 i la consegüent expressió dels seus gens diana, mentre que la inhibició d'aquesta ruta per la presència d'aminoàcids tindria l'efecte contrari. L'activitat de Aft1 seria controlada a través de l'estat de fosforilació d' eIF2a i, hipotèticament, implicaria la regulació de la formació de complexos Fe/S. El Fulvat potàssic millora la tolerància a estrés osmòtic, oxidatiu i tèrmic. Les anàlisis d'expressió mitjançant micromatrius i qRT-PCR indiquen que el tractament amb Fulvat potàssic reprimeix el reguló de Aft1. Aquesta repressió es pot explicar per un augment en el contingut intracel·lular de ferro, l'entrada del qual depén de la oxidorreductasa codificada pel gen FET3. La tolerància a estrés abiòtic que proporciona el Fulvat potàssic també depén de FET3, per la qual cosa es conclou que el mecanisme d'acció d'aquest bioestimulant es basa en un increment de la disponibilitat de ferro, el qual s'acumula en les cèl·lules sense produir dany oxidatiu extra. / Caballero Molada, M. (2016). Estudio de efectos protectores y mecanismos de acción frente a estrés abiótico de bioestimulantes de fertilizantes en Saccharomyces cerevisiae [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/67390

Tesis por compendio / [ES] Esta tesis doctoral pretende aportar conocimientos fundamentales y prácticos sobre la valorización de las algas pardas. Se ha tratado de comprender la relación entre la estructura y funcionalidad de sus polisacáridos y proteínas, considerando sus propiedades funcionales, tecnológicas y bioactivas. Todo ello se ha abordado desde una perspectiva de biorrefinería, enfocada a la economía circular y la sostenibilidad. En primer lugar, se ha llevado a cabo una optimización para la extracción de compuestos valiosos a partir de algas pardas utilizando diversas tecnologías innovadoras. Se investigó un pretratamiento a alta presión de algas pardas (A. nodosum y S. latissima) para extraer alginato y se comparó con el método de extracción convencional. El objetivo era comprender cómo las diferencias iniciales en la composición y estructura de la pared celular de las algas afectaban a la extracción de este polisacárido y a sus propiedades tecnológicas, así como, su capacidad como emulsionante y gelificante. Asimismo, se examinó la extracción de conjugados proteína-polisacárido mediante la aplicación secuencial de varios métodos de extracción, así como sus propiedades funcionales (capacidad de retención de agua y aceite, emulsionante) y bioactivas (actividad antioxidante y capacidad antihipertensiva). En estos estudios se observaron diferencias en la arquitectura de la pared celular de las algas, pertenecientes a distintos órdenes, como Fucales y Laminariales, que influyeron directamente en los compuestos extraídos y en sus propiedades estructurales y tecnológicas. Sin embargo, a pesar de estas diferencias, los resultados mostraron el potencial de los compuestos extraídos como ingredientes en la industria alimentaria y farmacéutica. La segunda sección de esta tesis exploró la valorización de los subproductos generados durante la extracción del alginato. Se realizó un estudio exhaustivo de todas las fracciones y subproductos producidos en este proceso con el objetivo de identificar las fracciones más prometedoras para su valorización. Los resultados mostraron que los residuos sólidos tenían el potencial más significativo debido a su composición fisicoquímica. Por lo tanto, se sugirieron posibles estrategias para valorizar estos residuos, destacando su alto potencial como ingredientes bioactivos, texturizantes o de valor añadido nutricional para aplicaciones alimentarias, de piensos, cosméticos y farmacéuticos. Además, a partir de este trabajo, se investigó la extracción secuencial y combinada por diferentes métodos para recuperar la mayor cantidad posible de proteína intracelular de estos residuos sólidos. Se comprobó que la fracción proteica de los extractos contenía un alto porcentaje de aminoácidos esenciales, adecuadas propiedades funcionales y una interesante actividad antihipertensiva. Finalmente, la tercera parte de esta tesis se centró en la generación de conocimiento a través de la elucidación estructural del alginato. Para ello, se desarrolló un método rápido para determinar la relación M/G del alginato, que mostró valores cercanos al método de referencia (1H NMR), demostrando su precisión. En conjunto, esta tesis doctoral representa un avance significativo en la generación de conocimiento y valorización de la biomasa algal y sus residuos en compuestos de alto valor. Además, estos enfoques son potencialmente aplicables a otras biomasas algales. / [CA] Esta tesi doctoral pretén aportar coneixements fonamentals i pràctics sobre la valorització de les algues marrons. S'ha tractat de comprendre la relació entre l'estructura i funcionalitat dels seus polisacàrids i proteïnes, considerant les seues propietats funcionals, tecnològiques i bioactivas. Tot això s'ha abordat des d'una perspectiva de biorrefinería, enfocada a l'economia circular i la sostenibilitat. En primer lloc, s'ha dut a terme una