Submitted by Mario BC (mario@bc.ufrpe.br) on 2018-09-17T12:50:39Z No. of bitstreams: 1 Maiara Tabatha da Silva Brito.pdf: 788712 bytes, checksum: c259717acdca87786d6dd3e12f2224b0 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-17T12:50:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maiara Tabatha da Silva Brito.pdf: 788712 bytes, checksum: c259717acdca87786d6dd3e12f2224b0 (MD5) Previous issue date: 2017-02-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Cyanobacterial bloom in freshwater are mainly associated with the nutritional enrichment of the water, but currently, high concentration of atmospheric carbon dioxide (CO2) is also favoring its dominance. During bloom, the consumption of free CO2 and nutrients increases the pH of the water. Thus, when it diffuses in water, atmospheric CO2 becomes available as bicarbonate (HCO3-) and carbonate (CO32-), promoting changes in the phytoplankton community due to the competitive advantage that some species present in use of HCO3-. Cylindrospermopsis raciborskii and Microcystis aeruginosa are cyanobacteria widely distributed in freshwater aquatic ecosystems, bloom forming and known to make use of HCO3-. This study was carried out in order to investigate the competitive relationship between these species due to changes in pH and availability of inorganic carbon. Were performed cultures with and without aeration, with and without bicarbonate and in three different pH conditions (free, 6.8 and 8.2) with the strains ITEP-A1 of C. raciborskii and NPLJ4 of M. aeruginosa. Cultures started with the same biovolume and had their exponential growth phase extended from reinoculation into new culture medium (returning to the initial biovolume). For the mixed cultures the species with the lowest growth was considered. The growth rates (μ.day -1) and species yield, pH, alkalinity and inorganic carbon of the cultures were evaluated by repeated measures ANOVA. Isolate M. aeruginosa presented higher growth rates at pH 8.2 and free, and reduced growth at pH 6.8 while C. raciborskii was not influenced by pH. Both species promoted significant changes in pH in the non-buffered cultures (free pH). Aeration and bicarbonate were determinant factors for the response of the species in the competition cultures. In non-buffered cultures, with aeration and without addition of bicarbonate C. raciborskii was better competitor than M. aeruginosa, whereas this was best competitor in the cultures without aeration and with addition of bicarbonate. It was possible to observe changes in the competitive responses of the species to changes in pH and alkalinity and, consequently, to the proportions of dissolved inorganic carbon. Thus, with increased eutrophication of aquatic ecosystems associated with increased alkalinity and pH, changes in the competitive relationships of species are likely to occur, since the relief of inorganic carbon limitation may favor the dominance of potentially toxic cyanobacteria such as those of the genus Microcystis. / Florações de cianobactérias em ambientes límnicos são associadas principalmente ao enriquecimento nutricional dos mananciais porém, atualmente, altas concentração de dióxido de carbono (CO2) atmosférico também vem favorecendo sua dominância. Durante a floração, o consumo de CO2 livre e de nutrientes elevam o pH das águas. Assim, ao se difundir na água o CO2 atmosférico torna-se disponível como bicarbonato (HCO3-) e/ou carbonato (CO32-), promovendo mudanças na comunidade fitoplanctônica devido a vantagem competitiva que algumas espécies apresentam no uso do HCO3-. Cylindrospermopsis raciborskii e Microcystis aeruginosa são cianobactérias amplamente distribuídas nos ecossistemas aquáticos dulciaquícolas, formadoras de florações e conhecidas por fazer uso do HCO3-. Este estudo foi realizado a fim de investigar a relação competitiva entre estas espécies diante de mudanças no pH e disponibilidade de carbono inorgânico. Foram realizados cultivos com e sem aeração, com e sem adição de bicarbonato e em três diferentes condições de pH (livre, 6,8 e 8,2) com as cepas ITEP-A1 de C. raciborskii e NPLJ-4 de M. aeruginosa. Os cultivos iniciaram-se com o mesmo biovolume e tiveram a sua fase de crescimento exponencial estendida a partir de reinoculação em novo meio de cultura (retornando ao biovolume inicial). Para os cultivos mistos considerou-se a espécie com o menor crescimento. As taxas de crescimento (μ.dia -1) e rendimento das espécies, o pH, alcalinidade e carbono inorgânico dos cultivos foram avaliados por ANOVA Fatorial de medidas repetidas. Isoladamente, M. aeruginosa apresentou maiores taxas de crescimento em pH 8,2 e livre, e crescimento reduzido em pH 6,8, enquanto C. raciborskii não foi influenciada pelo pH. Ambas as espécies promoveram mudanças significativas no pH nos cultivos não tamponados (pH livre). A aeração e o bicarbonato foram fatores determinantes para a resposta das espécies nos cultivos em competição. Nos cultivos não tamponados, com aeração e sem adição de bicarbonato C. raciborskii foi melhor competidora que M. aeruginosa, enquanto que esta foi melhor competidora nos cultivos sem aeração e com adição de bicarbonato. Foi possível constatar mudanças nas respostas competitivas das espécies diante de alterações no pH e alcalinidade e, consequentemente, das proporções de carbono inorgânico dissolvido. Assim, com o aumento da eutrofização dos ecossistemas aquáticos associado a um aumento da alcalinidade e pH, mudanças nas relações competitivas das espécies estão propensas a ocorrer, visto que o alivio da limitação por carbono inorgânico pode favorecer a dominância de cianobactérias potencialmente tóxicas como as do gênero Microcystis.

