Insetos como formigas cortadeiras, cupins e alguns besouros têm sido descritos como agricultores de fungos mutualistas. No entanto, apenas recentemente esse fenômeno foi descrito em abelhas. O objetivo desse trabalho foi estudar os micro-organismos associados à abelha sem ferrão Scaptotrigona depilis, a primeira abelha agricultora descrita. Foram isolados 149 micro-organismos a partir de diferentes materiais coletados da colônia, e destes, 28% apresentaram atividade antimicrobiana frente a patógenos humanos. Os micro-organismos Bacillus sp. SDLI1, Candida sp. SDCP2, Zygosaccharomyces sp. SDBC30G1 e Monascus ruber SDCP1, isolados do favo de cria de S. depilis, foram selecionados para estudo químico e biológico. Foi demonstrado que o fungo-alimento de S. depilis é Zygosaccharomyces sp., que produz grande quantidade de adipossomos. Os lipídeos e esteroides estocados nessas organelas citoplasmáticas podem ajudar na nutrição larval, uma vez que Zygosaccharomyces sp. é requerido para o desenvolvimento das larvas de S. depilis. Em culturas in vitro de ovos dessa abelha, verificou-se que ergosterol depempenha papel semelhante ao de Zygosaccharomyces sp. para a metamorfose de S. depilis, indicando que esse mutualista serve como fonte de esteroides para as larvas. Verificou-se que compostos voláteis produzidos por Candida sp. SDCP2 estimulam o crescimento de Zygosaccharomyces sp. SDBC30G1. Análises revelaram que os compostos voláteis majoritários produzidos por Candida sp. SDCP2 foram etanol (C1) e álcool isoamílico (C2), e essas substâncias também foram encontradas nas células de cria dessa abelha. Já o fungo M. ruber SDCP1 produz lovastatina (M6), um produto natural reconhecido pela inibição da enzima HMG-CoA redutase, essencial para biossíntese de esteroides, e M6 pode modular o desenvolvimento de Zygosaccharomyces sp. SDBC30G1. Candida sp. SDCP2 estimula a produção de monascinol (M2) e monascina (M3) pelo fungo M. ruber SDCP1 em co-cultura. Monascina (M3) é ativa frente Candida sp. SDCP2, podendo controlar o crescimento dessa levedura, sendo a produção de M3 aumentada em 57 vezes após sete dias de cocultivo. A investigação química de Bacillus sp. SDLI1 revelou que essa bactéria produz sete surfactinas (B1-B7) e bacillomicina D (B8), que apresentam atividade antifúngica. O cromossomo circular de Bacillus sp. SDLI1 possui oito clursters biossintéticos para a produção de diferentes classes de antimicrobianos. Bacillus sp. SDLI1 também produz o fago SDLI1-1, ativo contra Paenibacillus larvae, patógeno causador da cria pútrida americana em Apis mellifera. Cultivos de larvas in vitro revelaram que S. depilis apresenta resistência contra os entomopatógenos Beauveria bassiana e Metarhizium anisopliae, sendo que Bacillus sp. SDLI1 pode desempenhar um papel protetivo para as larvas de S. depilis contra o patógeno P. larvae. Os resultados sugerem que o ambiente encontrado nas colônias de S. depilis favorece o desenvolvimento de uma microbiota especializada. Esses micro- organismos interagem e beneficiam a abelha hospedeira, estabelecendo relações de simbiose que devem ser preservadas para a sobrevivência desse polinizador / Some ants, termites and beetles have established mutualistic relationship with fungi that they culture for food. However, just recently a fungus agricultural behavior has been described for bees. The main goal of this study was to investigate the microbiota associated with the stingless bee Scaptotrigona depilis, the first fungus- farming bee described. Different materials from S. depilis colony were used to isolate 149 microbial strains, and among these microorganisms, 28% showed antimicrobial activity against human pathogens. The microorganisms Bacillus sp. SDLI1, Candida sp. SDCP2, Zygosaccharomyces sp. SDBC30G1 and Monascus ruber SDCP1, isolated from brood cells of S. depilis, were selected for further studies. Using different approaches, it was confirmed that Zygosaccharomyces sp. SDBC30G1 is the fungus required for S. depilis larval development. This fungus accumulates cytoplasmic lipid droplets that can be a source of sterols and lipids to the larvae. Using in vitro eggs culturing, it was verified that ergosterol, the major sterol produced by Zygosaccharomyces sp. SDBC30G1, can stimulates larval metamorphosis, confirming this yeast as an important sterol source. Co-cultures provided information about Candida sp. SDCP2 volatile organic compounds (VOCs) production, which stimulates Zygosaccharomyces sp. SDBC30G1 growth. The majoritarian VOCs produced by Candida sp. SDCP2 were ethanol (C1) and isoamyl alcohol (C2), which were also detected in S. depilis brood cells. The fungus M. ruber SDCP1 produces lovastatin (M6), an inhibitor of HMG-CoA reductase, which can modulate Zygosaccharomyces sp. SDBC30G1 pellicle formation and lipids accumulation. Candida sp. SDCP2 stimulates the production of monascinol (M2) and monascin (M3) by M. ruber SDCP1 in co-culture. Monascin (M3) is active against Candida sp. SDCP2 and can control the growth of this yeast, once M3 biosynthesis increased ~ 57 folds after seven days of co-culturing. Bacillus sp. SDLI1 produces seven surfactins (B1-B7) and bacillomycin D (B8) that presented antifungal activity against pathogenic fungi. This bacterium had its whole-genome sequenced and the circular chromosome harbors biosynthetic gene clusters to produce eight classes of antimicrobial compounds. The phage SDLI1-1, which presented activity against Paenibacillus larvae, a pathogen causative of American Foulbrood Disease, was also produced by Bacillus sp. SDLI1. S. depilis larvae were resistant against Beauveria bassiana and Metarhizium anisopliae infections, and Bacillus sp. SDLI1 was capable to increase larval survival during in vitro culturing with P. larvae. The results suggest that the environmental conditions found in S. depilis colonies favor the development of a specialized microbiota. These microorganisms interact and produce beneficial factors to its host. These stablished symbiotic relationships contribute with the homeostasis inside the colony and they must be preserved to safeguard S. depilis survival
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-03052017-151545 |
| Date | 23 February 2017 |
| Creators | Paludo, Camila Raquel |
| Contributors | Clardy, Jon, Pupo, Monica Tallarico |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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