This diploma thesis has focused on the diversity and biogeography of Asterochloris photobionts. Since no study so far has been published on the biogeography of symbiotic microorganisms, the presented thesis is the first attemp to trace the biogeographic distribution and endemism of symbionts. By gathering 121 Asterochloris sequences obtained from lichen thalli sampled outside Europe and America, the diversity within the genus increased dramatically. The phylogenetic analysis based on the concatenated alignment of ITS rDNA and actin sequences obtained from Cladonia and Stereocaulon photobionts revealed 28 differently supported clades. Of them, eight lineages were newly discovered. Three environmental factors explaining the best the distribution pattern of Asterochloris photobionts were selected according to the statistical tests of the phylogenetic signal: two different types of biogeographical ecoregions and the substrate type. In general, the genus Asterochloris is distributed cosmopolitally, with a very low rate of endemism. Newly obtained data indicate that the restricted distribution of any photobiont clade is not caused by either historic or biological factors, but more likely by specific climatic or habitat preferences.

7 Abstract Close physical interspecific associations called symbioses are central for understanding both evolution and interactions of all branches of living creatures, as well as shaping the Earth's physical features - in other words, they are essential for understanding the nature of whole biosphere. Symbiotic research takes place in some variation in all fields of biology, and since the nature of the phenomenon apparently has a fundamental importance as an exceptional underlying & unifying scheme, there is growing need for appropriate theoretical analysis. Here I discuss the theoretical frame, definition and history of the concept of symbiotic interactions and its significance and use in theoretical biology. Keywords: symbiosis, life, microorganisms, evolution, metaphors and models

Face aux enjeux écologiques actuels, l'écologie industrielle est présentée comme l'un des champs de réflexion et d'action les plus ambitieux. L'idée sous-jacente est de faire évoluer le système industriel sous la forme de symbioses comme le fait la nature, par la mise en place de débouchés pour les flux de déchets, d'eau ou d'énergie d'une entreprise vers d'autres firmes. Toutefois, au sein du corpus de l'écologie industrielle, bien peu d'études empiriques évoquent les raisons qui peuvent motiver les entreprises à s'engager dans de telles pratiques, les avantages économiques, environnementaux et sociaux concrets dégagés, et les contraintes associées aux échanges. L'objectif principal de la thèse est d'analyser cette perspective interne de l'écologie industrielle à partir d'une étude du cas de l'agglomération dunkerquoise. Il s'agit de comprendre les raisons pour lesquelles les entreprises ont mis en place des synergies de substitution, d'évaluer les bénéfices obtenus ainsi que les contraintes associées à l'échange. Nous avons mené des entretiens semi-directifs auprès de dix-sept grandes entreprises appartenant à divers secteurs d'activités tels que la sidérurgie, l'énergie, la cimenterie, la chimie etc. Notre thèse montre que les entreprises s'engagent dans des démarches d'écologie industrielle en raison des pressions externes (notamment de la réglementation) et internes (coûts, problématiques internes) et que l'engagement n'est effectif que si des avantages économiques et environnementaux se dessinent. En outre, la réussite de la collaboration repose sur une bonne articulation des dispositifs formels et informels que les partenaires vont mettre en place. / In front of current ecological stakes the industrial ecology is presented as one of the most ambitious fields of reflection and action. The underlying idea is to develop the industrial system under the shape of symbioses as the fact the nature, by the implementation of outlets for the flows of waste, water or energy of a company towards other films. However, within the corpus of the industrial ecology, indeed few empirical studies evoke the reasons which can motivate companies to make a commitment in such practices, the economic, environmental and social concrete clear advantages, and the constraints were associated with the exchanges. The main objective of the thesis is to analyze this internal prospect of the industrial ecology from a study of the case of the urban area of Dunkirk. It is a question of understanding the reasons for which companies set upt substitution synergies, to estimate profits obtained as well as constraints associated with the exchange. We led semi-directive conversations with seventeen large companies belonging to diverse business sectors such as the steel industry, the energy, the cement work, the chemestry, etc... Our thesis shows that companies make a commitment in steps of industrial ecology because of the external pressures (in particular of the regulations) and intern (costs, internal problems) and that the commitment is actual only if economic and environmental advantages take shape. Besides, the success of the collaboration rests on a good joint of the formal and informal devices which the partners are going to set up.

