A filosfera da Mata Atlântica é um importante nicho de colonização por micro-organismos, cuja comunidade ainda é pouco conhecida. Algumas bactérias associadas à superfície das folhas possuem habilidade de fixar nitrogênio, mineralizar substratos orgânicos e também suprir as árvores com dióxido de carbono e fatores de crescimento. Este trabalho teve como objetivo gerar informações sobre a comunidade cianobacteriana que coloniza a filosfera de algumas plantas da Mata Atlântica e investigar a comunidade diazotrófica presente nesse habitat. Um total de 40 linhagens de cianobactérias da filosfera de Merostachys neesii (bambu), Euterpe edulis (palmeira Juçara), Guapira opposita e Garcinia gardneriana foram isoladas e cultivadas. Os isolados foram caracterizados por análises morfológicas e filogenia do gene 16S RNAr. Essa abordagem permitiu a identificação de uma linhagem do gênero Nostoc, sete Desmonostoc, seis Leptolyngbya, uma Oculatella, cinco Brasilonema, uma Pleurocapsa e duas Chroococcidiopsis. Dezessete linhagens (uma Microchaetaceae, dez Nostocaceae e seis Pseudanabaenaceae) não puderam ser identificadas ao nível de gênero. Vinte e seis linhagens (24 pertencentes às ordens Nostocales e duas à Pseudanabaenales) foram caracterizadas como diazotróficas pela amplificação, sequenciamento e filogenia do gene nifH. Além disso, caracterizou-se o perfil de fixação biológica de nitrogênio da linhagem Desmonostoc sp. CENA362. Com relação ao potencial biotecnológico dessas linhagens, treze isolados foram identificados como potenciais produtores de ácido indol acético (IAA) de acordo com o teste Salkowski. Diversas linhagens apresentaram genes associados à via biossintética do inibidor de protease microviridina, sendo que três delas codificam para novas variantes. Além disso, dez linhagens foram identificadas como potenciais produtoras aeruginosina, três de cianopeptolina e três de microcistina. A comunidade bacteriana diazotrófica avaliada por pirosequenciamento do gene nifH apresentou um perfil de variação espécie-específica para Proteobacteria e uma correlação positiva entre a riqueza e a fixação biológica de nitrogênio. Neste estudo, cianobactérias que habitam a filosfera da Mata Atlântica foram isoladas estão sendo mantidas em condições de cultivo. Novos táxons foram descobertos e vários gêneros conhecidos foram descritos pela primeira vez neste hábitat, o que contribuiu para o aprimoramento da sistemática de Cyanobacteria. As linhagens em cultivo e as informações geradas sobre os seus compostos metabólitos representam uma valiosa fonte para estudos posteriores. Além disso, informações sobre a comunidade bacteriana diazotrófica da filosfera pode auxiliar no entendimento da dinâmica do nitrogênio, elemento limitante e pouco disponível na Mata Atlântica / The phyllosphere of the Atlantic Forest is an important niche for colonization by microorganisms, whose community is still little known. Some bacteria associated with leaf surfaces may possess the ability to fix nitrogen, mineralize the organic substrates and also supply the trees with carbon dioxide and growth factors. Therefore, this study aimed to generate information about cyanobacterial community that colonize the phyllosphere of some plants of the Atlantic Forest and investigated the diazotrophic community in this habitat. A total of 40 strains of Cyanobacteria from the phyllosphere of Merostachys neesii (bamboo), Euterpe edulis (Juçara palm), Garcinia gardneriana and Guapira opposita was isolated and cultivated. The isolates were characterized by morphological analyses and phylogeny of the 16S rRNA gene. This approach allowed the identification of one strain of the genus Nostoc, seven Desmonostoc, six Leptolyngbya, one Oculatella, five Brasilonema, one Pleurocapsa and two Chroococcidiopsis. Seventeen strains (one Microchaetaceae, ten Nostocaceae and six Pseudanabaenaceae) could not be identified at the genus level. Twenty-six strains (24 belonging to Nostocales and two belonging to Pseudanabaenales) were characterized as diazotrophic by amplification, sequencing and phylogeny of nifH gene. Also, it was characterized the profile of biological nitrogen fixation for the strain Desmonostoc sp. CENA362. Regarding the biotechnological potential of these strains, thirteen strains were identified as potential producers of indole acetic acid (IAA) according to Salkowski test. Several strains presented genes involved in the biosynthetic pathway of the protease inhibitor microviridin, three of them encoding putative novel variants. Moreover, ten strains were identified as potential producers of aeruginosin, three of cyanopeptolin and three of microcystin. The diazotrophic bacterial community evaluated by pyrosequencing of the nifH gene showed a profile of variation plant species-specific for Proteobacteria, and a positive correlation between richness and biological nitrogen fixation. In this study, cyanobacteria that inhabiting Brazilian Atlantic Forest phyllosphere were isolated and are been maintained in culture conditions. New taxa were discovered and several known genera were described for the first time in this habitat, which contributed to improvement of the cyanobacterial systematic. The culturable strains and the information generated about their metabolites compounds represent a valuable source for further studies. In addition, information about the diazotrophic bacterial community inhabiting the phyllosphere may help in understanding the dynamics of nitrogen, a limiting and low available element in Atlantic Forest

