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CNPq Florações de cianobactérias em reservatórios de abastecimento de água têm ocorrido com uma frequência cada vez maior, causando diversos problemas de ordem operacional nos sistemas de tratamento de água em decorrência da elevada densidade de células, além de preocupações quanto à eficiência do tratamento na remoção de metabólitos como cianotoxinas e compostos odoríferos. Este trabalho teve por objetivo avaliar a aplicabilidade da Moringa oleifera Lam pura e associada ao policloreto de alumínio (PACl) na remoção de células de Microcystis aeruginosa, microcistinas, 2-MIB e geosmina por meio de flotação por ar dissolvido e filtração rápida, utilizando carvão ativado granular. Primeiramente, os sais NaCl e CaCl2 foram avaliados para a extração do coagulante de M. oleifera. As amostras consistiram em água sintética adicionada de ácido húmico e células de M. aeruginosa para valores iniciais de 25 uT. O coagulante obtido com 1M CaCl2 de M. oleifera apresentou maior eficiência de remoção de cor, turbidez e número de células, sendo, para ele, indicada como ideal a dose de 50 mg L-1. É indicado que o CaCl2 não permite uma maior eficiência de extração do coagulante, mas sim que participe na formação dos flocos. A partir desses resultados, considerou-se a substituição de 10 a 50% do coagulante salino por PACl. O conjunto de coagulantes em proporções de 70:30 e 60:40 de M. oleifera e PACl permitiram uma melhoria na eficiência de remoção de células e redução do carbono orgânico residual. Finalmente, para essas proporções, foi avaliada a contribuição do uso de carvão ativado granular (CAG) como camada intermediária de filtro de areia visando à remoção de microcistinas, 2-MIB e geosmina. As amostras foram adicionadas de 50 ng L-1 de 2-MIB e geosmina, e 25 μg L-1 de microcistina-LR equivalente, antes dos ensaios. O uso do filtro com camada intermediária de CAG para o conjunto de coagulantes na proporção 70:30 (M.oleifera:PACl) resultou em eficiências globais acima de 95% para a remoção de cor, turbidez, células de M. aeruginosa, microcistinas e geosmina, e de 51 a 75% de remoção de 2-MIB e carbono orgânico dissolvido. Deste modo, o uso de M. oleifera como clarificante de águas com a substituição de 30% por PACl pode reduzir gastos com reagentes por parte de alguns países que hoje importam seu material para clarificação da água, e a adição de CAG no filtro de areia poderia reduzir custos e espaço com a instalação de mais de uma etapa para a remoção de metabólitos. Assim, este conjunto é indicado como uma alternativa de tratamento convencional de água, devido à sua capacidade de remoção de células e metabólitos, além da manutenção de cor, turbidez e microcistinas abaixo dos níveis estipulados para água de consumo. Nutrient inputs leads to more frequent algal blooms in water supply reservoir which causes operational problems in water treatment plants due to high density of cells, aside from complications induced by its capacity of production of cyanotoxins and taste and odour compounds. The present study had as purpose an evaluation of the applicability of Moringa oleifera Lam as a coagulant with and without polyaluminium chloride (PACl) in the removal of Microcystis aeruginosa cells, microcystins, 2-MIB and geosmin using dissolved air flotation and filtration, using granulated activated carbon (GAC). First, NaCl and CaCl2 salts were studied for extraction of the coagulant. Samples were obtained by the addition of humic acid and M. aeruginosa cells in synthetic water in order to obtain 25 NTU. Coagulant obtained with 1M CaCl2 showed a better performance for color, turbidity and cells removal, being indicated 50 mg L-1 dosage. CaCl2 would not extract better the active component of M. oleifera seeds, but participate on flocs formation. Based on this, PACl addition was evaluated and added in the ranges of 10 to 50% substitution of the saline coagulant. 70:30 and 60:40 proportions of M.oleifera:PACl were indicated in order to to remove turbidity, color and cells. Finally, the use of GAC as an intermediate layer in rapid sand filtration bed was evaluated as a function of microcystins, 2-mib and geosmine retention capacity. Cited proportions were followed by filtration, added of 2-MIB and geosmin 50 ng L-1 as well as 25 μg L-1 of microcystin-LR equivalent before tests. A 70:30 (M.oleifera:PACl) proportion followed by rapid sand filtration combined with GAC led to removal efficiencies above 95% for color, turbidity, M. aeruginosa cells, geosmin and microcystins, and 51 to 75% efficiencies for 2-MIB and dissolved organic carbon. Hence, M. oleifera usage as water coagulant with 30% of PACl can reduce costs for some countries, and the addition of a GAC layer on a sand filter can reduce cost and space in water treatment plants. This process is indicated as an alternative conventional treatment for the removal of cyanobacteria cells and metabolites, besides its capacity to maintain turbidity, color and microcystins below the stipulated levels for water consumption.

CNPQ Em ecossistemas costeiros por todo mundo a incidência de tapetes de algas vem ocorrendo com efeitos prejudiciais sobre os ecossistemas estuarinos. Porém, além de existirem menos estudos avaliando seus efeitos sobre a meiofauna em relação aos da macrofauna, existem ainda respostas divergentes (benefício ou prejuízo na presença dos tapetes) nos diferentes estudos. Assim, o presente trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos da presença de tapetes de algas sobre a meiofauna estuarina através de dois estudos: o primeiro com coletas realizadas em campo (tapete compacto de micro e macroalga) para comparar os efeitos do estágio de desenvolvimento de algas recém-formadas ou em decomposição (capítulo 1), e outro em experimento de laboratório (tapete de cianobactéria) observando os dias iniciais após o desenvolvimento do tapete (capítulo 2). As coletas ocorreram no complexo estuarino do Canal de Santa Cruz, localizado no litoral norte do estado de Pernambuco (Brasil), onde a ocorrência de tapetes de algas foi registrada anteriormente. As análises estatísticas envolveram o uso de ferramentas uni e multivariadas, como ANOVA, MDS e PERMANOVA, para analisar os efeitos dos tapetes de algas sobre os parâmetros ambientais, estrutura da comunidade de meiofauna e associação de harpacticoida. Nos dois estudos, a formação dos tapetes causou fortes alterações na estrutura da comunidade e nas densidades dos principais grupos da meiofauna e espécies do microcustáceo Copepoda Harpacticoida, reduzindo, de maneira geral, abundância, riqueza e diversidade nos tratamentos com tapete. Foram observadas ainda diferença entre os estágios fisiológicos dos tapetes, sendo o tapete recém-formado dominado pelo gênero de Copepoda Harpacticoida Cletocamptus que se beneficiou desse ambiente aumentando suas densidades, enquanto nos tapetes em decomposição todos os grupos e espécies foram reduzidos. Em laboratório, foram observadas condições hipóxicas em todos os dias experimentais nos tratamentos com tapete, com mudanças na estrutura e na densidade mais evidentes a partir do dia 4, sendo o dia 8 (final do experimento) o mais crítico. Considerando a importância da meiofauna nas relações tróficas dos ecossistemas estuarinos, o presente trabalho demonstra que estuários com formações de tapetes de algas estão sofrendo fortes perturbações ambientais. Coastal ecosystems throughout the world have been submitted to increased incidence of algal mats with detrimental effects on estuarine ecosystems. However, there are few studies evaluating its effect on meiofauna, compared to macrofauna, and conflicting responses (increase or decrease) have been observed in different studies. Thus, the present study aims to evaluate the effects of the presence of algal mats on estuarine meiofauna: in a field observational experiment (compacted algal mats) comparing the effects of algae physiological stage, live or decomposing (chapter 1); and in a laboratory experiment (cyanobacteria) evaluating the initial days after the development of the mats (chapter 2). The study area comprised the estuary of Santa Cruz Channel, located on the northern coast of Pernambuco State (Brazil), where previous algal mats have been observed. Univariate and multivariate tests were performed (ANOVA, MDS and PERMANOVA) in order to examine the effects of algal mats on environmental variables, structure of the meiofauna community and harpacticoid assemblage. In both studies, mats caused strong changes in community structure and densities of the main meiofaunal groups and Harpacticoida species, reducing, in general, their abundance and diversity in treatments with mats. Differences were also observed between physiological stages, while live mats were dominated by Cletocamptus that benefited from this environment and increased its densities, in decomposing mats all groups and species had their densities reduced. In laboratory, hypoxic conditions were observed day by day in treatment with mats, and changes in structure and density were more apparent from day 4, day 8 (end of experiment) being the most critical. Considering the importance of meiofauna in the food web of estuarine ecosystems this study suggests drastic changes in estuarine environments that experience algal mats formation.

O objetivo do presente trabalho foi avaliar a fração protéica da cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli cultivada no efluente da parboilização do arroz quando submetida a diferentes condições de secagem. A produção da biomassa foi realizada a partir da água residuária do processo de parboilização do arroz em bioreatores de coluna de bolhas. A biomassa foi separada do efluente por centrifugação e desidratada em secador descontínuo de bandejas nas condições de 40, 50 e 60ºC e espessuras de bandejas de 5 e 7 mm. O comportamento eletroforético das proteínas da biomassa foi analisado por eletroforese em gel de poliacrilamamida na presença de dodecil sulfato de sódio (SDS-PAGE) e apresentou bandas com peso molecular de 15 kDa a 62,5 kDa. O perfil aminoacídico mostrou teores superiores aos recomendados pelo padrão FAO, com exceção dos aminoácidos lisina e dos sulfurados (MET+CYS). A caracterização funcional, expressa em termos de solubilidade e capacidade emulsificante, demonstrou a influência da condição de secagem na funcionalidade protéica da biomassa.The objective of the present work was to evaluate the protein fraction of Aphanothece microscopica Nägeli cyanobacteria cultivated in the parboiled rice effluent, submitted to different drying conditions. The production of the biomass was done by using wastewater from the process of rice parboiling in a bubble column bioreactor. The biomass was separated from the effluent by centrifugation and dehydrated in a tray dryer at 40, 50 and 60ºC and thicknesses of 5 and 7 mm. The eletroforetic profile of proteins of the biomass was analysed by SDS-PAGE and presented bands with molecular weight between 62.5-15kDa. The amino acid profile was higher than the concentrations recommended by standard FAO, with the exception of the amino acids (LYS) and the sulphurated (MET+CYS). The functional properties characterisation in terms of protein solubility and emulsification capacity demonstrated the influence of the drying condition in the protein functionality of the biomass.

Cianobactérias são microrganismos procariontes que, durante o crescimento celular, são capazes de produzir exopolissacarídeos (EPS). Devido à diversidade bioquímica destes, podem ser excelentes para vários fins biotecnológicos, tendo aplicações em indústrias alimentícias, têxteis, de tintas, cosméticos, de papel, e farmacêuticas, como floculantes, espessantes ou estabilizadores, substituindo os polissacarídeos de macroalgas e plantas. Além disso, as cianobactérias apresentam taxas maiores de crescimento e são mais fáceis de manipular do que plantas e macroalgas. Este estudo teve por objetivo otimizar a produção de EPS no meio BG11, com relação a diferentes concentrações de nitrogênio e glicose do meio de cultivo na produção de EPS e biomassa pela cianobactéria Nostoc sp.

O uso de microalgas e cianobactérias como fontes de nutrientes e substâncias bioativas para alimentos e suplementos alimentares vem despertando grande interesse nos últimos anos. Por meio de cromatografia em coluna aberta com espectrofotometria de absorção, cromatografia líquida de alta eficiência com detector de conjunto de diodos, cromatografia em camada delgada e reações de grupos funcionais, foram identificados trans-e cis-²-caroteno, equininona, ²-criptoxantina,3-hidroxi-4'-cetocarotenóide, zeaxantina e 3,3-diidroxi-4'-cetocarotenóide em Synechocystis pevalekii. A cianobactéria Synechocystis pevalekiiapresentou-se verde em condições normais de cultivo devido à presença de clorofilas. Com o cultivo em condições de "stress" (redução de 80% dos nutrientes do meio Conway original), as clorofilas desapareceram e a cianobactéria apresentou coloração laranja. O ²-caroteno diminuiu de 307 para 248 µg/g e a ²-criptoxantina de 94 para 13 µg/g.Por outro lado, a zeaxantina aumentou de 29 para 220 µg/g. S. pevalekii, portanto, apresenta potencial comercial como fonte de zeaxantina, carotenóide apontado como responsável pela ação protetora contra a degeneração macular e catarata, junto com a luteína. Os resultados demonstram que as condições de produção da cianobatéria podem ser estabelecidas de tal forma que a biossíntese de carotenóides importantes para saúde humana, de difícil obtenção, seja favorecida. Já existem várias fontes comerciais de ²-caroteno, mas são raras as fontes de zeaxantina.The use of microalgae and cyanobacteria as sources of nutrients and bioactive substances for food and dietary supplements has attracted a lot of interest in recent years. Through open column chromatography-visible absorption spectrophotometry, high performance liquid chromatography with a photodiode array detector, thin layer chromatography and functional group chemical reactions, trans- and cis-²-carotene, echinenone, ²-cryptoxanthin, 3-hydroxy-4'-ketocarotenoid, zeaxanthin and 3,3-dihydroxy-4'-ketocarotenoid were identified in the cyanobacterium Synechocystis pevalekii. The cianobacterium was green because of the presence of chlorophylls. When cultivated under stress (80% reduction of nutrient content of the original Conway medium) the chlorophylls disappeared and the cyanobacterium assumed an orange color. ²-Carotene decreased from 307 to 248 µg/g and ²-cryptoxanthin from 94 to 13 µg/g. On the other hand, zeaxanthin increased from 29 to 220 µg/g. Thus, S. pevalekii appears to have commercial potential as source of zeaxanthin, which is implicated in the reduction of the risk of macular degeneration and cataract, together with lutein. The results also showed that conditions for the production of the cyanobacterium can be established so that the biosynthesis of carotenoids important to human health, but difficult to obtain, can be favored. There are already several commercial sources of ²-carotene, but sources of zeaxanthin are rare.

O uso de microalgas e cianobactérias como fontes de nutrientes e substâncias bioativas para alimentos e suplementos alimentares vem despertando grande interesse nos últimos anos. Por meio de cromatografia em coluna aberta com espectrofotometria de absorção, cromatografia líquida de alta eficiência com detector de conjunto de diodos, cromatografia em camada delgada e reações de grupos funcionais, foram identificados trans-e cis-²-caroteno, equininona, ²-criptoxantina,3-hidroxi-4'-cetocarotenóide, zeaxantina e 3,3-diidroxi-4'-cetocarotenóide em Synechocystis pevalekii. A cianobactéria Synechocystis pevalekiiapresentou-se verde em condições normais de cultivo devido à presença de clorofilas. Com o cultivo em condições de "stress" (redução de 80% dos nutrientes do meio Conway original), as clorofilas desapareceram e a cianobactéria apresentou coloração laranja. O ²-caroteno diminuiu de 307 para 248 µg/g e a ²-criptoxantina de 94 para 13 µg/g.Por outro lado, a zeaxantina aumentou de 29 para 220 µg/g. S. pevalekii, portanto, apresenta potencial comercial como fonte de zeaxantina, carotenóide apontado como responsável pela ação protetora contra a degeneração macular e catarata, junto com a luteína. Os resultados demonstram que as condições de produção da cianobatéria podem ser estabelecidas de tal forma que a biossíntese de carotenóides importantes para saúde humana, de difícil obtenção, seja favorecida. Já existem várias fontes comerciais de ²-caroteno, mas são raras as fontes de zeaxantina. The use of microalgae and cyanobacteria as sources of nutrients and bioactive substances for food and dietary supplements has attracted a lot of interest in recent years. Through open column chromatography-visible absorption spectrophotometry, high performance liquid chromatography with a photodiode array detector, thin layer chromatography and functional group chemical reactions, trans- and cis-²-carotene, echinenone, ²-cryptoxanthin, 3-hydroxy-4'-ketocarotenoid, zeaxanthin and 3,3-dihydroxy-4'-ketocarotenoid were identified in the cyanobacterium Synechocystis pevalekii. The cianobacterium was green because of the presence of chlorophylls. When cultivated under stress (80% reduction of nutrient content of the original Conway medium) the chlorophylls disappeared and the cyanobacterium assumed an orange color. ²-Carotene decreased from 307 to 248 µg/g and ²-cryptoxanthin from 94 to 13 µg/g. On the other hand, zeaxanthin increased from 29 to 220 µg/g. Thus, S. pevalekii appears to have commercial potential as source of zeaxanthin, which is implicated in the reduction of the risk of macular degeneration and cataract, together with lutein. The results also showed that conditions for the production of the cyanobacterium can be established so that the biosynthesis of carotenoids important to human health, but difficult to obtain, can be favored. There are already several commercial sources of ²-carotene, but sources of zeaxanthin are rare.

Com o incremento da aquicultura, os impactos negativos sobre o meio ambiente tendem a se intensificar. O maior problema ambiental da aquicultura está relacionado aos efluentes com grande potencial de poluição das águas naturais. Uma das metas da aquicultura deve ser produzir mais produtos sem aumentar significativamente o uso de recursos de água e de solo. O sistema de aquicultura com bioflocos (Biofloc Technology - BTF) atende a essa expectativa, porém ainda existe liberação de efluentes com altas concentrações de nutrientes e matéria orgânica, especialmente durante a despesca. Diversos estudos demonstram a eficiência da utilização de microalgas na remoção de nutrientes de efluentes de cultivo, porém, para uma microalga atender aos requisitos para ser utilizada em sistemas de tratamento de efluentes, precisa apresentar algumas características como possuir células facilmente removíveis por simples filtração, fácil realização do cultivo massivo, tolerância a uma ampla faixa de salinidade e geração de subproduto de valor agregado. A cianobactéria Arthrospira sp. é uma espécie promissora para o tratamento de efluentes da carcinocultura marinha. Com isso, o presente trabalho tem como objetivos avaliar a eficiência de um meio de cultivo de baixo custo, composto de Fertilizantes agrícolas e bicarbonato de sódio, para produção em larga escala de Arthrospira sp., além de avaliar os custos para produção desse novo meio de cultivo, bem como testar a viabilidade do tratamento de efluentes de produção de camarões marinhos em meio com bioflocos (Sistema BFT), usando esta microalga. Quatro experimentos foram realizados e apresentados aqui em dois capítulos desta Dissertação. No primeiro capítulo a cianobactéria foi cultivada em meio f/2 e meio Fertilizante, onde apresentou um maior rendimento celular neste último meio de cultivo. Um segundo experimento visou incrementar o meio Fertilizante testando a adição de diferentes concentrações de bicarbonato de sódio. O tratamento onde foi acrescentado 15 gL-1 de bicarbonato de sódio apresentou crescimento celular semelhante ao meio Zarrouk padrão para cultivo de Arthrospira sp. No segundo capítulo, dois experimentos foram realizados. Um experimento objetivou avaliar qual a concentração de efluente do sistema BFT seria melhor para o crescimento de Arthrospira sp. A cianobactéria apresentou maior crescimento celular em 100% do efluente do sistema BFT decantado, quando comparado com o crescimento em meio Fertilizante (Controle). Um segundo experimento teve como objetivo determinar a possibilidade do crescimento da cianobactéria no efluente do sistema BFT sem nenhum tratamento prévio, bem como mensurar a absorção dos nutrientes desse efluente por parte da microalga. O crescimento celular foi igual nos dois tratamentos EFLU (efluente sem tratamento prévio) e EFLU DEC (efluente decantado), e houve uma importante remediação do fosfato no efluente, constatando assim que é possível o cultivo de Arthrospira sp. no efluente de cultivo de camarões marinhos em sistema BFT, bem como a remoção de grande parte do fosfato desse sistema. With increase in aquaculture activities, the negative impacts on the environment tend to intensify. The largest aquaculture environmental problem is related to effluents with high potential for pollution of natural waters. One of the goals of aquaculture should be to increase prodution without significantly increasing the use of water resources and soil. The aquaculture biofloc system (Biofloc Technology - BTF) meet that expectation, but there is still release of effluents with high rates of nutrients and organic matter, especially during harvesting. Several studies demonstrate the effectiveness of using microalgae cultivation in removing effluent nutrientes. However for a microalgae to meet the requirements for use in wastewater treatment systems, it needs to present some features like simple removal by filtration easy massive cultivation, tolerance to a wide range of salinity and generation of value-added by-product. The cyanobacterium Arthrospira sp. is a promising species for treatment of marine shrimp farming effluent. Thus, this study aims to evaluate the efficiency of a low cost means of cultivation, consisting of agricultural fertilizers and sodium bicarbonate, for large-scale production of Arthrospira sp., and to evaluate the costs for production of this new medium cultivation and to determine the feasibility of treatment of marine shrimp farming effluent in medium with bioflocs (BFT System), using this microalgae. Four experiments were carried out and presented here in two chapters of this dissertation. In the first chapter the cyanobacterium was cultivated in f/2 and a Fertilizer’s medium, showing a higher cell yield in the latter culture medium. A second experiment aimed to increase the testing fertilizer through addition of different concentrations of sodium bicarbonate. The treatment with addition of 15 g L-1sodium bicarbonate had similar cell growth in standard Zarrouk’s medium for growing Arthrospira sp. In the second chapter objective was to determine the possibility of the growth of cyanobacteria in the effluent of the BFT system without any prior treatment, as well as measure the absorption of nutrients of the effluent by the microalgae. Cell growth was similar in both treatments EFLU (untreated effluent) and EFLU DEC (decanted effluent), and there was a significant remediation of phosphate in the effluent, showing as well that Arthrospira sp. cultivation is ix possible in the effluent from marine shrimp farming in BFT system, as well as removal of most of the phosphate from the system.