optimització per a l'extracció de compostos valuosos a partir d'algues marrons utilitzant diverses tecnologies innovadores. Es va investigar un pretractament a alta pressió d'algues marrons (A. nodosum i S. latissima) per a extraure alginat i es va comparar amb el mètode d'extracció convencional. L'objectiu era comprendre com les diferències inicials en la composició i estructura de la paret cel·lular de les algues afectaven l'extracció d'este polisacàrid i a les seues propietats tecnològiques, així com, la seua capacitat com a emulsionant i gelificant. Així mateix, es va examinar l'extracció de conjugats proteïna-polisacàrid mitjançant l'aplicació seqüencial de diversos mètodes d'extracció, així com les seues propietats funcionals (capacitat de retenció d'aigua i oli, emulsionant) i bioactivas (activitat antioxidant i capacitat antihipertensiva). En estos estudis es van observar diferències en l'arquitectura de la paret cel·lular de les algues, pertanyents a diferents ordes, com Fucales i Laminariales, que van influir directament en els compostos extrets i en les seues propietats estructurals i tecnològiques. No obstant això, malgrat estes diferències, els resultats van mostrar el potencial dels compostos extrets com a ingredients en la indústria alimentària i farmacèutica. La segona secció d'esta tesi va explorar la valorització dels subproductes generats durant l'extracció de l'alginat. Es va realitzar un estudi exhaustiu de totes les fraccions i subproductes produïts en este procés amb l'objectiu d'identificar les fraccions més prometedores per a la seua valorització. Els resultats van mostrar que els residus sòlids tenien el potencial més significatiu a causa de la seua composició fisicoquímica. Per tant, es van suggerir possibles estratègies per a valorar estos residus, destacant el seu alt potencial com a ingredients *bioactivos, texturitzants o de valor afegit nutricional per a aplicacions alimentàries, de pinsos, cosmètics i farmacèutics. A més, a partir d'este treball, es va investigar l'extracció seqüencial i combinada per diferents mètodes per a recuperar la major quantitat possible de proteïna intracel·lular d'estos residus sòlids. Es va comprovar que la fracció proteica dels extractes contenia un alt percentatge d'aminoàcids essencials, adequades propietats funcionals i una interessant activitat antihipertensiva. Finalment, la tercera part d'esta tesi es va centrar en la generació de coneixement a través de l'elucidació estructural de l'alginat. Per a això, es va desenvolupar un mètode ràpid per a determinar la relació M/G de l'alginat, que va mostrar valors pròxims al mètode de referència (1H NMR), demostrant la seua precisió. En conjunt, esta tesi doctoral representa un avanç significatiu en la generació de coneixement i valorització de la biomassa algal i els seus residus en compostos d'alt valor. A més, estos enfocaments són potencialment aplicables a altres biomasses algals. / [EN] This doctoral thesis aims to provide fundamental and practical knowledge on the valorization of brown seaweeds. It has sought to understand the relationship between the structure and functionality of their polysaccharides and proteins, considering their functional, technological and bioactive properties. All this has been approached from a biorefinery perspective, focused on circular economy and sustainability. First, an optimization for extracting valuable compounds from brown seaweeds was carried out using various innovative technologies. A high-pressure pre-treatment of brown seaweeds (Ascophyllum nodosum and Saccharina latissima) to extract alginate was investigated and compared with the conventional extraction method. The purpose was to understand how initial differences in algal cell wall composition and structure affected the extraction of this polysaccharide and its technological properties, such as its ability as emulsifier and gelling agent. Likewise, the extraction of protein-polysaccharide conjugates was examined by sequential application of several extraction methods, as well as their functional properties (water, oil retention activity and emulsifying capacity) and bioactive properties (antioxidant activity and antihypertensive capacity). In these studies, differences were observed in the cell wall architecture of the algae, belonging to different orders, such as Fucales and Laminariales, which directly influenced the extracted compounds and their structural and technological properties. However, despite these differences, the results showed the potential of the extracted compounds as ingredients in the food and pharmaceutical industries. The second section of this thesis explored the valorization of by-products generated during alginate extraction. An exhaustive study of all the fractions and by-products produced in this process was carried out to identify the most promising fractions for valorization. The results showed that solid wastes had the most significant potential due to their physicochemical composition. Therefore, possible strategies to valorize these wastes were