Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Fungi are organisms that have high importance as they are the primary decomposers of all terrestrial ecosystems and have critical ecological functions in nutrient cycling and associations with other organisms. Metabolic diversity of fungi aroused great interest for technological research, as new natural products are continually being produced by fungi. However, only a small part of fungal diversity has been grown and selected as biotechnology resource. Much of the potential of fungi is due to the diversity in production of hydrolytic enzymes such as chitinase, which can be used for various purposes. The chitinases hydrolyze the β-1.4 linked in chitin polymer resulting in the release of chito-oligomers. These enzymes are studied for numerous applications such as the production of biopesticides for agriculture use. Despite this relevance, some factors limit a wider commercial use of chitinases such as the lack of organisms with high production rates, high production cost, and low activity and stability of available chitinases. The objectives of this study were to isolate and identify producers of chitinase fungi, evaluate the production of this enzyme in solid state fermentation (SSF), optimize the production of chitinase by largest producer in SSF, evaluate different sources of chitin for the production of chitinase and various solvents for extraction of the enzymes produced during the fermentation process and evaluate the effectiveness of the enzyme extract and biological control in mortality of phytopathogenic nematodes Meloidogyne javanica and M. incognita. 51 fungi were isolated from the exoskeleton of Tibraca limbativentris bugs in 5 collection points distributed in Rio Grande do Sul, Brazil. From the isolated, 50 produced chitinases and ten were selected as the best producers of this enzyme in SSF utilizing wheat bran and macro- and micro-nutrients solution. The ten isolated were identified by ITS1-5.8S-ITS2 nrDNA region. The isolated selected Trichoderma sp. UFSMQ40 with 13.07 U gds-1 of chitinase, followed by the isolated Fusarium sp. UFSMQ32 (11.35 U gds-1), Trichoderma sp. UFSMQ24 (10.11 U gds-1), Fusarium sp. UFSMQ18 (10.05 U gds-1), Fusarium sp. UFSMQ1 (9.84 U gds-1), Lecanicillium sp. UFSMQ6 (971 U gds-1), Fusarium sp. UFSMQ27 (9.11 U gds-1), Fusarium sp. UFSMQ12 (8.92 U gds-1), Fusarium sp. UFSMQ49 (8.16 U gds-1) and Fusarium sp. UFSMQ17 (8.05 U gds-1) showed high production of chitinase in SSF. Subsequently this step, the isolated Trichoderma sp. UFSMQ40 was identified as Trichoderma koningiopsis by amplification of the tef1 gene fragment. As an optimization result the increased production of chitinases by this fungus in SSF was 10.76 U gds-1 and occurred when the wheat bran substrate was used with 55% moisture, 5 g of corn steep liquor, two inoculum disks at 30 °C for 72 h. The colloidal chitin, powders and flakes, should be used as enzyme inducers without altering the production of the chitinase isolated. The use of 75 mL of citrate-phosphate buffer was the best extractor evaluated for the chitinase produced by this isolated in SSF. The Trichoderma koningiopsis UFSMQ40 presents potential for the industrial production of chitinase using agricultural residues as substrates and high nematicide effect against Meloidogyne incognita e Meloidogyne javanica. / Os fungos são organismos que apresentam elevada importância, pois são os decompositores primários dos ecossistemas terrestres, possuem funções ecológicas críticas na ciclagem de nutrientes e nas associações com outros organismos. A diversidade metabólica dos fungos desperta grande interesse para exploração tecnológica, pois novos produtos naturais estão continuamente sendo produzidos por estes. Entretanto, apenas uma pequena parte