Se ha determinado Scytonema javanicum Bornet et Thuret ex Bornet et Flahault y se han registrado los valores de parámetros ambientales en el río Vinalopó a su paso por Elche donde se desarrolla. Se ha estudiado la capacidad de esta especie para sintetizar microcistinas (MC), concretamente MC-LW y se ha investigado cuáles son los factores ambientales que participan en su producción. Los resultados indican que la radiación (T=3,22; p

O gênero Trichodesmium ocorre nos oceanos tropicais e subtropicais do planeta e atua diretamente no ciclo do nitrogênio e do carbono. Por ser diazotrófico, Trichodesmium consegue estabelecer populações em regiões oligotróficas, onde outros organismos não se desenvolvem por carência de nitrogênio dissolvido. Apesar da grande biomassa, pouco se sabe sobre a distribuição e ecologia do gênero na costa Brasileira, principalmente nas regiões Sul e Sudeste do país. Neste trabalho, foram realizadas coletas e identificação, em nível de espécie, do gênero Trichodesmium no talude sul-sudeste do Brasil, durante o período de Outono (2013 e 2014). Os principais grupos do microplâncton que coocorreram com o organismo foram identificados e relacionados com variáveis físicas e químicas do ambiente. Como se trata de um ambiente com baixas concentrações de nutrientes, apontamos fontes alternativas de nutrientes não dissolvidos, possíveis de serem assimilados por Trichodesmium. Os resultados mostraram que as agregações do gênero se concentravam nas estações mais ao norte da região amostrada (> 157.000 tricomas L-1), em condições de baixa velocidade de vento (< 8 nós) e profundidade da camada de mistura relativamente rasa (< 40 m). Quatro novas espécies de Trichodesmium foram identificadas para a região de um total de cinco espécies, além de outros organismos do plâncton típicos de regiões oligotróficas. A área de estudo apresentou concentrações baixas de fosfato, nitrogenados e silicatos, o que caracterizou a região como oligotrófica. As imagens de microscopia eletrônica e óptica mostraram concentrações de sedimento das colônias de Trichodesmium. Análises por raios-X realizadas no Microscópio Eletrônico revelaram que os grãos eram ricos em Fe (10-20 % de contribuição total) e outros nutrientes, incluindo P e Zn. Os tricomas, ainda, apresentaram associações com bactérias que podem estar envolvidas no processo de dissolução dos elementos mineralizados, tornando-os biodisponíveis para assimilação. The genus Trichodesmium occurs in tropical and subtropical oceans through the world and contributes to the nitrogen and carbon cycle. As a diazotrophic organism, it establishes populations in oligotrophic oceans, where other planktonic organisms cannot develop because of dissolved nitrogen limitation. In spite of their large biomass, they are poorly studied in Brazilian waters, especially among South and Southeast regions. In this work we collected and identified the genus in the level of specie, in the South-Southeast Brazilian slope during 2013 and 2014 autumns. Thus, we identified the main groups of microplankton co-occurring with the cyanobacterium, as well as some physical and chemical environmental conditions related to their occurrence. As the region of study was characterized as being poor in nutrients, we also searched for alternative sources of non-dissolved nutrients for Trichodesmium assimilation. The results showed that the genus aggregations were concentrated in the northernmost stations (> 157,000 trichomes L-1), during low wind speed conditions (< 8 knots) and shallow mixed layers (< 40 m). From the five species identified in the samples, four are first reported as occurring in Brazilian coast. Also, other typical organisms from oligotrophic regions were identified co-occurring with Trichodesmium. Finally, the study area presented low concentrations of phosphate, nitrogenates and silicon. The electron and inverted microscopy images showed concentrations of sediment into the colonies. The X-ray analysis coupled with Electron Microscopy revealed that the grains were not just rich in Iron (10 - 20% of total contribution) but also contained other elements as phosphorus and zinc. Also, the trichomes were in association with other bacteria that could be involved in dissolution processes by using the mineralized elements, transforming them into bioavailable forms.

"Varias enfermedades crónicas transmisibles (p. ej. SIDA) y no transmisibles, entre ellas las enfermedades cardiovasculares (ECV), cursan con estrés oxidativo (EOX) y dislipidemia. Según estudios in vitro en animales y algunos en humanos, la Spirulina puede reducir esta patología. Mediante una revisión sistemática de los últimos cinco años (palabras clave: Spirulina AND cholesterol, Spirulina AND oxidative stress) se localizaron ocho estudios de intervención en humanos, encontrándose que la administración (1-10 g/d) subcrónica (0,5-6 meses) parece tener efecto hipolipemiante y antioxidante. Sin embargo, ningún estudio fue correctamente aleatorizado y/o controlado, y tampoco se proponen los mecanismos biológicos que respalden estos efectos. El nivel de evidencia encontrado y la ausencia de diseños experimentales apropiados no permiten comprobar el valor de la Spirulina como alimento funcional para prevenir la dislipidemia y el EOX y, por este medio, disminuir las ECV; sin embargo, no encontramos manuscritos que refieran efectos nocivos de su ingesta. (Nutr Hosp. 2015;32:494-500) DOI:10.3305/nh.2015.32.2.9100"

Orientador : Prof. Dr. Carlos Alberto Ubirajara Gontarski Co-orientador: Prof. Dr. Álvaro Luiz Mathias Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Mestrado Profissional em Meio Ambiente Urbano e Industrial, em parceria com o Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial e a Universität Stuttgart. Defesa: Curitiba, 26/08/2015 Inclui referências : f. 140-154 Resumo: A água é um recurso indispensável à vida. A ocorrência de cianobactérias e suas toxinas em corpos d'água utilizados para o consumo humano é um dos maiores desafios técnicos atuais dos gestores de serviços públicos de abastecimento. Neste trabalho foi estudada a qualidade da água na Bacia de Alagados, localizada entre os municípios de Castro, Carambeí e Ponta Grossa, no estado do Paraná, Brasil, através de análises físico-químicas, microbiológicas, hidrobiológicas e de toxinas em pontos de coleta no período de agosto de 2013 a agosto de 2014. Ressaltando que 100% da água distribuída aos habitantes do município de Ponta Grossa provem direta e indiretamente da represa de Alagados. Durante o estudo foram verificados parâmetros fora dos padrões exigidos pelo CONAMA 357/05, enquadramento classe e Portaria 2.914/11, como pH, OD, DBO, PT e contagem de cianobactérias. A floração de cianobactérias com predominância do gênero potencialmente tóxico Cylindrospermopsis sp iniciou em fevereiro, com pico da sua concentração em março (372.536 céls/mL), finalizando no mês de junho. Entretanto os resultados de cianotoxinas (microcistinas e saxitoxinas) ficaram abaixo dos limites exigidos pela Portaria 2.914/11 do Ministério da Saúde. A floração impactou negativamente o processo de tratamento nas ETAs em Ponta Grossa. Maiores quantidades de produtos químicos como carvão ativado (1.889,2%), coagulante (19,6%) e polímero (21,0%) foram necessários para o tratamento da água, ocasionando um aumento de custo de aproximadamente 58%, além do aumento no consumo de água de lavagem dos filtros e intensificação do monitoramento da qualidade da água no processo. Para melhor compreensão dos resultados, foram utilizadas ferramentas matemáticas como o Índice de Qualidade de água (IQA), Análise de Componentes Principais (PCA) e Análise Hierárquica de Agrupamentos (HCA). Por meio do IQA foi possível avaliar a piora da qualidade da água na represa de Alagados em período de floração de cianobactérias. Os parâmetros que impactaram negativamente nesta análise foram: contagem de cianobactérias; transparência; DQO; PT e NT. Na PCA houve necessidade de 10 variáveis para se obter uma variância elevada. Os gráficos de escores e loadings não demonstraram formação de conjuntos isolados e revelaram uma explicação do fator 1 = 19,1% e fator 2 = 12,8%. O dendograma resultante da HCA para amostras foi incapaz de separar subconjuntos com maiores e menores quantidades de cianobactérias, porém relações esperadas entre condição climática, índice pluviométrico da bacia e nível da represa, e entre DBO e DQO foram confirmadas. As dificuldades encontradas na análise estatística PCA e HCA podem ser decorrentes da complexidade do processo ambiental, das mudanças de metodologias nas análises durante o período histórico estudado (2008 a 2014), além da impossibilidade técnica de amostragem em períodos de estiagem. Palavras-chave: reservatório, eutrofização, cianobactérias. Abstract: Water is an indispensable resource to life. The occurrence of cyanobacteria and their toxins in water bodies used for human consumption is one of the largest current technical challenges of public supply services managers. This paper was studied the water quality in Alagados Basin, located between the municipalities of Castro, Carambeí and Ponta Grossa in the state of Paraná, Brazil, through physical- chemical, microbiological, hydrobiological and toxins in 10 collection points from August 2013 to August 2014. Emphasizing that 100% water distributed to the inhabitants of the city of Ponta Grossa comes directly and indirectly from Alagados dam. During the study parameters were checked out the standards required by CONAMA 357/05, Class II framework and Ordinance 2,914/11, as pH, DO, BOD, PT and cyanobacteria count. The bloom of cyanobacteria with dominance of potentially toxic genre Cylindrospermopsis sp began in February, with peak concentration in March (372,536 cells / mL), ending in June. However the results of cianotoxins (microcystins and saxitoxins) were below the limits required by the Ordinance 2,914/11 of the Ministry of Health. The blooming negatively impacted the treatment process in water treatment plants in Ponta Grossa. Larger quantities of chemicals such as activated carbon (1889.2%), coagulant (19.6%) and polymer (21.0%) were needed for treating the water, causing a cost increase of approximately 58%, addition of increase in consumption filter backwash water and intensification of water quality monitoring in the process. To better understand the results, it was used mathematical tools such as the Water Quality Index (IQA), Principal Component Analysis (PCA) and Hierarchical Cluster Analysis (HCA). Through IQA it was possible to assess the worsening of water quality in Alagados dam in cyanobacterial bloom period. The parameters that impacted negatively in this analysis were: cyanobacteria count; transparency; COD; PT and NT. The PCA was needed of 10 variables to obtain a high variance. The scores and loadings graphics showed no formation of isolated sets and revealed a factor of explanation 1 = 19.1% and factor 2 = 12.8%. The resulting dendrogram of HCA for samples was unable to separate subsets with higher and lower amounts of cyanobacteria, but expected relationships between climatic conditions, rainfall of the basin and level of the dam, and between BOD and COD were confirmed. Difficulties in the statistical analysis PCA and HCA may be due to the complexity of the environmental process of change methodologies in the analysis during the historical period studied (2008 to 2014), in addition to sampling technically impossible in periods of drought. Keywords: reservoir, eutrophication, cyanobacteria.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Florianópolis, 2015. O foco principal deste estudo foi conhecer a influência da variabilidade climática interanual sobre a ecologia da comunidade fitoplanctônica de um lago costeiro subtropical destinado ao abastecimento público de água. Espera-se que períodos de anomalia negativa da precipitação pluviométrica promovam redução do nível hidrológico capaz de interferir na ressuspensão de sedimentos e na disponibilidade de nutrientes deste ambiente, resultando em mudanças na dominância e na abundância das populações de cianobactérias. Coletas mensais foram realizadas entre Abril/2012 e Maio/2013, com o objetivo de avaliar a dinâmica temporal das variáveis limnológicas e da comunidade fitoplanctônica. Dados prévios (Julho/2009 a Março/2012) foram obtidos de estudos anteriores. Foi observada forte relação entre a precipitação e o nível hidrológico do sistema. Apesar de apresentar condições predominantes de mistura vertical, a redução do nível hidrológico em resposta a redução da precipitação em 2012 resultou no aumento da estabilidade térmica da coluna d?água. Foi observada a dominância monoespecífica da cianobactéria Cylindrospermopsis raciborskii nos primeiros três anos do estudo, com redução da biomassa total em períodos mais frios. Esse padrão foi modificado e a monodominância dessa espécie foi interrompida durante o período de nível hidrológico reduzido. Os resultados sugerem a intensificação da ação do vento e da irradiação solar sobre os processos de ressuspensão de sedimentos e de estratificação diurna neste período, provavelmente em resposta à redução da profundidade média do sistema. Tais mudanças promoveram o aumento da disponibilidade de fósforo inorgânico dissolvido, da biomassa total e da dominância da cianobactéria bêntica Pseudanabaena catenata. Este estudo evidencia a importância da variabilidade interanual da precipitação sobre a ecologia do fitoplâncton da Lagoa do Peri. Além de contribuir para a melhor compreensão sobre o funcionamento limnológico deste ambiente complexo de elevada importância econômica e social, este estudo se justifica diante do atual cenário de mudanças climáticas, onde alterações nos regimes regionais de precipitação são esperadas. Abstract : The main goal of this study was to know the influence of interannual climate variability on the ecology of phytoplankton of a subtropical coastal lake used for human supply. It is expected that periods of negative anomaly in rainfall can promote decrease in water level able to interfere in resuspension of sediments and in the nutrient internal load of the system, resulting in changes of dominance and abundance of cyanobacterial populations. Monthly samples were taken from April 2012 to May 2013, in order to assess the temporal dynamics of limnological variables and phytoplankton community. Previous data (July 2009 to March 2012) were obtained from previous studies. The results showed strong relation between rainfall and water level in the system. Despite showing predominant conditions of vertical mixing, the decrease of water level in response to the rainfall reduction in 2012 resulted in increased thermal stability of the water column. Monospecific dominance of the cyanobacterium Cylindrospermopsis raciborskii was observed over the first three years of study, with decreasing total biomass in colder periods. This pattern was modified and the monodominance of this species was interrupted during the period of lower water level. The results suggest the intensification of wind and solar irradiation influence on the processes of sediment resuspension and daytime stratification of water column during this period, probably in response to lower average depth in the system. These changes promoted increased availability of dissolved inorganic phosphorus, increased total biomass, and increased biomass and dominance of the benthic cyanobacterium Pseudanabaena catenata. This study highlights the importance of interannual variability of rainfall on the phytoplankton ecology of Peri Lake. Besides contributing to a better understanding of the limnological functioning of this complex environment of high economic and social importance, this study is justified given the current scenario of climate change where changes are expected in regional rainfall patterns.

Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-11-21Bitstream added on 2015-03-03T12:06:34Z : No. of bitstreams: 1 000814284.pdf: 1207789 bytes, checksum: 21b72818ebb5d08b9cf0cf80538ed762 (MD5) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) A água corresponde ao recurso da maior importância para a sobrevivência de toda a vida do planeta. O aumento das atividades agrícolas, urbanas e industriais, acarretam o acúmulo de efluentes ricos em fósforo e nitrogênio nos corpos d’água, causando a eutrofização. Em termos de qualidade de água, a eutrofização pode causar alteração na disponibilidade de oxigênio dissolvido, morte extensiva de peixes e aumento da incidência de florações de cianobactérias. A principal preocupação com as cianobactérias é a capacidade produzirem e liberarem as microcistinas, um grupo de hepatotoxinas, que é muito associada a incidentes de intoxicação em todo o mundo. O Guanandi (Calophyllum brasiliense Cambess) é uma árvore de grande porte, que cresce em regiões de floresta da Mata atlântica, amazônica e em determinados locais do cerrado, desde a América Central até litoral norte de Santa Catarina, apresenta em extratos brutos de diferentes partes da planta (raízes, caules e folhas) atividade antibacteriana contra bactérias Gram-positivas e sobre algumas cepas Gram-negativas. O objetivo deste trabalho, foi avaliar o efeito de extratos ... The expansion of the agricultural, urban and industrial activities leads to the accumulation of effluents like phosphorus and nitrogen in water bodies, causing eutrophication. In terms of water quality, eutrophication, can affect the oxygen dissolved availability, fish mortality and increased incidence of cyanobacteria blooms. The main concern with cyanobacterias is its ability to produce and release microcystins, a group of hepatotoxins, which is closely associated with poisoning incidents worldwide. Guanandi (Calophyllum brasiliense Cambess) is a tree that grows in areas of Atlantic Forest, Amazon and certain sites of Cerrado, from Central America until the northern coast of Santa Catarina. Crude extracts from different parts of the tree (roots, stems and leaves) has demonstrated 4 antibacterial activity against Gram-positive bacteria and some of gram-negative strains. The objective of this work was to use an extract made with leaves of fifteen Guanandi plants (Calophyllum brasiliense Cambess) to control the growth of a strain of Microcystis aeruginosa, that can produces microcystin. The preparation of the extracts, was performed with the decomposition of leaves, in water from the reservatory of Barra Bonita, Brazil. The experiments were conducted in BG 11 culture medium, where 10% of the volume of the medium was supplemented with the extracts from the leaves, with different periods of decomposition (7, 15, 30 and 60 days), inoculated with approximately 109 cells of Microcystis aeruginosa and incubated in a climatic chamber under controlled conditions (30 ° C and 12 hour photoperiod), after 10 days analyzes were performed for: chlorophyll content to determine the growth and the content of microcystin produced and released in the supernatant. The results showed that the extracts can reach 90% of cyanobacteria growth inhibition in culture medium, with growth inhibition also reduces the amount ...

Antimicrobials are among the most commonly used drugs and have become a class of contaminants with great environmental importance. Metronidazole is an antimicrobial used for the therapeutic management of several human diseases. The toxicity of antimicrobials on aquatic species may affect sensitive microorganisms and reduce metabolic processes. Cyanobacteria is a group of organisms that are of great ecological importance in aquatic environments. Studies indicate that cyanobacteria are very sensitive to some antimicrobials. Therefore, it is necessary to evaluate the effects of metronidazole contamination on phytoplankton. The aim of this study was to investigate the effects of metronidazole on the growth of the cyanobacterium Microcystis protocystis and to evaluate the stability of this antimicrobial agent in the culture medium over a period of 96 hours. M. protocystis was resistant to growth inhibition by metronidazole. The EC50 of this antimicrobial for M. protocystis was 117.3 mg L–1. Under the growth inhibition test conditions, neither a significant change in the MNZ concentration nor the presence of drug metabolites or degradation products was observed. These results indicate low cellular uptake of the antimicrobial agent and its persistence in the culture medium. Antimicrobianos estão entre os fármacos mais usados e tem se tornado uma classe emergente de contaminantes com grande importância ambiental. A toxicidade dos antimicrobianos sobre as espécies aquáticas podem afetar microrganismos sensíveis e reduzir seus processos metabólicos. O Metronidazol é um antimicrobiano usado para o manejo terapêutico de várias doenças humanas. Cyanobacteria é um grupo de organismos de grande importância ecológica no ambiente aquático. O estudo visou investigar os efeitos do metronidazol- MNZ sobre o crescimento da cianobactéria Microcystis protocystis e avaliar a persistência do antimicrobiano no meio de cultivo durante 96h. A M. protocystis mostrou-se resistente à inibição de crescimento pelo MNZ. A EC50% do MNZ para a espécie foi 117,3 mg L–1. Nas condições do teste de inibição de crescimento não foi observada variação significativa da concentração de MNZ nem a presença de metabólitos ou produtos de degradação do fármaco, indicando baixa captação celular do antimicrobiano e sua persistência no meio de cultivo.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Ácidos graxos de origem vegetal são as principais fontes de energia para a dieta humana, e configuram-se fontes potenciais de matéria-prima renovável para a indústria. Contudo, um fornecimento ideal para tais demandas, requer perfis distintos de insatauração de ácidos graxos, o que tem se tentado alcançar por meio da engenharia genética das vias de biossíntese e modificação de ácidos graxos, destacando-se as enzimas dessaturases responsáveis pela produção de ácidos graxos insaturados. Neste cenário o presente trabalho foi realizado com o objetivo de avaliar a eficiência do uso da transformação plastidial em plantas de tabaco para expressar os genes desC, desA e desB de cianobactéria, os quais codificam as enzimas Δ9, Δ12 e Δ15 dessaturases, respectivamente. Os dados indicam que a expressão dos transgenes desC e desA em plastídios de plantas de tabaco, ainda que em níveis muito acima das dessaturases endógenas, resulta em pouco efeito sobre o conteúdo e perfil de ácidos graxos em folhas ou em sementes e por conseguinte nos demais parâmetros bioquímicos e fisiológicos avaliados. Por outro lado, a expressão do transgene desB, ainda que os transcritos tenham sido detectados em baixos níveis, resultou em um maior acúmulo de ácidos graxos em folhas de plantas com 8 semanas, embora sem alteração no perfil de ácidos graxos, com efeitos negativos sobre os teores de sacarose e amido e sobre o acúmulo de biomassa na raiz e na parte aérea. Em adição, elevadas taxas fotossintéicas, de respiração e de fluxo de elétrons no FSII foram registradas em folhas completamente expandidas o que pode estar relacionado a uma maior demanda por assimilados para alimentar a biossíntese de ácidos graxos. Em conjunto os dados apontam para uma fina regulação do perfil de insatauração em plantas de tabaco, possivelmente em nível pós- transcricional, e que o acúmulo de ácidos graxos em folhas pode afetar o crescimento da planta como um todo. Além disso, nossos resultados sugerem um controle da biossíntese de novo de ácidos graxos induzido pela atividade da enzima Δ15 desaturase, a qual é a última enzima envolvida na produção de ácidos graxos poliinsaturados nos plastídios. Plant fatty acids are the main energetic resources for human diet and are potential renewable feedstock resources for different areas of industry. Nevertheless, for an ideal supply for such demands, distinct fatty acid profiles are required. Different strategies to reach specifc fatty acid profiles have been studied by genetic engineering of the fatty acid biosynthesis and modification enzymes, focusing mainly on desaturases, which are the enzymes responsible by production of unsaturated fatty acids. In this scenario the present study aimed to evaluate the efficiency of the use of plastid transformation of tobacco plants to express cyanobacterial genes, desC, desA and desB, which encode Δ9, Δ12 and Δ15 desaturases, respectively. The data indicate that the expression of desC and desA cyanobacterial genes in plastids of tobacco plants, although the transcripts have accumulated at higher levels in comparison with endogenous desaturases, it resulted in little effect on the fatty acid content and profile in leaves or seeds and, consequently, on phenotipycal, biochemical and physiological parameters evaluated. On the other hand, the expression of desB transgene, even at low transcript level, resulted in an increase of fatty acid accumulation in leaves of 8 weeks old plants, while the fatty acid profile was unchanged. pSdesB plants showed reduced sucrose and starch content, and, as a consequence, less shoot and root biomass accumulation. In addition, high photosynthetic, respiration and electron transport rates were observed in fully expanded leaves, which may be related to the enhanced demand of photosynthetic assimilates to feed the fatty acid biosynthesis. Taken together, the data suggest a fine regulation of the unsaturation profile in tobacco plants, possibly at post-transcriptional level. Interestingly, changes in fatty acid accumulation in leaves can affect significantly plant metabolism and whole plant growth. Moreover, our data suggest that fatty acid biosynthesis de novo could be induced by activity of Δ15 desaturase, which is the last enzyme involved in fatty acid unsaturation in plastids.