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-04-07T14:00:25Z No. of bitstreams: 1 marianajunqueiramelgacooliveira.pdf: 598733 bytes, checksum: 3becd25207b04ce9206aa81dc277118f (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-04-07T16:36:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 marianajunqueiramelgacooliveira.pdf: 598733 bytes, checksum: 3becd25207b04ce9206aa81dc277118f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-07T16:36:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 marianajunqueiramelgacooliveira.pdf: 598733 bytes, checksum: 3becd25207b04ce9206aa81dc277118f (MD5) Previous issue date: 2007-06-14 / O aumento da ocorrência e dominância de Cylindrospermopsis raciborskii em ecossistemas aquáticos continentais, observado em todo o mundo tem resultado, em muitos casos, na substituição de outras espécies de cianobactérias, como Microcystis aeruginosa. Os fatores relacionados a essa dominância ainda não são bem compreendidos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da luz e nutrientes na competição entre C. raciborskii e M. aeruginosa. Foram realizados experimentos em cultivos unialgais visando determinar a dinâmica de absorção de nitrogênio (N) e fósforo (P) por 4 cepas (2 cepas de C. raciborskii, 2 de M. aeruginosa). As habilidades competitivas das duas espécies foram avaliadas em cultivos mistos em 3 condições de intensidade luminosa (alta, média e baixa) e de limitação de N e P. As quatro cepas estudadas apresentaram a mesma dinâmica na assimilação de nutrientes,absorvendo rapidamente N e P (ca. 24hs) e com taxas de crescimento, tempo de duplicação e rendimento máximo da cultura semelhantes. Nos experimentos de competição as cepas de M. aeruginosa foram dominantes na maior intensidade luminosa nas condições P-limitada e controle e na limitação por N apenas no ultimo bloco. Na menor intensidade foi dominante apenas nos dois últimos blocos na condição controle. Na intensidade média foi dominante na condição controle no ultimo bloco, com limitação de fósforo e nitrogênio nos dois últimos blocos. Enquanto que apenas uma cepa C. raciborskii foi dominante na condição controle na menor intensidade luminosa. Na condição N-limitada, C. raciborskii foi dominante apenas na menor intensidade no primeiro bloco e na maior intensidade no segundo bloco de experimentos. Na condição P-limitada, C. raciborskii não foi dominante em nenhum momento. Fica evidente portanto, a influência e interação da disponibilidade de luz e nutrientes na competição entre C. raciborskii e M. aeruginosa, contudo, as respostas são dependentes das cepas, e as generalizações específicas devem ser avaliadas com cuidado. / The increase in occurrence and dominance of the cyanobacteria Cylindrospermopsis raciborskii in freshwater ecosystems, observed worldwide, has resulted, in many cases, in a replacement of other species like Microcystis aeruginosa. The factors related with this dominance are still unknown. The aim of this work was to evaluate the influence of light and nutrients in the competition between C. raciborskii and M. aeruginosa. Experiments with 4 strains (2 strains of C. raciborskii, 2 strains of M. aeruginosa) in unialgal cultures have been accomplished to determine the nitrogen (N) and phosphorus (P) uptake dynamics. Competitive abilities of the two species have been evaluated in mixed cultures under 3 light intensities (high, medium and low) and under N and P limitation. The 4 studied strains presented the same nutrient uptake dynamics, absorbing N and P quickly (ca. 24 hours) and similar growth rates, mean doubling time and maximum yield of the cultures. At competition experiments M. aeruginosa was dominant in P-limited and control conditions under high and medium light intensities. C. raciborskii strains presented different responses: one of them was dominant in all conditions under low light intensity and also N-limited condition under medium light intensity. The other was dominant only in the N-limited and control conditions under low light intensity. It’s then evident the influence of the availability of light and nutrients in the competition between C. raciborskii and M. aeruginosa, however, the responses rely on the strains and specific generalization should be carefully evaluated.