da diversidade fúngica tem sido cultivada e selecionada como recurso biotecnológico. Grande parte desse potencial dos fungos se deve a diversidade da produção de enzimas hidrolíticas, como as quitinases, que podem ser utilizadas para diversos fins. As quitinases hidrolisam as ligações β-1,4 no polímero de quitina, resultando na liberação de quito-oligômeros. Essas enzimas são estudadas para várias aplicações, como na produção de bioinseticidas para uso na agricultura. Apesar dessa relevância, alguns fatores restringem uma exploração comercial mais ampla das quitinases, como a escassez de microrganismos com altas taxas de produção, o alto custo de produção, e a baixa atividade e estabilidade das quitinases disponíveis. Os objetivos deste estudo foram isolar e identificar fungos produtores de quitinases, avaliar a produção desta enzima em fermentação em estado sólido (FES), otimizar a produção de quitinases pelo isolado maior produtor desta enzima, avaliar diferentes fontes de quitina para a produção de quitinase, testar diferentes solventes para a extração das enzimas produzidas durante o processo fermentativo e avaliar a efetividade do extrato enzimático e do controle biológico na mortalidade dos nematoides fitopatogênicos Meloidogyne javanica e Meloidogyne incognita. Foram isolados 51 fungos a partir do exoesqueleto de percevejos Tibraca limbativentris em 5 pontos de coleta distribuídos no Rio Grande do Sul, Brasil. Dos isolados, 50 produziram quitinases e dez foram selecionados como os melhores produtores desta enzima, em FES utilizando farelo de trigo e solução de macro e micro nutrientes. Esses dez isolados foram identificados pela região ITS1-5.8S-ITS2 do nrDNA. O isolado selecionado Trichoderma sp. UFSMQ40 com 13,07 U gds-1 de quitinase, seguido dos isolados Fusarium sp. UFSMQ32 (11,35 U gds-1), Trichoderma sp. UFSMQ24 (10,11 U gds-1), Fusarium sp. UFSMQ18 (10,05 U gds-1), Fusarium sp. UFSMQ1 (9,84 U gds-1), Lecanicillium sp. UFSMQ6 (9,71 U gds-1), Fusarium sp. UFSMQ27 (9,11 U gds-1), Fusarium sp. UFSMQ12 (8,92 U gds-1), Fusarium sp. UFSMQ49 (8,16 U gds-1) e Fusarium sp. UFSMQ17 (8,05 U gds-1) apresentaram elevada produção de quitinases em FES. Após essa etapa, o isolado Trichoderma sp. UFSMQ40 foi identificado como Trichoderma koningiopsis pela amplificação do fragmento do gene tef1. Como resultado da otimização, a maior produção de quitinases por este fungo em FES foi de 10,76 U gds-1 e ocorreu quando foi utilizado no substrato farelo de trigo: 55% de umidade, 15% de quitina coloidal, 100% de água de maceração de milho, dois discos de inóculo à 30 °C por 72 h. A quitina coloidal, em pó e em flocos, podem ser utilizadas como indutores enzimáticos sem alterar a produção de quitinase pelo isolado. A utilização da razão 1:15 de tampão citrato-fosfato foi o melhor extrator avaliado para as quitinases produzidas por este isolado em FES. O isolado Trichoderma koningiopsis UFSMQ40 apresenta potencial para a produção industrial de quitinases utilizando resíduos agroindustriais como substratos e elevado efeito nematicida contra Meloidogyne incognita e Meloidogyne javanica.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/3378 |
| Date | 22 July 2016 |
| Creators | Baldoni, Daiana Bortoluzzi |
| Contributors | Antoniolli, Zaida Inês, Silveira, Andressa de Oliveira, Mazutti, Marcio Antonio, Bevilacqua, Caroline Borges |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Ciência do Solo, UFSM, BR, Agronomia |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 500100000009, 400, 300, 300, 300, 300, 300, 5e0cf37b-9daf-4778-a325-018d225a1d40, ece4a481-2401-4d60-aec7-64e85e904d6d, 6ea6603a-15d9-481f-92e0-2d38f38f8154, 841a0160-8731-4bc5-98ff-9fb9e3de44bc, cfed09bc-046e-49b4-89c2-5af9bdebb5cd |
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