O crescimento desordenado das cidades, a utilização de áreas para plantio próximas aos mananciais e o lançamento de águas residuárias domésticas e industriais sem tratamento são consideradas as principais fontes de poluição dos corpos d´água. Tal poluição contribui para o enriquecimento dos corpos hídricos em relação aos nutrientes. Isto, combinado com fatores climáticos proporciona condições para a ocorrência de florações de algas que podem apresentar espécies potencialmente tóxicas. Desta forma, aumenta a preocupação com desenvolvimento de técnicas de tratamento que forneçam água de qualidade garantindo a saúde da população consumidora. Nesta pesquisa, foram preparadas águas de estudo com diferentes concentrações de microcistina, com as quais foram testados alguns processos de tratamento, em escala de bancada, que consistiram na pré-cloração, adsorção em carvão ativado em pó, coagulação/floculação, flotação por ar dissolvido e centrifugação. O fluxograma de tratamento com aplicação de carvão ativado logo após a mistura rápida foi o que apresentou melhores resultados em termos de cor aparente, turbidez e concentração residual de microcistina. Foi avaliada a influência da concentração de microcistina nos tratamentos simulados. Constatou-se que para 104,92 µg/L de microcistina a aplicação de 3,0 mg\'CL IND.2\'/L (10 segundos antes da mistura rápida) e 30 mg/L de CAP (logo após a mistura rápida) não foram capazes de reduzir a concentração de microcistina para menos de 1 µg/L, conforme o limite estabelecido pela Portaria 518/04 do Ministério da Saúde. Assim, optou-se pela estimativa da dosagem mínima de carvão ativado em pó (CAP) em função da concentração inicial de microcistina das três águas preparadas. O residual de microcistina em cada água preparada, após a aplicação da dosagem estimada de CAP, foi: Água de Estudo 1 = 0,80 µg/L, Água de Estudo 2 = 0,82 µg/L e Água de Estudo 3 = 0,23 µg/L. / The disordered growth of cities, the use of planting areas near the water sources and the launch of domestic and industrial wastewater without treatment are the main sources of water bodies\' pollution. Such pollution contributes to increase the nutrient loading in the water bodies. In association with climatic factors, this enrichment of nutrient provides suitable conditions for the bloom of potentially toxic algae. Thus, increases the concern over to develop treatment techniques that provide water quality able to ensure the health of the consumer population. In this research, waters were prepared with different concentrations of microcystin and some treatments were tested in bench scale. These tests consisted in prechlorination, adsorption on powdered activated carbon, coagulation/flocculation, dissolved air flotation and centrifugation. The diagram of treatment with activated carbon application after the rapid mix showed better results of apparent color, turbidity and residual concentration of microcystin. The influence of the concentration of microcystin in the simulated treatments was evaluated. It was found that for 104.92 µg/L of microcystin the application of 3.0 mg\'CL IND.2\'/L (10 seconds before rapid mix) and 30 mg/L of PAC (after a quick mixture) were not able to reduce the concentration of microcystin to less than 1 µg/L, as the limit established by Order 518/04 of the Health Ministry. Thus, it was decided to estimate the minimum dosage of powdered activated carbon (PAC) according to the initial concentration of microcystin found in the three prepared waters. The residual concentration of microcystin in each water, after the estimated dosage application of PAC was: Water 1 = 0.80 µg/L; Water 2 = 0.82 µg/L; Water 3 = 0, 23 µg/L.

A demanda crescente de água doce de boa qualidade são problemas atuais e mundiais, além do descaso com os dejetos lançados nos ambientes aquáticos que comprometem a qualidade dos recursos hídricos. Um dos parâmetros que atesta a potabilidade da água é a presença de cianobactérias e cianotoxinas. Cianobactérias são microrganismos procariontes aeróbicos fotoautróficos que sintetizam as cianotoxinas. Estes compostos podem ser classificados de acordo com seus mecanismos de ação em hepatotóxicos, neurotóxicos e dermatotóxicos. Por sua diversidade, representam diferentes riscos não só ao ecossistema e a outros organismos dos ambientes aquáticos, como também aos seres humanos. Esse projeto visou o isolamento e cultivo de cepas de cianobactérias produtoras de toxinas para a investigação da biossíntese desses compostos. Com este intuito, foram realizadas coletas de água em três reservatórios no estado de São Paulo e um no Paraná. Cepas de cianobactérais foram isoladas, identificadas e analisadas quanto à produção de toxinas. Uma cepa de Microcystis aeruginosa (LTPNA 02) produtora de microcistinas (MC-LR, MC-RR, MC-YR, MC-LF, MC-LW e desm-MC-LR e desm- MC-RR) foi escolhida para ser estudada frente diferentes condições de cultivo e ter o seu crescimento, produção de toxinas e expressão gênica estudados. Foram utilizados os meios de cultura já referidos na literatura: ASM-1 (N:P=1, 10 e 20), MLA (N:P=10), Bold 3N (N:P=16) e BG-11 (N:P=10 e 100). Para acompanhar o crescimento, dois métodos foram utilizados: contagem de células e espectrofotometria. As