suggested, highlighting their high potential as bioactive, texturizing, or nutritional value-added ingredients for food, feed, cosmetic, and pharmaceutical applications. Besides, from this work, sequential and combined extraction by different methods was investigated to recover as much intracellular protein as possible from these solid wastes. It was found that the protein fraction of the extracts contained a high percentage of essential amino acids, adequate functional properties, and an interesting antihypertensive activity. Finally, the third part of this thesis focused on generating knowledge through the structural elucidation of alginate. For this purpose, a rapid method was developed to determine the M/G ratio of alginate, which showed values close to the reference method (1H NMR), demonstrating its accuracy. Overall, this PhD thesis represents a significant advance in generating knowledge and valorizing algal biomass and its residues into high-value compounds. Furthermore, these approaches are potentially applicable to other algal biomasses. / The authors wish to acknowledge funds from the grants PID2022- 138328OB-C21 and CEX2021-001189-S funded by MCIN/AEI/ 10.13039/501100011033 and by “ERDF A way of making Europe” and the project CIRCALGAE (Horizon Europe) under grant agreement 101060607. H. Bojorges acknowledges financial support from the Generalitat Valenciana for the award of a Santiago Grisolía grant (GRISOLIAP/2019/007). The authors acknowledge funds from the project PID2020-117744RJ-I00 and the project CIRCALGAE (Horizon Europe) under grant agreement 101060607. Additionally, the Accreditation as Center of Excellence Severo Ochoa CEX2021-001189-S funded by MCIN/AEI / 10.13039/501100011033 is also fully acknowledged. H. Bojorges expresses gratitude for the financial assistance provided by the Generalitat Valenciana in the form of a Santiago Grisolía grant (GRISOLIAP/2019/007) / Bojorges Gutiérrez, H. (2024). Biorefinery of the relevant brown algae Saccharina latissima and Ascophylum nodosum towards novel, sustainable and functional ingredients [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/211317 / Compendio

A diversidade de organismos oriundos do ambiente marinho constitui uma fonte significativa de substâncias estruturalmente inéditas e biologicamente ativas, dentre as quais, diversas inspiraram o desenvolvimento de novas classes de agentes terapêuticos. Neste contexto, macroalgas vermelhas do gênero Bostrychia (Rhodomelaceae) foram coletadas em praias do litoral norte do estado de São Paulo e têm sido objeto de estudos químicos e biológicos, no Laboratório de Química Orgânica do Ambiente Marinho (LQOAM - NPPNS) da FCFRPUSP, sob a supervisão da Profa. Dra. Hosana M. Debonsi. As algas da espécie Bostrychia radicans demonstraram potencial quando avaliadas as atividade citotóxica, tripanocida, leishmanicida e antimicrobiana; além de um perfil químico interessante, evidenciado pelo isolamento de substâncias inéditas na literatura. Neste contexto, o presente trabalho descreve a continuidade do estudo químico da espécie B. radicans, coletada no Manguezal do Rio Escuro, em Ubatuba-SP; bem como o potencial biológico desta espécie, além da avaliação da atividade de enzimas fenolsulfatases na espécie. Ainda, no sentido de explorar novas fontes promissoras para o isolamento de substâncias bioativas, este trabalho descreve o isolamento de micro-organismos endofíticos associados à espécie B. radicans. Foram isoladas 45 linhagens de micro-organismos; dentre as quais foram selecionadas nove linhagens para obtenção de extratos e realização de triagens química e biológica. A partir desta triagem inicial, foi realizado o estudo químico dos fungos Xylaria sp., Penicillium brevicompactum e Phomopsis longicolla. A partir da Xylaria sp. foram isoladas as seguintes substâncias: ácido 2,5-diidroxibenzóico, 8-diidroxinaftol 1-O-a-glucopiranosídeo, 8-metóxi-3-metil-1- isocromanona e ácido pilifórmico. O estudo químico de Penicillium brevicompactum resultou no isolamento das substâncias: ácido micofenólico, asperfenamato, brevianamida A, brevianamida C e brevianamida oxindol, substância inédita como produto natural. A partir de Phomopsis longicolla foi isolado o dicerandrol C. Este trabalho descreve ainda o potencial biológico de algumas destas substâncias isoladas. O estudo químico e biológico de microorganismos realizado no LQOAM estimulou a consolidação de uma colaboração com o Prof. Dr. Isidro C. Gonzalez, através da realização de um estágio de 12 meses no Laboratório Botrytis (Departamento de Química Orgânica, Universidade de Cádiz). Durante este período foi realizado o estudo químico do fitopatógeno Botrytis cinerea, visando o isolamento de novos metabólitos ou toxinas; além do estudo da biogênese destas substâncias, através de ensaios utilizando precursores isotopicamente marcados. / The diversity of organisms from the marine environment is a significant source of structurally novel and biologically active substances, several of which have inspired the development of new classes of therapeutic