La pollution lumineuse, résultat de l'éclairage nocturne anthropique, est un problème répandu dans le monde. Elle affecte une grande variété d'êtres vivants dans les milieux où elle est présente. Les effets exacts qu'elle peut avoir sur les organismes n'ont pas été beaucoup explorés . À ce sujet, rien n'est connu de son influence sur le phytoplancton. En l'occurrence, les cyanobactéries sont des organismes unicellulaires du phytoplancton. Dans cette étude, une cyanobactérie, Microcystis aeruginosa , a été cultivée en turbidostat en absence et en présence d'éclairage nocturne tel qu'observé à la surface d'un lac urbain éclairé. Plusieurs mesures ont été réalisées des intervalles de deux heures sur trois périodes de 48h afin d'observer les changements sur l'écophysiologie des cyanobactéries en présence de pollution lumineuse. Certaines de ces mesures montrent un effet de la pollution lumineuse,. comme le rendement quantique de photosynthèse, la quantité de chlorophylle a et de protéines photosynthétiques par cellule, démontrant ainsi l'effet de la pollution lumineuse sur M. aeruginosa . D'autres mesures n'ont pas été affectées par la pollution lumineuse. Celles-ci comprennent la quantité de certaines protéines photosynthétiques, la mesure d'efficacité photosynthétique par 14 [degrés Celsius] et la microcystine intracellulaire. Une hypothèse permettant d'expliquer les résultats a été émise. En conclusion, l'étude a permis de montrer qu'un éclairage d'une intensité lumineuse semblable à ce qui est retrouvé dans nos villes peut causer des changements dans l'écophysiologie de Microcystis aeruginosa en laboratoire.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(農学) / 甲第21813号 / 農博第2326号 / 新制||農||1066(附属図書館) / 学位論文||H31||N5185(農学部図書室) / 京都大学大学院農学研究科応用生物科学専攻 / (主査)教授 左子 芳彦, 教授 澤山 茂樹, 准教授 吉田 天士 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Agricultural Science / Kyoto University / DFAM

Algal blooms caused by toxigenic cyanobacterial species are an increasing economic burden globally, as high anthropogenic inputs of nitrogen and phosphorous, coupled with rising levels of atmospheric CO2, promote eutrophication and enhance bloom proliferation. Of the freshwater bloom forming species, Microcystis aeruginosa has garnered the most attention due to the production of toxic secondary metabolites known as microcystins. These cyclic peptides are potent eukaryotic protein phosphatase 1 and 2A inhibitors, and can induce hepatic damage if concentration levels reach above the World Health Organization level of 1 µg/L. Current mitigation strategies of water column disruption or by use of broad acting chemicals, are limited in their range and may cause unwanted off target effects to the surrounding biota. Antisense oligonucleotides are short single-stranded DNA polymers that hybridize with transcribed mRNA, and suppress translation of protein products through steric hindrance of ribosomes, or by RNAse H degradation of the DNA/RNA bound complex. While antisense oligonucleotide applications have proven successful in the pharmaceutical industry, their potential remains largely unexplored in environmental contexts. For this reason, we investigated the knockdown of microcystin synthetase gene cluster mcyE in M. aeruginosa. We found that ionic charge neutralization coupled with heat shock were effective chemical competence based methods for delivery, mcyE transcript abundance in cells treated with phosphodiester linked antisense oligonucleotides significantly decreased in RT-qPCR analysis, and production of intracellular microcystin significantly decreased over a 24 hour period (-1.9 fg/cell). This work demonstrates a novel proof of concept for the potential use of exogenous antisense oligonucleotides to target M. aeruginosa in harmful algal bloom occurrences.