toxinas foram quantificadas por LC-MS - QTrap. A análise da expressão gênica foi realizada por reação de PCR em tempo real pelo método de quantificação relativa &#916;&#916;Ct. Foi observada diferença no crescimento da cepa estudada nos diferentes meios de cultivo empregados. A contagem das células permitiu a identificação das fases logarítmica e total de crescimento. Durante a fase logarítmica, três experimentos demonstraram diferenças estatísticas quando comparadas ao controle (p<0,05). Ao se avaliar o crescimento total, quatro experimentos foram menores (p<0,01). As leituras das absorvâncias e a contagem de células demonstraram alta correlação Para ambas as leituras em 680 nm e 750 nm o coeficiente de correlação (r) esteve entre 0,93 e 0,99. A quantificação das microcistinas (MC) foi realizada por LC-MS - QTrap. Foram quantificadas as variantes MC-LR, MR-RR e MC-YR. Apesar da relação toxina/célula ser distinto para cada experimento, não representou grande variação naqueles realizados com meio ASM-1 (N:P 1; 10 e 20), meio MLA (N:P=10) e BG11(N:P=10). O experimento realizado em Bold3N (N:P=16,6) apresentou menor concentração de toxina/célula e as variantes MC-LR e MC-YR não foram detectadas. Por outro lado, o experimento realizado em BG-11 (N:P=100) apresentou a maior relação toxina por célula. Estes resultados sugerem que o excesso de nitrato seja um fator estressante para o desenvolvimento e crescimento da cepa de M. aeruginosa avaliada e ao mesmo tempo um fator estimulante para a produção das toxinas analisadas. Os experimentos que avaliaram a expressão dos genes 16S e mcyB em relação ao gene da ficocianina (controle endógeno) foram realizados em meio ASM-1 (N:P=10 e 100) e BG 11 (N:P= 10 e 100). Os parâmetros anteriores, como crescimento e produção de toxinas também foram avaliados. Novamente foram encontradas diferenças entre as fases de crescimento e produção de toxina, porém a expressão dos genes avaliados não demonstrou variação significativa entre os experimentos. Porém ambos os genes avaliados demonstraram menor expressão nos experimentos condizidos em (N:P=100). / There is a great concern these days about potable and good quality water due to the increase of the population needs and also to the arising problems with contamination caused by anthropogenic sources. The presence of cyanobacteria and cyanotoxins are some parameters that attest water potability. Cyanobacteria are prokaryotic aerobic photoautotrophic microorganisms that may synthesize cyanotoxins. These compounds can be classified as hepatotoxic, neurotoxic and dermatotoxic according to their action mechanisms. Because of their diversity, they may represent different risks, not only to their ecosystem and other aquatic living organisms, but also to human beings. The aim of this project was the isolation and cultivation of cyanotoxin-producing cyanobacteria for further investigation on the biosynthesis of these compounds. Water samples from three different reservoirs in São Paulo state and one in Paraná state were collected in order to isolate cyanobacteria strains and accomplish their identification and to evaluate the toxin production. The Microcystis aeruginosa (LTPNA 02) microcystin producer strain (MCLR, MC-RR, MC-YR, MC-LF, MC-LW, desm-MC-LR and desm-MC-RR) was chosen to be grown in different cultivation conditions and later analyzed for its growth rate, toxin production and gene expression. All culture media used in this research were chosen according to the literature: ASM-1 (N:P=1, 10 and 20), MLA (N:P=10), Bold 3N (N:P=16) and BG-11 (N:P=10 and 100). To evaluate growth rate, two techniques were used: cell counting and absorbance determination in two different wavelengths (680 nm and 750 nm). Toxins were quantified by LC-MS in a hybrid triple-quadrupole instrument (Qtrap). Gene expression was assessed by real time PCR, using the &#916;&#916;Ct relative quantification method. Cell counting allowed total growth and logarithmic phase identification. During the last, three experiments showed statistical difference from control group (p<0,05). Four experiments resulted in a lower total growth rate (p<0,05). A high correlation between cell counting and absorbance levels was found for both wavelengths tested. Correlation coefficients (r) were from 0,93 to 0,99. Three microcystin variants (MC-LR, MR-RR e MC-YR) were quantified by LC-MS. The toxin content per cell was calculated and showed no statistc variation among those experiments performed on ASM-1 (N:P 1; 10 and 20), MLA (N:P=10) and BG-11 (N:P=10). The lowest toxin/cell concentration was found for Bold3N (N:P=16,6) medium, where MC-LR and MC-YR production was not detected. On the other hand, the experiment with BG-11 (N:P=100) medium showed the highest toxin/cell content. These results suggest that high levels of nitrate in the culture medium may be a stressing factor for the development and growth of the M. aeruginosa tested strain, as well as a disturbing factor for microcystin production. Gene expression experiments regarding 16S and mycB genes using the phycocyanin gene as endogen control were performed on ASM-1 (N:P=10 and 100) and BG 11 (N:P= 10 and 100) media, along with the evaluation of growth rate and toxin production. Differences between growth rates and toxin production were once more observed, however gene expression did not show a significant variation among experiments.