agents. In this context, red macroalgae belonging to Bostrychia genus (Rhodomelaceae) were collected on beaches of the north coast of São Paulo State and have been studied chemically and biologically in the Laboratory of Organic Chemistry of the Marine Environment - (LQOAM - NPPNS) at FCFRP-USP, under Prof. Hosana M. Debonsi supervision. Algae Bostrychia radicans species showed cytotoxic, trypanocidal, antileishmanial and antimicrobial potential, besides a interesting chemical profile, evidenced by the isolation of new compounds in the literature. In this context, this work describes the sequential chemical study of B. radicans species, collected at the Rio Escuro Mangrove, Ubatuba-SP, as well as the biological potential of this species. Also, the phenolsulphatases enzyme activity was evaluated in this species. Still, in order to explore new promising sources for the isolation of bioactive substances, this study describes the isolation of endophytic microorganisms associated to B. radicans. In this way, 45 strains of microorganisms were isolated and nine strains were selected for extracts preparation; and subsequently chemical and biological screenings. Based on the biological screening and chemical profile analyses, the large-scale fermentation of the endophytic fungi Xylaria sp., Penicillium brevicompactum and Phomopsis longicolla was carried out. The chromatographic purification of the bioactive acethyl acetate extract from Xylaria sp. allowed the isolation of 2,5-dihydroxybenzoic acid, 8- dihydroxynaphtol 1-O-a-glucopyranoside, 8-methoxy-3-methyl-1-isochromanone and piliformic acid. Chemical studies of Penicillium brevicompactum resulted in the isolation of: mycophenolic acid, asperphenamate, brevianamide A, brevianamide C and brevianamide oxindole, isolated for the first time as a natural product. From Phomopsis longicolla was isolated dicerandrol C. This thesis also describes the potential biological of some of these isolated compounds. The chemical and biological studies of microorganisms achieved in LQOAM encouraged the consolidation of a collaboration work with Prof. Dr. Isidro C. Gonzalez, through the completion of a 12-month internship at the Laboratory Botrytis (Department of Organic Chemistry, University of Cádiz). During this period, was conducted the chemical study of plant pathogen Botrytis cinerea, aiming the isolation of new metabolites or toxins, in addition to studying the biogenesis of these substances, through experiments using isotopically labeled precursors.

O ambiente marinho desponta como uma fonte natural importante devido à sua fantástica diversidade orgânica, que permanece praticamente inexplorada. Abordagens químicas e biológicas de organismos marinhos, atualmente, representam uma área de pesquisa ampla e promissora, visto a constante descoberta de diversos metabólitos com propriedades medicinais variadas, além de um arsenal metabólico praticamente ilimitado. Algas vermelhas, com destaque para a família Rhodomelaceae, são exímias produtoras de metabólitos halogenados aos quais são atribuídos importantes atividades biológicas. Micro-organismos marinhos e/ou endofíticos são apontados como os alvos mais promissores para descoberta de novos fármacos. Neste contexto, o presente trabalho descreve a identificação de metabólitos secundários da macroalga Bostrychia tenella (Rhodomelaceae, Rhodophyta), a qual possui poucos relatos na literatura a respeito de seu metabolismo secundário, bem como o potencial biológico de micro-organismos endofíticos associados a esta espécie. O estudo químico da espécie B. tenella coletada nos costões rochosos da Praia da Fortaleza (Ubatuba-SP) proporcionou a identificação, por meio de análises via CG-EM (fração acetato), de 63 metabólitos dos quais 39 são substâncias apolares de cadeias carbônicas longas (ex. ácidos graxos e ésteres, esteróides, dentre outros) e 24 são metabólitos fenólicos, incluindo 17 halofenóis clorados, bromados e iodados. Destas 24 substâncias, até o presente momento, três são inéditas, nove são inéditas como produtos naturais, quatro são inéditas em algas marinhas e seis são inéditas para o gênero Bostrychia. Adicionalmente, 45 linhagens de micro-organismos endofíticos foram isoladas da alga Bostrychia tenella, das quais 10 foram cultivadas em meio sólido arroz, proporcionando a obtenção de extratos brutos e frações orgânicas. Apesar das frações de B. tenella não terem exibido atividade biológica, extratos e frações dos micro-organismos endofíticos associados a esta espécie apresentaram-se ativos em todos os ensaios realizados: citotoxicidade utilizando células tumorais HL-60, HCT-8 e SF-295, antifúngico utilizando fitopatógenos Cladosporium cladosporioides e C. sphaerospermum, antibacteriano utilizando Staphylococcus aureus e Klebsiella pneumoniae, e inibição da degranulação mastocitária utilizando células RBL-2H3. O presente trabalho contribuiu para aumento do conhecimento sobre o metabolismo secundário da alga Bostrychia tenella e proporcionou a descoberta do potencial biológico de micro-organismos endofíticos