Este estudo descreve a diversidade de actinobactérias isoladas da esponja marinha Aplysina fulva e o potencial destes microorganismos como produtores de metabólitos bioativos com propriedades fungicidas e herbicidas. Actinobactérias são prolíficas produtoras de compostos farmacologicamente importantes, pois cerca de 70% dos antibióticos naturalmente derivados que estão atualmente em uso clínico são produzidos por estes microorganismos. Entretanto este valor é ainda inexpressivo na indústria agrícola. Agroquímicos sintéticos ainda são dominantes no mercado apesar de estarem menos efetivos contra plantas daninhas e patógenos cada vez mais resistentes. Neste trabalho, um total de 21 actinobactérias foram isoladas com a utilização de meios seletivos. Análises filogenéticas baseadas no sequenciamento parcial do gene que codifica para o rRNA 16S mostrou que estes microorganismos pertencem a oito gêneros do filo Actinobacteria: Kocuria; Citricoccus; Terrabacter; Gordonia; Agrococcus; Tsukamurella; Brevibacterium e Streptomyces. Os extratos de todos os isolados foram testados para verificar a produção de metabólitos secundários com propriedades fungicidas contra os fungos fitopagênicos de importância agrícola: Pythium aphanidermatum; Phytophthora capsici e Magnaporthe grisea. O extrato bruto de 43% dos isolados mostrou atividade fungicida para ao menos um dos patógenos. O perfil químico do extrato dos isolados com bioatividade positiva foram similares mesmo entre gêneros diferentes. Os metabólitos do Streptomyces ASPSP 103 foram mais eficientes devido à forte inibição contra todos os patógenos testados. Portanto este isolado foi selecionado e testado para atividade herbicida por meio de screening que teve início com testes de atividade algicida contra a microalga Selenastrum capricornutum. Acreditamos que actinobactérias associadas a esponjas marinhas desempenham um papel de defesa química contra microalgas que possam obstruir os porócitos asfixiando o animal, e que estes compostos algicidas possivelmente tenham ação herbicida. Foi verificada atividade do extrato bruto do Streptomyces ASPSP 103 contra S. capricornutum, e a atividade herbicida pré-emergência com um efeito fraco em Lactuca sativa (dicotiledônea) e uma forte inibição em Agrostis stolonifera (monocotiledônea). A purificação do extrato bruto para isolamento do composto bioativo foi guiado por bioensaio contra Pythium aphanidermatum, um oomiceto de rápido crescimento e sensível aos metabólitos de ASPSP 103 previamente testados. Foi identificado o composto da classe butenolida com atividade herbicida préemergência contra Agrostis stolonifera (IC50 33.43 μg/mL). Este é o primeiro relato da atividade de butenolida para atividade herbicida. Estudos aprofundados em taxonomia mostraram que as características filogenéticas, morfológicas e químicas do isolado ASPSP 103 são consistentes com o gênero Streptomyces. Portanto devido algumas diferenças em parâmetros taxonômicos, ASPSP 103T foi proposto como linhagem tipo para uma nova espécie de Streptomyces, para qual o nome Streptomyces atlanticus sp. nov. foi sugerido. Estes resultados enfatizam o potencial de Streptomyces marinhos para produzir compostos bioativos com potencial de aplicação em agrobiotecnologia. / Actinobacteria are producers of important pharmacological compounds. About 70% of natural antibiotics are derived from these microorganisms. However, the use of natural compounds are still limited in the agricultural industry, even considering that synthetic pesticides are less effective against pathogens and weed plants. This study describes the diversity of actinobacteria associated with the marine sponge Aplysina fulva and their potential as producers of bioactive compounds with fungicidal and herbicidal properties. In this study, a total of 21 actinomycetes were isolated with the use of selective media. Phylogenetic analyzes based on partial sequencing of the gene encoding for 16S rRNA showed that these microorganisms belong to eight Actinobacteria genera, including Kocuria, Citricoccus, Terrabacter, Gordonia, Agrococcus, Tsukamurella, Brevibacterium and Streptomyces. The extracts of all isolates were tested for the production of secondary metabolites with fungicidal properties against the following phytopathogenic fungi: of Pythium aphanidermatum, Phytophthora capsici and Magnaporthe grisea. The crude extract of 43% of the isolates showed fungicidal activity for at least one of the pathogens. The chemical profiles of the actinobacteria extracts with positive bioactivity were similar even among different genus. The metabolites of Streptomyces ASPSP 103 were more efficient because of the strong inhibition against all tested pathogens. So, the isolate ASPSP 103 was selected and tested for herbicide activity through screening for algaecide activity towards microalgae Selenastrum capricornutum. We believe that actinobacteria associated with marine sponges play a role in chemical defense against algae that can obstruct the pores, choking the animal. These algaecides compounds possibly have herbicide action. Activity of the Streptomyces ASPSP 103 crude extract against S. capricornutum was observed. In addition, it was observed a weak pre-emergence herbicide activity on Lactuca sativa (dicot) and a strong inhibition in Agrostis stolonifera (monocot). The purification of the crude extract to isolate the bioactive compound was guided by bioassay against Pythium aphanidermatum, a fast growing oomycete and sensitive to metabolites from ASPSP 103 previously tested. The butenolide compound was identified with pre-emergence herbicidal activity against Agrostis stolonifera (IC50 33.43 μg/mL). This is the first report of butenolide activity with herbicide activity. Taxonomy studies showed that the phylogenetic, morphological and chemical characteristics of the isolated ASPSP 103 are consistent with the Streptomyces genus. Then, considering some differences in taxonomic parameters, ASPSP 103T was proposed as line type for a new species of Streptomyces, for which the name Streptomyces atlanticus sp. nov. was suggested. These results emphasize the potential of marine Streptomyces to produce bioactive compounds with potential biotechnological application in agricultural industry.