Microcystis aeruginosa is known widely for the obnoxious nature of its bloom. Problems resulting from blooms of the alga include: death of fish and other aquatic life, clogging of filter systems in water treatment plants, taste and odor problems, and death of cattle and water fowl via extracellular polypeptides. Blooms of this nuisance alga have historically occurred in waters receiving pollution from sewage effluents or runoff from agricultural lands. Studies have shown that 2,4-0ichlorophenoxyacetic acid (2,4-0) and 2,4,5-Trichlorophenoxyacetic acid (2,4,S-T) mimic the metabolic activities of the plant hormone indoleacetic Acid (IAA). IAA has been shown to stimulate the growth of some green and blue-green algae. Recent evidence suggests that blooms of Microcystis aeruginosa were triggered when the herbicides 2,4-D and 2,4,5-T were introduced to lakes and rivers. The results of this study showed that batch cultures of non-axenic Microcystis aeruginosa containing 2,4-D and 2,4,5-T exhibited significantly more growth than controls over a wide range of herbicide concentrations. Growth in 2,4-D treated cells was statistically significant from the control at a = 0.05 at concentrations as low as 10 -7 M (0.020 mg/l) and 10 -5M (2.5 mg/l) for 2,4,5-T. Also, a plot of maximum cell yield values versus herbicide concentrations resulted in a linear relationship. / Master of Science

No description available.

No description available.

A contaminação de corpos d\'água por fármacos é um tema de extrema relevância, tendo em vista problemas como a escassez de água, florações de cianobactérias tóxicas e lançamentos clandestinos de efluentes domésticos. Sendo assim, este trabalho teve como objetivo determinar a presença de cafeína (CAF), fluoxetina (FLX), levotiroxina (LVX) e bezafibrato (BZF) em mananciais do estado de São Paulo, bem como avaliar a toxicidade desses compostos à cianobactéria Microcystis aeruginosa LTPNA 08. Um método por LC-MS/MS foi desenvolvido e validado, de acordo com a RDC nº 166 da ANVISA, para a detecção de CAF, FLX, LVX e BZF em amostras ambientais. As represas Guarapiranga e Billings, bem como os rios Taiçupeba, Sorocaba, Baixo Cotia, Grande e Paraíba foram monitorados de abril a setembro de 2017. A toxicidade dos fármacos foi avaliada por meio do monitoramento do crescimento, produção de microcistinas e viabilidade celular da cianobactéria M. aeruginosa LTPNA 08. CAF foi detectada em todas as amostras analisadas, com concentrações que variaram de 6,6 ng.L-1 a 16,47 µg.L-1. No Rio Cotia foram verificadas as maiores concentrações de CAF, FLX e BZF (16,47 µg.L-1; 3,5 ng.L-1 e 322 ng.L-1, respectivamente). A LVX, cujos produtos de biotransformação não foram monitorados, não foi detectada em nenhuma amostra analisada. A concentração de 50 µg.L-1 de FLX inibiu o crescimento da cianobactéria em 82,3% (CE50: 31,4 µg.L-1). Em relação à produção de microcistinas totais, os fármacos inibiram a liberação da fração extracelular para a maior concentração testada ao longo do tempo de monitoramento, embora não tenham demonstrado efeito sobre a viabilidade celular. Sendo assim, considerando-se que fármacos estão presentes nos mananciais monitorados no estado de São Paulo e que a FLX pode causar efeito sobre a M. aeruginosa, os efeitos decorrentes da exposição a concentrações ambientais contínuas e cumulativas de fármacos em corpos d\'água devem ser estudados. Além disso, uma vez que a ocorrência destas substâncias e outros contaminantes antropogênicos no ambiente aquático natural é uma questão emergente devido aos efeitos adversos potenciais que estes compostos representam para a vida aquática e os seres humanos, os tipos e níveis destes compostos, que têm um impacto maior na qualidade da água, deve ser constantemente monitorada. Práticas de gestão que investem em saneamento e na redução da descarga de efluentes não tratados, e um plano de proteção de recursos hídricos com o objetivo de garantir a segurança da água seriam medidas essenciais para reduzir o aporte de contaminantes nos corpos d\'água do estado de São Paulo. / Contamination of water bodies by drugs is a subject of extreme