associados a esta alga, atribuindo a esta espécie relevância química e microbiológica para o estudo de produtos naturais marinhos. / The marine environment appears as an important natural source due to its fantastic organic diversity, which practically remains unexplored. Chemical and biological approaches concerning marine organism, currently, represent an ample and promising research area, since there are a constant metabolite discovery with a variety of medicinal properties, besides the limitless metabolic armory. Red seaweeds, with distinction for the Rhodomelaceae family, are exempt of halogenated metabolites producers which are attributed important biological activities. Marine and/or endophytic microorganisms are pointed as the most promising targets with respect to discovery of new pharmaceuticals. In this context, the present work describes the secondary metabolites identification from seaweed Bostrychia tenella (Rhodomelaceae, Rhodophyta), as well as the biological potential of associated endophytic microorganisms. The chemical study of B. tenella species collected in the rocky shore of Praia de Fortaleza (Ubatuba-SP) provided the identification, by means of GC-MS analyses (acetate fraction), of 63 metabolites, which 39 consisted of nonpolar substances containing a long carbonic chains (fatty acids, esters, steroids, amongst others) and 24 were phenolic compounds, including 17 chlorinated, bromated and iodized halophenols. Related to these 24 substances, until the present moment, three are unknown, nine are unknown as natural products, four are unknown in seaweeds and six are unknown in the Bostrychia genus. Additionally, 45 endophytic microorganism strains had been isolated from B. tenella, from which 10 were cultivated in solid rice medium, providing several crude extracts and fractions. Although the B. tenella fractions did not show biological potential, extracts and fractions from endophytic microorganism associates to this species presented biological activity in all of evaluated assays: cytotoxicity using tumor cells HL-60, HCT-8 and SF-295, antifungal in Cladosporium cladosporioides and C. sphaerospermum, antibacterial using Staphylococcus aureus and Klebsiella pneumoniae, and mast cell degranulation inhibition using RBL-2H3 cells. The present work contributed for the secondary metabolism knowledge increase regarding Bostrychia tenella species, and demonstrated the endophytic microorganism biological potential, attributing to this species chemical and microbiological relevance for the marine natural products research.

Microrganismos fotossintetizantes têm sido utilizados por muitos anos como alimento humano devido ao seu alto conteúdo de proteína e valor nutricional. A Spirulina platensis pode ser uma fonte alternativa de proteína para a alimentação, bem como pode possibilitar a obtenção de outros produtos, como pigmentos, vitaminas e lipídios, principalmente ácidos graxos polinsaturados, como o γ-linolênico. Neste trabalho, foram estudadas as influências da concentração de cloreto de amônia no meio de alimentação (N0) e da vazão específica de alimentação (D) no cultivo de Spirulina platensis por processo contínuo, avaliando parâmetros cinéticos de crescimento bem como a composição das biomassas obtidas. A produtividade em células máxima obtida (63,9 mg.L-1.dia-1) foi comparável àquelas obtidas em processos descontínuos e descontínuos alimentados, para nitrato de potássio e cloreto de amônia como fontes de nitrogênio, respectivamente. O máximo conteúdo de proteína na biomassa foi de 72,5 %, obtido em experimento conduzido com N0 = 10 mmolar e D = 0,083 dia-l. Os melhores resultados em termos do teor do ácido γ-linolênico na fração lipídica da biomassa foi empregando vazão específica de alimentação de 0,110 dia-1 e concentração de cloreto de amônio no meio de alimentação de 1mmolar. / Photosynthesizing microorganism has been used for many years as human food because of its high protein content and nutritional value. Spirulina platensis can be an alternative source of protein for food purpose, as well as the possibility of obtaining other products like pigments, vitamins and lipids, mainly polyunsaturated fat acids like γ-linolenic. In this work, they were studied the influence of the ammonium chloride concentration in the feeding nutrient medium (N0) as well as the dilution rate (D) on the Spirulina platensis cultivation by continuous process, evaluating the kinetics parameters of the growth as well as the composition of the biomasses obtained. The maximum cell productivity obtained (63.9 mg.L-1.day-1) was c¬omparable with that ones obtained using batch and fed-batch processes for nitrate and ammonium chloride as nitrogen sources, respectively. The highest protein biomass content was 72.5 %, obtained in experiment carried out with N0 = 10 mmolar and D = 0.083 day-1. The best result in terms of the γ-linolenic acid content in the lipid fraction of the biomass was employing dilution rate of the 0.110 day -1 and 1 mmolar of the ammonium chloride in the feeding nutrient medium.