O conhecimento das associações entre os microrganismos componentes da microbiota dos solos é de grande interesse no meio científico, principalmente relacionado aos microrganismos que se associam de forma benéfica com as plantas. Neste contexto, destaca-se a micorriza arbuscular, que é a associação entre os fungos micorrízicos arbusculares (FMAs) e uma amplitude de espécies vegetais. Além desta íntima interação entre estes organismos, torna-se necessário conhecer a importância dos demais componentes do sistema solo, como a microbiota formada por fungos e bactérias dos solos, para o estabelecimento desta interação. Os objetivos dos estudos componentes desta tese se concentraram na avaliação de FMAs (D. heterogama, R. clarus e Gi. rosea) inoculados em sistemas alterados quanto à composição das comunidades microbianas dos solos, promovidas pela metodologia de \'diluição para extinção\'. No primeiro estudo foram encontradas respostas diferenciais na capacidade de colonização micorrízica (%CM) de plantas de cana-de-açúcar pelos FMAs inoculados nos diferentes sistemas, além do efeito diferencial dos FMAs quanto às alterações nas comunidades de fungos e bactérias do solo. Num estudo mais detalhado, desenvolvido apenas com R. clarus em plantas de milho, foi verificado que a maiores diversidades microbianas do solo resultaram em maior colonização do hospedeiro, principalmente no período inicial de desenvolvimento das plantas. Neste experimento foi descrita a correlação direta da capacidade de colonização do FMA com a riqueza e a diversidade filogenética da microbiota dos solos. A descrição dos perfis metabólicos dos solos contendo diferentes comunidades microbianas revelou a capacidade diferencial destes solos em utilizar diferentes fontes de carbono, além de demonstrar um aumento no metabolismo (evidenciado pelo consumo total de fontes de carbono) devido à inoculação do FMA. Em conjunto, os dados obtidos nos dois estudos indicam que a micorrização das plantas depende da ação de outros microrganismos do sistema solo, que atuam como um terceiro fator nesta simbiose e que a microbiota do solo responde a inoculação de um organismo exógeno, primordialmente aumentando seu metabolismo. Deve-se, portanto, considerar que a degradação biológica dos solos, com perda de sua biodiversidade, pode ter papel determinante no funcionamento de interações específicas e benéficas às plantas. / Knowledge about the associations between microbial components of soil microbiota is of great interest in the scientific community, primarily related to microorganisms that are associated beneficially with plants. In this context, there is the arbuscular mycorrhiza, which is made of the association between mycorrhizal fungi (AMF) and a range of plant species. In this close interaction between these organisms, it is necessary to describe the importance of other components of the soil system, such as the microbiota formed by fungi and bacteria from the soil, to establish this interaction. The objectives of the studied that compose this thesis focused on the evaluation of AMF (D. heterogama, R. clarus and Gi. rosea) fitness, when inoculated in modified systems on the composition of the microbial communities in the soil, with alterations promoted by the \'dilution to extinction\' methodology. In the first study, differential responses were found in root colonization capacity (% CM) of sugarcane by AMF inoculated in different systems, and the differential effect of AMFs, changing the communities of fungi and bacteria of soil. In a more detailed study, designed only to R. clarus in corn plants, it was found that higher microbial diversity of soil resulted in higher colonization of the host, especially in the initial period of plant development. In this experiment it was described the direct correlation of AMF colonization capacity with richness and phylogenetic diversity of soil microbiota. The description of the metabolic profiles of soil containing various microbial communities revealed the differential ability of these soils utilize different carbon sources, in addition to demonstrating an increase in metabolism (as evidenced by the total consumption of carbon sources) due to inoculation of the AMF. Together, the data from the two studies indicate that colonization of plants by AMF depends on the action of other microorganisms soil system, which act as a third factor in this symbiosis, and that the soil microbes respond to inoculation of an exogenous organism, primarily increasing its metabolism. One should therefore consider that the biological degradation of the soil, with loss of biodiversity, may have crucial role in the functioning of specific and beneficial interactions to plants.