Cyanobacteria are efficient organisms in the conversion of solar energy and also produce a wide variety of metabolites. At the present time they are intensively used as biofertilizers, for the biofuel production, environmental pollution control as well as a nutrients source in human and animal food. With the aim to provide growth and use the cyanobacteria’s potential, efficient photobioreactors are required. Although many photobioreactor types have been proposed, just a few can be used for the biomass production of cyanobacteria. One of the main factors that limits the practical application of photobioreactors in biomass cultivation is mass transfer. Therefore understanding the mass transfer coefficient is of a great importance for efficient operation of the biomass cultivation in cyanobacteria. In this review, some very promising types of photobioreactors for cyanobacterial biomass production are discussed. Las cianobactérias son organismos eficientes en la conversión de energía solar y producen una gran variedad de metabolitos. En la actualidad son el centro de atención para la producción de biocombustible, son usadas como biofertilizantes, control de contaminación ambiental y como fuente de nutrientes en alimentación humana y animal. Con el fin de proporcionar crecimiento y aprovechar el potencial de las cianobacterias, se requieren fotobiorreactores eficientes. Aunque se han propuesto muchos tipos de fotobiorreactores, no existe un reactor ideal, solo unos pocos pueden utilizarse para la producción de biomasa de cianobacterias. De hecho, la elección del fotobiorreactor más adecuado depende de la situación, ya que tanto las especies de algas disponibles y el destino final jugarán un papel importante. Uno de los principales factores que limita su aplicación práctica en cultivos de biomasa es la transferencia de masa. Por esto, entender el coeficiente de transferencia de masa en los fotobiorreactores es necesario para una operación eficiente del cultivo de biomasa en cianobacterias. En esta revisión, se discuten varios tipos de fotobiorreactores muy promisorios para la producción de biomasa de cianobacterias.

CAPES; CNPq; Fundação Araucária O conhecimento das alterações ecológicas em um reservatório é de grande relevância para estudos de impacto ambiental e de avaliação de qualidade da água, sobretudo, o conhecimento da estrutura da comunidade fitoplanctônica, que têm uma importância fundamental dentro dos ecossistemas aquáticos, pois respondem de forma rápida às mudanças físicas e químicas da água, e contribuem de forma acentuada para a produção de matéria orgânica. O objetivo deste trabalho foi analisar a composição e abundância da comunidade fitoplanctônica sob influência das variáveis abióticas dentro de um eixo longitudinal em quatro reservatórios em cascata destancando a importância das populações de cianobactérias. Localizados no estado do Paraná, os reservatórios das Hidreléticas do rio Iguaçu; Foz do Areia, Salto Segredo, Salto Santiago e Salto Caxias foram escolhidos como área de estudo porque recebem alta carga de nutrientes de origem antrópica, com elevadas concentrações de fósforo e nitrogênio, e como consequência, a formação de frequentes florações. Para realização do estudo foram coletadas amostras para análise das variáveis abióticas e bióticas em doze pontos no reservatório de Foz do Areia, e em nove pontos nos demais reservatórios (Segredo, Santiago e Caxias), distribuídos da seguinte forma: três na região fluvial, três na intermediária e três na região lacustre, nos meses de novembro de 2012, fevereiro de 2013 e outubro de 2013. As amostras qualitativas de fitoplâncton foram coletadas através de uma rede de plâncton, e as quantitativas foram coletadas diretamente do ambiente. Todas as amostras foram fixadas imediatamente. A identificação das espécies foi realizada com o auxílio de um microscópio comum, enquanto a contagem dos indivíduos foi realizada utilizando câmara de sedimentação tubular em microscópio invertido. Foram feitas análises dos parâmetros físicos e químicos da água. Durante o período estudado foram registrados 232 táxons no total que pertenceram a 10 classes. As cianobactérias foram dominantes nos quatro reservatórios estudados, sendo responsável pelas florações ocorridas, principalmente sob influência das densidades de Microcystis aeruginosa e Sphaerocavum brasiliense nos reservatórios de Foz do Areia e Salto Segredo, nos meses de novembro de 2012 e fevereiro de 2013. A dominância de cianobactérias associadas à elevada temperatura e concentração de nutrientes nos reservatórios, mostram que o rio Iguaçu está passando por um intenso processo de degradação ambiental, que pode ameçar a integridade das comunidades biológicas e causar sérios danos à saúde do ecossistema como um todo. Knowledge of ecological changes in a reservoir is of great relevance to the study environmental impact and of the water quality, especially the knowledge of phytoplankton community estructure, that has a role importante in aquatic ecosystems, which respond quickly to physical and chemical changes of the water, and markedly contribute to the production of organic matter. The objective of this work was to analyze the composition and abundance of phytoplankton under the influence of abiotic variables along a longitudinal axis in four reservoirs in a cascade system, emphasizing the importance of cyanobacteria populations. Located in the state of Parana, the reservoirs of hydroeletric stations of the Iguaçu River, namely, Foz do Areia, Salto Segredo, Salto Caxias and Salto Santiago, were chosen as the study area because they receive high nutrient load of anthropogenic origin, which contributes to increased concentrations of nitrogen and phosphorus, and consequently the formation of frequent blooms. To conduct this study were collected samples for analysis of abiotic and biotic variables in twelve points in the reservoir of Foz do Areia and nine points in the other reservoirs (Segredo, Santiago e Caxias), distributed as follows: three in river region, three in the intermediate region and three in the lake region, in November 2012, February 2013 and October 2013. Qualitative samples of phytoplankton were collected through a plankton net, and quantitative were collected directly from the environment. All samples were fixed immediately. The identification of the species was made with the aid of an common microscope, while the phytoplankton counting was made tubular sedimentation chamber using an inverted microscope. Analysis of physical and chemical parameters of water were made. During the study period, a total of 232 taxa were recorded that belonged to 10 classes. The cyanobacteria were dominant in the four reservoirs studied, being responsible for blooms occurred mainly under the influence of Microcystis aeruginosa and Sphaerocavum brasiliense densities in the reservoirs in Foz do Areia and Salto Segredo in November 2012 and February 2013. The dominance of cyanobacteria associated with high temperature and nutrient concentration in the reservoirs, show that the Iguazu River is undergoing an intense process of environmental degradation, which can threaten the integrity of biological communities and cause serious damage to the health of the ecosystem as a whole.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) Preliminary studies on reservoir Itupararanga indicate that the seasonal dynamics of plankton community is not being strongly controlled by bottom-up forces. Cianobactéria Cylindrospermopsis raciborskii and clorofícea Monoraphidium contortum are the dominant phytoplankton species in this reservoir. Bosmina freyi, recently described, is the dominant zooplankton in Itupararanga and there is no records of studies feeding habits of this specie. Therefore, the present study aims to assess the importance of the cladoceran Bosmina freyi as consumers of phytoplankton species: Monoraphidium contortum and Cylindrospermopsis raciborkii to better understand the ecological role of this organism in the planktonic food web in reservoir Itupararanga. M. contortum and three types of strain C.raciborskii, toxic strain (Cy.tox), strain with large filaments (Cy.grd) and strain with small filaments (Cy.peq) where ofered for Bosmina freyi. For each treatment, were calculated the density, cell volume, biovolume before and after incubation with B. freyi.Also calculated the ingestion and filtration rates. Qualitative models have also been made to describe and make predictions on the plankton community Itupararanga when there are changes in the population of Chaoborus sp. It was noted that B. freyi is able to efficiently ingest C.raciborskii including toxic strain, but presented difficulties in filter and ingest filaments of Cy.grd.Besides, B.freyi seems to be able to cut up filaments of C.raciborskii for ingestion. No food preference was observed by M.contortum. Qualitative models made in this study corroborate the hypothesis that seasonal variations in plankton reservoir Itupararanga may be being controlled by top-down forces due the presence of Chaoborus sp. Estudos preliminares no Reservatório de Itupararanga indicam que a dinâmica sazonal da comunidade planctônica não está sendo fortemente controlada por forças botton-up. A cianobactéria Cylindrospermospisi raciborskii e a clorofícea Monoraphidium contortum são as espécies fitoplanctônicas dominantes neste reservatório. Bosmina freyi, espécie descrita recentemente, é a dominante do zooplâncton em Itupararanga e não há registros de estudos sobre os hábitos alimentares desta espécie. Devido a isso o presente trabalho pretende avaliar a importância do cladócero Bosmina freyi como consumidor das espécies fitoplanctônicas: Monoraphidium contortum e Cylindrospermopsis raciborkii para melhor entender o papel ecológico deste organismo na teia alimentar planctônica no reservatório de Itupararanga. Foram oferecidos M. contortum e três tipos de cepa C.raciborskii, cepa tóxica (Cy.tox), cepa com filamentos grandes (Cy.grd) e cepa com filamentos pequenos (Cy.peq) para Bosmina freyi. Para cada tratamento, calcularam-se as densidades, volumes celulares, biovolumes antes e depois do período de incubação com B. freyi, além disso, foram calculadas as taxas de filtração e ingestão. Foram feitos também modelos qualitativos para descrever e fazer previsões na comunidade planctônica do reservatório de Itupararanga quando há alterações na população de Chaoborus sp.Observou-se que B. freyi é capaz de ingerir eficientemente C.raciborskii inclusive a cepa tóxica, porém apresentou dificuldades em filtrar e ingerir filamentos de Cy.grd. Além disso, B.freyi parece ser capaz de cortar filamentos de C.raciborskii para ingestão. Não foi observado preferência alimentar por M.contortum. Os modelos qualitativos feitos neste estudo corroboram com a hipótese de que as variações sazonais do plâncton no reservatório de Itupararanga podem estar sendo controladas por forças top-down pela presença de Chaoborus sp.

Nowadays algal biofuels are considered one of the most promising solutions of global energy crisis and climate change for the years to come. By manipulation of the culture conditions, many algal species can be induced to accumulate high concentrations of particular biomolecules and can be directed to the desired output for each fuel. In this context, the present study involved the assessment of the effects of CO2 availability and nitrogen starvation on growth and chemical composition of the cyanobacterium Synechococcus subsalsus, testing a fast-growing native strain. The control experiments were performed with Conway culture medium in 12-day batch cultures, in 6-liter flasks and 12 h photoperiod, with addition of 2 L min-1 filtered air to each flask. Other two experimental conditions were also tested: (i) the placement into the cultures of additional dissolved nutrients except nitrogen, one week after the start of growth (N-), and (ii) the input of pure CO2 into the flasks from the 5th day of growth (C+). In all cultures, daily cell counts were done throughout the cultivation, as well as measurements of pH and cell biovolumes. Maximum cell yield were found in N-experiments, while cell yields of C+ and control were similar. Dissolved nitrogen was exhausted before the end of the experiments, but dissolved phosphorus was not totally consumed. Protein and chlorophyll-a concentrations decreased from the exponential to the stationary growth phase of all experiments, except for protein in the control. In all experiments, carbohydrate, lipid and total carotenoid increased from the exponential to the stationary growth phase, as an effect of nitrogen limitation. Increments in carbohydrate concentrations were remarkable, achieving more than 42% of the dry weight (dw), but concentrations of lipid were always lower than 13% dw. The addition of pure CO2 did not cause a significant increase in biomass of S. subsalsus nor generated more lipid and carbohydrate than the other treatments. Nitrogen starvation caused an intense accumulation of carbohydrate, but the increments of lipid were small. Despite the fast growth, the cyanobacterium S. subsalsus has a virtually null potential for biodiesel production, given its low lipid concentrations. The high concentrations of carbohydrate combined with fast growth point to the potential use of this species as raw material for other possible biotechnological processes, after a demonstration of technical and economic viability. Actualmente los biocombustibles elaborados con algas se consideran una de las soluciones más prometedoras de la crisis energética mundial y el cambio climático para los años venideros. Mediante la manipulación de las condiciones de cultivo, muchas especies de algas pueden ser inducidas para acumular altas concentraciones de biomoléculas particulares que se pueden dirigir a la producción de diferentes combustibles. En este contexto, el presente estudio consistió en la evaluación de los efectos de la disponibilidad de CO2 y falta de nitrógeno sobre el crecimiento y la composición química de la cianobacteria Synechococcus subsalsus, probando una cepa nativa de rápido crecimiento. Los experimentos de control se realizaron con medio de cultivo Conway en cultivos durante 12 días, en matraces de 6 L y 12 h de fotoperíodo, con la adición de 2 L min-1 de aire filtrado a cada matraz. También se ensayaron otras dos condiciones experimentales: (i) la colocación en los cultivos de nutrientes disueltos adicionales excepto de nitrógeno, una semana después del inicio del crecimiento (N-), y (ii) la adición de CO2 puro en los matraces desde el quinto día de crecimiento (C+). En todos los cultivos, los recuentos de células se realizaron a diario durante todo el cultivo, así como mediciones de pH y biovolumes de células. El rendimiento celular máximo se encontró en los experimentos N-, mientras que los rendimientos celulares de C+ y del control fueron similares. El nitrógeno disuelto se agotó antes del final de los experimentos, pero el fósforo disuelto no se consumió totalmente. Las concentraciones de proteínas y clorofila-a disminuyeron de la fase exponencial a la fase estacionaria de crecimiento en todos los experimentos, excepto para la proteína en el control. En todos los experimentos, los hidratos de carbono, lípidos y carotenoides totales se incrementaron de la fase exponencial a la fase de crecimiento estacionario, como un efecto de limitación de nitrógeno. Incrementos en las concentraciones de hidratos de carbono fueron notables, alcanzando más del 42% del peso en seco (ps), pero las concentraciones de lípidos fueron siempre inferiores a 13% peso seco. La adición de CO2 puro no causó un aumento significativo en la biomasa de S. subsalsus ni generó más lípidos e hidratos de carbono que los otros tratamientos. La falta de nitrógeno causó una intensa acumulación de hidratos de carbono, pero los incrementos de lípidos fueron pequeños. A pesar del rápido crecimiento, la cianobacteria S. subsalsus tiene un potencial prácticamente nulo para la producción de biodiesel, debido a sus bajas concentraciones de lípidos. Las altas concentraciones de hidratos de carbono combinadas con crecimiento rápido apuntan para el uso potencial de esta especie como materia prima para otros procesos biotecnológicos posibles, después de una demostración de la viabilidad técnica y económica

Made available in DSpace on 2015-04-09T12:28:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-03-28Bitstream added on 2015-04-09T12:47:14Z : No. of bitstreams: 1 000808953.pdf: 2014285 bytes, checksum: b8b4aaff8695f72b6d47f931276e3121 (MD5) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) Os membros da subfamília Phormidioideae são encontrados em ambientes terrestres e aquáticos ocorrendo em uma grande variedade substratos (solos, rochas, troncos e objetos artificiais). Segundo o sistema de classificação vigente, a subfamília é composta por dez gêneros, sendo Phormidium, Trichodesmium, Arthrospira, Porphyrosiphon e Planktothrix os mais abundantes em número de espécies e frequentes em ocorrência, com amplo destaque para o primeiro. Devido à morfologia relativamente simples, os integrantes de Phormidioideae formam um grupo taxonomicamente complexo e sua plasticidade morfológica está relacionada a fatores ambientais, tornando confusa a distinção de gêneros e espécies. O presente estudo visou contribuir com o conhecimento taxonômico do grupo, por meio de levantamento florístico em diferentes localidades do Brasil. O material coletado foi utilizado para detalhamento taxonômico do grupo, com o uso de ferramentas moleculares (RNAr 16S e ITS 16S-23S), além das ferramentas morfológicas clássicas. Os estudos de identificação revelaram 27 espécies, das quais 22 pertencem ao gênero Phormidium, três ao Porphyrosiphon, uma ao Planktothrix e uma ao Planktothricoides. Entre as 27 espécies, Phormidiumanimale é primeiro registro de ocorrência para o Brasil e 11 são possíveis novos táxons. Estudos morfológicos e moleculares reforçam que a circunscrição de gêneros e espécies de Phormidioideae ainda é bastante confusa. Enquanto os marcadores morfológicos utilizados não refletiram a história evolutiva do grupo, os moleculares revelaram-se taxonomicamente válidos, devendo ser considerados a base para a construção da classificação de Phormidioideae. As análises revelaram que a subfamília é polifilética. Porphyrosiphon revelou-se um gênero geneticamente suportado, porém, P. notarisii trata-se de um complexo de espécies. A flora brasileira mostrou-se diversa, com sete novos gêneros morfológica ... The Phormidioideae members are found in terrestrial and aquatic environments, growing on a wide variety of substracts (soil, rocks, barks of trees and artificial objects). According to the usual classification, the subfamily comprises ten genera, of which Phormidium, Trichodesmium, Arthrospira, Porphyrosiphon e Planktothrix are the most abundant in number of species. Due to its relatively simple morphology, the members of Phormidioideae form a taxonomically complex group and its morphological plasticity is related to environmental factors, making confusing the distinction of genera and species. This study aimed to contribute to the taxonomic knowledge of the group through floristic survey in different regions of Brazil. The collected material was used for detailed taxonomic group, using molecular tools (16S rRNA gene and the 16S-23S ITS), besides the classic morphological tools. The identification studies revealed 27 species, 22 belong to Phormidium, three to Porphyrosiphon, one to Planktothrix and one to Planktothricoides. Among them, Phormidium animale is the first occurrence in Brazil and 11 are new species to science. Morphological and molecular studies reinforce that the division of genera and species of Phormidioideae is still quite confusing. While the morphological markers used did not reflect the evolutionary history of the group, the molecular proved taxonomically valid and should be considered the basis for the construction of classification of Phormidioideae. Analyses revealed that the subfamily is polyphyletic. Porphyrosiphon is genetically supported genus, but P. notarisii is a collective species. The flora proved to be diverse, with seven new genera morphologically and genetically defined

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior A variedade de ecossistemas microbianos que existe na Antártica representa uma oportunidade extraordinária para pesquisas sobre a ecologia, diversidade e evolução microbiana, principamente em termos de cianobactéria. Neste trabalho, foi avaliado o papel de atributos ambientais no controle da montagem de esteiras microbianas antárticas. Inicialmente foi caracterizado a diversidade cianobacteriana das esteiras ao longo de gradientes ambientais na região do McMurdo Sound, Antártica continental. Em seguida, foi avaliado o papel das variáveis ambientais na determinação da composição da assembléia de cianobactérias através da análise de amostras de água e esteiras de cianobactérias microbianas de 25 lagos distribuídos em quatro distintas áreas geográficas: McMurdo Ice Shelf, Ross Island e Upper e Lower Wright Valleys. Finalmente, foi realizado experimentos de laboratório para determinar a extensão com que a composição de espécies afeta a formação das esteiras microbianas. Vinte e nove morfoespécies foram identificadas e descritas no capítulo 1. Quatro foram designadas à ordem Chroococcales, três Nostocales e 22 Oscillatoriales. No segundo capítulo foram investigados os fatores que podem estar envolvidos na determinação da presença e/ou ausência de cianobactérias dentro da comunidade das esteiras microbianas em cada lago amostrado. Os lagos das regiões Ross Island, McMurdo Ice Shelf e Upper e Lower Wright Vallyes apresentaram algumas características específicas próprias de cada área em termos de fatores físico-químicos e diversidade de cianobactérias, embora em vários casos houve uma sobreposição considerável das características. A análise multivariada dos dados, com base em variáveis físico-químicas mostrou que os lagos de cada área amostrada tendeu a se agruparem por local, embora com considerável sobreposição, com os dois Wright Valleys e as duas zonas costeiras tendendo a ser mais semelhantes entre si. Este padrão tendeu a ser reproduzido em análises dos dados de biomassa e composição das espécies, onde foi possível indentificar táxons que foram amplamente espalhados por toda a região e outros que foram mais restritos por área. A importância da dispersão e condições de crescimento na condução desse padrão foi discutida. No terceiro capítulo foi desenvolvido um experimento para avaliar o papel de cepas de cianobactérias isoladas no processo de formação de esteiras microbianas. Seis cepas de cianobactérias foram utilizadas, em combinações variadas, para formar biofilmes em condições de laboratório: CYN-50 (Phormidium cf. autumnale); CYN-68 (Leptolyngbya A); CYN-65 (Leptolyngbya B); CYN-66 (Microcoleus sp.); CYN-67 (cf. Aphanocapsa) e CYN- 72 (Nostoc sp.). O conteúdo de clorofila-a, exopolissacarídeo e matéria orgânica foi avaliado e utilizado como medida de avaliação do desenvolvimento dos biofilmes. No final do experimento, observou-se que os biofilmes desenvolvidos mostraram-se diferentes em termos de sua morfologia e que as cianobactérias filamentosas “oscilatoriales” são requeridas para a formação de biofilme consistente, entretanto, todas as cepas morfologicamente diferentes produziram efeito nas matrizes dos biofilmes. Phormidium produziu o melhor biofilme desenvolvido. Em conclusão, este trabalho fornece um maior conhecimento sobre a taxonomia e ecologia de cianobactérias da Antártica na região do McMurdo Sound. Nós identificamos uma mistura de organismos amplamente distribuídos e tolerantes e outros com distribuições mais locais e requerimentos ambientais específicos. A significância destes em temos de gestão da biodiversidade antártica também foi discutida. *INGLÊS* SANTOS, Claudineia Lizieri dos, D.Sc., Universidade Federal de Viçosa, March of 2014. Environmental attributes in assembling cyanobacterial communities from the Mcmurdo Sound region, Antarctica. The variety of microbial ecosystems that exist in Antarctica represents an extraordinary opportunity for research on microbial ecology, diversity and evolution, particularly in terms of cyanobacteria. In this work we focus on the role of environment in controlling cyanobacterial mat assembly, and begin by describing the cyanobacterial diversity of mats along environmental gradients in the McMurdo Sound region, continental Antarctica. We then evaluated the role of environmental variables in determining their composition by analysing water and microbial cyanobacterial mat samples from 25 ponds from four distinct geographic sites: McMurdo Ice Shelf, Ross Island and Upper and Lower Wright Valleys. Finally we undertook a series of laboratory experiments to determine the extent to which species composition affects mat formation. Twenty nine morphospecies are identified and described in chapter one. Four were assigned to the order Chroococcales, three to the Nostocales and 22 to the Oscillatoriales. In chapter two, we investigated the factors that appeared to determine the presence or absence of morphospecies within the cyanobacterial mat community at each sampled pond. Ross Island, McMurdo Ice Shelf and Upper and Lower Wright Valleys ponds each showed some specific features in terms of physical-chemical factors and cyanobacteria diversity, though in many cases there was considerable overlap. Multivariate analysis based on physic-chemical variables showed that the ponds from each site tended to cluster by site, though with considerable overlap, and with the two Wright Valley and two coastal sites tending to be more similar to each other. This pattern tended to be reproduced in analysis of biomass and species composition data, and we were able to identify taxa that were broadly spread across the region and others that were more restricted by area. The importance of dispersal and growth conditions in driving this pattern is discussed. In chapter 3 we developed an experiment to evaluate the role of isolated cyanobacteria strains on the mat-building process. Six cyanobacteria strains, in varying combinations, were used to grow mats under laboratory conditions: CYN-50 (Phormidium cf. autumnale); CYN-68 (Leptolyngbya A); CYN-65 (Leptolyngbya B); CYN-66 (Microcoleus sp.); CYN-67 (cf. Aphanocapsa) and CYN-72 (Nostoc sp.). The content of chlorophyll-a, exopolysaccharide and organic matter was evaluated to assess mat development. At the end of our experiment, we observed that the mats developments showed variety in terms of their morphology, that oscillatorean cyanobacteria are required for coherent mat formation, but that different strains all produced effect mat matrices. P. autumnale produced the best developed mats. In conclusion, our findings provide an increased knowledge on the Antarctica cyanobacteria taxonomy and ecology in the McMurdo Sound region. We identified a mix of broadly tolerant, widely distributed organisms and other with more local distributions and specific environmental requirements. The significance of this in terms of management of Antarctic biodiversity is discussed.