O ambiente marinho desponta como uma fonte natural importante devido à sua fantástica diversidade orgânica, que permanece praticamente inexplorada. Abordagens químicas e biológicas de organismos marinhos, atualmente, representam uma área de pesquisa ampla e promissora, visto a constante descoberta de diversos metabólitos com propriedades medicinais variadas, além de um arsenal metabólico praticamente ilimitado. Algas vermelhas, com destaque para a família Rhodomelaceae, são exímias produtoras de metabólitos halogenados aos quais são atribuídos importantes atividades biológicas. Micro-organismos marinhos e/ou endofíticos são apontados como os alvos mais promissores para descoberta de novos fármacos. Neste contexto, o presente trabalho descreve a identificação de metabólitos secundários da macroalga Bostrychia tenella (Rhodomelaceae, Rhodophyta), a qual possui poucos relatos na literatura a respeito de seu metabolismo secundário, bem como o potencial biológico de micro-organismos endofíticos associados a esta espécie. O estudo químico da espécie B. tenella coletada nos costões rochosos da Praia da Fortaleza (Ubatuba-SP) proporcionou a identificação, por meio de análises via CG-EM (fração acetato), de 63 metabólitos dos quais 39 são substâncias apolares de cadeias carbônicas longas (ex. ácidos graxos e ésteres, esteróides, dentre outros) e 24 são metabólitos fenólicos, incluindo 17 halofenóis clorados, bromados e iodados. Destas 24 substâncias, até o presente momento, três são inéditas, nove são inéditas como produtos naturais, quatro são inéditas em algas marinhas e seis são inéditas para o gênero Bostrychia. Adicionalmente, 45 linhagens de micro-organismos endofíticos foram isoladas da alga Bostrychia tenella, das quais 10 foram cultivadas em meio sólido arroz, proporcionando a obtenção de extratos brutos e frações orgânicas. Apesar das frações de B. tenella não terem exibido atividade biológica, extratos e frações dos micro-organismos endofíticos associados a esta espécie apresentaram-se ativos em todos os ensaios realizados: citotoxicidade utilizando células tumorais HL-60, HCT-8 e SF-295, antifúngico utilizando fitopatógenos Cladosporium cladosporioides e C. sphaerospermum, antibacteriano utilizando Staphylococcus aureus e Klebsiella pneumoniae, e inibição da degranulação mastocitária utilizando células RBL-2H3. O presente trabalho contribuiu para aumento do conhecimento sobre o metabolismo secundário da alga Bostrychia tenella e proporcionou a descoberta do potencial biológico de micro-organismos endofíticos associados a esta alga, atribuindo a esta espécie relevância química e microbiológica para o estudo de produtos naturais marinhos. / The marine environment appears as an important natural source due to its fantastic organic diversity, which practically remains unexplored. Chemical and biological approaches concerning marine organism, currently, represent an ample and promising research area, since there are a constant metabolite discovery with a variety of medicinal properties, besides the limitless metabolic armory. Red seaweeds, with distinction for the Rhodomelaceae family, are exempt of halogenated metabolites producers which are attributed important biological activities. Marine and/or endophytic microorganisms are pointed as the most promising targets with respect to discovery of new pharmaceuticals. In this context, the present work describes the secondary metabolites identification from seaweed Bostrychia tenella (Rhodomelaceae, Rhodophyta), as well as the biological potential of associated endophytic microorganisms. The chemical study of B. tenella species collected in the rocky shore of Praia de Fortaleza (Ubatuba-SP) provided the identification, by means of GC-MS analyses (acetate fraction), of 63 metabolites, which 39 consisted of nonpolar substances containing a long carbonic chains (fatty acids, esters, steroids, amongst others) and 24 were phenolic compounds, including 17 chlorinated, bromated and iodized halophenols. Related to these 24 substances, until the present moment, three are unknown, nine are unknown as natural products, four are unknown in seaweeds and six are unknown in the Bostrychia genus. Additionally, 45 endophytic microorganism strains had been isolated from B. tenella, from which 10 were cultivated in solid rice medium, providing several crude extracts and fractions. Although the B. tenella fractions did not show biological potential, extracts and fractions from endophytic microorganism associates to this species presented biological activity in all of evaluated assays: cytotoxicity using tumor cells HL-60, HCT-8 and SF-295, antifungal in Cladosporium cladosporioides and C. sphaerospermum, antibacterial using Staphylococcus aureus and Klebsiella pneumoniae, and mast cell degranulation inhibition using RBL-2H3 cells. The present work contributed for the secondary metabolism knowledge increase regarding Bostrychia tenella species, and demonstrated the endophytic microorganism biological potential, attributing to this species chemical and microbiological relevance for the marine natural products research.