Insect-symbiont interactions have many bioecological consequences to the host. Their relationships expand through a complex network that includes other microorganisms, interactions with the environment and other trophic levels. An extensive literature has been produced on bacterial symbionts and aphids, especially for polyphagous aphids from North America and Europe, such as Acyrthosiphon pisum (Harris). They indicated symbionts influence host nutrition, heat tolerance, defense against natural enemies, virus transmission, host plant exploitation, among others. However, the outcome from host-symbiont interactions is context-dependent, with the expressed phenotype depending on intra and interspecific variations, symbiont strain, and biotic/abiotic stimuli. We explored the interaction between aphids and associated symbionts, aiming to contribute to this field by exploring new aphid systems, and focused on Aphis (Toxoptera) citricidus (Kirkaldy) and associated microbiota. We investigated the influence of the feeding habits on symbiont diversity in an oligophaogus, A. citricida, as compared to a polyphagous species, Aphis (Toxoptera) aurantii Boyer de Fonscolombe. We employed several approaches (biological, metagenomics, genomic, and proteomic) to investigate i) the impact of host plants on fitness traits and primary symbiont abundance in the oligophagous and polyphagous species, ii) differences in the draft genome of the primary aphid symbiont between A. citricidus and A. aurantii, iii) the influence of host plant in secondary symbiont distribution in A. citricidus, iv) secondary symbiont richness and abundance in both aphids, and investigate the effects of Spiroplasma infections v) in the fitness traits, vi) transcriptome and ii) proteome of A. citricidus when reared on two host plants (sweet orange and orange jasmine). Our data indicated that sweet orange is a better host plant than orange jasmine for both aphids, and that A. citricidus was more negatively affected by lower-quality host than A. aurantii. A. citricidus and A. aurantii had different strategies regarding Buchnera growth and the use of food in different stages of development. We observed differences in the draft genome of Buchnera associated to A. citricidus and A. aurantii. Host plant affected secondary symbiont abundance, but Spiroplasma was the most abundant symbiont in both aphids. Spiroplasma had neutral effects on A. citricidus biology, but affected host transcriptome and proteome. The host plant affected gene expression of A. citricidus, but the effect was dependent on Spiroplasma infection. Transcriptome analysis indicated Spiroplasma down-regulated aphid immune response genes on sweet orange, while regulating an entire different set of genes on orange jasmine, mainly chaperonins. Gene transcription of A. citricidus was strongly influenced by the host plant. But while a large number of transcripts were up-regulated in uninfected aphids in sweet orange as compared to orange jasmine, the same set of genes had an opposite pattern of expression in Spiroplasma-infected aphids. Comparative proteomic analysis of Spiroplasma-infected and uninfected aphids on sweet orange and orange jasmine demonstrated regulation of a larger number proteins on orange jasmine than on sweet orange. Spiroplasma down-regulated the immune response of aphids and up-regulated proteins related to nutritional processes when developing on a low-quality host plant, orange jasmine, while no such trend was observed on sweet orange. / A associação insetos - bactérias simbiontes resulta em várias implicações bioecológicas para o hospedeiro e se estende em uma rede de interações que inclue outros microrganismos, o ambiente e outros níveis tróficos. A interação bactérias simbiontes e pulgões tem sido amplamente estudada, especialmente em espécies polífagas do hemisfério norte, tal como o pulgão modelo Acyrthosiphon pisum (Harris). Essas pesquisas indicam que simbiontes influenciam vários aspectos ecológicos do hospedeiro, tais como: nutrição, resistência ao estresse térmico e inimigos naturais, capacidade de transmissão de fitovírus, uso de plantas hospedeiras, entre outros. Entretanto, o resultado da interação simbionte-pulgão é contexto dependente, no qual o fenótipo depende da variabilidade intra- e interespecífica, da linhagem do simbionte e de diversos fatores bióticos e abióticos. Assim, este trabalho aborda as interações do pulgão Aphis (Toxoptera) citricidus (Kirkaldy) e seus simbiontes, com o objetivo de contribuir com um sistema ecológico diferente. Foi investigada a influência da estratégia alimentar na diversidade da microbiota, comparando-se uma espécie oligófaga, A. citricidus, a outra polífaga, Aphis (Toxoptera) aurantii Boyer de Fonscolombe. Foram utilizadas diversas abordagens experimentais (biológica, metagenômica, genômica, transcritômica