relevance considering related problems such as water scarcity, harmful cyanobacterial blooms and discharge of untreated domestic effluents. Therefore, the aim of this work was to determine the presence of caffeine (CAF), fluoxetine (FLX), levothyroxine (LVX) and bezafibrate (BZF) in springs in the State of São Paulo, and to evaluate the toxicity of these compounds in cyanobacteria Microcystis aeruginosa LTPNA 08. A LC-MS/MS method was developed and validated according to RDC nº 166 of ANVISA to assess the concentration of CAF, FLX, LVX and BZF in environmental samples. Guarapiranga and Billings reservoirs, as well as the Taiçupeba, Sorocaba, Baixo Cotia, Grande and Paraíba rivers were monitored from April to September 2017.The drugs toxicity in M. aeruginosa LTPNA 08 was assessed by monitoring their effects on cyanobacterial growth, microcystins production and cell viabilityby flow cytometry. CAF was detected in all analyzed samples at concentrations ranging from 6.6 ng to 16.47 µg.L-1.Among studied sites, Cotia river showed the highest concentrations of CAF, FLX and BZF (16.47 µg.L-1, 3.5 ng.L-1 and 322 ng.L-1, respectively). LVX, which biotransformation products were not monitored, was not detected in any of the analyzed samples. Regarding the drugs toxicity, 50 µg.L-1 of FLX inhibited the cyanobacterial grow thin 82.3% (EC50 of 31.4 µg.L-1). Although no effect on cell viability was seen by flow cytometry, the highest concentrations of all compounds tested were able to inhibit the release of microcystins. Therefore, considering that some of the drugs monitored showed to be present in water sources in São Paulo State and that FLX affects cyanobacteria M. aeruginosa growth, the effects of continuous and cumulative exposure at environmental drug concentrations of in water bodies should be evaluated. Also, since the occurrence of these substances and other anthropogenic contaminants in the natural aquatic environment is an emerging issue due to the potential adverse effects these compounds pose to aquatic life and humans, thet ypes and levels of these compounds, which have a greater impact on water quality, should be constantly monitored. Management practices investing in sanitation and in reducing discharge of untreated effluents, as well as a plan for water resources protection with the goal of ensuring water security would be essential measures in reducing drugs loading into water bodies situated in São Paulo State.

Apesar dos diversos estudos sobre a presença de cianobactérias e a correlação entre fatores ambientais que influenciam ou desencadeiam florações, é ainda incipiente a informação sobre o controle fisiológico e bioquímico da produção de metabólitos secundários, cianotoxinas e compostos orgânicos voláteis (COVs) nestes organismos. Os COVs mais comumente encontrados em cianobactérias são a geosmina e o 2- metil-isoborneol, compostos que resistem ao tratamento convencional da água, causam mau cheiro e alteram seu gosto, além de bioacumular em peixes e moluscos. Estudos sobre possíveis sistemas de competição (alelopatia) entre linhagens de cianobactérias, ou entre elas e outros organismos, podem contribuir para elucidação do papel da produção de COVs por cianobactérias. Dessa forma, os objetivos deste projeto foram (i) prospectar a produção de COVs e seus efeitos na auto-regulação fisiológica em cianobactérias mantidas em laboratório; e (ii) desenvolver um método analítico, por microextração em fase sólida (SPME) e cromatografia em fase gasosa com detecção por espectrometria de massas (GC-MS), para a determinação destes compostos. Foram realizados ensaios para avaliar os perfis de produção dos COVs em duas linhagens de M. aeruginosa em diferentes fases de crescimento, sob diferentes intensidades luminosas (50, 150 e 250 ?