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-09-15T14:54:18Z No. of bitstreams: 1 TeseNDM.pdf: 2605858 bytes, checksum: bff58bf7890c21ba2d47c2079816f268 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-16T19:26:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseNDM.pdf: 2605858 bytes, checksum: bff58bf7890c21ba2d47c2079816f268 (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-16T19:26:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseNDM.pdf: 2605858 bytes, checksum: bff58bf7890c21ba2d47c2079816f268 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-16T19:26:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseNDM.pdf: 2605858 bytes, checksum: bff58bf7890c21ba2d47c2079816f268 (MD5) Previous issue date: 2015-03-10 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Cyanobacteria, under favorable conditions can form large superficial masses of green color called blooms. Some genera of cyanobacteria are toxins producers, and during the bloom, there may be risks of water bodies contamination and thus of those organisms that depends on this. Among the toxins produced by cyanobacteria, stands the microcystin. This type of toxin has pronounced effects on the liver, although it can exhibit its effects in several organs. Moreover, it is the cyanotoxin which is more widely distributed in various types of ecosystems. In addition to the phosphatases inhibition, microcystins may also affect DNA repair systems and gene expression, and appear to interact with the mitochondria of animal tissues leading to oxidative stress and apoptosis. The aim of this study was to evaluate the cardiorespiratory responses during graded hypoxia and also the biomarkers of oxidative stress in two species of Neotropical teleost, traíra, Hoplias malabaricus, and matrinxã, Brycon amazonicus in control condition and 48 h after of an intraperitoneal injection of lyophilized extract containing microcystin -LR (MC-LR - 100 μg.Kg-1 body weight). The results indicate that exposure to MC-LR induced oxidative stress in liver and gills, and changed the cardiorespiratory responses of both species. In traíra, the exposure to MC-LR increased PCO2 values, caused hyperventilation, increased metabolic rate, increased heart rate values and decreased oxygen extraction, it was also observed oxidative stress in the gill tissue. In matrinxã was observed hyperventilation, increased metabolic rate and PCO2, and reduction in oxygen extraction. This specie was more sensitive to the effects of MC-LR, due to the occurrence of oxidative stress in both tissues (gills and liver), and the death of some animals during the development of graded hypoxia. Therefore, our results indicate that exposure to MC-LR has harmful effects on the two species analyzed, both in cardiorespiratory responses, as in the establishment of oxidative stress, however the magnitude of this effect appears to be species-specific indicating major susceptibility of the specie Brycon amazonicus to the effect of this cyanotoxin. / As cianobactérias, em condições favoráveis podem formar grandes massas superficiais de coloração verde intensa, denominadas florações. Alguns gêneros de cianobactérias são produtoras de toxinas, e durante as florações, pode haver riscos de contaminação da água e consequentemente dos organismos dependentes desta. Dentre as toxinas produzidas pelas cianobactérias, destaca-se a microcistina. Esse tipo de toxina apresenta efeitos pronunciados sobre o fígado, embora possa exibir seus efeitos em diversos órgãos. Ademais, é a cianotoxina que se encontra mais amplamente distribuída nos mais variados tipos de ecossistemas. Além da inibição das fosfatases, as microcistinas podem também afetar os sistemas de reparo de DNA e expressão de genes, e parecem poder interagir com as mitocôndrias de tecidos animais e causar estresse oxidativo e apoptose celular. O objetivo deste estudo foi avaliar as respostas cardiorrespiratórias durante hipóxia gradual e os biomarcadores do estresse oxidativo em duas espécies de teleósteos Neotropicais, a traíra, Hoplias malabaricus e o matrinxã Brycon amazonicus em situação controle e após 48 h de injeção intraperitoneal de extrato liofilizado contendo microcistina-LR (MC-LR - 100 μg.Kg-1 de massa corpórea). Os resultados indicam que a exposição à MC-LR induziu ao estresse oxidativo em fígado e brânquias, bem como alterou as respostas cardiorrespiratórias de ambas as espécies. Na traíra a exposição a MC-LR aumentou os valores de PcO2, causou hiperventilação, aumento da taxa metabólica, aumento dos valores de frequência cardíaca e redução da extração de oxigênio, também foi observado estresse oxidativo no tecido branquial. Em matrinxã foi observada hiperventilação, aumento da taxa metabólica e da PcO2, e redução na extração de oxigênio. Essa espécie se mostrou mais sensível ao efeito da MC-LR, devido a ocorrência de estresse oxidativo em ambos os tecidos analisados (brânquias e fígado) e a morte de alguns animais durante o desenvolvimento da hipóxia gradual. Portanto, nossos resultados indicam que a exposição à MC-LR tem efeitos prejudiciais sobre as duas espécies analisadas, tanto nas respostas cardiorrespiratórias, quanto no estabelecimento de estresse oxidativo, entretanto a magnitude desse efeito parece ser espécie-específica com indicação de maior susceptibilidade da espécie Brycon amazonicus ao efeito dessa toxina.

Made available in DSpace on 2015-09-25T12:20:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sativa Barbosa de Brito Lelis Villar.pdf: 821851 bytes, checksum: b1c26304b9ae92f8fe9dbc59a9c0a15c (MD5) Previous issue date: 2012-12-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O objetivo deste estudo foi avaliar a remoção de microcistina-LR de água utilizando carvão ativado granular de casca de coco de dendê. A água de estudo utilizada foi preparada a partir da diluição, em água deionizada, de extrato proveniente do cultivo de Microcystis aeruginosa. Realizou-se um planejamento fatoral 23, no qual foram estudados os seguintes fatores e níveis: concentração inicial de microcistina-LR (14,56 e 29,26 µg.L-1), pH (6,4 e 8,3) e tempo de contato (60 e 90 s). Dessa forma, foram monitorados oito tratamentos em triplicata, totalizando 24 experimentos. Cada tratamento consistia na operação de três colunas, alimentadas com mesma água de estudo e com mesmo tempo de contato, sendo que os tratamentos com tempo de contato de 60 s eram compostos por colunas de 20 gramas de carvão ativado granular, enquanto os experimentos que foram realizados com tempo de contato de 90 s, eram compostos por colunas com 30 gramas do carvão. Cada coluna foi monitorada durante 15 horas e as amostras eram coletadas a cada hora. A concentração de microcistina-LR era determinada com o auxílio de kits ELISA. Concentrações efluentes de MC-LR acima do volume máximo permitido (VMP) de 1µg.L-1, determinado pela Portaria 2914/2011, foram detectadas em colunas operadas a partir dos tratamentos 3 e 7. Esses tratamentos apresentavam concentração afluente de MC-LR de 29,26 µg.L-1 e tempo de contato de 60 s. A capacidade adsortiva e a taxa de uso nessas condições foi de 21,2 µg.g-1 e 1,33g.L-1 respectivamente. O tempo de contato foi o fator que mais influenciou no processo de adsorção de microcistina-LR, este comportamento foi observado a partir de 6 horas de monitoramento e se manteve até o final do monitoramento. O pH foi o fator que menos exerceu influência significativa na adsorção de microcistina-LR.