e proteômica) para atingir os objetivos de i) investigar o impacto das plantas hospedeiras na aptidão biológica de A. citricidus e A. aurantii e sua consequência ao simbionte primário, ii) explorar as diferenças no genoma do simbionte primário de A. citricidus e A. aurantii, iii) investigar a influência da planta hospedeira na distribuição de simbiontes secundários em A. citricidus, iv) pesquisar a riqueza e abundância de simbiontes secundários nas duas espécies de pulgão e indagar sobre a influência de Spiroplasma v) na aptidão biológica, vi) no transcritoma e vii) na proteômica de A. citricidus em duas plantas hospedeiras (laranja vs. murta). Os resultados indicaram ser laranja o melhor hospedeiro para ambos pulgões, sendo A. citricidus mais sensível à planta hospedeira que A. aurantii. As duas espécies de pulgão utilizam estratégias distintas para controlar o crescimento de Buchnera, assim como a utilização do alimento influenciou diferentemente cada fase do desenvolvimento dos pulgões estudados. A planta hospedeira também influenciou a abundância de simbiontes secundários; porém, Spiroplasma foi o simbionte secundário mais abundante em ambas espécies. Spiroplasma não afetou a biologia de A. citricidus, mas causou alterações no transcritoma e no proteoma do hospedeiro. A planta hospedeira também exerceu forte regulação na transcrição gênica de A. citricidus, mas esse efeito foi dependente da infecção do pulgão por Spiroplasma. Análises de transcritoma em pulgões infectados indicaram a regulação de transcritos relacionados à resposta imunológica quando em laranja, mas de chaperoninas em murta. A regulação gênica de A. citricidus foi fortemente influenciada pela planta hospedeira, mas enquanto insetos livres de Spiroplasma apresentaram superexpressão gênica em laranja quando comparada a murta, pulgões infectados com esse simbionte apresentaram padrão de expressão oposto para o mesmo conjunto de transcritos. Análises comparativas do proteoma de pulgões infectados ou não por Spiroplasma nas plantas hospedeiras estudadas indicaram diminuição dos mecanismos de defesa em favor de um aumento de proteínas ligadas à nutrição em insetos infectados quando se alimentando em murta.

De nombreux insectes vivent en association avec des endosymbiotes se transmettant de mère à descendants. Du point de vue de leurs hôtes, certains de ces symbiotes sont obligatoires tandis que d'autres sont facultatifs. Alors qu'elle appartient le plus souvent à cette deuxième catégorie, la bactérie intracellulaire Wolbachia est devenue obligatoire chez certains de ses hôtes. C'est notamment le cas chez deux hyménoptères parasitoïdes de drosophiles du genre Asobara. Chez A. tabida, il a été montré que Wolbachia était nécessaire à la production d'œufs viables et que le défaut d'ovogenèse chez les femelles privées de leur symbiote est associé à une perturbation de leur homéostasie oxydative. Nous avons par conséquent étudié l'impact de composés antioxydant et pro-oxydant sur les traits d'histoire de vie de l'hôte et la densité symbiotique, afin de déterminer dans quelle mesure l'homéostasie oxydative pourrait être impliquée dans la coévolution entre Wolbachia et son hôte, au point de conduire à la dépendance de ce dernier. Chez certaines populations d'A. japonica, la coévolution avec Wolbachia induisant de la parthénogenèse thélytoque a entraîné la perte de la capacité des femelles à se reproduire sexuellement. Nous avons recherché les bases mécanistiques de cette perte de traits en comparant les transcriptomes et les profils d'hydrocarbures cuticulaires – des molécules qui peuvent notamment jouer le rôle de phéromones sexuelles – de femelles sexuées et asexuées / Many insects live in association with maternally transmitted endosymbiont. From their host point of view, some of those symbionts are obligatory, whereas others are facultative. Although it usually belongs to this second category, the intracellular bacterium Wolbachia has become obligatory in some of its hosts. This is notably the case in two drosophila parasitoid of the genus Asobara (Hymenoptera). It has been shown that Wolbachia was necessary for egg production in A. tabida, and that the failure of oogenesis in females cured of their symbiont is associated with a perturbation of their oxidative homeostasis. We therefore studied the impact of antioxidant and pro-oxidant compounds on the host life-history traits and the symbiotic density to determine the extent to which the oxidative homeostasis could be involved in host–Wolbachia coevolution, and in the evolution of the dependence of the host to its symbiont. In some populations of A. japonica, the coevolution with a thelytoky-inducing Wolbachia led to the loss of the females’ ability to sexually reproduce. We researched the mechanistic bases of this loss of traits by comparing the transcriptomes and the cuticular hydrocarbons – molecules that can play the role of sex pheromones – of sexual and asexual females