Este estudo descreve a diversidade de actinobactérias isoladas da esponja marinha Aplysina fulva e o potencial destes microorganismos como produtores de metabólitos bioativos com propriedades fungicidas e herbicidas. Actinobactérias são prolíficas produtoras de compostos farmacologicamente importantes, pois cerca de 70% dos antibióticos naturalmente derivados que estão atualmente em uso clínico são produzidos por estes microorganismos. Entretanto este valor é ainda inexpressivo na indústria agrícola. Agroquímicos sintéticos ainda são dominantes no mercado apesar de estarem menos efetivos contra plantas daninhas e patógenos cada vez mais resistentes. Neste trabalho, um total de 21 actinobactérias foram isoladas com a utilização de meios seletivos. Análises filogenéticas baseadas no sequenciamento parcial do gene que codifica para o rRNA 16S mostrou que estes microorganismos pertencem a oito gêneros do filo Actinobacteria: Kocuria; Citricoccus; Terrabacter; Gordonia; Agrococcus; Tsukamurella; Brevibacterium e Streptomyces. Os extratos de todos os isolados foram testados para verificar a produção de metabólitos secundários com propriedades fungicidas contra os fungos fitopagênicos de importância agrícola: Pythium aphanidermatum; Phytophthora capsici e Magnaporthe grisea. O extrato bruto de 43% dos isolados mostrou atividade fungicida para ao menos um dos patógenos. O perfil químico do extrato dos isolados com bioatividade positiva foram similares mesmo entre gêneros diferentes. Os metabólitos do Streptomyces ASPSP 103 foram mais eficientes devido à forte inibição contra todos os patógenos testados. Portanto este isolado foi selecionado e testado para atividade herbicida por meio de screening que teve início com testes de atividade algicida contra a microalga Selenastrum capricornutum. Acreditamos que actinobactérias associadas a esponjas marinhas desempenham um papel de defesa química contra microalgas que possam obstruir os porócitos asfixiando o animal, e que estes compostos algicidas possivelmente tenham ação herbicida. Foi verificada atividade do extrato bruto do Streptomyces ASPSP 103 contra S. capricornutum, e a atividade herbicida pré-emergência com um efeito fraco em Lactuca sativa (dicotiledônea) e uma forte inibição em Agrostis stolonifera (monocotiledônea). A purificação do extrato bruto para isolamento do composto bioativo foi guiado por bioensaio contra Pythium aphanidermatum, um oomiceto de rápido crescimento e sensível aos metabólitos de ASPSP 103 previamente testados. Foi identificado o composto da classe butenolida com atividade herbicida préemergência contra Agrostis stolonifera (IC50 33.43 μg/mL). Este é o primeiro relato da atividade de butenolida para atividade herbicida. Estudos aprofundados em taxonomia mostraram que as características filogenéticas, morfológicas e químicas do isolado ASPSP 103 são consistentes com o gênero Streptomyces. Portanto devido algumas diferenças em parâmetros taxonômicos, ASPSP 103T foi proposto como linhagem tipo para uma nova espécie de Streptomyces, para qual o nome Streptomyces atlanticus sp. nov. foi sugerido. Estes resultados enfatizam o potencial de Streptomyces marinhos para produzir compostos bioativos com potencial de aplicação em agrobiotecnologia. / Actinobacteria are producers of important pharmacological compounds. About 70% of natural antibiotics are derived from these microorganisms. However, the use of natural compounds are still limited in the agricultural industry, even considering that synthetic pesticides are less effective against pathogens and weed plants. This study describes the diversity of actinobacteria associated with the marine sponge Aplysina fulva and their potential as producers of bioactive compounds with fungicidal and herbicidal properties. In this study, a total of 21 actinomycetes were isolated with the use of selective media. Phylogenetic analyzes based on partial sequencing of the gene encoding for 16S rRNA showed that these microorganisms belong to eight Actinobacteria genera, including Kocuria, Citricoccus, Terrabacter, Gordonia, Agrococcus, Tsukamurella, Brevibacterium and Streptomyces. The extracts of all isolates were tested for the production of secondary metabolites with fungicidal properties against the following phytopathogenic fungi: of Pythium aphanidermatum, Phytophthora capsici and Magnaporthe grisea. The crude extract of 43% of the isolates showed fungicidal activity for at least one of the pathogens. The chemical profiles of the actinobacteria extracts with positive bioactivity were similar even among different genus. The metabolites of Streptomyces ASPSP 103 were more efficient