A filosfera da Mata Atlântica é um importante nicho de colonização por micro-organismos, cuja comunidade ainda é pouco conhecida. Algumas bactérias associadas à superfície das folhas possuem habilidade de fixar nitrogênio, mineralizar substratos orgânicos e também suprir as árvores com dióxido de carbono e fatores de crescimento. Este trabalho teve como objetivo gerar informações sobre a comunidade cianobacteriana que coloniza a filosfera de algumas plantas da Mata Atlântica e investigar a comunidade diazotrófica presente nesse habitat. Um total de 40 linhagens de cianobactérias da filosfera de Merostachys neesii (bambu), Euterpe edulis (palmeira Juçara), Guapira opposita e Garcinia gardneriana foram isoladas e cultivadas. Os isolados foram caracterizados por análises morfológicas e filogenia do gene 16S RNAr. Essa abordagem permitiu a identificação de uma linhagem do gênero Nostoc, sete Desmonostoc, seis Leptolyngbya, uma Oculatella, cinco Brasilonema, uma Pleurocapsa e duas Chroococcidiopsis. Dezessete linhagens (uma Microchaetaceae, dez Nostocaceae e seis Pseudanabaenaceae) não puderam ser identificadas ao nível de gênero. Vinte e seis linhagens (24 pertencentes às ordens Nostocales e duas à Pseudanabaenales) foram caracterizadas como diazotróficas pela amplificação, sequenciamento e filogenia do gene nifH. Além disso, caracterizou-se o perfil de fixação biológica de nitrogênio da linhagem Desmonostoc sp. CENA362. Com relação ao potencial biotecnológico dessas linhagens, treze isolados foram identificados como potenciais produtores de ácido indol acético (IAA) de acordo com o teste Salkowski. Diversas linhagens apresentaram genes associados à via biossintética do inibidor de protease microviridina, sendo que três delas codificam para novas variantes. Além disso, dez linhagens foram identificadas como potenciais produtoras aeruginosina, três de cianopeptolina e três de microcistina. A comunidade bacteriana diazotrófica avaliada por pirosequenciamento do gene nifH apresentou um perfil de variação espécie-específica para Proteobacteria e uma correlação positiva entre a riqueza e a fixação biológica de nitrogênio. Neste estudo, cianobactérias que habitam a filosfera da Mata Atlântica foram isoladas estão sendo mantidas em condições de cultivo. Novos táxons foram descobertos e vários gêneros conhecidos foram descritos pela primeira vez neste hábitat, o que contribuiu para o aprimoramento da sistemática de Cyanobacteria. As linhagens em cultivo e as informações geradas sobre os seus compostos metabólitos representam uma valiosa fonte para estudos posteriores. Além disso, informações sobre a comunidade bacteriana diazotrófica da filosfera pode auxiliar no entendimento da dinâmica do nitrogênio, elemento limitante e pouco disponível na Mata Atlântica / The phyllosphere of the Atlantic Forest is an important niche for colonization by microorganisms, whose community is still little known. Some bacteria associated with leaf surfaces may possess the ability to fix nitrogen, mineralize the organic substrates and also supply the trees with carbon dioxide and growth factors. Therefore, this study aimed to generate information about cyanobacterial community that colonize the phyllosphere of some plants of the Atlantic Forest and investigated the diazotrophic community in this habitat. A total of 40 strains of Cyanobacteria from the phyllosphere of Merostachys neesii (bamboo), Euterpe edulis (Juçara palm), Garcinia gardneriana and Guapira opposita was isolated and cultivated. The isolates were characterized by morphological analyses and phylogeny of the 16S rRNA gene. This approach allowed the identification of one strain of the genus Nostoc, seven Desmonostoc, six Leptolyngbya, one Oculatella, five Brasilonema, one Pleurocapsa and two Chroococcidiopsis. Seventeen strains (one Microchaetaceae, ten Nostocaceae and six Pseudanabaenaceae) could not be identified at the genus level. Twenty-six strains (24 belonging to Nostocales and two belonging to Pseudanabaenales) were characterized as diazotrophic by amplification, sequencing and phylogeny of nifH gene. Also, it was characterized the profile of biological nitrogen fixation for the strain Desmonostoc sp. CENA362. Regarding the biotechnological potential of these strains, thirteen strains were identified as potential producers of indole acetic acid (IAA) according to Salkowski test. Several strains presented genes involved in the biosynthetic pathway of the protease inhibitor microviridin, three of them encoding putative novel variants. Moreover, ten strains were identified as potential producers of aeruginosin, three of cyanopeptolin and three of microcystin. The diazotrophic bacterial community evaluated by pyrosequencing of the nifH gene showed a profile of variation plant species-specific for Proteobacteria, and a positive correlation between richness and biological nitrogen fixation. In this study, cyanobacteria that inhabiting Brazilian Atlantic Forest phyllosphere were isolated and are been maintained in culture conditions. New taxa were discovered and several known genera were described for the first time in this habitat, which contributed to improvement of the cyanobacterial systematic. The culturable strains and the information generated about their metabolites compounds represent a valuable source for further studies. In addition, information about the diazotrophic bacterial community inhabiting the phyllosphere may help in understanding the dynamics of nitrogen, a limiting and low available element in Atlantic Forest

O crescimento desordenado das cidades, a utilização de áreas para plantio próximas aos mananciais e o lançamento de águas residuárias domésticas e industriais sem tratamento são consideradas as principais fontes de poluição dos corpos d´água. Tal poluição contribui para o enriquecimento dos corpos hídricos em relação aos nutrientes. Isto, combinado com fatores climáticos proporciona condições para a ocorrência de florações de algas que podem apresentar espécies potencialmente tóxicas. Desta forma, aumenta a preocupação com desenvolvimento de técnicas de tratamento que forneçam água de qualidade garantindo a saúde da população consumidora. Nesta pesquisa, foram preparadas águas de estudo com diferentes concentrações de microcistina, com as quais foram testados alguns processos de tratamento, em escala de bancada, que consistiram na pré-cloração, adsorção em carvão ativado em pó, coagulação/floculação, flotação por ar dissolvido e centrifugação. O fluxograma de tratamento com aplicação de carvão ativado logo