Microrganismos fotossintetizantes têm sido utilizados por muitos anos como alimento humano devido ao seu alto conteúdo de proteína e valor nutricional. A Spirulina platensis pode ser uma fonte alternativa de proteína para a alimentação, bem como pode possibilitar a obtenção de outros produtos, como pigmentos, vitaminas e lipídios, principalmente ácidos graxos polinsaturados, como o γ-linolênico. Neste trabalho, foram estudadas as influências da concentração de cloreto de amônia no meio de alimentação (N0) e da vazão específica de alimentação (D) no cultivo de Spirulina platensis por processo contínuo, avaliando parâmetros cinéticos de crescimento bem como a composição das biomassas obtidas. A produtividade em células máxima obtida (63,9 mg.L-1.dia-1) foi comparável àquelas obtidas em processos descontínuos e descontínuos alimentados, para nitrato de potássio e cloreto de amônia como fontes de nitrogênio, respectivamente. O máximo conteúdo de proteína na biomassa foi de 72,5 %, obtido em experimento conduzido com N0 = 10 mmolar e D = 0,083 dia-l. Os melhores resultados em termos do teor do ácido γ-linolênico na fração lipídica da biomassa foi empregando vazão específica de alimentação de 0,110 dia-1 e concentração de cloreto de amônio no meio de alimentação de 1mmolar. / Photosynthesizing microorganism has been used for many years as human food because of its high protein content and nutritional value. Spirulina platensis can be an alternative source of protein for food purpose, as well as the possibility of obtaining other products like pigments, vitamins and lipids, mainly polyunsaturated fat acids like γ-linolenic. In this work, they were studied the influence of the ammonium chloride concentration in the feeding nutrient medium (N0) as well as the dilution rate (D) on the Spirulina platensis cultivation by continuous process, evaluating the kinetics parameters of the growth as well as the composition of the biomasses obtained. The maximum cell productivity obtained (63.9 mg.L-1.day-1) was c¬omparable with that ones obtained using batch and fed-batch processes for nitrate and ammonium chloride as nitrogen sources, respectively. The highest protein biomass content was 72.5 %, obtained in experiment carried out with N0 = 10 mmolar and D = 0.083 day-1. The best result in terms of the γ-linolenic acid content in the lipid fraction of the biomass was employing dilution rate of the 0.110 day -1 and 1 mmolar of the ammonium chloride in the feeding nutrient medium.

La comunitat bentònica dels ecosistemes fluvials processa una gran quantitat de la matèria orgànica que arriba als rius. L'origen de les entrades de material (autòctones o al·lòctones), la seva composició química i la seva quantitat (freqüència de les entrades i concentració assolida en el riu), determinen l'estructura de la comunitat bentònica autotròfica i heterotròfica, les seves relacions tròfiques i les seves interaccions potencials (competència, sinergisme). L'objectiu d'aquesta tesi és posar de manifest la utilització de la matèria orgànica dissolta (MOD) per part dels biofilms bacterians bentònics fluvials i determinar l'eficiència del sistema fluvial en l'ús dels diferents materials que hi circulen. Amb aquesta finalitat s'han portat a terme diversos experiments, tant de camp com de laboratori, per tal de conèixer els efectes de la disponibilitat de la matèria orgànica (quantitat) i la seva qualitat (composició química i biodegradabilitat) i els efectes deguts a l'augment de temperatura de l'aigua del riu. / The benthic community in river ecosystems processes a large amount of organic matter entering the river. The input sources (autochthonous and allochthonous) as well as their chemical composition and amount (frequency of inputs and concentrations reaching the river), determine the structure of the autotrophic and heterotrophic benthic community, their trophic relationships and their potential interactions (competition, synergism). The aim of this thesis is to elucidate the use of dissolved organic matter (DOM) by the benthic stream microbial biofilms and determine the efficiency of the fluvial system in the use of the different materials that circulate through it. Different experiments were developed in the field and others in laboratory conditions to control the respective effects of organic matter availability (quantity) and quality (chemical composition and lability), as well as the effects of increasing river water temperature.