because of the strong inhibition against all tested pathogens. So, the isolate ASPSP 103 was selected and tested for herbicide activity through screening for algaecide activity towards microalgae Selenastrum capricornutum. We believe that actinobacteria associated with marine sponges play a role in chemical defense against algae that can obstruct the pores, choking the animal. These algaecides compounds possibly have herbicide action. Activity of the Streptomyces ASPSP 103 crude extract against S. capricornutum was observed. In addition, it was observed a weak pre-emergence herbicide activity on Lactuca sativa (dicot) and a strong inhibition in Agrostis stolonifera (monocot). The purification of the crude extract to isolate the bioactive compound was guided by bioassay against Pythium aphanidermatum, a fast growing oomycete and sensitive to metabolites from ASPSP 103 previously tested. The butenolide compound was identified with pre-emergence herbicidal activity against Agrostis stolonifera (IC50 33.43 μg/mL). This is the first report of butenolide activity with herbicide activity. Taxonomy studies showed that the phylogenetic, morphological and chemical characteristics of the isolated ASPSP 103 are consistent with the Streptomyces genus. Then, considering some differences in taxonomic parameters, ASPSP 103T was proposed as line type for a new species of Streptomyces, for which the name Streptomyces atlanticus sp. nov. was suggested. These results emphasize the potential of marine Streptomyces to produce bioactive compounds with potential biotechnological application in agricultural industry.

Submitted by Maicon Juliano Schmidt (maicons) on 2015-07-10T16:55:55Z No. of bitstreams: 1 Rodolfo Souza da Silva.pdf: 9923682 bytes, checksum: 9f79c4fb3d2f53bcdc1f92ae3f2b6fa0 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-07-10T16:55:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodolfo Souza da Silva.pdf: 9923682 bytes, checksum: 9f79c4fb3d2f53bcdc1f92ae3f2b6fa0 (MD5) Previous issue date: 2014-03-24 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / PROSUP - Programa de Suporte à Pós-Gradução de Instituições de Ensino Particulares / Diante da chamada "Era do Acesso" o conhecimento tradicional associado à biodiversidade das sociedades tradicionais tornou-se uma verdadeira matéria-prima da indústria biotecnológica, sendo objeto de bioprospecção e direitos de propriedade intelectual por empresas alimentícias, farmacêuticas e entidades de pesquisa e desenvolvimento. Com base nos princípios do consentimento prévio informado e da repartição justa e equitativa dos benefícios, previstos na Convenção de Diversidade Biológica e na Medida Provisória 2.186-16, devem os interessados na bioprospecção do saber tradicional ser autorizados pelos seus detentores, assim como dividir os benefícios oriundos dos bioprodutos e das pesquisas desenvolvidas. Entretanto, no que pertine à repartição de benefícios, esta pode acarretar a imposição de valores privados e de cunho capitalista, causando riscos à dinâmica social e às práticas culturais dessas comunidades, as quais são construídas sob valores coletivos e comunitários. A partir desta constatação, o presente trabalho pretende analisar em que medida os princípios do consentimento prévio informado e da repartição de benefícios são capazes de promover a conservação dos bens socioambientais das sociedades tradicionais, quando os produtos desenvolvidos têm como base os conhecimentos tradicionais associados. Para tanto, a pesquisa utiliza quanto ao método de abordagem o dialético, com objetivo exploratório, mediante uma pesquisa bibliográfica e documental, a partir de uma perspectiva interdisciplinar. Mesmo diante de uma regulamentação internacional e nacional, indústria e pesquisadores se utilizam constantemente de discursos que pretendem desproteger o saber tradicional e legitimar a não obtenção e realização do consentimento prévio informado e da repartição de benefícios. Em razão das peculiaridades das sociedades tradicionais, as quais se autodeterminam em aspectos coletivos, comunitários e de solidariedade, estas possuem uma cultura diferenciada, pelo que o conhecimento tradicional associado à biodiversidade integra a sua diversidade cultural. Diante dessa diversidade e a sua relação com o meio ambiente, os movimentos sociais na América Latina e no Brasil, influenciaram a incorporação de direitos na Constituição Federal de 1988, fazendo surgir a sociobiodiversidade como nova categoria jurídica. Com a lógica capitalista e de desenvolvimento da indústria biotecnológica, a qual não considera os aspectos da sociobiodiversidade, um diálogo