após a mistura rápida foi o que apresentou melhores resultados em termos de cor aparente, turbidez e concentração residual de microcistina. Foi avaliada a influência da concentração de microcistina nos tratamentos simulados. Constatou-se que para 104,92 µg/L de microcistina a aplicação de 3,0 mg\'CL IND.2\'/L (10 segundos antes da mistura rápida) e 30 mg/L de CAP (logo após a mistura rápida) não foram capazes de reduzir a concentração de microcistina para menos de 1 µg/L, conforme o limite estabelecido pela Portaria 518/04 do Ministério da Saúde. Assim, optou-se pela estimativa da dosagem mínima de carvão ativado em pó (CAP) em função da concentração inicial de microcistina das três águas preparadas. O residual de microcistina em cada água preparada, após a aplicação da dosagem estimada de CAP, foi: Água de Estudo 1 = 0,80 µg/L, Água de Estudo 2 = 0,82 µg/L e Água de Estudo 3 = 0,23 µg/L. / The disordered growth of cities, the use of planting areas near the water sources and the launch of domestic and industrial wastewater without treatment are the main sources of water bodies\' pollution. Such pollution contributes to increase the nutrient loading in the water bodies. In association with climatic factors, this enrichment of nutrient provides suitable conditions for the bloom of potentially toxic algae. Thus, increases the concern over to develop treatment techniques that provide water quality able to ensure the health of the consumer population. In this research, waters were prepared with different concentrations of microcystin and some treatments were tested in bench scale. These tests consisted in prechlorination, adsorption on powdered activated carbon, coagulation/flocculation, dissolved air flotation and centrifugation. The diagram of treatment with activated carbon application after the rapid mix showed better results of apparent color, turbidity and residual concentration of microcystin. The influence of the concentration of microcystin in the simulated treatments was evaluated. It was found that for 104.92 µg/L of microcystin the application of 3.0 mg\'CL IND.2\'/L (10 seconds before rapid mix) and 30 mg/L of PAC (after a quick mixture) were not able to reduce the concentration of microcystin to less than 1 µg/L, as the limit established by Order 518/04 of the Health Ministry. Thus, it was decided to estimate the minimum dosage of powdered activated carbon (PAC) according to the initial concentration of microcystin found in the three prepared waters. The residual concentration of microcystin in each water, after the estimated dosage application of PAC was: Water 1 = 0.80 µg/L; Water 2 = 0.82 µg/L; Water 3 = 0, 23 µg/L.

O presente trabalho de pesquisa teve como objetivo principal avaliar a remoção de fitoplancton e microcistina em cinco fluxogramas de tratamento de água para abastecimento, que tiveram como seqüência básica as etapas de coagulação, floculação, flotação por ar dissolvido e filtração, complementados com oxidação química em diferentes pontos da seqüência básica de tratamento estabelecida. Os ensaios foram realizados em escala de laboratório, utilizando água de estudo preparada mediante a mistura de água coletada no reservatório de Barra Bonita, no Estado de São Paulo, e cultura com elevada concentração de microcistina preparada em laboratório. A concentração de microcistina na água de estudo foi mantida no intervalo de 14 a 17 µg/L. O cloreto férrico foi utilizado como agente coagulante, o permanganato de potássio e o cloro, na forma de hipoclorito de sódio, foram utilizados como agentes oxidantes. Foi observada eficiência de remoção de fitoplancton de cerca de 99,9% devido às etapas de coagulação, floculação e flotação por ar dissolvido e, conseqüentemente, remoção de microcistina contida no interior das células íntegras. A oxidação com cloro realizada após a filtração, bem como a oxidação com a associação do permanganato de potássio e cloro realizada após a flotação, resultaram em eficiência de remoção de microcistina extracelular (microcistina livre no meio líquido) da ordem de 95%, atendendo ao padrão de potabilidade com cocentrações de microcistina menores que 1,0 µg/L. A oxidação da água bruta com permanganato de potássio associada à oxidação da água flotada com cloro, apresentou o melhor desempenho de remoção de microcistina extracelular, com eficiência superior a 98%. Em todos os ensaios de oxidação química foi constatada a influência da variação do pH na remoção de microcistina, sendo que o aumento de eficiência foi associado à diminuição dos valores de pH. Foram observados indícios de remoção de trihalometanos pela flotação por ar dissolvido e redução da formação de trihalometanos quando a oxidação química foi feita com a associação do permanganato de potássio e cloro. / The aim of this research was to study the phytoplankton and microcystin removal at different treatment conditions, all based in coagulation, flocculation, dissolved air flotation and filtration, complemented by chemical oxidation applied at different points of the basic treatment sequency. The lab scale experiments was conduted with raw water prepared by a mixture of natural water, collected in Barra Bonita reservoir at São Paulo State, Brazil, and a high concentrated Microcystis culture prepared in laboratory. The microcystin concentration in raw water was kept in a range of 14 to 17 µg/L. Ferric chloride was used as coagulant, and, potassium permanganate and chlorine (sodium hypochlorite) were used as oxidants. The results showed phytoplankton removal efficiency about 99,9% by the sequency of coagulation, flocculation and dissolved air flotation, resulting a great removal of microcystin retained into the whole cells. The chlorine oxidation after filtration, as well as the oxidation with potassium permanganate and chlorine after dissolved air flotation, resulted in a microcystin removal of about 95% and concentrations under the World Health Organization drinking water guideline value of 1,0 µg/L. The raw water potassium permanganate oxidation associated with the chlorine oxidation after flotation, leaded to the best results concerning microcystin removal, with efficiency above 98%. All experimental conditions with chemical oxidation showed a relevant effect of the pH on the microcystin removal, the decrease of pH values contributed to the increase of microcystin removal. It was observed signs of THM´s removal by the dissolved air flotation and reduction of THM´s production when the chemical oxidation took place with the association of potassium permanganate and chlorine.