Made available in DSpace on 2015-06-17T19:34:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-03-12. Added 1 bitstream(s) on 2015-06-18T12:49:05Z : No. of bitstreams: 1 000832493.pdf: 1769807 bytes, checksum: e6c5bb7d9bcec2a173427a67060a8dce (MD5) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) As cianobactérias são bactérias fotossintetizantes que podem ser encontradas nos mais variados ambientes. Algumas espécies de cianobactérias produzem toxinas denominadas cianotoxinas. As cianotoxinas denominadas microcistinas (MCs) são heptapeptídeos cíclicos hepatotóxicos produzidas durante florações de cianobactérias. Sua detecção e quantificação em mananciais são de grande importância devido aos danos a saúde humana que essas microcistinas podem causar. Atualmente, a técnica MALDI-TOF-MS tem se mostrado uma eficiente ferramenta para a análise de microcistinas, e recentes estudos tem reportado seu uso na quantificação destas. Diante do exposto, o objetivo desta dissertação foi a avaliação de diferentes matrizes e diferentes métodos de preparo de amostra para MALDI-MS visando a detecção e quantificação das microcistinas. Com a finalidade de alcançar o melhor método de quantificação das microcistinas, nove matrizes para MALDI, onze métodos de preparo de amostra mais um método que foi adaptado por nosso grupo de pesquisa, o método Vacuum drying adaptado, e dois padrões comerciais de microcistinas, MC-LR e MC-RR, foram utilizados. A avaliação dos métodos de preparo de amostra foi realizada utilizando como matriz o ácido α-ciano-4-hidroxicinâmico (HCCA) e o peptídeo angiotensina I como padrão interno. Os métodos foram avaliados com relação aos seus coeficientes de variação (CV), suas cristalizações e espectros obtidos, utilizando a MC-RR como amostra. O método Vacuum drying adaptado apresentou os melhores resultados e sua curva analítica foi construída utilizando ambas as variantes de microcistinas. O limite de detecção (MLD) e o limite de quantificação (LDQ) também foram calculados. Cada curva da variante de microcistina apresentou excelente linearidade e os valores de r variaram entre 0,98-99, demonstrando que o método é adequado para a quantificação destas. Após as análises dos... Cyanobacteria are photosynthetic bacteria that can be found in diverse environments. Some species of cyanobacteria produce toxins denominated cyanotoxins. The cyanotoxins called microcystins (MCs) are hepatotoxic cyclic heptapeptides produced during cyanobacterial blooms. Its detection and quantification in springs are of great importance due to damage to human health that these microcystins can cause. Currently, MALDI-TOF-MS technique has been shown to be an efficient tool for the analysis of microcystins, and recent studies have reported its use in the quantification of these. On the exposed, the aim of this thesis was to evaluate the different matrices and different methods of sample preparation for MALDI-MS aimed at the detection and quantification of microcystins. With the aim of achieving the best method of quantification of microcystins nine matrices for MALDI eleven methods of sample preparation over a method that was adapted by our research group, the adapted vacuum drying method, and two commercial standards of microcystins, MC-LR, and MC-RR, are used. The evaluation methods of sample preparation was performed using as matrix the α- cyano-4-hydroxycinnamic acid (CHCA) and the angiotensin I as internal standard. The methods were evaluated with respect to their coefficients of variation (CV), their crystallization and spectra obtained using the MC-RR as a sample. The adapted vacuum drying method showed the best results and their analytical curve was constructed using both variants of microcystins. The limit of detection (MDL) and the limit of quantification (LOQ) were also calculated. Each curve variant of microcystin showed excellent linearity and r values ranged from 0.98 to 99, showing that the method is suitable for quantifying these. After analysis of the methods of sample preparation, the nine matrices were evaluated with respect to CV, crystallization and spectra, using the MC-RR as a sample. The best results were obtained... FAPESP: 2012/03663-8

En este trabajo se estudiaron los mecanismos de transporte a través del epitelio intestinal, la cinética de acumulación y los efectos tóxicos producidos por la cianotoxina microcistina-LR (MCLR), en dos especies de peces patagónicos de importancia económica y ecológica: el pejerrey patagónico (Odontesthes hatcheri) y la trucha arco-iris (Oncorhynchus mykiss), potencialmente expuestos a floraciones de cianobacterias y a sus metabolitos tóxicos. Se evaluó la capacidad de O. hatcheri de digerir cianobacterias y absorber MCLR a través de la administración de células de Microcystis aeruginosa tóxicas (productoras de MCLR) mezcladas con alimento comercial. En este experimento un grupo de peces recibió células de M. aeruginosa previamente rotas por métodos fisicoquímicos (MCLR libre) y otro grupo recibió las células intactas. En los dos casos, O. hatcheri acumuló MCLR en intestino e hígado, en igual proporción entre tratamientos, demostrando que esta especie es capaz de digerir la pared de las cianobacterias y de absorber la MCLR liberada en el tracto digestivo. En un segundo experimento se determinaron los efectos tóxicos provocados por la absorción de MCLR en O. hatcheri. Un tratamiento consistió en administrar células rotas de M. aeruginosa tóxica mezcladas con el alimento comercial; otro grupo de peces recibió alimento comercial mezclado con células rotas de una cepa no tóxica de M. aeruginosa (control de los efectos provocados por otros componentes de las cianobacterias); y el grupo control recibió solamente alimento comercial. La concentración de MCLR administrada de esta forma representó una concentración subletal. Luego de una única alimentación, se estudió en hígado e intestino a lo largo del tiempo: actividad de la enzima proteína fosfatasa 1 (PP1), respuestas de estrés oxidativo (actividad de enzimas catalasa, CAT y glutatión-Stransferasa, GST) y daño oxidativo (peroxidación lipídica). Se determinó la acumulación de MCLR extraíble en metanol (fracción de MCLR acumulada en su forma nativa o conjugada con GSH, o cisteína) y como MCLR unida a proteínas. La fracción extraíble en metanol se cuantificó por ensayo de inhibición de PP1 in vitro (PPIA) y por oxidación de Lemieux-cromatografía gaseosa/espectrometría de masas (CG/EM). La fracción unida a proteínas se cuantificó por oxidación de Lemieux-CG/EM. Los resultados obtenidos indican que MCLR se acumula tanto en intestino como en hígado, mayormente unida a proteínas. La cantidad de toxina acumulada en ambos órganos disminuye a lo largo del tiempo hasta ser prácticamente indetectable a las 48 horas post-intoxicación. En cuanto a los efectos tóxicos, sólo el hígado presentó alteraciones leves. De estos resultados se desprende que O. hatcheri es una especie que puede ser afectada por floraciones de cianobacterias tóxicas aunque esta especie sería capaz de metabolizar y eliminar la toxina acumulada, al menos a concentraciones subletales. Se estudió la participación de proteínas de membrana Abcc (Mrp) (mediadoras de la defensa celular frente a xenobióticos junto con otras proteínas de la superfamilia ABC) en el transporte de MCLR a través del epitelio intestinal. Para esto, se incubaron preparaciones ex vivo de intestino de O. hatcheri y O. mykiss con sustratos específicos de las proteínas Abcc (DNP-SG y calceína) junto con MCLR y se determinaron las tasas específicas de transporte de cada sustrato en presencia de la toxina. Se compararon los resultados obtenidos con MCLR con los efectos provocados por MK571, inhibidor específico de transportadores Abcc. Por otro lado, se evaluaron los efectos tóxicos (actividad PP1, PP2A y GST, concentración de glutatión reducido) producidos por MCLR en segmentos de intestino incubados solamente con MCLR o en conjunto con MK571. Los resultados de estos experimentos indican que los enterocitos de O. mykiss y O. hatcheri son capaces de eliminar la MCLR acumulada hacia el lado luminal (detoxificación) o hacia el lado basolateral (absorción), a través de proteínas tipo Abcc de ubicación apical y basolateral, respectivamente. El intestino de O. hatcheri sería más resistente a la toxina en comparación con el de O. mykiss debido a que en intestino de O. hatcheri no se observó ningún efecto tóxico aún a concentraciones de MCLR más altas que las aplicadas en intestino de O. mykiss. Tampoco se observaron efectos tóxicos al bloquear el transporte por proteínas tipo Abcc con MK571. Por el contrario, en intestino de O. mykiss se observó inhibición de PP1 y 2A (efecto característico de MCLR) en las concentraciones altas de MCLR o a concentraciones bajas pero en presencia de MK571. La causa de la mayor resistencia observada en O. hatcheri aún no está clara y requiere de más estudios. También se evaluaron los efectos de MCLR sobre la composición de glicoconjugados en el tracto intestinal de O. hatcheri. Este estudio se realizó aplicando técnicas de lectina-histoquímica con detección por fluorescencia. Las lectinas utilizadas fueron concanavalina-A, aglutinina de Dolichos biflorus y aglutinina de germen de trigo. Los resultados indican que MCLR afecta la abundancia y distribución de los glicoconjugados marcados, según la sección intestinal que se estudie. Estas alteraciones podrían traer consecuencias a nivel de la digestión y/o en las defensas inmunes frente a patógenos y/o podrían ser evidencia de una respuesta defensiva frente a MCLR. Por último, se aplicaron técnicas de inmunohistoquímica para localizar proteínas ABC en el intestino de O. hatcheri. Utilizando los anticuerpos para transportadores ABC de mamíferos (antiABCB1, ABCC2, ABCC4 y ABCG2) se logró marcar Abcc4 en la membrana basolateral, aunque la marca con este anticuerpo es mucho más fuerte en músculo y Abcg2 se marcó en la región subapical de los enterocitos. No hubo cambios en la localización de la marca de ninguno de estos anticuerpos en respuesta al tratamiento con MCLR. Fil: Bieczynski, Flavia. Universidad Nacional del Comahue. Centro Regional Universitario Bariloche. Laboratorio de Ecotoxicología Acuática - CONICET; Argentina.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo Cyanobacteria are prokaryote microorganisms that gather interesting features for the biotechnological use in biorefinery systems. Phormidium sp. is a cyanobacterium that has metabolic versatility, grown in both photosynthetic and heterotrophic conditions, from industrial residues, generating a chemically attractive biomass. On face of it, the work aimed to evaluate the production of high added value chemicals by Phormidium sp. from agro-industrial residues. It focuses on (i) identification and quantification of carotenoids from heterotrophically grown biomass in agro-industrial wastewater (ii) identification and quantification of carotenoids from photoautotrophically grown biomass and evaluation of the antioxidant capacity of the extract (iii) quantification of phycobiliproteins from photoautotrophically grown biomass and evaluation of the antioxidant capacity of the extract (iv) quantification of chlorophyll from photoautotrophically grown biomass and the evaluation of the antioxidant capacity of the extract. The results showed that the microalgal biomass from heterotrophic growth had 183.03 ± 0.9 g.g-1 of total carotenoids while in the biomass from photosynthetic growth this value was 714.3 ± 0.9 g.g-1. The major carotenoids in both extracts were all-trans--carotene, all-trans-lutein and all-trans-zeaxanthin. The carotenoid extract was able to scavenge the peroxyl radical 28 times more than the -tocopherol standard. The content of phycocyanin found was 20.05 ± 1.1 g.100g-1 and after fractionation achieved a purity ratio of 4.8 as well as antioxidant capacity of 237.4 ± 0.7 mol trolox equivalents.g-1. In terms of chlorophyll, the biomass showed the content of 3400 g.g-1 and the capacity to scavenge the peroxyl radical 84.9 in relation to -tocopherol standard. The results show that Phormidium sp. microalgal biomass has potential for biotechnological exploitation as a renewable and low cost source of bioactive compounds of high added value. Cianobactérias são seres de estrutura procarionte que reúnem interessantes características para a utilização biotecnológica em sistemas de biorrefinaria. A Phormidium sp. é uma cianobactéria que possui uma versatilidade metabólica que a permite crescer em condições fotossintéticas e heterotróficas, partir de resíduos industriais, gerando uma biomassa quimicamente atrativa. Em face disto, o trabalho teve por objetivos avaliar a produção de químicos de alto valor por Phormidium sp. a partir de resíduos agroindustriais. O foco foi direcionado a (i) identificação e quantificação de carotenoides da biomassa obtida heterotroficamente a partir de efluente agroindustrial (ii) a identificação e quantificação de carotenoides da biomassa cultivada fotoautotroficamente e a avaliação da capacidade antioxidante do extrato (iii) quantificação das ficobiliproteínas da biomassa cultivada fotoautotroficamente a avaliação da capacidade antioxidante do extrato e (iv) quantificação das clorofilas da biomassa cultivada fotoautotroficamente a avaliação da capacidade antioxidante do extrato. Os resultados indicaram que a biomassa microalgal obtida do cultivo heterotrófico apresentou um teor de carotenoides de 183,03 ± 0,9 g.g-1 enquanto que na cultivada em condições fotossintéticas o teor foi de 714,3 ± 0,9 g.g-1. Os carotenoides majoritários em ambos os extratos foram all-trans--caroteno, all-trans-luteína e all-trans-zeaxantina. O extrato de carotenoides foi capaz de desativar o radical peroxila 28 vezes mais eficientemente que o padrão de -tocoferol. O conteúdo de ficocianina encontrado foi 20,05 ± 1.1 g.100g-1 biomassa e após o fracionamento apresentou uma pureza de 4,8 e atividade antioxidante de 237,4 ± 0.7 mol trolox.g-1 biomassa. Em termos de clorofila, foram encontradas concentrações de 3400 g.g-1 e capacidade de desativar o radical peroxila relativa ao -tocoferol de 84,9. Os resultados encontrados demonstram que a biomassa microalgal de Phormidium sp. possui potencial para exploração biotecnológica como uma fonte renovável e de baixo custo de compostos bioativos de alto valor agregado.

Cyanobacteria (Microcystis aeruginosa), which produce powerful hepatotoxic cyclopeptides, were collected and submitted to the determination of toxicity through intraperitoneal injections made in 30 and 90 days-old Swiss albino mice. The liver and the spleen were histopathologically analyzed and the weight and vital signs development were monitored. Test of toxicity resulted in a LD50 of 154.28 mg.Kg-1. M. aeruginosa represented 95% of the analyzed biomass. The ratios between liver weight and body weight in the animal inoculated with a single dose were 6.0% and 7.2%, with multi doses 7.0% and 7.5% and in the control animals 4.0% and 5.0%, for adult and young animals, respectively. There was an accentuated increase in the volume and weight of the spleen, and the animals inoculated with a single dose showed a ratio between spleen weight and body weight of 0.67% and 0.37%, with multidoses 1.22% and 1.05% and the control animals the ratio was 0.12% and 0.15%, for adult and young animals, respectively. The young animals inoculated with single and multi doses had an increase of 150% and 407% in the spleen size while the adults increased, 607% and 845%, respectively, in relation to the control. The histopathological analysis showed strong differences in the structure of the hepatic parenchyme in control animals and in those exposed to the M. aeruginosa extract. The main alterations were the congestive aspect, including the sinusoid, and intrahepatic haemorrhagia. The histopathological analysis showed considerable increase in the number of multinuclear giant cells in the spleen of the animals intoxicated by M. aeruginosa.Cianobactérias (Microcystis aeruginosa), produtoras de potentes ciclopeptídeos hepatotóxicos conhecidos como microcistinas, foram coletadas e submetidas à determinação de toxicidade em camundongos "Swiss Albino" com 30 e 90 dias de idade, através de injeção intraperitoneal. O fígado e baço foram submetidos à analise histopatológica e o desenvolvimento de peso e os sinais vitais foram monitorados. A DL50 no teste de toxicidade foi de 154,28 mg.Kg-1. Da biomassa analisada, 95% das espécies eram de Microcystis aeruginosa. A relação entre peso do fígado e peso corpóreo nos animais testes inoculados com dose única foi de 6,0% e 7,2%, com multidose 7,0% e 7,5% e nos controles, foi de 4% e 5% para animais adultos e jovens, respectivamente. Houve um aumento acentuado no volume e peso do baço, em relação aos dos animais controle, onde os animais inoculados com dose única tiveram uma relação entre o peso do baço e peso corpóreo de 0,67% e 0,37%, com multidose de 1,22% e 1,05% e nos controles foi de 0,12% e 0,15% para animais adultos e jovens, respectivamente. Os animais jovens inoculados com dose única e multidose tiveram aumento do peso e do volume do baço em 150% e 407%, enquanto os adultos em 607% e 845%, respectivamente, em relação ao controle. A análise histopatológica mostrou uma diferença marcante na estrutura do parênquima hepático, entre animais controles e expostos aos extratos de M. aeruginosa. As principais alterações observadas foram o aspecto congestivo, inclusive dos sinusóides, e hemorragia intra-hepática. Enquanto que, a análise histopatológica do baço mostrou um aumento considerado do número de células gigantes multinucleares nos baços dos animais intoxicados com a M. aeruginosa.

Os lagos naturais ou artificiais, situados em centros urbanos, desempenham funções variadas e muito importantes para o funcionamento sustentável das cidades. Nas últimas décadas, os ecossistemas lênticos urbanos têm sido seriamente afetados pelas atividades antrópicas desenvolvidas em suas bacias de drenagem. Em regiões urbanizadas, as mudanças no modo de ocupação do solo e a impermeabilização de superfícies são responsáveis pelo aumento do volume e da carga poluidora do escoamento superficial. Em razão dessa pressão antrópica, vários lagos em todo o mundo encontram-se eutrofizados e sofrem com constantes proliferações de cianobactérias, incluindo espécies potencialmente tóxicas ao homem. O objetivo principal dessa tese é contribuir para uma melhor compreensão dos mecanismos envolvidos na dinâmica das cianobactérias em lagos urbanos. O trabalho de pesquisa dividiuse entre dois locais de estudo: o lago Enghien na França e a lagoa da Pampulha no Brasil. No lago francês, buscou-se tirar proveito de novas tecnologias empregadas no monitoramento do fitoplâncton para modelar a dinâmica das cianobactérias em curto intervalo de tempo. No Brasil, local de estudo principal, a modelagem da dinâmica das cianobactérias foi realizada considerando-se a inserção do lago em sua bacia hidrográfica graças a uma modelagem integrada: o modelo do lago utilizado para a simulação das cianobactérias foi acoplado ao modelo hidrológico capaz de simular as vazões escoadas pelos afluentes do lago, assim como a qualidade de suas águas. A modelagem baseou-se em dados obtidos in situ durante 21 meses de monitoramento. O desempenho de uma sonda espectrofluorimétrica para estimação da biomassa fitoplanctônica nesse lago hipereutrófico também foi avaliado. Na lagoa da Pampulha os resultados obtidos mostraram que: · A sonda espectrofluorimétrica subestima a biomassa das cianobactérias quando (i) espécies da ordem Oscillatoriales estão presentes, uma vez que elas apresentam menor fluorescência por unidade de clorofila a, (ii) espécies coloniais representam mais de 20% da biomassa de cianobactérias e (iii) a clorofila a total medida pela sonda espectrofluorimétrica ultrapassa o valor de 100 g.L-1. · O modelo hidrológico apresentou bom desempenho na simulação das vazões (coeficiente de Nash entre 0.70 e 0.88 na calibração e 0.72 e 0.78 na validação) e resultados pouco satisfatórios na simulação dos nutrientes. O modelo do lago, acoplado em etapas com o modelo hidrológico, mostrou uma boa capacidade explicativa da dinâmica das cianobactérias em sua versão mais completa (NMAE = 0.26 na calibração e NMAE = 0.55 na validação). · Durante o período chuvoso, o escoamento superficial é uma fonte importante de sólidos em suspensão, fósforo e nitratos para a lagoa da Pampulha. A amônia é proveniente principalmente do esgoto lançado clandestinamente nos córregos afluentes. Episódios chuvosos podem promover a mistura da coluna dágua e perturbar o crescimento das cianobactérias na lagoa. · De acordo com o modelo do lago, o crescimento das cianobactérias na lagoa da Pampulha foi limitado pelo fósforo durante a maior parte do período de monitoramento. Os episódios de desestratificação da lagoa possuem um efeito importante sobre a disponibilidade de nutrientes nas camadas superficiais. O trabalho realizado na lagoa da Pampulha possibilitou um avanço no estudo integrado de aspectos quantitativos e qualitativos do ciclo hidrológico em meio urbano e forneceu uma ferramenta que pode ser utilizada na simulação de cenários que representem mudanças na bacia hidrográfica e seus respectivos impactos sobre a lagoa. A metodologia desenvolvida nessa tese pode ser aplicada em outros ambientes lacustres, aproveitando-se dos conhecimentos já adquiridos sobre a lagoa da Pampulha. Urban lakes, often artificial, are fully integrated into the urban environment and perform several roles that are important for the sustainable functioning of cities. These ecosystems are strongly affected by human activities such as urbanization, land use changes and surface imperviousness which raise runoff in volume and speed, causing greater carrying capacity and greater pollutant load to aquatic receptors. Because of these anthropogenic activities, many lakes in the world are eutrophic and frequently affected by cyanobacterial blooms, some species of which are potentially toxic. The objective of this thesis is to contribute to a better understanding of the factors involved in the dynamics of cyanobacteria in urban lakes. Our research was conducted on two study sites: Lake Enghien in France and Lake Pampulha in Brazil. In the French study site, we benefited from new technologies for monitoring phytoplankton to model the dynamics of cyanobacteria in short-term scale. In the Brazilian lake, our main study site, the modelling of the cyanobacteria dynamics was carried out taking into account the inclusion of the lake in its catchment through and integrated modelling: the model used to simule lake cyanobacteria is coupled to a hydrological model for simulating the runoff quantity and the quality, which is inputted into the lake. Both models were calibrated and validated using measurements collected during a 21-month monitoring program. The performance of a spectrofluorometric probe in estimating phytoplankton biomass in this hypertrophic lake was evaluated. On this study site, our results showed that: · The spectrofluorometric probe underestimates the cyanobacterial biomass when (i) Oscillatoria cyanobacteria are present because they have a lower fluorescence per unit of chl-a, (ii) colonial cyanobacteria represent more than 20% of the cyanobacterial biomass and (iii) spectrofluorometric total chlorophyll is above 100 g chl-a.L-1. · The hydrological model showed a good performance for runoff simulation (Nash coefficient is between 0.70 and 0.88 in calibration and 0.72 and 0.78 in validation) and moderately satisfactory results for pollutants simulation. The lake model, developed in steps, showed good predictive ability of the cyanobacteria dynamics in its most complete version, NMAE = 0.26 (calibration) and 0.55(validation). · Runoff is a major source for suspended solids, phosphate and nitrate influxes into Lake Pampulha. Ammonium comes mainly from wastewater discharged into tributaries. Rainfall events are responsible for the mixing of the water column and disrupting algal growth during the wet season. · Cyanobacteria in Lake Pampulha were limited by phosphorus during most of our monitoring. Mixing episodes of the lake water column have different effects on the availability of nutrients in the surface layers. The research carried out in Lake Pampulha allows us to progress on the coupling between the quantitative and qualitative aspects of the water cycle in urban areas and provides a tool that can be used in the simulation of scenarios of the catchment changements and their impact on the lake. The methodology developed in this thesis can be applied elsewhere, taking advantage of existing knowledge on Lake Pampulha.