Os insetos são conhecidos por estabelecer relações de simbiose com bactérias há muito tempo, mas o papel das associações secundárias ainda é pouco conhecido, e por isso há necessidade de avaliações continuadas dos efeitos dessas interações nos insetos hospedeiros. Assim, esse trabalho teve como objetivo a caracterização da diversidade de simbiontes associados ao pulgão Lipaphis pseudobrassicae Davis (Hemiptera: Aphididae), bem como o efeito dessas associações na biologia e utilização hospedeira por esse inseto. Linhagens clonais de L. pseudobrassicae estabelecidas em laboratório foram submetidas a PCRs diagnósticos para a verificação da associação a simbiontes secundários, sendo selecionadas cinco linhagens clonais infectadas exclusivamente por Buchnera (S-) e cinco linhagens clonais infectadas pelo simbionte secundário Spiroplasma (S+). Assim, as linhagens clonais S- e S+ foram utilizadas para condução de estudos de biologia comparada em duas plantas hospedeiras, Brassica oleracea var. capitata (repolho 60 dias) e Brassica oleracea var. acephala (couve manteiga Geórgia), para a verificação do efeito da infecção por Spiroplasma na biologia e utilização hospedeira por L. pseudobrassicae. O delineamento experimental foi em blocos completamente casualizados, sendo isolinhagem e planta hospedeira tratados como fatores, com o fator infecção sendo aninhado ao fator isolinhagem. Os pulgões foram avaliados quanto à sobrevivência (%) e duração da fase ninfal de desenvolvimento (dias), fecundidade diária e total (número de ninfas por fêmea) e longevidade (dias). Para a avaliação da duração da fase ninfal, ninfas neonatas (10) de cada linhagem clonal S- e S+ foram utilizadas na infestação das plantas hospedeiras selecionadas. A mortalidade das ninfas foi inicialmente avaliada 24 horas após a sua transferência para as plantas hospedeiras para se verificar a mortalidade devido à manipulação, tendo a sua sobrevivência avaliadas diariamente para observação da mortalidade e duração da fase ninfal. Cada grupo de dez ninfas de cada linhagem clonal, inoculada em cada planta hospedeira foi considerada uma repetição biológica, sendo utilizadas 12 repetições/tratamento (=120 insetos/tratamento). Para a avaliação do efeito da infecção por Spiroplasma no potencial reprodutivo de L. pseudobrassicae, quando utilizando diferentes hospedeiros, fêmeas recém-emergidas de cada linhagem clonal foram individualizadas em plantas de cada hospedeiro estudado para a observação de sua capacidade reprodutiva e longevidade. Foram utilizadas 25 repetições (1 fêmea = 1 repetição) para cada tratamento (infecção/isolinhagem/planta hospedeira). Os pulgões foram avaliados diariamente para contabilização da fecundidade (número total de ninfas/fêmea), longevidade (dias) e duração da fase reprodutiva do adulto. Os resultados obtidos indicaram que infecções de L. pseudobrassicae por Spiroplasma não influenciaram os atributos de duração da fase ninfal, duração da fase reprodutiva, longevidade e fecundidade quando utilizando couve ou repolho. A sobrevivência ninfal foi afetada pela interação isolinhagem x planta. Nesse caso, linhagens clonais de L. pseudobrassicae, infectadas ou não por Spiroplasma, diferem entre si quando explorando couve como planta hospedeira. Além dessa variável, os parâmetros avaliados pela tabela de vida demonstraram sofrer efeito da isolinhagem (aninhada à infecção), e de algumas interações (isolinhagem x planta, planta x infecção). Assim, concluímos que Spiroplasma interfere apenas nos parâmetros avaliados através da tabela de vida. / Insects have been known to establish symbiotic relationships with bacteria for a long time, however the role of secondary associations is still poorly known, therefore there is a need for continued evaluation of the effects of these interactions on host insects. Thus, this study aimed to characterize the diversity of symbionts associated with the aphid Lipaphis pseudobrassicae Davis (Hemiptera: Aphididae), as well as the effect of these associations in the biology and host use by this insect. Laboratory clonal lines of L. pseudobrassicae were submitted to diagnostic PCRs to verify the association to secondary symbionts. Five clonal lines exclusively infected by Buchnera (S-) and five clonal lines infected with the secondary symbiont Spiroplasma (S +) were selected. Thus, clones S- and S + were used to conduct comparative biology studies in two host plants, Brassica oleracea var. capitata (cabbage 60 days) and Brassica oleracea var. acephala (kale butter Georgia), for the verification of the effect of Spiroplasma infection on biology and host utilization by L. pseudobrassicae. The experimental design was completely randomized blocks, with isoline and host plant treated as factors, with