µmol.fótons.m-2.s-1) e também ao longo do ritmo circadiano, avaliando a influência dos períodos claro e escuro. Para avaliar efeitos alelopáticos, exsudatos de uma linhagem de M. aeruginosa produtora de microcistinas foram testados em culturas de outra linhagem de M. aeruginosa não produtora de toxinas por meio de técnicas tradicionais de cultivo com monitoramento do crescimento. Na análise da produção de COVs, por GC-MS, observou-se que se destacam, majoritariamente, os compostos α-ciclocitral, &#946-ciclocitral e β-ionona, sendo o β-ciclocitral o mais abundante, em todas as condições testadas, para as ambas as linhagens estudadas. A linhagem não toxigênica, no entanto, apresentou produção mais elevada de todos os compostos identificados. Dentre as intensidades luminosas testadas, a intensidade de 250 µmol.fótons.m-2s-1 foi a que apresentou a maior taxa de crescimento para a linhagem LTPNA 08 e relação negativa entre o aumento da irradiância e a produção de β-ciclocitral. Foram identificadas, também, variações na produção dos compostos α-ciclocitral, β-ciclocitral e β-ionona nas linhagens ao longo do ritmo circadiano, sendo as maiores concentrações encontradas no período escuro. Observou-se morte celular e redução na produção de COVs 24 horas após adição de exsudatos pertencentes à linhagem de M. aeruginosa toxigênica em cultivos da linhagem não-toxigênica. Sendo assim, pode-se inferir que a produção dos COVs pode sofrer alterações qualitativas e quantitativas dependendo do estímulo ambiental presente, tanto por interações bióticas (com outros organismos e ritmo circadiano), quanto por fatores abióticos (intensidade luminosa). / There are several studies on the presence of cyanobacteria and the correlation between environmental factors that may influence or trigger blooms. However, information concerning the physiological and biochemical control of the production of secondary metabolites, toxins and volatile organic compounds (VOC) by cyanobacteria is poorly understood. Geosmin and 2-methyl-isoborneolare are commonly found VOC in cyanobacteria, they resist to conventional water treatment and can cause bad smell and taste in the final water. In addition, VOC can bioaccumulate in fish and shellfish. Studies on possible competition systems (allelopathy) either among strains of cyanobacteria or among them and other organisms such as green microalgae, may help to elucidate the role of VOC production by cyanobacteria. Thus, the main objectives of this study are: (i) prospect the production of VOCs and their effects on physiological self-regulation in cyanocrobacteria kept in the laboratory; and (ii) to develop an analytical method, by solid phase microextraction (SPME) and gas chromatography with mass spectrometry detection (GC-MS), for the determination of these compounds. The assays were carried out to evaluate the production profiles of VOCs in two strains of M. aeruginosa at different growth stages under different light intensities (50, 150 and 250 µmol.fótons.m-2.s-1) and also along of the circadian rhythm, evaluating the influence of light and dark periods. To assess allelopathic effects, exudates from a microcystin-producing strain of M. aeruginosa were tested on cultures of another non-toxin producing M. aeruginosa strain by traditional growth monitoring culture techniques. In the analysis of VOC production by GC-MS, it was observed that α-cyclocyclal, β-cyclocyclal and β-ionone compounds were the most prominent, with β-cyclocitral being the most abundant in all conditions tested, for both strains studied. The non-toxigenic lineage, however, showed higher production of all the identified compounds. Among the light intensities tested, the intensity of 250 µmol.fótons.m-2s-1 was the one with the highest growth rate and positive relation between the irradiance increase and the β-cyclocitral production. Variations in the production of the α-cyclocyclal, β-cyclocyclal and β-ionone compounds were also identified in the lines along the circadian rhythm, being the highest concentrations found in the dark period. Cell death and reduction in VOC production were observed 24 hours after addition of exudates belonging to the toxigenic M. aeruginosa lineage in cultures of the non-toxigenic lineage. Thus, it can be inferred that the production of VOCs can undergo qualitative and quantitative changes depending on the environmental stimulus present, both by biotic interactions (with other organisms and circadian rhythm) and by abiotic factors (luminous intensity).