Submitted by Elizabete Silva (elizabete.silva@ufes.br) on 2015-11-23T20:02:04Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) AVALIAÇÃO DA PRESENÇA DE CIANOBACTÉRIAS POTENCIALMENTE TÓXICAS E MICROCISTINAS NAS LAGOAS HIPEREUTRÓFICAS DA REGIÃO DA GRANDE VITÓRIA, ES.pdf: 1746905 bytes, checksum: c718af79b3d2a55190bbf447ade7cd31 (MD5) Approved for entry into archive by Morgana Andrade (morgana.andrade@ufes.br) on 2016-01-05T10:32:30Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) AVALIAÇÃO DA PRESENÇA DE CIANOBACTÉRIAS POTENCIALMENTE TÓXICAS E MICROCISTINAS NAS LAGOAS HIPEREUTRÓFICAS DA REGIÃO DA GRANDE VITÓRIA, ES.pdf: 1746905 bytes, checksum: c718af79b3d2a55190bbf447ade7cd31 (MD5) Made available in DSpace on 2016-01-05T10:32:30Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) AVALIAÇÃO DA PRESENÇA DE CIANOBACTÉRIAS POTENCIALMENTE TÓXICAS E MICROCISTINAS NAS LAGOAS HIPEREUTRÓFICAS DA REGIÃO DA GRANDE VITÓRIA, ES.pdf: 1746905 bytes, checksum: c718af79b3d2a55190bbf447ade7cd31 (MD5) Previous issue date: 2014 CNPQ Um dos problemas mais graves relacionados com a eutrofização de corpos hídricos são as florações de cianobactérias produtoras de cianotoxinas. O objetivo da pesquisa foi verificar a presença e avaliar o potencial tóxico de cianobactérias em três lagoas localizadas no município da Serra-ES, Brasil. Entre os meses de fevereiro a dezembro de 2013, foram coletadas amostras de água das lagoas Maringá, Juara e Jacuném. Foram realizadas as análises dos parâmetros de qualidade de água (temperatura, pH, turbidez, DQO, DBO, fósforo, nitrogênio, clorofila a e estado trófico do corpo d’água), a detecção e quantificação das microcistinas por Cromatografia Líquida de Alta Eficiência (CLAE) e a detecção dos genes para expressão de ficocianina e microcistinas por reação em cadeia da polimerase (PCR). Durante todo o estudo estas lagoas apresentaram concentrações superiores a 56 μg/L de clorofila e 50 μg/L de fósforo, sendo então classificadas como ambientes hipereutróficos. Além disso foram encontrados altos níveis de nitrogênio, DBO e DQO indicando um ambiente altamente impactado. As microcistinas estiveram presentes em 56,2% (9/16) das amostras de águas analisadas, sendo que no mês de junho foi detectado concentrações de 8,9 μg/L da variante LR e 18,8 μg/L da variante RR nas lagoas Juara e Jacuném, respectivamente. O gene responsável pela codificação da ficocianina foi detectado em 87,5% (14/16) das amostras de águas e nessas mesmas amostras genes mcy foram detectados. Os resultados das análises físico-químicas da água das três lagoas avaliadas e a presença do gene mcy indicam condições ambientais favoráveis para o desenvolvimento de florações de cianobactérias com potencial tóxico. As altas concentrações de microcistinas detectadas nas lagoas oferecem risco à saúde pública. One of the most relevant issues related to the euthrophication of water bodies is the proliferation of cyanobacterial strains that produce cyanotoxins. The aim of this research was to verify the presence and evaluate the potential toxicity of cyanobacteria in three lakes located in Serra-ES, Brazil. Water samples from Maringá, Juara and Jacuném lakes were collected between February and December 2013. The following analyses were undertaken: water quality parameters (temperature, pH, turbidity, COD, BOD, phosphorus, nitrogen, chlorophyl a and throphic state of the water body); the detection and quantification of microcystin through High-Performance Liquid Chromatography (HPLC); and the detection of genes for the expression of phycocyanin and microcycstin through Polymerase Chain Reaction (PCR). Throughout the study these lakes presented concentrations superior to 56 μg/L for chlorophyll and 50 μg/L for phosphorus, being therefore classified as hypereuthrophic. Moreover, high levels of nitrogen, COD and BOD were detected, demonstrating that these lakes are being impacted. Microcystins were present in 56,2% (9/16) of the water samples, and in June, concentrations of 8,9 μg/L for the LR variant and 18,8 μg/L for the RR variant were respectively detected in Juara and Jacuném lakes. The gene responsible for the encoding of phycocyanin was detected in 87,5% (14/16) of the water samples, and in these same samples, the gene mcy was also detected. The results of the physicochemical analyses of the water samples and the presence of the mcy gene indicate that these lakes have favourable conditions for a cyanobacterial bloom with potential toxicity. The high levels of microcystin detected in these lakes poses a risk to public health.

Orientador: Prof.ª Dr.ª Rosângela Bergamasco Dissertação(mestrado em Engenharia Química)--Universidade Estadual de Maringá, Centro de Tecnologia, Dep. de Engenharia Química, 2014 Resumo: O presente trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência dos processos de coagulação/floculação/flotação por ar dissolvido (C/F/FAD) utilizando pó integral de sementes de Moringa oleifera Lam, como coagulante natural para remoção das células de cianobactéria e posterior caracterização lipídica do lodo gerado. Para os ensaios, foi utilizada "água sintética", preparada a partir do meio de cultura ASM-1 contendo células de cianobactérias e diluído em água deionizada, contaminada artificialmente com células da espécie Anabaena flos-aquae, para obter densidade celular na ordem de 104 células.mL-1, simulando uma floração. O estudo também foi realizado, utilizando como inóculo precursor, células de Chlorella vulgaris em meio de cultura BG-11, no qual foi obtida uma densidade celular na ordem de 10-6 células.mL-1. Este trabalho foi realizado em três etapas: 1) Otimização das condições de operação na etapa de C/F/FAD, em relação aos parâmetros de mistura e de flotação do processo, com base na redução percentual dos parâmetros cor aparente, turbidez e clorofila-a; 2) Determinação da dosagem ótima do coagulante Moringa oleifera Lam, com base na redução percentual dos parâmetros cor aparente, turbidez e clorofila-a e compostos com absorção em UV254nm; 3) Caracterização do teor de lipídeos produzido pela espécie de cianobactéria (Anabaena flos-aquae) em comparação com uma espécie de alga verde (Chlorella vulgaris). Verificou-se que os parâmetros de mistura e flotação afetam a eficiência de remoção dos parâmetros analisados e as condições de operação ótimas foram: gradiente de mistura rápida (GMR) de 850 s-1 tempo de mistura rápida (TMR) de 20 s, gradiente de mistura lenta (GML) de 15 s-1 e tempo de mistura lenta (TML) de 20 min para C/F e pressão de 600 kPa, tempo de saturação de 4 minutos, taxa de recirculação de 30% e velocidade de flotação de 10 cm.min-1 para FAD. A dosagem ótima do coagulante testado foi de 0,1 g.L-1, atingindo porcentagens de remoção de cor, turbidez, clorofila-a e compostos com absorção em UV254nm na ordem de 80,5; 78,1; 96,4 e 39,1%, respectivamente. Em relação ao perfil de ácidos graxos presentes em Anabaena flos-aquae e Chlorella vulgaris sem o tratamento com Moringa, constatou-se que os ácidos graxos saturados corresponderam à 40,4% e 35,58%, respectivamente. Para A. flos-aquae observou-se que a maior porcentagem de sua composição foi atribuída ao C16:0 (ácido palmítico) com 30,55%, em seguida o C18:2n6 (ácido linoleico) que apresentou 17% e por fim o C18:1n9 (ácido oleico) apresentou 7.4% da sua composição. Ja para a amostra de C. vulgaris a maior porcentagem de sua composição foi atribuída ao C20:0 (ácido araquídico) com 21,15%, C18:1n9 (ácido oleico) com 18,85% seguidos do C16:0 (ácido palmítico) e do C18:2n6 (ácido linoléico) com cerca de 15% cada. Após o tratamento com Moringa pode-se observar que ambas as espécies apresentaram a maioria dos compostos formados por ácidos graxos insaturados com 66,9% presente em Anabaena e 71,1% presente em Chlorella, sendo que dentre estes, destacou-se o ácido oleico para ambas as espécies com 61,7 e 69,5%, respectivamente. Desta forma, pode-se concluir o processo de tratamento de água, C/F/FAD, associado com pó integral de semente de Moringa apresenta-se eficiente na remoção de células de cianobactérias, cor e turbidez além de produzir um lodo rico em ácido oleico que pode ser uma fonte alternativa para a produção de biodiesel Abstract: This study aims to evaluate the efficiency of coagulantion/floculation/dissolved air flotation (C/F/DAF) using Moringa oleifera powder seeds as natural coagulant for cyanobacterial cells removal and subsequent lipid characterization of sludge generated. For the test, it was used "synthetic water", using culture médium ASM-1 containing cyanobacterial cells and diluted in deionized water, artificially contaminated with Anabaena flos-aquae cells, for cell density in the order of 104 cells.mL-1, simulating a bloom. Another culture was also performed, this time using as inoculum precursor, Chlorella vulgaris cells, was used culture medium BG-11, in which was obtained a cell density on the order of 10-6 células.mL-1. This work was realized in three steps: 1) Optimization the operating conditions in the C/F/FAD step, related to mixing flotation parameters process, based on the percentage reduction of the parameters apparent color, turbidity and chlorophyll-a; 2) Evaluation of Moringa oleifera Lam coagulant optimal dosage, based on the percentage reduction in parameters apparent color, turbidity and chlorophyll-a and absorption compounds at UV254nm; 3) Characterization of lipid produced by specie of cyanobacteria (Anabaena flos-aquae) compared to a specie of green algae (Chlorella vulgaris). It was found that mixing and flotation parameters affect the removal efficiency of the evaluated parameters and the optimal operating conditions were: fast mixing gradient (FMG) 850 s-1, fast mixing time (FMT) of 20 s, slow mixing gradient (SMG) at 15 s-1, slow mixing time (SMT) of 20 min and pressure of 600 kPa, saturation time of 4 minutes, flotation velocity of 10 cm.min-1 and recirculation rate of 30% for FAD. The optimum dosage of coagulant was 0.1 g.L-1, reaching removal percentages of color, turbidity, chlorophyll-a and absorption compounds at UV254nm in the order of 80.5; 78.1; 96.4 and 39.1%, respectively. Regarding the fatty acids profile present in Anabaena flos-aquae profile and Chlorella vulgaris without treatment with Moringa, it was found that the satured fatty acids corresponding to 40.4% and 35.58%, respectively. For A. flos-aquae it was observed that the highest composition percentage was assigned to palmitic acid (C16:0), with a value of 30.55%, followed by linoleic acid (C18:2n6), with 17% and oleic acid (C18:1n9), with 7.4%. Already for C. vulgaris, the highest composition percentage was assigned to araquidic acid (C20:0), with a value of 21.15%, oleic acid (C18:1n9:0) with 18.85% and followed by palmitic acid (C16:0) and oleic acid (C18:1n9) about 15% each. After Moringa treatment, it can be observed that both species showed most compounds composed by unsaturated fatty acids, 66.9% to Anabaena and 71.1% to Chlorella, and among these, stood out oleic acid with 61.7 and 69.5%, respectively. Thus, it can conclude that the water treatment process, C/F/FAD using Moringa powder seeds, was efficient in removing cyanobacteria cells, apparent color and turbidity beyond to produce a rich sludge with oleic acid, that can be an alternative source for biodiesel production

RESUMEN: La reducción genómica está basada en la suposición de que sólo una parte de los genes bacterianos son necesarios para sobrevivir en un ambiente constante, como el que se proporciona en un medio de cultivo de laboratorio. Una célula con una dotación genética mínima, pero óptima para crecer en un determinado ambiente, debería tener ventajas frente a su predecesora (célula de partida), como por ejemplo, mayor estabilidad genética debido a la eliminación de ADN parásito (fagos, transposones y genes de función desconocida) y mayor producción de biomasa o de ciertos compuestos de interés. Pero sobre todo, debería ser un genoma más fácil de controlar, lo cual es muy interesante desde el punto de vista industrial y experimental. En el presente trabajo se expone el diseño y puesta a punto de diversas técnicas que permiten la manipulación genética para Synechococcus elongatus (Se7942), como por ejemplo: la puesta a punto de un protocolo de eliminación genética eficaz en Se7942, el establecimiento de un protocolo optimizado de conjugación interphyla a cianobacterias (desde E.coli hasta Se7942), el diseño y obtención de un juego de vectores lanzadera para Se7942, así como el estudio del proceso de transformación natural en Se7942. Gracias a las técnicas desarrolladas y puestas a punto en este trabajo se ha logrado obtener un primer chasis autotrófico reducido de Se7942 (1,2% de reducción genómica), el cual muestra mejores eficiencias de conjugación y transformación natural al ser utilizado como receptor en dichos procesos.

Pesquisas com microalgas estão crescendo devido aos possíveis bioprodutos oriundos de sua biomassa, bem como as suas diferentes aplicabilidades. Microalgas podem ser cultivadas para a produção de biopolímeros com características de biocompatibilidade e biodegradabilidade. Nanofibras produzidas por electrospinning a partir de poli-β-hidroxibutirato (PHB) geram produtos com aplicabilidade na área de alimentos e médica. O objetivo deste trabalho foi selecionar microalgas com maior potencial para síntese de biopolímeros, em diferentes meios de cultivo, bem como purificar poli-β-hidroxibutirato e desenvolver nanofibras. Este trabalho foi dividido em cinco artigos: (1) Seleção de microalgas produtoras de biopolímeros; (2) Produção de biopolímeros pela microalga Spirulina sp. LEB 18 em cultivo com diferentes fontes de carbono e redução de nitrogênio; (3) Síntese de biopolímeros pela microalga Spirulina sp. LEB 18 em cultivos autotróficos e mixotróficos; (4) Purificação de poli-β- hidroxibutirato extraído da microalga Spirulina sp. LEB 18; e (5) Produção de nanofibras a partir de poli-β-hidroxibutirato de origem microalgal. Foram estudadas as microalgas Cyanobium sp., Nostoc ellipsosporum, Spirulina sp. LEB 18 e Synechococcus nidulans. Os biopolímeros foram extraídos nos tempos de 5, 10, 15, 20 e 25 d de cultivo a partir de digestão diferencial. Para os experimentos com diferentes nutrientes, foi utilizado como fonte de carbono, bicarbonato de sódio, acetato de sódio, glicose e glicerina modificando-se as concentrações de nitrogênio e fósforo. Os cultivos foram realizados em fotobiorreatores fechados de 2 L. A concentração inicial de inóculo foi 0,15 g.L-1 e os ensaios foram mantidos em estufa termostatizada a 30 ºC com iluminância de 41,6 µmolfótons.m -2 .s -1 e fotoperíodo 12 h claro/escuro. Para a purificação de PHB, foi utilizada a biomassa da cianobactéria Spirulina sp. LEB 18, cultivada em meio Zarrouk. Após a extração do biopolímero bruto, a amostra foi desengordurada com hexano e purificada com 1,2-carbonato de propileno. Foram determinadas as purezas e as propriedades térmicas no PHB purificado. O biopolímero utilizado para produzir as nanofibras apresentava 70 % de pureza. A técnica para produção de nanofibras foi o electrospinning. As microalgas que apresentaram máxima produtividade foram Nostoc ellipsosporum e Spirulina sp. LEB 18 com rendimento de biopolímero 19,27 e 20,62 % em 10 e 15 d, respectivamente, na fase de máximo crescimento celular. O maior rendimento de biopolímeros (54,48 %) foi obtido quando se utilizou 8,4 g.L-1 de NaHCO3, 0,05 g.L-1 de NaNO3 e 0,1 g.L-1 de K2HPO4. A condição que proporcionou maior pureza do PHB foi a 130 ºC e 5 min de contato entre o solvente (1,2-carbonato de propileno) e o PHB. As análises térmicas para todas as amostras foram semelhantes em relação ao PHB padrão (Sigma-Aldrich). A purificação com 1,2-carbonato de propileno foi eficiente para o PHB extraído de microalga, alcançando pureza acima de 90 %. A condição que apresentou menores diâmetros de nanofibras foi ao utilizar solução contendo 20 % de biopolímero solubilizado em clorofórmio. As condições do electrospinning que apresentou nanofibras com diâmetros de 470 e 537 nm foram, vazão 150 µL.h-1 , diâmetro do capilar 0,45 mm e voltagens entre 24,1 e 29,6 kV, respectivamente. A microalga Spirulina sp. LEB 18 produz PHB ao utilizar menores concentrações de nutrientes no meio de cultivo, que pode ser purificado com 1,2-carbonato de propileno. Este biopolímero possui aplicabilidade para produção de nanofibras. Research with microalgae are increasing due to their byproducts and different applicability. Cyanobacteria can be cultivated for the production of biopolymers that are biocompatibile and biodegradable. Nanofibres produced by electrospinning from poly-β-hydroxybutyrate (PHB) generate fibers with applications in the areas of food and health. The aim of this study was to determine which microalgae and cultivation conditions attained the highest biopolymers concentrations, to purify the extracted biopolymer PHB and to develop PHB nanofibers. The work was shared in five articles: (1) selection of microalgae that produce biopolymers; (2) biopolymer production by Spirulina strain LEB 18 in culture with different sources of carbon and reduced nitrogen; (3) biopolymer synthesis by Spirulina strain LEB 18 in autotrophics and mixotrophics cultures; (4) purification of poly-β-hydroxybutyrate extracted from Spirulina strain LEB 18; and (5) production of nanofibers from purified poly-β- hydroxybutyrate from microalgae. The microalgae Cyanobium strain, Nostoc ellipsosporum, Spirulina strain LEB 18 and Synechococcus nidulans, were studied. The biopolymers were extracted at 5, 10, 15, 20 and 25 d of culture by differential digestion. For the experiments with different nutrients sodium bicarbonate, sodium acetate, glucose, and glycerin were used as carbon sources, and the concentrations of nitrogen and phosphorus were varied. The cultivation was carried out in 2 L closed photobioreactors. The initial inoculum concentration was 0.15 g L-1 and the tests were kept in a temperature controlled oven at 30 °C with illuminance of 41.6 μmolphotons m - 2 s - 1 and photoperiod of 12 h light/dark. To purify the PHB biomass from Spirulina strain LEB 18, cultured in Zarrouk medium, was used and the extraction was performed with sodium hypochlorite. The sample was defatted with hexane and purified with 1,2- propylene carbonate. For the purified PHB samples thermal properties and purity were determined. The biopolymer used to produce nanofibers was purified over 70 %. The technique for producing nanofibers was electrospinning, which involves using high voltage in the polymer solution. Microalgae that showed the maximum productivity were Nostoc ellipsosporum and Spirulina strain LEB 18 with biopolymer yield of 19.27 and 20.62 % at 10 and 15 d, respectively, in the phase of maximum cell growth. The highest yield of biopolymers (54.48 %) was obtained when using 8.4 g L-1 NaHCO3, 0.05 g L-1 NaNO3 and 0.1 g L-1 , K2HPO4. The thermal analysis for all samples were similar with respect to the standard PHB (Sigma-Aldrich).The highest purity of PHB was attained using 1,2-propylene carbonate at 130 °C and contact time with the solvent of 5 min. Purification with 1,2- propylene carbonate was effective for PHB, increasing purity above 90 %. The lowest fiber diameters were obtained using 20 % of biopolymer dissolved in chloroform, a flow of 150 μL h -1 , a capillary diameter of 0.45 mm and different voltages of 24.1 and 29.6 kV. These conditions produced fibers with diameters of 470 and 537 nm, respectively. The Spirulina sp. LEB 18 produces PHB to use lower concentrations of nutrients in the culture medium, which can be purified with 1,2-propylene carbonate. This biopolymer has applicability for the production of nanofibers. As microalgas são estudadas devido ao seu potencial biotecnológico. O cultivo de microalgas visa a obtenção de compostos naturais como biopolímeros, vitaminas, proteínas, entre outros. Devido à grande quantidade de lixo polimérico acumulado, uma das soluções é a utilização de polímeros biodegradáveis que podem ser produzidos a partir de cianobactérias. O objetivo deste trabalho foi selecionar microalgas produtoras de biopolímeros, assim como estudar a fase de crescimento celular em que ocorre máxima produção. Foram estudadas as microalgas Cyanobium sp., Nostoc ellipsosporum, Spirulina sp. LEB 18 e Synechococcus nidulans. Os cultivos foram realizados em fotobiorreatores fechados de 2 L, mantidos em câmara termostatizada a 30 ºC com iluminância de 41,6 µmolfótons.m-2 .s-1 e fotoperíodo de 12 h claro/escuro. Os biopolímeros foram extraídos nos tempos de 5, 10, 15, 20 e 25 d de cultivo, a partir de digestão diferencial. As microalgas que apresentaram maior produtividade foram Nostoc ellipsosporum e Spirulina sp. LEB 18 com rendimento de biopolímeros bruto de 19,27 e 20,62 % em 10 e 15 d, respectivamente, na fase de máximo crescimento celular. Microalgae are studied because of their biotechnological potential. The cultivation of microalgae aims to obtain natural compounds such as biopolymers, vitamins, proteins, among others. Due to the large amount of plastic waste accumulated, one solution is to use biodegradable plastics that can be produced from cyanobacteria. The aim of this work was to select microalgae for biopolymers production, and also study the phase of cell growth that occur the maximum production. The microalgae Cyanobium strain, Nostoc ellipsosporum, Spirulina strain LEB 18 and Synechococcus nidulans, were studied. The cultivation was carried out in 2 L closed photobioreactors, thermostatically maintained at 30°C with illuminance of 41.6 μmolphotons m - 2 s -1 and a photoperiod of 12 h light/dark. The biopolymers were extracted at 5, 10, 15, 20 and 25 d of culture by differential digestion. Microalgae that showed the maximum productivity were Nostoc ellipsosporum and Spirulina strain LEB 18 with biopolymer yield of 19.27 and 20.62 % at 10 and 15 d, respectively, in the phase of maximum cell growth. Os problemas ambientais relacionados aos resíduos poliméricos estão se tornando mais visíveis com o passar do tempo. Uma alternativa para diminuir os problemas causados por estes descartes é a utilização de biopolímeros, que possam ser sintetizados por microalgas. O objetivo deste trabalho foi estimular a síntese de biopolímeros a partir da cianobactéria Spirulina sp. LEB 18, cultivada com diferentes fontes de carbono e redução de nitrogênio. Os cultivos foram realizados em fotobiorreatores fechados de 2 L. A concentração inicial de inóculo foi 0,15 g.L-1 e os ensaios foram mantidos em estufa termostatizada a 30 ºC com iluminância de 41,6 µmolfótons.m-2 .s-1 e fotoperíodo 12 h claro/escuro. Foram estudados cultivos autotróficos e mixotróficos, utilizando glicose, acetato de sódio e bicarbonato de sódio como fonte de carbono. Os maiores rendimentos de biopolímeros bruto (44,19 %) foram obtidos quando se utilizou cultivo autotrófico, com 8,4 g.L-1 de bicarbonato de sódio e redução de 90 % da fonte de nitrogênio, representando aumento de 3,9 vezes o rendimento dos biopolímeros bruto em relação ao experimento sem a redução de nitrogênio. Environmental problems related to polimeric waste are becoming more visible over time. An alternative to reduce the problems caused by these discharges is the use of biopolymers, which can be synthesized by microalgae . The aim of this work was to stimulate the synthesis of biopolymers from the cyanobacterium Spirulina strain LEB 18, growning in different sources of carbon and reduced nitrogen. The cultures was carried out in 2 L closed photobioreactors. The initial inoculum concentration was 0.15 g L-1 and the tests were kept in a controlled oven at 30°C with illuminance of 41.6 μmol m- 2 s - 1 and photoperiod of 12 h light/dark. Mixotrophic and autotrophic cultures were studied using glucose, sodium acetate and sodium bicarbonate as a carbon source. The highest yields of crude biopolymers (44.19 %) were obtained when using autotrophic cultures, with 8.4 g L -1 sodium bicarbonate and 90 % of nitrogen reduction. This condition increase 3.9 times the yield of crude biopolymers compared to the experiment without the reduction of nitrogen.