the infection factor being nested to the isoline factor. The aphids were evaluated for survival (%) and duration of nymphal phase of development (days), daily and total fecundity (number of nymphs per female) and longevity (days). In order to evaluate the duration of the nymphal phase, neonatal nymphs (10) of each S- and S + clonal lines were used in the infestation of the selected host plants. The mortality of the nymphs was initially evaluated 24 hours after their transfer to the host plants to verify the mortality due to manipulation, and their survival was evaluated daily to observe the mortality and duration of the nymphal phase. Each group of ten nymphs of each clonal line inoculated in each host plant was considered a biological replicate, using 12 replicates / treatment (= 120 insects / treatment). For the evaluation of the effect of Spiroplasma infection on the reproductive potential of L. pseudobrassicae, when using different hosts, newly emerged females of each clonal lineage were individualized in plants of each host studied to observe their reproductive capacity and longevity. Twenty five replicates (1 female = 1 replicate) were used for each treatment (infection / isolation / host plant). The aphids were evaluated daily for fecundity (total number of nymphs / female), longevity (days) and duration of the adult reproductive phase. The results indicated that L. pseudobrassicae infections by Spiroplasma did not influence the attributes of nymphal phase and reproductive phase duration, longevity and fecundity when using kale butter or cabbage. The only variable influenced by the studied factors was nymphal survival, which was affected by the isolation x plant interaction. In this case, clonal lines of L. pseudobrassicae, infected or not by Spiroplasma, differ among them when using cabbage as host plant. In addition to this variable, the parameters evaluated by the life table showed an effect of the isolation (nested to the infection), and of some interactions (isolation x plant, plant x infection). Therefore, we conclude that Spiroplasma interferes only in the evaluated parameters through the life table.

O objetivo principal desta pesquisa é descrever e analisar tipos evolucionários de sistemas locais de produção que podem ser levados em conta por atores sociais tanto para a elaboração de estratégias como na execução de práticas socioambientais. As aglomerações produtivas têm sido objeto de análises e de políticas públicas nas últimas décadas graças à ocorrência de diversas experiências de sucesso em termos de desempenho econômico-financeiro das empresas participantes de tais formas de interação extramercado. Ao mesmo tempo, restrições socioambientais crescentes fazem com que as empresas busquem resultados em triple bottom line. Nesse sentido, os sistemas locais de produção podem oferecer aos atores sociais estratégias e experiências de ações conjuntas que produzam resultados socioambientais importantes. Considerando isso, foi realizado um estudo de caso da cadeia produtiva petroquímica-plásticos da região do Grande ABC paulista, para explorar e avaliar as práticas socioambientais dos sistemas locais de produção com indicadores que se baseiam nos princípios da Economia Ecológica e Ecologia Industrial. Dessa forma, espera-se contribuir para o entendimento de um novo conceito de sistema local de produção verde, a partir do qual empresas e os atores locais desenvolvam projetos cooperativos voltados também para as dimensões social e ambiental da sustentabilidade. / The main objective of this research is to describe and analyze evolucionary ways of the clusters that can be take into account by the social actors both in the elaboration of strategies as in the execution of socio-environmental practices. The productive agglomerations have been object of analysis and of public policies in the last decades due the occurrence of diverse experiences of success in terms of performance economic-financial of the participants companies of such forms of interaction extramarket. At the same time, socio-environmental restrictions increasing make that the companies search results on triple bottom line. In this sense, the local production systems can provide to the social actors, strategies and experiences of joint actions that produce socio-environmental important results. Considering this, a case study of a petrochemical-plastics cluster was prepared for exploring and assess the socio-environmental practices of the local production systems with indicators that are based in the principles of the Ecological Economy and Industrial Ecology. Therefore, are expected to contribute for the understanding of a new concept of \"green\" local production system, from which companies and local actors develop cooperative projects focused both on the social dimensions and the sustainability environment.

