Kappaphycus alvarezii (Doty) Doty ex P. C. Silva é uma alga vermelha comercialmente importante por ser a principal fonte de carragenana kappa, hidrocolóide utilizado como agente espessante e estabilizante em alimentos, fármacos e cosméticos. Devido à sua importância, é fundamental desenvolver bases tecnológicas visando sua maricultura sustentada e a seleção de linhagens mais produtivas com carragenanas de melhor qualidade. Esse trabalho teve como objetivos: 1. desenvolver a cultura de tecidos para a propagação de plantas matrizes, selecionar as melhores linhagens para cultivo in vitro e produzir novas linhagens; 2. testar a espécie como biofiltro em cultivos integrados com peixes e 3. analisar os efeitos de diferentes condições de cultivo no rendimento e na qualidade das carragenanas, segundo parâmetros comerciais. Para o primeiro objetivo, foram testadas cinco linhagens (tetrasporófitos marrom, verde e vermelho, gametófito feminino e linhagem Edison de Paula, EP, selecionada a partir da germinação de tetrásporos) para definir o sistema experimental mais adequado para a micropropagação. Explantes da linhagem EP foram tratados com colchicina com a finalidade de induzir linhagens poliplóides. Essa linhagem foi selecionada por apresentar maior tolerância aos procedimentos de esterilização utilizados na cultura de tecidos. Apesar das altas taxas de indução de calos observadas em todas as linhagens, a regeneração de talos a partir dos calos (regeneração indireta) foi difícil. A regeneração de talos a partir dos explantes (regeneração direta) foi estimulada pela utilização de fitorreguladores e da colchicina. A contaminação dos cultivos por uma espécie filamentosa Acrochaetium no talo da linhagem EP foi inibida com a adição de 90 mM de glicerol. A formação de novas linhagens poliplóides através da utilização de colchicina não foi demonstrada. Os resultados indicaram que é possível utilizar a micropropagação através da produção de explantes para manutenção de um estoque de plantas matrizes de diferentes linhagens em laboratório. Para o segundo objetivo, o tetrasporófito marrom da espécie foi cultivado em tanques com água do mar e com efluente da criação de peixes da espécie Trachinotus carolinus (pampos) por 10 dias. As taxas de crescimento das algas cultivadas nos tanques foram mais baixas que às obtidas em cultivo no mar. Os valores máximos da taxa de remoção nos efluentes foram: NO3- = 18,2%; NO2- = 50,8%; NH4+ = 70,5% e PO43- =26,8%, nas condições testadas. Todas as plantas sobreviveram até o final do período experimental, mas apresentaram sinais de "ice-ice", doença associada ao estresse fisiológico. Diferenças entre os rendimentos de carragenana de algas cultivadas em água do mar ou em efluente de criação de peixes não foram significativas. Esses resultados demonstraram que é possível utilizar K. alvarezii como biofiltro de águas eutrofizadas derivadas da criação de peixes embora a espécie seja típica de águas oligotróficas. Para o terceiro objetivo, o gametófito feminino foi cultivado em balsas flutuantes segundo diferentes condições de cultivo (período de cultivo, profundidade e densidade do plantio). As carragenanas das plantas cultivadas nesses tratamentos foram extraídas e algumas propriedades foram determinadas. As taxas de crescimento variaram de 5,2 a 7,2% dia-1, com as maiores taxas obtidas em 28 dias de cultivo, em profundidade de 0 e 0,5 m e densidade do plantio de 12 e 8,4 plantas m-2. As condições de cultivo que forneceram melhor carragenana, segundo padrões comerciais foram: 45 dias de cultivo, na superfície, com densidade de 12 plantas m-2. Considerando que esse cultivo foi realizado na estação menos favorável do ano (inverno) para o crescimento das plantas, esses resultados indicam que o local onde a espécie foi introduzida é adequado para a implementação do cultivo comercial. Através dos resultados obtidos nesse trabalho, desejamos contribuir com a maricultura sustentável de uma espécie promissora no Brasil, com excelente potencial econômico reconhecido mundialmente, além de deixar algumas sugestões e propostas para novos estudos. / Kappaphycus alvarezii (Doty) Doty ex P. C. Silva is a red seaweed commercially important for being the main source of kappa carrageenan, hydrocolloid utilised as thickener and stabiliser in foods, medicaments and cosmetics. Due to its importance it is fundamental to develop technological bases on purpose of its sustainable mariculture and the selection of more productive strains with best qualities carrageenans. The objectives of this work were: 1. to develop the tissue culture for micropropagation of matrix plants, to select the better strains for in vitro culture and to produce new strains; 2. to test the species as biofilter in integrated cultivation with fishes and 3. to analyse the effects of different cultivation conditions in carrageenan yield and quality, according to commercial parameters. For the first objective, five strains (brown, green and red tetrasporophytes, female gametophyte and "Edison de Paula" strain, EP, selected from tetraspores progeny) were tested to define the experimental system suitable for micropropagation. Explants from EP strain were treated with colchicine with the aim of induce polyploid strains. This strain was selected by presenting high tolerance to sterilization procedures used in tissue culture. Despite the high rates of callus induction observed in all strains, thallus regeneration from callus (indirect regeneration) was difficult. Thallus regeneration from explants (direct regeneration) was stimulated by phytorregulators and colchicine. The culture contamination by a filamentous species Acrochaetium in the tallus of EP strain was inhibited with addition of 90 mM glycerol. The formation of polyploid strains by colchicine treatments was not proved. The results indicated that it is possible to use the micropropagation through the production of explants for maintaining matrix plants stocks from different strains in laboratory. For the second objective, the brown tetrasporophyte was cultivated in tanks with seawater and with effluents of the fish Trachinotus carolinus (pampos) rearing for 10 days. Growth rates of seaweeds cultivated in tanks was lower than those cultivated in the sea. The maximum values of removal rates from the effluents were: NO3- = 18.2%; NO2- = 50.8%; NH4+ = 70.5% and PO43- =26.8% in the conditions tested. All plants survived until the end of experimental period, but they presented signals of "ice-ice", disease associated to physiological stress. Differences between the carrageenan yields from plants cultivated in seawater and in effluents of fish rearing were not significant. These results showed that it was possible utilised the seaweed K. alvarezii as biofilter in effluents from fish rearing, although the species is typical of oligotrophic waters. For the third objective, the female gametophyte was cultivated from floating raft according to different cultivation conditions (i.e. cultivation period, depth and planting density). Carrageenan from the plants cultivated under these treatments was extracted and some properties were determined. Growth rates ranged from 5.2 to 7.2% day-1, with the higher rates obtained in 28 day cultivation period, at 0 and 0.5 m of depth and planting density of 12 and 8.4 plants m-2. The cultivation conditions that supplied the best carrageenan, according to commercial patterns were: 45 days of cultivation, in surface, with planting density of 12 plants m-2. Considering that this cultivation was conducted in the unfavourable season of the year (winter) for the growth of K. alvarezii, the results indicated that the site where the species was introduced is adequate to the implementation of commercial cultivation. Through the results obtained in this work, we wish to contribute with sustainable mariculture of a successful species in Brazil, with excellent economic potential recognised in all world, besides leave some suggestions and proposes for new studies.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-29062007-221653 |
| Date | 15 March 2007 |
| Creators | Leila Hayashi |
| Contributors | Eurico Cabral de Oliveira Filho, Nair Sumie Yokoya, Helcio Luis de Almeida Marques, Maria Eugênia Duarte Noseda, Estela Maria Plastino, Felipe Matarazzo Suplicy |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Ciências Biológicas (Botânica), USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| 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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