Made available in DSpace on 2014-08-13T14:50:48Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-11-14Bitstream added on 2014-08-13T18:00:31Z : No. of bitstreams: 1 000758549.pdf: 4897173 bytes, checksum: c163d4d10bad620325bff69dc51cef61 (MD5) Florações de cianobactérias são frequentemente relacionadas a condições eutróficas que comprometem os usos múltiplos dos ambientes aquáticos, implicando em riscos a saúde humana e a biota aquática. Para a compreensão da dinâmica do fitoplâncton (abundância, taxonomia, produtividade e fisiologia), com melhor resolução espacial e temporal, e com custo reduzido, os métodos tradicionais de monitoramento do fitoplâncton estão sendo complementados por abordagens que utilizam as propriedades ópticas dos pigmentos fitoplanctônicos. No caso das cianobactérias, a presença exclusiva do pigmento ficocianina, tem propiciado o desenvolvimento de pesquisas com enfoque na discriminação de cianobactérias a partir de suas respostas espectrais peculiares. Assim, com o propósito de analisar o comportamento sazonal de cianobactérias por meio da inferência do pigmento ficocianina foram adquiridos em quatro levantamentos de campo dados multifonte: imagens multiespectrais MODIS e RapidEye, curvas de reflectância espectral e dados fluorimétricos. Os dados originais e seus derivados resultantes de aplicação de técnicas como razão de bandas, análise derivativa, remoção do contínuo foram relacionados com a concentração de ficocianina e em alguns casos com clorofila a. Os resultados mostraram que dados multifonte mesmo em diferentes níveis de aquisição, permitem inferir a presença de cianobactérias, por meio do pigmento fitoplanctônico ficocianina, contudo a detecção em baixas concentrações só foi possível por meio da fluorescência. Pela análise das variáveis limnológicas tradicionais, verifica-se que o segundo levantamento de campo, realizado em fevereiro de 2012 foi o mais representativo de uma região eutrofizada, com concentrações médias de 7,12 μg/L e 47,54 μg/L para ficocianina e clorofila a, respectivamente. Já os primeiro (dezembro/2011)... Cyanobacterial blooms are often related to eutrophic conditions that jeopardize the multiple uses of aquatic environment, which can endanger both human and aquatic health. In order to understand the dynamics of phytoplankton (abundance, taxonomy, physiology and productivity) with a better spatial and temporal resolution and low cost, traditional monitoring methods phytoplankton are being complemented by approaches based in optical properties of phytoplankton pigments. Concerning cyanobacteria, the singular presence of phycocyanin has allowed the development of researches about of cyanobacteria discrimination based upon their spectral response characteristics. Thus, for the purpose of examine the seasonal behavior of cyanobacteria through inference of the phycocyanin pigment were acquired in four field surveys some multisource data: MODIS and RapidEye multispectral images, spectral reflectance curves and fluorimetric data. The original data and their derivatives (band ratio, derivative analysis, continuous removal) were related with concentration of phycocyanin and in some cases with chlorophyll a. The results have shown that remote sensing multisource data, even at different levels of acquisition could detect the presence of cyanobacteria by means of its phycocyanin pigment. However, the detection by the spectral response of this pigment is conditioned to its occurence in minimal concentrations. Thus, in the order to monitor the seasonal behavior of the occurrence of cyanobacteria, the detection through fluorescence are complementary, given the fluorimetry performance at low concentrations...

O potencial de biodegradação e bioacumulação de fármacos de meio aquoso pela cianobactéria Microcystis novacekii foi investigado. Os ensaios foram feitos com o meio aquoso WC (water culture) e com um efluente farmacêutico real. Os fármacos estudados foram: etinilestradiol (hormônio sexual), diclofenaco e ibuprofeno (antiinflamatórios), tetraciclina (antibiótico), atenolol (betabloqueador), ácido clofíbrico e bezafibrato (antilipêmicos). Na primeira etapa deste trabalho, cada fármaco foi testado separadamente sendo incubados com a cianobactéria cultivada em meio WC. Para estimar a eficiência de remoção dos fármacos pela cianobactéria, as concentrações dos fármacos no meio extracelular foram monitoradas por um período de 7 dias. Verificou-se que a cianobactéria não apresentou capacidade para bioacumular/ biodegradar os seguintes fármacos: ibuprofeno, atenolol, ácido clofíbrico e bezafibrato. Por outro lado, a taxa de remoção do hormônio etinilestradiol do meio extracelular foi de 65 a 68% nas concentrações testadas. Para a tetraciclina foi de 60 a 100% e, para o diclofenaco, a redução variou de 70 a 96%. Adicionalmente foi feito um controle de degradação espontânea destes três fármacos, a qual não foi significativa. O crescimento da cianobactéria foi monitorado, o qual não foi afetado pela presença destes fármacos no meio. Possíveis produtos de biodegradação foram também pesquisados utilizando cromatografia acoplada à espectrometria de massas, os quais não foram detectados. Para avaliar o mecanismo de remoção, foi desenvolvido um procedimento de lise celular, inédito na literatura, com o objetivo de avaliar a bioacumulação destes fármacos no meio intracelular da cianobactéria. Para o etinilestradiol, aproximadamente 35% do hormônio adicionado foi bioacumulado enquanto que para a tetraciclina, aproximadamente 0,5%. O mecanismo de remoção proposto foi a bioacumulação conjugada com a mineralização. Para o diclofenaco, o qual não foi detectado no meio intracelular e cuja biodegradação não levou à formação de metabólitos, o mecanismo proposto foi a mineralização. Na segunda etapa deste trabalho, os fármacos que apresentaram degradação biológica (etinilestradiol, diclofenaco e tetraciclina) foram adicionados a um efluente farmacêutico, no qual estavam presentes, além dos fármacos adicionados, outros contaminantes orgânicos. Ao fim de 7 dias de tratamento, observou-se que a cianobactéria foi capaz de reduzir aproximadamente 50% do teor de matéria orgânica total, medida atravéfe de análises de demanda química (DQO) e bioquímica de oxigênio (DBO). Consistente com os resultados previamente descritos, apenas dois dos fármacos adicionados (etinilestradiol e tetraciclina) foram detectados no interior das células da cianobactéria. Estes resultados confirmam, portanto, que as cianobactérias apresentam potencial para uso em tratamento de efluentes contaminados com matéria orgânica. The potential for bioaccumulation/ biodegradation of drugs in aqueousmedium by the cyanobacterium Microcystis novacekii was investigated. The experiments were performed in a WC (water culture) medium and in a real pharmaceutical effluent. The drugs studied were: ethinylestradiol (sexual hormone), diclofenac and ibuprofen (anti-inflammatory), tetracycline (antibiotic), atenolol (beta blocker), clofibric acid and bezafibrate (antilipemics) In the first part of the present study, each drug was tested separately and incubated together with the cyanobacteria in a WC medium. To estimate the efficiency of drugs removal, the analyte concentrations in the extracellular medium were monitored for a period of 7 days. It was found that this cyanobacterium showed no ability to bioaccumulate / biodegrade the following drugs: ibuprofen,atenolol, clofibric acid and bezafibrate. On the other hand, the removal rate of ethinylestradiol reached 65-68% at the concentrations tested. For tetracycline removal rates varying from 60 to 100 % were observed, whereas for diclofenac a reduction rate ranging from 70 to 96 % was determined. Control experiments indicated that these three drugs underwent spontaneous degradation in an insignificant rate whereas their presence did not affect the cyanobacterium growth. Careful analysis by chromatography coupled to mass spectrometry indicated noformation of degradation products. To evaluate the removal mechanism and to determine the bioaccumulation rate of these drugs into the cyanobacterium intracellular medium, an unprecedentedprocedure for cell lysis was developed. For ethinylestradiol and tetracycline approximately 35 % and 0.5 % of the initial drugs were bioaccumulated, respectively. The removal mechanism was proposed to be bioaccumulation combined with mineralization. For diclofenac, which was not detected in the intracellular medium and whose biodegradation did not lead to the formation of metabolites, a mineralization mechanism was proposed. In the second part of the present study, the drugs that were biodegraded by the cyanobacterium (ethinylestradiol, tetracycline and diclofenac) were added to a pharmaceutical effluent that contained several other organic contaminants (including pharmaceutical compounds). After 7 days of treatment, the cyanobacterium was able to reduce approximately 50% of the total organic content, measured by analysis of chemical (COD) and biological (BOD) demand of oxygen.Consistent with the results previously described, only ethinylestradiol andtetracycline were detected inside the cells of the cyanobacteria. These results therefore confirm that the cyanobacterium Microcystis novacekii has potential to be used in the treatment of wastewater contaminated with large amounts of organic matter.

The tropical karstic lakes on the Mexican Caribbean Sea coast are numerous. However, there is an enormous gap of knowledge about their limnological conditions and micro-algae communities. In the present study, surface water samples were collected monthly from November 2007 to September 2008 to provide taxonomical composition and biovolume of planktonic cyanobacteria of the lake Lagartos from State of Quintana Roo, Mexico. Water temperature, pH, conductivity, salinity, soluble reactive phosphorus (SRP), dissolved inorganic nitrogen (DIN), and soluble reactive silica (SRSi) levels were also analyzed. A total of 22 species were identified. Chroococcales and Oscillatoriales dominated the phytoplankton assemblages during the study period. Chroococcus pulcherrimus, Coelosphaerium confertum, Cyanodyction iac, Phormidium pachydermaticum and Planktolyngbya contorta were recorded for the first time in Mexico. A surplus of DIN (mean value of 42.7µM) and low concentrations of SRP (mean value of 1.0µM) promoted the enhanced growth and bloom formation of cyanobacteria. The mean biovolume was 3.22X10(8)µm³/mL, and two biovolume peaks were observed; the first was dominated by Microcystis panniformis in November 2007 (7.40X10(8)µm³/mL), and the second was dominated by Oscillatoria princeps in April 2008 (6.55X10(8)µm³/mL). Water quality data, nitrates enrichment, and trophic state based on biovolume, indicated that Lagartos is a hyposaline, secondarily phosphorus-limited, and eutrophic lake, where the cyanobacteria flora was composed mainly by non-heterocystous groups. Los lagos cársticos tropicales en la costa del Caribe mexicano son numerosos. Sin embargo, existe un enorme desconocimiento acerca de sus condiciones limnológicas y de las comunidades de microalgas que se desarrollan en ellos. El objetivo del presente estudio fue estudiar las condiciones limnológicas en las que crecen las poblaciones de cianobacterias planctónicas del lago Lagartos, Quintana Roo, México. Las recolectas se realizaron de forma mensual entre noviembre 2007 y septiembre 2008. Las especies fueron identificadas y su biovolumen determinado. Se midieron in situ la temperatura del agua, pH, conductividad y salinidad. También, se analizaron las concentraciones de fósforo reactivo soluble (SRP), nitrógeno inorgánico disuelto (DIN) y sílice reactivo soluble (SRSi). Se identificaron 22 especies de cianobacterias. Chroococcus pulcherrimus, Coelosphaerium confertum, Cyanodyction iac, Phormidium pachydermaticum y Planktolyngbya contorta fueron nuevos registros para México. Un exceso de DIN (valor promedio de 42.7µM) y bajas concentraciones de PRS (valor promedio de 1.0µM) promovieron la proliferación de cianobacterias. El biovolumen presentó dos picos: el primero en noviembre 2007, dominado por Microcystis panniformis (7.40X10(8)µm³/mL) y el segundo en abril 2008, representado por Oscillatoria princeps (6.55X10(8)µm³/mL). Los datos de calidad del agua, el enriquecimiento por nitratos y el estado trófico basado en el biovolumen, indican que Lagartos es un lago hiposalino, eutrófico, con limitación secundaria por fósforo, donde los crecimientos masivos de cianobacterias sin heterocitos fueron recurrentes.

Financiadora de Estudos e Projetos The occurrence of nuisance phytoplankton blooms is a worldwide problem that affects water quality and other aquatic biota. Bacterial (non-cyanobacterial) communities can influence and interfere with the formation, maintenance and termination of such blooms via many biotic interactions. The bacterial communities associated with 3 bloom forming phytoplankton species, the Cyanobacteria Microcystis aeruginosa and Cylindrospermopsis raciborskii and the diatom Aulacoseira granulata, were assessed by the 454-Pyrosequencing of 16S rRNA gene amplicons (V3-V5 regions). The aims of this work were to verify if different bacterial communities would develop with different host species, or in different fractions (attached and free-living bacteria) and different growth phases (physiological state) of each phytoplankton species. Still using pyrosequencing data, the strength of phytoplankton-bacteria association was analyzed for M. aeruginosa and A. granulata by culturing the phytoplankton species with different bacterial inocula (and growth medium for the cyanobacteria). Furthermore, the effects of bacterial strains isolated from attached community of A. granulata and M. aeruginosa cultures were tested on the growth of the phytoplankton species. Significantly different bacterial communities developed: i) in response to physiological state and between fractions of the same phytoplankton culture, and ii) in response to the different host phytoplankton species, with major differences in the proportion of the OTUs between phytoplankton cultures rather than in the absence or presence of specific bacterial taxa. Differences between experiments significantly changed the BCC that developed associated with the same host species. However, some bacterial OTUs were found associated with the same phytoplankton species in different experiments, suggesting a tight association with the host species. Most of the strains either isolated from M. aeruginosa or from A. granulata affected negatively the growth of the diatom. However, the isolated strains had no effect on the cyanobacterial growth, suggesting the importance of bacterial community to the dominance of M. aeruginosa on Barra Bonita Reservoir, at least concerning to the competition with A. granulata. A ocorrência de florações fitoplanctônicas é um problema mundial e que afeta a qualidade da água e a biota aquática. A comunidade bacteriana pode influenciar e interferir na formação, manutenção e término de tais florações por meio de diversas interações bióticas. Neste trabalho, por meio do sequenciamento massivo (pirossequenciamento) das regiões V3-V5 do gene RNAr 16S, foram caracterizadas as comunidades bacterianas associadas a 3 espécies fitoplanctônicas formadoras de blooms: as cianobactérias Microcystis aeruginosa e Cylindrospermopsis raciborskii e a diatomácea Aulacoseira granulata. Os objetivos do trabalho foram verificar se diferentes comunidades bacterianas desenvolvem-se com diferentes espécies hospedeiras ou em diferentes frações (aderidas e livres) e fases de crescimento (estados fisiológicos) de cada espécie fitoplanctônica. Ainda utilizando os dados de pirossequenciamento, a consistência dessas associações foi testada para M. aeruginosa e A. granulata por meio do cultivo de cada espécie fitoplanctônica com diferentes inóculos bacterianos (e meio de cultura para a cianobactéria). Além disso, os efeitos de bactérias aderidas isoladas de A. granulata e M. aeruginosa foram testados sobre o crescimento de ambas as espécies fitoplanctônicas. Comunidades bacterianas significativamente diferentes se desenvolveram: i) em resposta ao estado fisiológico e entre diferentes frações da mesma espécie fitoplanctônica, e ii) em resposta às diferentes espécies fitoplanctônicas hospedeiras, com maiores diferenças na proporção das UTOs (unidades taxonômicas operacionais) do que na presença/ausência de UTOs específicas. Diferenças entre experimentos (e inóculos bacterianos) alteraram significativamente a composição da comunidade bacteriana associada a uma mesma espécie fitoplanctônica. Algumas UTOs foram recorrentes nos diferentes experimentos, sugerindo uma associação mais consistente com a espécie hospedeira. A maioria das linhagens bacterianas isoladas de M. aeruginosa ou de A. granulata afetou negativamente o crescimento da diatomácea. No entanto, nenhuma linhagem ou mistura de linhagens apresentou efeito sobre a cianobactéria durante seu crescimento exponencial, sugerindo a importância da comunidade bacteriana para a dominância de M. aeruginosa no reservatório de Barra Bonita, ao menos em relação à competição com A. granulata.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:57Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-06-03Bitstream added on 2014-06-13T20:40:58Z : No. of bitstreams: 1 000749767.pdf: 5466815 bytes, checksum: 704a9b0728bde03901f47140694ddee1 (MD5) Essa tese no qual esta dividida em quatro capítulos. O capitulo I apresenta uma introdução geral, onde são abordados alguns aspectos gerais da aquicultura assim como os impactos ambientais provocados pela atividade, a comunidade fitoplanctônica e o tratamento de efluente por wetlands construídas. Os capítulos subsequentes são referente ao experimento desenvolvido no Centro de Aquicultura da UNESP (CAUNESP) (21º 15’22”S e 48º18’48”W), Jaboticabal, SP, Brasil, realizado entre os meses de março e junho de 2010. Os principais objetivos destes capítulos foram: avaliar e caracterizar a dinâmica e a estrutura da comunidade fitoplanctônica de viveiro de criação de tilápia-do-nilo e relaciona-las com as variáveis físicas e químicas da água como uma forma de avaliar o impacto da criação na água de abastecimento e caracterizar a eficiência de sistemas que utilizam macrófitas aquáticas flutuantes como o aguapé e emergentes como a taboa, como forma de tratamento do efluente de viveiro de criação. Os resultados do (capitulo II) permitem concluir que como resposta da constante entrada de nutrientes no centro do viveiro de piscicultura observamos um acréscimo no biovolume fitoplanctônico e que a instabilidade do sistema com consequência do método de criação, aliada ao forrageio de organismos pastadores favoreceu a presença de espécies fitoplanctônicas com pequenas dimensões celulares e adaptadas a ambientes intermediários de colonização. No (capitulo III) podemos concluir que o sistema de piscultura apresentou como característica principal a exportação de nutrientes, material particulado em suspensão e biomassa fitoplanctônica, mas não foram observadas densidades que caracterizassem florações de cianobactérias no efluente do viveiro. No (capitulo IV) concluímos que os sistemas de tratamento apresentaram comportamentos diferentes entre os tipos de sistemas... It was organized into four chapters. The (Chapter I) provides a general introduction, which outlines some general aspects of aquaculture as well as the environmental impacts of the activity, the phytoplankton and wastewater treatment by constructed wetlands. The subsequent chapters are related to the experiment developed in Aquaculture Center of UNESP (CAUNESP) (21 º 15'22 S and 48 º 18'48 W), Jaboticabal, SP, Brazil, conducted between March and June 2010. The main objectives of these chapters were: evaluate and characterize the dynamics and structure of the phytoplankton community in Nile tilapia culture and relate them to the physical and chemical variables of water as a way to assess the impact of culture in the water supply and characterize the efficiency of systems using aquatic macrophytes such as the floating water hyacinth and emergent as cattail, as treatment of the effluent of fishpond. With the results (chapter II) we can conclude that in response of the constant nutrient input in the center of the fishpond an increase in phytoplankton biovolume were observed. Indeed, an instability in the system due to the method of culture, together with the grazing organisms favored the yield of phytoplankton species with reduced cell size and adapted to intemediated environments of colonization. In Chapter III we can observed that the fishpond system was characterized as a nutrient exporter, and that it was not due to algae densities, that characterize cyanobacterial blooms in the fishpond effluent. In Chapter IV we can concluded that treatment systems had different performance types depending of the systems and macrophytes used. Although soil systems filter and cattail have outcomes in a better percentage of nutrient removal, the cattail contribution was lower than the water hyacinth in the system without soil filter