O presente trabalho teve como objetivo avaliar a remoção de três concentrações diferentes de microcistina extracelular em diferentes combinações de tratamento de águas para abastecimento, em escala de bancada, que tiveram como sequência básica a clarificação associada ou não aos processos de pré-oxidação com \'K\'MN\'O IND.4\', adsorção em CAP e pós-cloração. Os resultados mostraram que para todas as águas estudadas o permanganato de potássio não interferiu nos mecanismos de coagulação/floculação e ainda mostrou-se uma alternativa segura para realização da pré-oxidação no que tange à formação de THMs. Na Fase 1, com concentração inicial de microcistina extracelular em torno de 1,4 \'mü\'g/L, a clarificação (coagulação, floculação, flotação por ar dissolvido e clarificação final) atendeu ao padrão de potabilidade que determina concentrações de microcistina menores que 1,0 \'mü\'g/L. Já na Fase 2, com concentração inicial microcistina extracelular em torno de 21,7 \'mü\'g/L, para o atendimento à legislação foi necessário associar a clarificação à pré-oxidação, dosando-se 1,0 ou 2,0 mg \'K\'MN\'O IND.4\'/L, e à pós-cloração com 3,0 mg \'CL IND.2\'/L. Na Fase 3, com concentração inicial de microcistina extracelular em torno de 64,1 \'mü\'g/L, a associação da clarificação com a adsorção com 60,0 mg/L de CAP e com a pós-cloração com 3,0 mg \'CL IND.2\'/L proporcionou residuais de microcistina extracelular inferiores à 1,0 \'mü\'g/L. Observou-se ainda, que nas Fases 1 e 3 a presença de matéria orgânica dissolvida interferiu negativamente nas sequências de tratamento ao consumir parte do permanganato de potássio destinado à oxidação da microcistina extracelular. Entretanto, na Fase 2 a demanda do pré-oxidante pelas substâncias húmicas parece ter impedido a lise de parte das células de Microcystis sp. / The present work had as objective to evaluate the removal of three different concentrations of extracellular microcystins in different combinations of water treatment for supplying, in bench scale, that had as basic sequence the clarification associated or not with the processes of pre-oxidation with \'K\'MN\'O IND.4\', adsorption on PAC and post-chlorination. The results showed that for all waters studied the potassium permanganate did not interfere in the mechanisms of coagulation/flocculation and also proved to be a safe alternative for achieving the pre-oxidation with regard to the formation of THMs. In Phase 1, with initial concentration of extracellular microcystin around 1.4 \'mü\'g/L, the clarification (coagulation, flocculation, dissolved air flotation and clarification final) met the World Health Organization drinking water guideline value of 1.0 \'mü\'g/L of microcystin. Already, in Phase 2, with initial concentration extracellular microcystin around 21.7 \'mü\'g/L, to meet the legislation was necessary to involved the clarification with the pre-oxidation, dosing 1.0 or 2.0 mg \'K\'MN\'O IND.4\'/L, and with the post-chlorination with 3.0 mg \'CL IND.2\'/L. In Phase 3, with initial concentration of extracellular microcystin around 64.1 \'mü\'g/L, the association of clarification with the adsorption with 60.0 mg/L of PAC and the post-chlorination with 3.0 mg\'CL IND.2\'/L provided residual extracellular microcystin below 1.0 \'mü\'g/L. It was also observed that in Phases 1 and 3 the presence of dissolved organic matter intervened negatively in the sequence of treatment when consuming part of the potassium permanganate destined to the oxidation of extracellular microcystin. However, in Phase 2 the demand for pre-oxidizing by the humic substances seems to have prevented the lysis of some cells of Microcystis sp.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:29:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5307.pdf: 3018065 bytes, checksum: 4a4ed79b44dafeeb1204798dc8f70256 (MD5) Previous issue date: 2013-06-03 / Universidade Federal de Sao Carlos / This thesis aimed to evaluate the use of cholinesterases (ChE) of the cladoceran species Pseudosida ramosa and Daphnia magna as a biochemical biomarker of the presence and effects of anatoxin-a(s) at different levels of biological organization (molecular, individual and population), besides the combined effects of the mixtures of the hepatotoxic (microcystins) and neurotoxic (anatoxin-a(s)) extracts in D. magna. A microplate assay was adapted and optimized for measuring the ChE activity of P. ramosa, in order to produce an assay protocol for this species. The analysis on the performance of ChE assays in P. ramosa showed that these are suitable for the quantifying of enzymatic activity in this species. P. ramosa showed to be an adequate alternative to the exotic cladoceran D. magna. Thus, it was proposed an assay protocol, which it meets the best combination of parameters for the using of ChE activity of P. ramosa as a biochemical biomarker. The ChE activity of P. ramosa and D. magna were specific for the indication of the presence of anatoxin-a(s), since no effect on the enzymatic activity of these species was observed when they were exposed to the microcystins. In the acute exposures (48-h) to the anatoxin-a(s) extract and