A superfície das folhas de árvores (filosfera) oferece uma grande área de habitat para os micro-organismos, mas constitui um ambiente extremo. O desenvolvimento de comunidades microbianas é dependente de fonte de carbono e de certos nutrientes essenciais inorgânicos comumente liberados pela planta para a sua superfície. No entanto, um grupo especial de bactérias, Cyanobacteria, é menos dependente da planta para sua nutrição, pois vários destes organismos são autotróficos para carbono e nitrogênio. Portanto, Cyanobacteria é particularmente interessante para se avaliar neste ambiente. Neste estudo, linhagens de cianobactérias presentes na superfície das folhas secretoras de sal da planta de manguezal Avicennia schaueriana foram isoladas e caracterizadas morfológica, molecular e ultraestruturalmente. O potencial destes isolados para sintetizar moléculas bioativas também foi avaliado. Para isso, folhas de A. schaueriana foram coletadas em um manguezal com histórico de contaminação por petróleo, localizado próximo ao Rio Iriri, em Bertioga-SP. O isolamento das cianobactérias foi realizado usando quatro meios de cultura (BG-11, SWBG-11, BG-11o e SWBG-11o) e dois métodos: a) esfregaço das folhas nos meios sólidos em placas de Petri; e b) submersão das folhas em frascos Erlenmeyer contendo meios líquidos. Após a obtenção de culturas puras, os isolados foram crescidos em meios líquidos, as células foram concentradas e usadas para extração de DNA genômico. O gene de RNAr 16S de cada isolado foi amplificado por PCR usando iniciadores específicos (27F/1494Rc), clonado e sequenciado. As sequências de RNAr 16S foram usadas na construção de árvore filogenética. O potencial dos isolados para sintetizar moléculas bioativas foi acessado pela amplificação de PCR usando iniciadores específicos para sequências gênicas codificadoras de peptídeo sintetase (NRPS), policetídeo sintase (PKS), cianopeptolina, aeruginosina, saxitoxina, anatoxina-a/homoanatoxina-a e microcistina. Como resultado, trinta morfotipos foram isolados em meio líquido e quatro em meio sólido. Estes morfotipos foram identificados como pertencentes a quatro ordens diferentes (12 Nostocales, 9 Pseudanabaenales, 8 Chroococcales e 5 Oscillatoriales). Entre os isolados, alta abundância de linhagens potencialmente fixadoras de N2 foi encontrada, indicando que elas possivelmente são uma importante fonte de nitrogênio neste habitat. As sequências do gene de RNAr 16S de vinte e quatro isolados ficaram distribuídas em onze clados distintos na árvore filogenética e mostraram baixas similaridades com gêneros já descritos. Na análise da ultraestrutura destas linhagens, destacou-se a presença de grânulos de elevado volume em uma cianobactéria unicelular e de um arranjo de tilacoides incomum em uma cianobactéria filamentosa homocitada com morfologia aparentemente simples. Sequências gênicas codificadoras de PKS foram detectadas em dezessete linhagens, de aeruginosina em sete linhagens e de cianopeptolina em dez linhagens. Entretanto, sequências gênicas codificadoras de NRPS e das cianotoxinas microcistina, saxitoxina e anatoxina-a/homoanatoxina-a não foram detectadas. A superfície das folhas de A. schaueriana apresenta elevado número de cianobactérias não descritas, provavelmente um resultado das condições peculiares tanto da filosfera quanto do manguezal estudado. Este é o primeiro relato de isolamento de cianobactérias da superfície de folhas de A. schaueriana / The tree leaf surface (phyllosphere) offer a large habitat area for microorganisms but constitute an extreme environment. The development of microbial communities is dependent of carbon source and certain essential inorganic nutrients commonly released from the plant to its surface. However, a special group of bacteria, Cyanobacteria, is less dependent of the plant for their nutrition since several of these organisms are autotrophic for carbon and nitrogen. Therefore, cyanobacteria are particularly interesting to be evaluated in this environment. In this study, cyanobacterial strains present in the salt-excreting leaf surface of the mangrove Avicennia schaueriana were isolated and morphologically, molecularly and ultrastructurally characterized. The potential of these isolates to synthesize bioactive molecules was also evaluated. To this purpose, A. schaueriana leaves were collected in a mangrove with history of oil contamination located near to the Iriri river in Bertioga-SP. The isolation of cyanobacteria was achieved using four culture media (BG-11, SWBG-11, BG-11o and SWBG-11o) and two methods: a) smearing of leaves into solid media in Petri dishes; and b) submersion of leaves in Erlenmeyer flasks containing liquid media. After obtaining pure cultures, the isolates were grown into liquid media, and the cells were concentrated and used for genomic DNA extraction. The gene of rRNA 16S of each isolate was amplified by PCR using specific primers (27F/1494Rc), cloned and sequenced. The 16S rRNA sequences were used for the construction of a phylogenetic tree. The potential of the isolates to synthesize bioactive molecules was assessed by PCR amplification using primers specific for gene sequences encoding non-ribosomal peptide synthetase (NRPS), polyketide synthase (PKS), cyanopeptolin, aeruginosin, saxitoxin, anatoxin-a/homoanatoxin-a and microcystin. As results, thirty morphotypes were isolated in liquid media and four in solid media. These morphotypes were identified as belonging to four different orders (12 Nostocales, 9 Pseudanabaenales, 8 Chroococcales and 5 Oscillatoriales). Among the isolates, it was found a high abundance of potentially N2-fixing strains, what indicates that they possibly are an important source of nitrogen in this habitat. The 16S rRNA gene sequences of twenty-four isolates were distributed into eleven distinct clades in the phylogenetic tree and showed low similarities with described genera. In the ultrastructural analyses of these strains, the highlight was the presence of granules of high volume in a unicellular cyanobacterium and an unusual thylakoid arrangement in a homocytous filamentous cyanobacterium with apparently simple morphology. Gene sequences encoding for PKS were detected in seventeen strains, for aeruginosine in seven strains and cyanopeptolin in ten strains. Gene sequences encoding for NRPS and for the cyanotoxins microcystin, saxitoxin, and anatoxin-a/homoanatoxin-a were not found. The leaf surface of A. schaueriana presents a high number of undescribed cyanobacteria, probably as a result of the peculiar conditions of the phyllosphere and the studied mangrove. This is the first report of isolation of cyanobacteria from the leaf surface of A. schaueriana
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-22062011-100402 |
| Date | 25 March 2011 |
| Creators | Danillo Oliveira de Alvarenga |
| Contributors | Marli de Fatima Fiore, Rodrigo Mendes, Claudia Barros Monteiro Vitorello |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Ciências (Energia Nuclear na Agricultura), USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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