A elevada toxicidade e potencial de acumulação de arsênio em diversos ambientes têm incentivado pesquisas de métodos de remoção desse íon em águas contaminadas. Cianobactérias apresentam propriedades de interação com íons metálicos que podem ser exploradas visando à recuperação de áreas contaminadas. Para avaliar o potencial de remoção de arsênio destes organismos este estudo teve como objetivo principal, determinar a toxicidade e o potencial de remoção de arsenato (As V) e arsenito (As III) pela cianobactéria Microcystis novacekii. Em condições de cultivo em laboratório, culturas da cianobactéria, na fase de crescimento exponencial, foram expostas por 96 horas (teste de toxicidade) e 192 horas (teste de remoção/bioacumulação) à concentrações de As(V)(Na 2HAsO47H2O) em duas séries geométricas: 0,05; 0,5; 5 e 50,0 mg.L-1 (baixas concentrações) e 500; 900; 1620; 2916 e 5250 mg.L-1(altas concentrações). Para As(III) (NaAsO2) foram avaliadas as concentrações de 14,7; 26,5; 47,6 e 85,7 mg.L-1. A inibição do crescimento foi monitorada diariamente através da avaliação da densidade óptica e pela contagem de células ao microscópio óptico. A quantificação de arsênio bioacumulado na célula, na bainha de mucilagem e removido do meio de cultivo foi determinada por espectrometria de emissão atômica com plasma acoplado indutivamente (EEA-PI) após 2, 96 e 192 horas de exposição. Os resultados de toxicidade mostraram que em baixas concentrações de As(V) não há inibição do crescimento da cianobactéria em relação ao controle (p>0,05). Em concentrações mais altas ocorreu inibição gradativa do crescimento. A forma trivalente mostrou toxicidade mais acentuada para M. novacekii do que a forma oxidada (As V) sendo determinados valores de EC50 de 40,9 mg.L-1 (AsIII) e 5164,8 mg.L-1 (As V). A alta resistência às duas espécies químicas testadas indicaa necessidade de estudos complementares visando elucidar os mecanismos de resistência da cianobactéria. Os testes de remoção de arsênio mostraram que M. novacekii têm capacidade de acumular arsênio na forma trivalente, independentemente da concentração do metaloide no meio aquoso, acumulando c. 3 mg.L-1 de arsênio. Esta capacidade de bioacumulação não foi, contudo significativa para a forma oxidada. Além disto, a bainha de mucilagem não apresentou papel acumulador de arsênio. Considerando as características físico-químicas descritas para exopolissacarídeos, acredita-se que os grupamentos químicos ionizados existentes nesta camada, podem dificultar a aproximação de ânions como o As(V), presente no meio aquoso e pH neutro na forma de H2 As , e permitir a penetração da forma molecular neutra de As(III), presente no meio aquoso como H. Os resultados aqui apresentados podem contribuir para o entendimento da dinâmica do arsênio no meio natural e seu impacto sobre o fitoplâncton. The elevated toxicity and potential accumulation of arsenic in different environments have encouraged research methods for removal of these ions from contaminated waters. Cyanobacteria have properties of interaction with metal ions that can be exploited to recover the contaminated areas. To evaluate the potential of these organisms in arsenic removal this study aimed to determine the toxicity and potential removal of arsenate (As V) and arsenite (As III) by the cyanobacterium Microcystis novacekii. Under culture conditions in laboratory cultures of cyanobacteria, exponential growth phase were exposed for 96 hours (toxicity test) and 192 hours (test/removal bioaccumulation) at concentrations of As(V)(Na2HAsO47H 2O) in two concentrations series: 0.05, 0.5, 5 and 50.0 mg.L-1 (low concentrations) and 500, 900; 1620; 2916 and 5250 mg.L-1 (high concentrations). For As (III) (NaAsO2) were evaluated concentrations of 14.7, 26.5, 47.6 and 85.7 mg. L-1. The inhibition of growth was monitored daily by assessing the optical density and the cell count under optical microscope. Quantification of arsenic bio-accumulated in the cell, the mucilage sheath and removed from the aqueous medium was determined by inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES) after 2, 96 and 192 hours of exposure. The toxicity results show that low concentrations of As(V) no inhibition of the growth of cyanobacteria was recorded compared to control (p> 0.05), while in higher concentrations occurred progressive inhibition of growth. The trivalent form showed stronger toxicity to M. novacekii than the oxidized one. The EC50 values were 40.9 mg.L-1 (As III) and 5,164.8 mg.L-1 (As V). The high resistance to both chemical species tested indicate the need for complementary studies to elucidate the mechanisms of resistance of this cyanobacteria.The arsenic removal tests showed that M. novacekii showed capacity to accumulate arsenic in the trivalent form, regardless the concentration (p> 0.05) metalloid in the aqueous medium, accumulating c. 3 mg.L-1of arsenic. This bioaccumulation potential was however not significant to the oxidized form. Furthermore, the mucilage sheath showed no role in accumulating arsenic. Considering the chemical-physical characteristics described for exo-polysaccharides it is believed that ionized chemical groups exist in this layer which can hinder the approach of anions such as As (V) present in the aqueous medium at neutral pH and H2As and allow the penetration of neutral molecular form of As (III) present in the aqueous medium as H. These presented results may contribute to the understanding of the dynamics of arsenic in the natural environment and its impact on phytoplankton cells, particularly cyanobacteria.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-02-21Bitstream added on 2014-06-13T19:28:51Z : No. of bitstreams: 1 santos_dc_me_rcla.pdf: 490047 bytes, checksum: ae9a28827e867e124ad022330c1d303b (MD5) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) A alelopatia é definida como um efeito prejudicial ou benéfico provocado por substâncias produzidas por microrganismos ou plantas sobre fungos, plantas, bactérias ou algas. Muitos trabalhos sugerem que cianotoxinas provocam efeitos alelopáticos em organismos fitoplanctônicos. Todavia, muitos estudos utilizaram concentrações de toxinas superiores àquelas normalmente encontradas nos ecossistemas aquáticos (>10μg.L-1), por isso nossa hipótese é que, em baixas concentrações, cianotoxinas não provocam efeitos alelopáticos. Esse estudo visa avaliar os possíveis efeitos alelopáticos das saxitoxinas (SX) nas densidades celulares das linhagens de microalgas verdes Monoraphidium convolutum (Corda) Komárková-Legnerová CMEA/UFF0201 e Scenedesmus acuminatus (Lagerheim) Chodat UFSCar036, e das cianobactérias Microcystis wesenbergii (Komárek) Komárek BCCUSP11 e Microcystis aeruginosa (Kützing) Kützing BCCUSP232, assim como os de microcistinas (MC) na densidade celular das linhagens M. wesenbergii BCCUSP11 e M. aeruginosa BCCUSP232, em quatro diferentes concentrações até 10μg.L-1. Seis experimentos, com 14 dias de duração, foram realizados em câmaras com condições controladas de temperatura (24± 1°C), fotoperíodo (14:10h claro:escuro) e luz (40μmol.m-2.s-1). O controle e os tratamentos foram treplicados e realizados em meio de cultura ASM-1 (pH 7,4), com densidade celular inicial de 1,0 x 105 cel.mL-1. Os extratos brutos com presença e ausência de SX (SX+ e SX-) ou MC (MC+ e MC-), provenientes de Cylindrospermopsis raciborskii (Woloszinska) Seenayya & Raju e de M. aeruginosa, respectivamente, foram adicionados nos cultivos dos tratamentos 0.5, 1.0, 5.0 e 10.0 SX ou MC μg.L-1 de toxina no 4º dia. Não foi adicionado qualquer extrato aos controles. Foram obtidas as... Allelopathy is defined as stimulating or inhibitory effect caused by substances produced by plants or microorganisms in fungus, plant, bacteria or algae. Cyanotoxins seem to induce allelopathical effects in phytoplanktonic organisms, as is suggested by some studies. However, these studies were performed with high toxins concentrations, which are higher than normally is reported for aquatic ecosystems (>10μg.L-1). We hypothesize that, under low concentrations, cyanotoxins do not cause allelopathical effects. This study aimed to evaluate the possible allelopathical effects of saxitoxins (SX) in the cell density of four target strains: the green algae Monoraphidium convolutum (Corda) Komárková-Legnerová CMEA/UFF0201 and Scenedesmus acuminatus (Lagerheim) Chodat UFSCar036, the cyanobacterium Microcystis wesenbergii (Komárek) Komárek BCCUSP11 and Microcystis aeruginosa (Kützing) Kützing BCCUSP232. We also aimed to evaluate the allelopathical effects of the microcystins (MC) in the cell density of two cyanobacterium target strain, Microcystis wesenbergii (Komárek) Komárek BCCUSP11 and Microcystis aeruginosa (Kützing) Kützing BCCUSP232, by using four different concentrations up to 10μg.L-1. Each of the six experiments last 14 days and were performed in incubation chambers with controlled temperature (24± 1°C), photoperiod (14:10h light:dark) and light intensity (40μmol.m-2.s-1). The control treatment and all the others were triplicated with initial cell density of 1,0 x 105 cel.mL-1, cultivated in ASM-1 medium (pH 7,4). The crude extracts with and without SX (SX+ or SX-) or MC (MC+ or MC-), obtained from Cylindrospermopsis raciborskii (Woloszinska) Seenayya & Raju and M. aeruginosa, respectively, were added to the treatments cultures on the 4th day, using the following toxin concentrations:... (Complete abstract click electronic access below)

Spirulina platensis is a photoautotrophic mesophilic cyanobacterium. Its main sources of nutrients are nitrate, urea, and ammonium salts. Spirulina cultivation requires temperature, light intensity, and nutrient content control. This microalgae has been studied and used commercially due to its therapeutic and antioxidant potential. In addition, several studies have reported its ability to use CO2, its immune activity, and use as an adjuvant nutritive factor in the treatment of obesity. The objective of this study is the production of biomass of S. platensis using different rates of stirring, nitrogen source, amount of micronutrients, and luminosity. A 2(4) experimental design with the following factors: stirring (120 and 140 RPM), amount of nitrogen (1.5 and 2.5 g/L), amount of micronutrients (0,25 and 0,75 mL/L) (11 and 15 W), and luminosity was used. Fermentation was performed in a 500 mL conical flask with 250 mL of culture medium and 10% inoculum in an incubator with controlled stirring and luminosity. Fermentation was monitored using a spectrophotometer (560 nm), and each fermentation lasted 15 days. Of the parameters studied, luminosity is the one with the highest significance, followed by the amount of nitrogen and the interaction between stirring and micronutrients. Maximum production of biomass for 15 days was 2.70 g/L under the following conditions: luminosity15W; stirring, 120 RPM; source of nitrogen, 1.5 g/L; and micronutrients, 0.75 mL/L. A Spirulina platensis é uma cianobactéria mesofílica, fotoautotrófica, que utiliza como nutrientes os nitratos, ureia e sais de amônio. O cultivo necessita de controle de temperatura, intensidade de luz e do teor de nutrientes utilizados. Esta microalga tem sido estuda pelo seu potencial nutricional, antioxidante, terapêutico e adjuvante em tratamento de obesidade. O objetivo deste trabalho foi a produção de biomassa de S. platensis em diferentes níveis de agitação, fonte de nitrogênio, quantidade de micronutrientes e luminosidade. No estudo desenvolvido na Universidade Guarulhos, foi realizado um planejamento experimental 24 com os parâmetros: agitação, fonte de nitrogênio, quantidade de micronutrientes e luminosidade. A fermentação foi feita em erlenmeyer de 500 mL, com 200 mL de meio de cultura, e 10% de inóculo, em estufa com agitação e luminosidade controlada, por 15 dias e o acompanhamento realizado através de leitura em espectrofotômetro (560 nm). Dos parâmetros estudados o que apresentou maior significância foi a luminosidade, seguida da quantidade de fonte de nitrogênio e a interação agitação e micronutrientes. A produção máxima em biomassa por 15 dias foi de 3, 24 g/L nas condições de luminosidade 15 W, agitação em 120 RPM, fonte de nitrogênio 1,5 g/L e micronutrientes em 0,75 mL/L.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-graduação em Ecologia, Florianópolis, 2013

O crescimento da população mundial e a tentativa de substituição parcial dos combustíveis fósseis por novas fontes de energia têm levado a uma maior atenção quanto à possível escassez de alimentos e a carência de grandes áreas disponíveis para agricultura. Microalgas, por meio do metabolismo fotossintético, utilizam energia solar e gás carbônico como nutrientes para o crescimento. A microalga Spirulina pode ser utilizada como suplemento alimentar, na biofixação de CO2, como fonte de biocombustíveis e no tratamento de efluentes. A digestão anaeróbia da biomassa microalgal produz biogás e os resíduos deste processo podem ser utilizados como substrato para novos cultivos da microalga. O objetivo deste trabalho foi estudar a conversão de Spirulina sp. LEB-18 em biogás em escala piloto e produzir biomassa microalgal utilizando os efluentes bicarbonato e dióxido de carbono do processo anaeróbio como fonte de nutrientes. Spirulina foi utilizada como substrato na digestão anaeróbia para produção de biogás em escala piloto sob temperaturas variáveis (12- 38 °C). Efluente do processo anaeróbio foi adicionado (20 %, v/v) como fonte de carbono no cultivo da microalga para avaliar o crescimento e a composição da biomassa. A seguir foi avaliada a capacidade da microalga de remover CO2 presente no biogás através de biofixação para obtenção do biocombustível purificado. O biogás produzido sob as diferentes temperaturas apresentou entre 72,2 e 74,4 % de CH4, quando realizado nas temperaturas 12 a 21 °C e 26 a 38 °C, respectivamente. A redução na temperatura do processo anaeróbio provocou um decréscimo na conversão de biomassa em biogás (0,30 para 0,22 g.g-1 ), ocorrendo dentro da faixa adequada e segura para as bactérias metanogênicas (pH 6,9; alcalinidade entre 1706,0 e 2248,0 mg.L-1 CaCO3 e nitrogênio amoniacal 479,3 a 661,7 mg.L-1 ). Os cultivos de Spirulina sp. LEB-18 em efluente anaeróbio contendo 20 % (v/v) e meio Zarrouk modificado (NaHCO3 2,8 e 5,3 g.L-1 ) apresentaram velocidade específica máxima de crescimento entre 0,324 e 0,354 d-1 , produtividade volumétrica entre 0,280 e 0,297 g.L-1 .d-1 e produtividade areal entre 14,00 e 14,85 g.m-2 .d-1 , sem diferenças significativas (p > 0,05) entre as diferentes condições estudadas. Lipídios variaram entre 4,9 e 5,0 % com proporção de ácido linoleico maximizada nos meios com efluente e ácido alfa-linolênico reduzida nesses meios em comparação ao meio Zarrouk completo. Nos ensaios para avaliar a capacidade da microalga Spirulina sp. LEB-18 de remover CO2 contaminante no biogás, as máximas concentrações celulares e produtividades de biomassa variaram, respectivamente, entre 1,12 e 1,24 g.L-1 e 0,11 e 0,14 g.L-1 .d-1 , não apresentando diferenças significativas (p > 0,05) entre os ensaios. A maior fixação diária total (FDT) de dióxido de carbono obtida foi 58,01 % (v/v) em cultivos com adição de biogás contendo 25 % (v/v) CO2. Obteve-se biogás com 89,5 % (v/v) de CH4 após injeção em cultivos de Spirulina, no qual aproximadamente 45 % (v/v) do CO2 injetado foi fixado pela microalga, gerando biomassa para diversas aplicações e biogás purificado. The world’s population increase and the attempt in partial substitution of fossil fuels for new energy sources have been leading to a greater attention towards a possible food shortage and lack of available lands for agriculture. Through the photosynthetic metabolism, microalgae use solar energy and carbon dioxide as nutrients for their growth. The microalgae Spirulina can be used as food supplement, on the biofixation of CO2, as source of biofuels and on the treatment of effluents. The anaerobic digestion of the microalgae biomass produces biogas and its residues can be used as substratum for new microalgae culture. The objective of this task was to study a Spirulina sp. LEB- 18 conversion into biogas in a pilot scale and to produce microalgae biomass using the effluents bicarbonate and carbon dioxide of the anaerobic process as a source of nutrients. Spirulina was used as substratum in the anaerobic digestion for the biogas production in pilot scale under varying temperatures (12-38 ºC). The process of the anaerobic effluent has been added (20 %, v/v) as a carbon source in the microalgae culture to evaluate the biomass’s growth and composition. Next, the microalgae’s capacity of removing the resident CO2 in the biomass through biofixation to obtaining the refined biofuel has been evaluated. Produced under different temperatures, the biogas has shown between 72.2 % and 74.4 % of CH4 when accomplished with 12 to 21 ºC and 26 to 38 ºC temperatures, respectively. The reduction of the temperatures in the anaerobic process caused a decrease in the conversion of biomass into biogas (0.30 to 0.22 g.g-1 ), occurring within the adequate and safe range for methanogenic bacterias (pH 6.9; alkalinity between 1706.0 and 2248.0 mg.L-1 CaCO3 and ammoniacal nitrogen 479.3 to 661.7 mg.L-1 ). The Spirulina sp. LEB-18 cultures into anaerobic effluents containing 20 % (v/v) and Zarrouk modified medium (NaHCO3, 2.8 and 5.3 g.L-1 ) showed specific maximum speed of growth between 0.324 and 0.354 d-1 , volumetric productivity between 0.280 and 0.297 g.L-1 .d-1 and areal productivity between 14.00 and 14.85 g.m-2 .d-1 , without signifying differences (p > 0.05) between different studied conditions. Lipids vary between 4.9 and 5.0 % with maximized proportion of linoleic acid in environments with effluent and reduced alfa-linoleic acid in these environments in comparison to the complete Zarrouk one. On the essays to evaluate microalgae Spirulina sp. LEB-18’s capacity of removing contaminant CO2 on biogas, the maximum cellular concentrations and productivities of biomass varied, respectively, between 1.12 and 1.24 g.L-1 and 0.11 and 0.14 g.L-1d -1 , not showing signifying differences (p > 0.05) between essays. The major total diary fixation (TDF) of carbon dioxide obtained was 58.01 % (v/v) in cultures with the addition of biogas containing 25 % (v/v) of CO2. Biogas has been obtained with 89.5 % (v/v) of CH4 after injection in Spirulina’s cultures, in which approximately 45 % (v/v) of CO2 injected had been fixed by the microalgae, generation biomass for multiple applications and refined biogas. Mudanças climáticas devido ao uso de combustíveis fósseis têm impulsionado a busca por novas fontes de energia com menor impacto ambiental. Biogás é um combustível produzido pela digestão anaeróbia da fração orgânica de biomassa, constituído principalmente por metano e dióxido de carbono. Este trabalho teve como objetivo estudar a conversão de biomassa da microalga Spirulina sp. LEB-18 em biogás, por digestão anaeróbia em biorreator em escala piloto (310 L) sob temperatura ambiente, que variou entre 12-38 °C. A maior conversão da fração orgânica da biomassa de Spirulina sp. LEB-18 em metano foi 0,30 g.g-1 e a decomposição da fração orgânica da biomassa foi maior que 80 %. A concentração de metano no gás aumentou com o aumento da temperatura ambiente, obtendo-se 74,4 % quando o processo foi conduzido em temperaturas entre 26-38 °C e 72,2 % de CH4 no gás, quando submetido a baixas temperaturas (12-21 °C). Os resultados foram comparados com outros obtidos em escala de bancada (35 °C) e a decomposição da biomassa e decomposição da fração orgânica da biomassa em escala piloto sob temperaturas de 26 a 38 °C foram semelhantes aos de escala laboratorial em condições ótimas, não apresentando diferença significativa, demonstrando potencialidade de aplicação da biomassa de Spirulina para produzir biogás sob condições ambientais. Climate changes due to the usage of fossil fuel have boosted the search for new sources of energy with less environmental impact. Biogas is a fuel produced by the anaerobic digestion of the biomass’s organic fraction, consisting mainly by methane and carbon dioxide. This task had as objective to study the microalgae Spirulina sp. LEB-18’s biomass conversion into biogas by anaerobic digestion with bioreactor in pilot scale (310 L) under ambient temperature, that varied between 12-38 ºC. The major conversion of the biomass’s organic fraction of Spirulina sp. LEB-18 in methane was 0.30 g.g-1 and the decomposition of biomass organic fraction was over 80 %. The concentration of methane on the gas increased with the increase of the ambient temperature, obtaining 74.4 % when the process was conducted in temperatures between 26–38 ºC and 72.2 % of CH4 on the gas when subjected to low temperatures (12–21 ºC). The results were compared to other obtained ones in bench scale (35 ºC) and the biomass decomposition and biomass’s organic fraction decomposition in pilot scale under temperatures of 26 to 38 ºC were similar to the laboratory scale ones in great conditions, not showing signifying difference, demonstrating application potentiality of Spirulina’s biomass to produce biogas under ambient conditions. A fonte de carbono é o principal componente dos custos de produção de Spirulina, e efluentes de digestão anaeróbia contém este nutriente como HCO3 - . O objetivo deste trabalho foi estudar a cinética de crescimento, a composição e o perfil de ácidos graxos da microalga Spirulina sp. LEB-18 cultivada em meio Zarrouk (NaHCO3 16,8 g.L-1 ) e em meio Zarrouk modificado substituído por 20 % (v/v) de efluente com concentrações reduzidas de NaHCO3 (5,3 e 2,8 g.L-1 ). A utilização de efluente e menores concentrações de HCO3 - é uma alternativa para diminuição dos custos de produção de Spirulina, pois não houve diferenças significativas nos parâmetros de crescimento (µmáx 0,324-0,354 d-1 ; Pmáx 0,280-0,297 g.L-1 .d-1 ), nos diferentes meios utilizados. Lipídios variaram entre 4,9 e 5,0 % com proporção de ácido linoleico maximizada nos meios com efluente e ácido alfa linolênico reduzida nesses meios em comparação ao meio padrão. The carbon source is the most expensive nutrient for Spirulina production; effluents from anaerobic digestion contain this nutrient in the form of HCO3 - . The aim of this study was to assess the growth kinetics, composition and fatty acid profile of Spirulina sp. LEB-18 grown in Zarrouk medium (NaHCO3 16.8 g L-1 ) and in Zarrouk medium modified replaced with 20 % (v/v) effluent with reduced concentrations of NaHCO3 (5.3 and 2.8 g L-1 ). The use of effluent and lower concentrations of HCO3 - was found to be an alternative to reduce the costs of Spirulina production, because there were no significant differences in growth parameters (μmax 0.324-0.354 d -1 ; Pmax 0.280-0.297 g L- 1 d -1 ), in the different culture medium used. Lipids ranged between 4.9 and 5.0 %; the media with effluent had higher levels of linoleic acid compared to the standard medium.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Florianópolis, 2013. Modificações na estrutura da comunidade fitoplanctônica são indicadores sensíveis de alterações naturais ou antrópicas nos mananciais hídricos. A dinâmica do fitoplâncton em ambientes lênticos é controlada por uma interação complexa entre hidrodinâmica, fatores químicos, disponibilidade de luz e herbivoria. As cianobactérias, grupo de extrema importância no fitoplâncton, apresenta ampla distribuição ecológica e geográfica, diferindo substancialmente em termos de atributos funcionais, sendo difícil determinar as condições gerais que promovem suas florações. Persistem, assim, diversas lacunas do conhecimento sobre a estruturação da comunidade fitoplanctônica sob uma condição de prolongada dominância de cianobactérias. A lagoa do Peri apresenta mistura permanente, exibindo isotermia e homogeneidade dos recursos nutricionais ao longo da coluna d?água. Além disso, a constante circulação limita a penetração luminosa, promovendo seleção competitiva das espécies fitoplanctônicas com menores requerimentos de luz. Apesar de apresentar caráter espacialmente homogêneo, a temperatura da água teve uma grande variação sazonal, sendo reconhecida nas análises como uma das variáveis mais determinantes na estruturação do sistema estudado, gerando alternância entre a predominância de poucas espécies. De maneira geral, a diversidade da lagoa do Peri foi baixa, devido principalmente à dominância por poucas espécies de cianobactérias. Os grupos funcionais (sensu Reynolds) selecionados pelo ambiente foram constituídos predominantemente de cianobactérias adaptadas à baixa luminosidade, intensa mistura e temperaturas elevadas. Os nutrientes se mantiveram em níveis considerados limitantes ao crescimento fitoplanctônico, entretanto, tal condição pode configurar uma possível vantagem para as espécies descritoras da lagoa do Peri. Ainda, a baixa concentração de nutrientes dissolvidos do sistema pode estar associada a uma rápida incorporação deste recurso pelas espécies predominantes, já que apresentam habilidades em otimizar o emprego do mesmo. Além disso, a presença eminente da espécie fixadora de nitrogênio Cylindrospermopsis raciborskii foi observada em alta proporção em toda a série temporal, com elevada densidade de heterocitos. Assim, a fixação de nitrogênio parece estar exercendo papel crucial para o sucesso da espécie. As análises realizadas indicaram que os fatores físicos da água foram os principais condutores da dominância das populações de cianobactérias no sistema. De maneira geral, a estrutura e dinâmica do fitoplâncton da lagoa do Peri demonstraram estar relacionadas à limitação por luz e nutrientes dissolvidos - direcionados pelos padrões de mistura - somados a um amplo gradiente temporal de temperatura, promovendo o sucesso de espécies adaptadas a este cenário. Como seria de esperar, considerando-se a localização subtropical da lagoa, os padrões temporais do fitoplâncton parecem ser menos dependentes da sazonalidade, do que em habitats de clima temperados, e mais estreitamente ligados às variações das condições climáticas locais. Abstract : Changes in phytoplankton community structure are sensitive indicators of natural or anthropic modifications in water sources. The dynamics of phytoplankton is controlled by a complex interplay between hydrodynamics, chemical factors, availability of light and nutrients. Cyanobacteria, a group of extreme importance in phytoplankton displays an extensive ecological and geographical distribution, differing substantially in terms of functional attributes, and it is difficult to determine the conditions that promote their blooms. There are many gaps in knowledge about the structure of the phytoplankton community under prolonged dominance of cyanobacteria condition. Peri lake presents a permanent mixing and homogeneity of nutritional resources throughout the water column. Moreover, permanent mix can limited the irradiance by promoting the competitive selection of phytoplankton species with smaller requirements light. One of the most important variables in structuring the system, promoting alternating between the dominance of few species, water temperature presents a large seasonal variation. In general, the diversity of Peri lagoon was low, mainly due to dominance by a few species of cyanobacteria. The functional groups (sensu Reynolds) selected by the environment consisted predominantly of cyanobacteria adapted to low light, elevated temperatures and intense mixing. Nutrients were below the limiting growth levels, however, this fact can set up a possible advantage for the species descriptors of Peri lagoon. Moreover, the low concentration of dissolved nutrients is probably associated with fast incorporation of this feature by the predominant species, since they have ability to optimize the use thereof. In this context, the eminent presence of nitrogen-fixing species Cylindrospermopsis raciborskii was observed in high proportion in the entire series, with a high density of heterocitos. Nitrogen fixation appears to be crucial role for success of this species. The analyzes indicated that physical factors of the water were the main drivers of the dominance of cyanobacterial populations in the system. In general, the structure and dynamics of phytoplankton at Peri lagoon shown to be related to the limitation by light and dissolved nutrients, promoting the success of species adapted to this scenario. As would expect, considering the location of the subtropical lagoon, the temporal patterns of phytoplankton appear to be less dependent on seasonality than in temperate climate habitats, and more closely linked to changes in the local climate.