to the paraoxon-methyl, P. ramosa was more sensitive than D. magna for ChE activity and survival endpoints. Also, P. ramosa was more sensitive than D. magna when exposed to the anatoxin-a(s) extract for 7 days. When the relationships between the ChE inhibition and individual and populational endpoints were evaluated, different responses were observed for the studied species. The ChE inhibition in P. ramosa had a very close relationship with the survival in the acute exposures to the anatoxin-a(s) extract and to the paraoxon-methyl. For D. magna, on the other hand, this relationship was not linear, being high levels of ChE inhibition associated with almost no mortality. The ChE activity in P. ramosa was also a good predictor of the chronic effects of anatoxin-a(s) extract at higher levels of biological organization, since ChE inhibition (48 h) was linearly linked to the sub-lethal effects on the reproduction (21 days) and on the population growth rate (21 days). For D. magna, these relationships could not be established, possibly due to species-specific differences in the affinities of both acetylcholinesterase and pseudocholinesterases to the toxicants. Thus, for the using of ChE as a biochemical biomarker in the risk assessments of neurotoxic cyanobacteria blooms in tropical regions, it is recommended the use of native species, especially of P. ramosa, since the model species D. magna could overestimate the risk to the local species. When the effects of the mixtures of the hepatotoxic and neurotoxic extracts were evaluated on the survival and feeding rates of D. magna, additive and synergistic responses were only observed on the feeding rates. Therefore, since different types of cyanotoxins are found in the natural environments in combination, the risks of these toxins on the zooplanktonic community should be evaluated not only individually, but also as mixtures. / Esta tese teve como objetivo avaliar o uso das colinesterases (ChE) das espécies de cladóceros Pseudosida ramosa e Daphnia magna como um biomarcador bioquímico da presença e dos efeitos de anatoxina-a(s) em diferentes níveis de organização biológica (molecular, individual e populacional), além dos efeitos combinados das misturas dos extratos hepatotóxicos (microcistinas) e neurotóxicos (anatoxina-a(s)) em D. magna. Um ensaio de microplacas foi adaptado e otimizado para medir a atividade de ChE da P. ramosa, a fim de produzir um protocolo de ensaio para esta espécie. A análise sobre o desempenho dos ensaios de ChE em P. ramosa mostrou que estes são adequados para a quantificação da atividade enzimática nesta espécie. P. ramosa mostrou ser uma alternativa adequada para o cladócero exótico D. magna. Assim, foi proposto um protocolo de ensaio, o qual reúne a melhor combinação de parâmetros para a utilização da atividade de ChE da P. ramosa como um biomarcador bioquímico. A atividade de ChE da P. ramosa e da D. magna foram específicas para a indicação da presença de anatoxinaa( s), uma vez que nenhum efeito sobre a atividade enzimática dessas espécies foi observado quando elas foram expostas às microcistinas. Nas exposições agudas (48 h) ao extrato de anatoxina-a(s) e ao paraoxon-metil, P. ramosa foi mais sensível do que D. magna para os parâmetros atividade de ChE e sobrevivência. Também, P. ramosa foi mais sensível do que D. magna quando exposta ao extrato de anatoxina-a(s) por sete dias. Quando as relações entre a inibição de ChE e os parâmetros individuais e populacionais foram avaliados, diferentes respostas foram observadas para as espécies estudadas. A inibição de ChE em P. ramosa teve uma relação muito próxima com a sobrevivência nas exposições agudas ao extrato de anatoxina-a(s) e ao paraoxon-metil. Para D. magna, por outro lado, esta relação não foi linear, sendo níveis altos de inibição de ChE associados com quase nenhuma mortalidade. A atividade de ChE em P. ramosa foi também um bom preditor dos efeitos crônicos do extrato de anatoxina-a(s) em níveis mais elevados de organização biológica, uma vez que a inibição de ChE (48 h) foi associada linearmente aos efeitos sub-letais na reprodução (21 dias) e na taxa de crescimento populacional (21 dias). Para D. magna, essas relações não puderam ser estabelecidas, possivelmente devido a diferenças espécie-específicas nas afinidades da acetilcolinesterase e das pseudocolinesterases aos tóxicos. Assim, para a utilização de ChE como um biomarcador bioquímico nas avaliações de risco de florescimentos de cianobactérias neurotóxicas em regiões tropicais, recomenda-se o uso de espécies nativas, especialmente da P. ramosa, uma vez que a espécie modelo D. magna poderia superestimar o risco para as espécies locais. Quando os efeitos das misturas dos extratos hepatotóxicos e neurotóxicos foram avaliados sobre a sobrevivência e as taxas alimentares da D. magna, respostas aditivas e sinergísticas foram observadas apenas nas taxas alimentares. Portanto, uma vez que diferentes tipos de cianotoxinas são encontrados nos ambientes naturais em combinação, os riscos dessas toxinas sobre a comunidade zooplanctônica deveriam ser avaliados não apenas individualmente, mas também como misturas.