Se ha estudiado la dinámica del fitoplancton en las lagunas costeras de Aiguamolls de l'Empordà. El fitoplancton esta sujeto principalmente al control "bottom-up", la variabilidad hidrológica y la disponibilidad de nutrientes tienen una mayor influencia en la composición y distribución de tamaños del fitoplancton, que el zooplancton. La concentración de materia orgánica disuelta es el factor ambiental más correlacionado con el crecimiento de la biomasa fitoplanctónica. Dada la proximidad entre las lagunas costeras y el mar, donde la ocurrencia de Proliferaciones de Algas Nocivas es cada vez más frecuente, se realizan un inventario general de las especies más abundantes del fitoplancton y se llevan a cabo análisis extensivos de la toxicidad. La mayoría de especies de dinoflagelados encontradas son potencialmente nocivas. Hay pocas especies en común entre el mar y las lagunas, sin embargo, existen especies productoras de PANs características de los ambientes lagunares. / The phytoplankton dynamics in the coastal lagoons of Empordà salt marshes was studied. The phytoplankton was mainly subject to the "bottom-up" control, the hydrologic variability and the nutrients availability have a greater influence in the composition and size distribution of the phytoplankton, than zooplankton. The concentration of dissolved organic matter was the environmental factor more correlated with the phytoplanktonic biomass growth. Due to the proximity between the coastal lagoons and the sea environment, where the occurrence of Harmful Algae Blooms is frequent, a general inventory of the most abundant species of the phytoplankton was made and an extensive monitoring of the toxicity was carried out. Most of dinoflagellates species found were potentially harmful. There were few species in common between the sea and the lagoons, nevertheless, some HABs species, characteristic of coastal lagoons, were found.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O presente trabalho teve o objetivo testar se a composição isotópica de carbono e nitrogênio (δ13C e δ15N) do perifíton, do material orgânico particulado e das algas filamentosas acompanha o gradiente de impacto antropogênico presente na Bacia Hidrográfica Guapi-Macacu, no estado do Rio de Janeiro. O gradiente de impacto nesta área é formado pelo desmatamento da vegetação ripária, atividades agropecuárias e urbanização. Os valores de δ13C dos componentes estudados não acompanharam o impacto presente nas microbacias dos pontos estudados. Apenas o δ15N do perifíton e das algas filamentosas acompanharam o impacto. Seus valores aumentam com o aumento do impacto mostrando que assimilam o material proveniente de fontes antropogênicas como esgoto e fertilizantes. O δ15N do perifíton mostrou-se muito sensível às mudanças da paisagem do entorno do rio presentes na região. Assim, a composição isotópica do nitrogênio do perifíton pode ser uma importante ferramenta para aplicação de monitoramento e recuperação da integridade de sistemas aquáticos da região / We investigate if isotopic composition of streams system components can respond to anthropogenic alterations in a river landscape. In recent years environmental managers have sought biomonitoring tools that reflect ecosystem functioning as well as correlating sensitively with impacts. Stable isotope ratios of carbon and nitrogen relate to food webs and nutrient cycling as well as to potential sources of pollution. In this study we tested if the stable isotopic composition of carbon and nitrogen (δ13C and δ15N) of periphyton, fine particulate organic matter and filamentous algae responded to anthropogenic impacts in the Hydrologic Basin of Guapi-Macacu, close to Rio de Janeiro city, Brazil. The anthropogenic impacts were riparian deforestation, agriculture, pasture and urban occupation. We quantified these using satellite imagery and measurement of water chemistry. The δ13C values of periphyton, FPOM and algae did not respond to anthropogenic alteration. δ15N values of periphyton and of filamentous algae increased with landscape alteration. This is probably because these compnents assimilate enriched anthropogenic inputs such as sewage and fertilizers. δ15N of periphyton was very sensitive to small changes in landuse and was linearly related to percent alteration. We suggest that it can be a powerful tool for monitoring and restoration programs of this region.