As formigas cortadeiras coletam material vegetal para cultivar um fungo simbionte utilizado como fonte de alimento. Colônias de formigas agricultoras podem ser atacadas por micro-organismos invasores e, para proteção do ninho, as formigas se associaram com bactérias produtoras de antibióticos. O objetivo desse trabalho foi estudar os produtos naturais produzidos por micro-organismos associados aos ninhos da formiga cortadeira Atta sexdens rubropilosa. Formigas e amostras dos jardins foram lavadas com solução aquosa estéril e bactérias dos gêneros Serratia, Pseudonocardia e Burkholderia foram isoladas em meio ágar ISP-2 e quitina. A bactéria Serratia marcescens 3B2 produz as substâncias 3-etil-2,5-dimetil-pirazina e 2,5-dimetil-pirazina, que são componentes do feromônio de trilha das formigas Atta sexdens rubropilosa, e ácido indol-3-acético e ácido fenilacético, que são encontrados nas glândulas metapleurais dessas formigas. O genoma dessa bactéria foi sequenciado e os antibióticos andrimide, oocidina e serratamolide foram identificados por genome mining e desreplicação dos extratos. Os estudos biossintéticos da 3-etil-2,5-dimetil-pirazina e 2,5-dimetil-pirazina utilizando precursores isotopicamente marcados revelaram que o aminoácido L-treonina é precursor biossintético dessas substâncias. Bactérias Pseudonocardia spp., isoladas das formigas e jardins do fungo simbionte, inibiram o crescimento do fungo Escovopsis sp., que é parasita dos jardins cultivados pelas formigas. O extrato em acetato de etila da bactéria Pseudonocardia sp. 1B7 foi submetido ao isolamento monitorado pela atividade antifúngica, o que levou a identificação do ácido indol-3-acético como responsável pela inibição observada. O ácido indol-3-acético inibiu seletivamente o crescimento de esporos de cinco linhagens de Escovopsis spp. e não foi ativo contra o fungo cultivado como alimento pelas formigas, Leucoagaricus gongylophorus. O genoma da bactéria Pseudonocardia sp. 1B7 foi sequenciado e a biossíntese do ácido indol-3-acético foi determinada como dependente do aminoácido L-triptofano. A bactéria Burkholderia sp. JB2, isolada do jardim fúngico, produz o antibiótico tropolone, que apresenta elevada atividade inibitória frente ao fungo Escovopsis sp. devido a privação de ferro. Análises de microscopia eletrônica de varredura revelaram que os jardins do fungo simbionte estão encobertos por uma camada resistente a água, que aparenta estar relacionada com a proteção dos jardins. O fungo entomopatogênico Aspergillus nomius ASR3 foi isolado de uma rainha morta de Atta sexdens rubropilosa e as aflatoxinas B1 e G1 foram produzidas por esse fungo em condições laboratoriais e na formiga de onde foi isolado. Os resultados obtidos destacam a importância de metabólitos produzidos pela microbiota bacteriana para a defesa e comunicação das formigas. O conhecimento gerado pode servir de inspiração no desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas e formas de controle das formigas cortadeiras que sejam menos prejudiciais ao meio ambiente / Leaf-cutter ants collect plant material to cultivate their food source, a symbiotic fungus. Their colonies can be attacked by invading microorganisms and the ants have associated with protective antibiotic-producing bacteria. This work aimed to study the natural products produced by microorganisms associated with nests of the leaf-cutter ant Atta sexdens rubropilosa. Ants and fungal garden samples were washed with sterile aqueous solution and bacteria of the genera Serratia, Pseudonocardia and Burkholderia were isolated using ISP-2 and chitin agar plates. Serratia marcescens 3B2 produces 3-ethyl-2,5-dimethyl-pyrazine and 2,5-dimethyl-pyrazine, which are components of the ant trail pheromone, and the components of the metapleural glands secretions indole-3-acetic acid and phenylacetic acid were also produced by this strain. Serratia marcescens 3B2 genome was sequenced and the production of the antibiotics andrimid, oocydin A and serratamolide were identified by genome mining and dereplication of the crude extracts. Isotope labeling experiments have revealed that the amino acid L-threonine is the biossyntetic precursor of 2,5-dimethylpyrazine