intercultural e uma gestão da inovação biotecnológica mostram-se um caminho para gerenciar a complexidade e as diferentes visões dos atores envolvidos na prática bioprospectiva do saber tradicional, inserindo os direitos socioambientais nesse contexto. A partir da constatação da existência de outros pressupostos jurídicos para bioprospecção, como os princípios da precaução, equidade intergeracional e da função social da propriedade, critica-se o consentimento prévio informado e a repartição de benefícios, demonstrando que o atendimento destes deve ser feito em harmonia com os demais pressupostos jurídicos existentes, de maneira a ser possível conservar a sociobiodiversidade das sociedades tradicionais, garantindo o seu uso sustentável e a manutenção de suas vidas. Sugere-se, nesse fio condutor, critérios a serem considerados quando da definição dos benefícios e sua repartição: 1) os aspectos da sociobiodiversidade dos grupos tradicionais, a partir dos valores, práticas culturais e organizações sociais; 2) o meio ambiente onde vivem esses grupos e onde será acessado o recurso genético da biodiversidade; 3) requerimento e concessão de patentes e de quaisquer benefícios de forma compartilhada com as sociedades tradicionais. / In the face of “The Age of Access", traditional knowledge associated with biodiversity of traditional societies has become raw material of the biotechnology industry, being subject of bioprospecting and intellectual property rights for food, pharmaceutical and research and development companies. Based on the principles of prior informed consent and benefits sharing, benefits provided by Convention on Biological Diversity and Medida Provisória nº.2.186-16/01, the interested in bioprospecting of traditional knowledge must be authorized by their holders and share the benefits derived from research and development of bioproducts. However, in respect the benefits sharing, this can lead to the imposition of private and capitalist values, causing risks to the social dynamics and cultural practices of these communities, which are performed under collective and community values. From this finding, the present study aims to analyze to what extent the principles of prior informed consent and benefit sharing are able to promote the conservation of environmental goods of traditional societies, when the developed products are based on the traditional knowledge. For this, the research uses the dialectic approach method, with exploratory objective, through a bibliographic and documentary research, from an interdisciplinary perspective. Even in the face of a international e and national regulation, researchers and industry constantly use discourses that seek unprotect the traditional knowledge and legitimize the non-obtainment and non-realization of the prior informed consent and benefit sharing. Because of the peculiarities of traditional societies, which consider themselves in collective, community and solidarity aspects, these communities have a different culture, being the traditional knowledge associated integrated in your cultural diversity. Given this diversity and its relationship with the environment, social movements in the Latin America and Brasil influenced the incorporation of rights in the Federal Constitution of 1988, emerging sociobiodiversity as new legal category. With the capitalist and development logic of the biotechnology industry, which does not consider aspects of sociobiodiversity, intercultural dialogue and management of biotechnology innovation shows a way to manage the complexity and the different views of the actors involved in the practice of bioprospecting traditional knowledge, inserting socioenvironmental rights in this context. From the establishment of the existence of other legal requirements for bioprospecting, such as the principles of precaution, intergenerational equity and social function of property, is criticized the prior informed consent and benefits sharing, showing that the treatment of these should be done in harmony with other existing legal requirements in order to be able to conserve the sociobiodiversity of traditional societies, ensuring the sustainable use of their resources and maintenance of their lives. It is suggested in this context, some criteria to be considered when defining the benefits and its allocations: 1) sociobiodiversity aspects of traditional groups, from the values, cultural practices and social organizations;2) the environment where live these groups and where will be accessed and where the genetic resources of biodiversity; 3)application and granting patents and any benefits jointly with traditional societies.