and 3-ethyl-2,5-dimethylpyrazine. Pseudonocardia spp., isolated from the ants and fungal garden, inhibited the growth of the fungus Escovopsis sp., a specialized fungal garden parasite. A bioassay-guided isolation of the Pseudonocardia sp. 1B7 ethyl acetate extract revealed indole-3-acetic acid as the active compound. This natural product selectively inhibited the spores growth of five Escovopsis spp. strains and it was not active against the fungal cultivar Leucoagaricus gongylophorus. Isotope feeding experiments and whole-genome sequencing of Pseudonocardia sp. 1B7 indicated that indole-3-acetic acid is biosynthesized by L-tryptophan dependent pathway. Burkholderia sp. JB2 was isolated from the fungal garden and it produces the antibiotic tropolone, which inhibits the Escovopsis sp. growth by iron privation. The fungal gardens produce a water-resistant layer that seems to be related to the garden protection, as evidenced by scanning electron microscopy analysis. The entomopathogenic fungus Aspergillus nomius ASR3 was isolated from a dead Atta sexdens rubropilosa queen and the aflatoxins B1 and G1 were produced by this fungus in laboratory and natural conditions. The results highlight the importance of bacterial microbiota for the defense and communication of Atta sexdens rubropilosa. These results could contribute for future development of new therapeutic strategies and environmentally friendly techniques to control leaf-cutter ants

Very little is known about the association between Symbiodinium dinoflagellates, which perform the majority of primary production in coral reefs, and metazoan larvae. This thesis performed three experiments on the association between Symbiodinium and Mussismilia hispida (coral), Berghia stephanieae (nudibranch) and Tridacna crocea (giant clam) larvae. The first experiment monitored the expression of a symbiosis-specific gene in Symbiodinium clade A associated with the three larval forms during a 72-h window. The second experiment quantified the production of symbiosis-related ω3 fatty acids in Symbiodinium clades A-F also associated with the three larval hosts and the third experiment verified bleaching rates at 26, 29 and 32ºC in the larvae associated with clades A-F. The main results show that i) a symbiosis-specific gene is expressed by Symbiodinium A associated with M. hispida and T. crocea larvae, but not with B. stephanieae; ii) the DHA fatty acid is produced in significantly higher amounts by clades A and C associated with M. hispida and T. crocea larvae; and iii) that M. hispida and T. crocea larvae associated with Symbiodinium A and C have significantly lower bleaching rates. These findings suggest that clades A and C establish a more robust mutualism with M. hispida and T. crocea larvae, but there seems to be no mutualism between Symbiodinium and B. stephanieae. / Muito pouco é conhecido sobre a associação entre dinoflagelados do gênero Symbiodinium e larvas de metazoários. Essa tese realizou três experimentos sobre a associação entre Symbiodinium e larvas de Mussismilia hispida (coral), Berghia stephanieae (nudibrânquio) e Tridacna crocea (vieira gigante). O primeiro experimento verificou a expressão de um gene específico para a relação simbiótica em Symbiodinium A associado com as larvas dos três hospedeiros. O segundo experimento quantificou a produção de ácidos graxos nos clados A-F de Symbiodinium também associados com as larvas dos três hospedeiros; o terceiro monitorou a perda de simbiontes nos três tipos larvais associados com os clados A-F, em temperaturas de 26, 29 e 32ºC. Os principais resultados mostram que: i) um gene específico para a simbiose é expresso por Symbiodinium A associado com M. hispida e T. crocea, mas não com B. stephanieae; ii) o ácido graxo DHA é produzido em quantidades significantemente maiores pelos clados A e C associados com M. hispida e T. crocea; e iii) M. hispida e T. crocea associadas com Symbiodinium A e C possuem taxas de perda de simbiontes significantemente menores do que os demais. Esses resultados mostram que os clados A e C estabelecem um mutualismo mais robusto com M. hispida e T. crocea, mas não há relação mutualística entre Symbiodinium e B. stephanieae.