A presença de cianobactérias, em sistemas aquaticos é um dos principais problemas de poluição em todo o mundo. Uma grande preocupação a respeito das florações de cianobactérias é dada no Brasil, uma vez que foi aqui a primeira ocorrência de mortes humanas causadas pela presença de cianotoxinas na água. Apesar dos frequentes problemas de florações em ambientes aquáticos, a investigaçãodas causas da presença de cianobactérias em rios é bastante limitada à literatura internacional. O objetivo deste estudo é compreender as relações entre parametros de qualidade da água ea ocorrência de alta densidade de cianobactérias em rios do Estado de Minas Gerais. Dados de qualidade da água utilizados nesta pesquisa referem-se ao programa de monitoramento realizado no Estado de Minas Gerais pelo IGAM. Quatro bacias caracterizadas por diferentes influências antrópicas, foram selecionadas. Dados das populações de cianobactérias utilizados são do período 2007-2011, totalizando 1555 amostras. Os parâmetros da água analisados foram: densidade de cianobactérias, clorofila a, temperatura da água, oxigênio dissolvido, DBO, pH, cloreto, cor, alcalinidade, condutividade elétrica, nitrato, nitrito, nitrogênio amoniacal, fósforo total, turbidez e sólidos suspensos totais. A avaliação estatística envolveu a detecção de outliers, testes de normalidade dos dados, correlação de Spearman e Análise de Componentes Principais (PCA). Sete taxa de cianobactérias foram identificadas como responsáveis por florações, registradas nas quatro bacias hidrográficas. É importante destacar que algumas destas espécies são capazes de produzir cianotoxinas, o que torna o seu monitoramento ainda mais importante. A maioria das florações foram registradas durante a estação seca (abril a outubro). Esta evidência trás uma importante discussão sobre a influência do aquecimento global nas florações de cianobactérias. Os resultados da PCA apontam uma correlação positiva da densidade de cianobactérias com o pH, clorofila a, temperatura e nitrato, e uma relação inversa com turbidez, cor e sólidos em suspensão. A bacia do Velhas foi a que apresentou a maior frequência de ocorrências de episodios de densidade acima de 10.000cel/mL no período de estudo. Isto se deveu a seus valores historicamente elevados de nitrato, fósforo e pH. A principal conclusão a ser destacada nesta pesquisa é que é preciso mais do que um gatilho principal para a ocorrência de florações de cianobactérias nos rios do Estado. A combinação dos seguintes fatores: cargas elevadas de nitrato e fósforo, valores de pH alcalino, elevadas temperaturas da água e prevalência de longos períodos de seca é a combinação necessária para o aumento das densidadesde cianobactérias. The presence of cyanobacteria in water systems is one of the main pollution problems all over the world. A deep concern is dedicated to cyanobacterial blooms in Brazil, since it was the first country in the world to register human deaths caused by the presence of cyanoprocaryota toxins. Despite this rising problem the investigation of cyanobacterial presence in river waters is quite limited to the international literature. The aim of this study is to understand the associations between water quality parameters and the occurrence of high cyanobacteria density in lotic environments of Minas Gerais State. Water quality data used in this research refers to a long term monitoring programme carried out in the State of Minas Gerais, Brazil by IGAM. Four drainage basins, which are characterized by a marked anthropic influence, have been selected. Data of cyanobacteria populations were considered in the period 2007-2011, with a total of 1555 samplings. The Followingwater parameters were analyzed: cyanobacteria density, chlorophyll a, temperature, dissolved oxygen, BOD, pH, chlorine, colour, alkalinity, electrical conductivity, nitrate, nitrite, ammonium nitrogen, total phosphorus, turbidity and total suspended solids. The statistical evaluation involved the detection of outliers, testing the normality of the data, Spearman correlation matrix and Principal Component Analysis (PCA). Seven cyanobacteria taxa have been identified as responsible for blooms registered in the four drainage basins. Its important to notice that some of those species are able to produce cyanotoxins, what makes their monitoring even more important. Most of the cyanobacteria blooms were registered during the dry season (April to October). This evidence may be a discussion point about the influence of global warming in the onset of cyanobacterial blooms. PCA results point out a positive correlation of Cyanobacteria Density with pH, Chlorophyll a, Nitrate and Temperature and an inverse relationship with Colour, Turbidity and Suspended Solids. The Velhas basin was the one with major high density episodes occurrences in the period of study and that was due to its long term high values of nitrate, phosphorus and pH. The paramount conclusion to be drawn from this research is that it takes more than one main trigger for the onset of cyanobacteria blooms in Minas Gerais State rivers. The combination of following factors: high loads of nitrate and phosphorus, alkaline pH values, high water temperatures and the prevalence of long dry periods is what takes for the rise of cyanobacteria density.

Phylogenomics is a biological discipline which can be understood as the intersection of the fields of genomics and evolution. Its main focuses are the analyses of genomes through the evolutionary lens and the understanding of how different organisms relate to each other. Moreover, phylogenomics allows to make accurate functional annotations of newly sequenced genomes. This discipline has grown in response to the deluge of data coming from different genome projects. To achieve their objectives, phylogenomics heavily depends on the accuracy of different methods to generate precise phylogenetic trees. Phylogenetic trees are the basic tool of this field and serve to represent how sequences or species relate to each other through common ancestry. During my thesis, I have centered my efforts in improving an automated pipeline to generate accurate phylogenetic trees and its posterior publication through a public database. Among the efforts to improve the pipeline, I have specially focused on the problem of multiple sequence alignment post-processing, which has been shown to be central to the reliability of subsequent analyses. Subsequently I have applied this pipeline, and a battery of other phylogenomics tools, to the study of the phylogenetic position of Microsporidia, a group of fast-evolving intracellular parasites. Due to their special genomic features, Microsporidia evolution constitutes one of the classical examples of challenging problems for phylogenomics. Finally, I have also used the pipeline as a part of a newly designed method for selecting robust combinations of phylogenetic gene markers. I have used this method for selecting optimal gene sets to assess the phylogenetic relationships within fungi and cyanobacteria, showing that the potential of these genes as phylogenetic markers goes well beyond the species used for their selection., Filogenómica es una disciplina biológica que puede ser entendida como la intersección entre los campos de la genómica y la evolución. Su área de estudio es el análisis evolutivo de los genomas y como se relacionan las distintas especies entre sí. Además, la filogenómica tiene como objetivo anotar funcionalmente, con gran precisi ón, genomas recién secuenciados. De hecho, esta disciplina ha crecido rápidamente en los úultimos años como respuesta a la avalancha de datos provenientes de distintos proyectos genómicos. Para alcanzar sus objetivos, la filogenómica depende, en gran medida, de los distintos métodos usados para generar árboles filogenéticos. Los árboles filogenéticos son las herramientas básicas de la filogenómica y sirven para representar como secuencias y especies se relacionan entre sí por ascendencia. Durante el desarrollo de mi tesis, he centrado mis esfuerzos en mejorar una pipeline (conjunto de programas ejecutados de forma controlada) automática que permite generar árboles filogenéticos con gran precisión, y como ofrecer estos datos a la comunidad científica a través de una base de datos. Entre los esfuerzos realizados para mejorar la pipeline, me he centrado especialmente en el post-procesamiento previo a cualquier análisis de alineamientos múltiples de secuencias, ya que la calidad del alineamiento determina la de los estudios posteriores. En un contexto más biológico, he usado esta pipeline junto con otras herramientas filogenómicas en el estudio de la posición filogenética de Microsporidia. Dadas sus características genómicas especiales, la evolución de Microsporidia constituye uno de los problemas clásicos y difíciles de resolver en filogenómica. Finalmente, he usado también la pipeline como parte de un nuevo método para seleccionar combinaciones óptimas de genes con potencial como marcadores filogenéticos. De hecho, he usado este método para identificar conjuntos de marcadores filogenéticos que permiten reconstruir con alto grado de precisión las relaciones evolutivas en Cyanobacterias y en Hongos. Lo más interesante de este método es que eval úa la fiabilidad de los marcadores en especies no usadas para su selección.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Florianópolis, 2010. O estudo da dinâmica dos parâmetros físicos, químicos e biológicos da água nas lagoas costeiras é essencial para entender como esses ecossistemas funcionam, o que por sua vez permite o desenvolvimento de estratégias adequadas de gerenciamento e conservação de seus recursos. Este estudo teve como objetivo compreender a dinâmica espacial e temporal da qualidade da água da lagoa do Peri (Florianópolis), bem como avaliar a resposta do fitoplâncton da referida lagoa (como clorofila-a) a aumentos de temperatura e de aporte de fósforo em experimentos em microcosmo em laboratório. Para tanto, foram realizadas coletas mensais no período de março/2008 a setembro/2009, em cinco pontos e quatro profundidades na lagoa. Os resultados obtidos mostraram homogeneidade espacial (horizontal e vertical) em todas as estações do ano para todos os parâmetros, o que foi atribuído à forte influência dos ventos e à baixa ocupação humana na bacia hidrográfica da lagoa. Variações sazonais foram observadas e podem ser explicadas principalmente por variações na temperatura, direção e intensidade do vento e no regime pluviométrico, característicos do clima subtropical. Ao comparar este estudo com outras duas pesquisas realizadas na lagoa do Peri em 1996 e 1998, não foram encontradas diferenças marcantes que evidenciem alterações na qualidade da água. Os fenômenos El Niño - La Niña podem ter influenciado nas pequenas variações de longo prazo observadas na qualidade da água. O uso de quatro diferentes índices de estado trófico mostrou que índices desenvolvidos para lagos temperados são inapropriados para uma lagoa subtropical como a lagoa do Peri. A lagoa foi classificada como oligotrófica para as concentrações de nutrientes e meso-eutrófica para transparência e clorofila-a, o que pode atribuído às altas densidades da cianobactéria Cylindrospermopsis racoborskii e às altas taxas de reciclagem observadas em corpos d'água mais quentes, quando comparados com os temperados. Os experimentos de microcosmo em laboratório mostraram que aumentos de 3°C e 5°C na temperatura da água não afetaram fortemente a biomassa fitoplanctônica nos experimentos de verão e outono, mas aumentos consideráveis foram observados nos microcosmos de inverno. O efeito do enriquecimento por fósforo sozinho normalmente foi negativo nas concentrações de clorofila-a, mas o efeito combinado do aumento da temperatura e do aporte de fósforo levou a aumentos significativos na clorofila-a na maioria dos microcosmos em todas as estações do ano em que se realizaram os experimentos.

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico FAPESPA - Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas UFPA - Universidade Federal do Pará A contaminação ambiental por arsênio vem aumentando nos últimos anos, seja através de fontes naturais ou antropogênicas, o que pode ocasionar uma maior exposição do homem a este composto tóxico. Vários estudos vêm analisando o potencial de espécies cianobacterianas como possíveis biorremediadoras na busca de soluções para diminuir os impactos causados por este metaloide. A cianobactéria filamentosa Phormidium sp. se destaca por apresentar mecanismos bem desenvolvidos de adaptação às diversas condições ambientais. O presente estudo objetivou analisar o perfil de resistência da Phormidium sp. em diferentes concentrações de arsenato de sódio. A cianobactéria foi inoculada em tubos contendo 4 mL de meio BG-11 líquido e diferentes concentrações de arsenato (5, 10, 30, 50, 100, 130, 150, 200 e 250 mM) e sem a presença do metaloide (controle) e cultivadas durante 20 dias a 25ºC, sem agitação e com fotoperíodo de 12/12 horas de luz/escuro. A toxicidade do arsenato para Phormidium sp. foi caracterizada pela inibição do crescimento, sendo este determinado pela concentração de clorofila a. Todas as condições foram realizadas em triplicatas. A determinação do arsênio total presente nas amostras foi obtida através da técnica de espectrometria de emissão óptica com plasma induzido, do Instituto Evandro Chagas. A resistência de Phormidium sp. ao arsenato foi observada em até 50 mM do composto (p>0,05). À partir de 100 mM de arsenato foi observada inibição do crescimento cianobacteriano (p0.05). Growth inhibition was observed above 100mM of arsenate (p

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior FAPESPA - Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas O arsênio é um metalóide tóxico que se tornou um problema de saúde pública em todo o mundo. Como forma de reduzir a contaminação ambiental por este metalóide, a qual é proveniente de atividades antropogênicas e naturais, a utilização de microorganismos em processos de biorremediação se tem mostrado uma estratégia promissora. A cianobactéria filamentosa homocitada, Geitlerinema unigranulatum UFV-E01, pertencente à ordem Pseudanabaenales, foi isolada de um ambiente contaminado por arsênio, sugerindo uma habilidade em lidar com o efeito tóxico deste metalóide. Com vista nisso, o presente trabalho objetivou caracterizar a resistência ao arsenato de sódio e quantificar o arsênio total extracelular da cianobactéria G. unigranulatum UFV-E01. As análises de resistência ao arsenato de sódio revelaram que a cianobactéria foi capaz de crescer em até 50 mM por 20 dias. Além disso, a cianobactéria G. unigranulatum UFV-E01 acumulou arsenato de sódio por 10 dias, reduzindo em até 67% o arsênio extracelular. Pelos dados obtidos neste estudo, a cianobactéria G. unigranulatum UFV-E01 foi capaz de resistir a altas concentrações de arsenato de sódio, no entanto outras análises, como a caracterização das vias metabólicas envolvidas no processo de resistência, devem ser realizadas para considerar sua aplicação em ambientes impactados por arsênio. Arsenic is a toxic metalloid that has become a public health problem worldwide. In order to reduce the environmental contamination by this metalloid, which is derived from natural and anthropogenic activities, the use of micro-organisms in bioremediation process has shown to be a promising strategy. A filamentous homocitada cyanobacterium belonging to the order Pseudanabaenales, Geitlerinema unigranulatum UFV-E01, was isolated from an environment contaminated by arsenic, suggesting an ability to deal with the toxic effect of this metalloid. In view of this, this study aimed to characterize the resistance to sodium arsenate and quantify the total arsenic extracellular cyanobacterium G. unigranulatum UFV-E01. Analyses of sodium arsenate resistance showed that the cyanobacterium was able to grow in 50 mM for 20 days. Furthermore, the cyanobacterium G. unigranulatum UFV-E01 accumulated sodium arsenate for 10 days, reducing up to 67% arsenic extracellular. From the data obtained in this study, the cyanobacterium G. unigranulatum UFV-E01 was able to withstand high concentrations of sodium arsenate, although other analysis, the characterization of the metabolic pathways involved in the resistance must be taken to consider their use in environments impacted by arsenic.

Submitted by Silvana Teresinha Dornelles Studzinski (sstudzinski) on 2016-02-29T18:12:33Z No. of bitstreams: 1 Andressa da Rosa Wieliczko_.pdf: 488574 bytes, checksum: 16db73f89fb232c4ea8cb16b034a8a94 (MD5) Made available in DSpace on 2016-02-29T18:12:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Andressa da Rosa Wieliczko_.pdf: 488574 bytes, checksum: 16db73f89fb232c4ea8cb16b034a8a94 (MD5) Previous issue date: 2012-07-31 CNPQ – Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico As alterações climáticas são consideradas uma das ameaças mais graves para os ecossistemas aquáticos ao redor do globo. Dentre as alterações previstas incluindo a dinâmica da comunidade fitoplanctônica, o aumento de cianobactérias está entre as previsões mais citadas. O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito combinado e isolado do aumento da temperatura e nutrientes na estrutura da comunidade fitoplanctônica em um grande lago raso subtropical. O estudo foi realizado em microcosmos, simulando possíveis cenários de alterações climáticas isoladamente e de forma combinada ao enriquecimento nutricional (N e P), a partir de amostras de inverno e verão. A adição isolada e ou combinada de temperatura e nutrientes influenciaram de forma pouco significativa às alterações da biomassa total, riqueza e diversidade de espécies da Lagoa Mangueira. A biomassa da classe Bacillariophyceae foi influenciada significativamente pelo efeito combinado dos fatores, enquanto o incremento significativo de biomassa de Cyanobacteria ocorreu somente diante do aquecimento e enriquecimento isolados. A composição de espécies descritoras nos períodos estudados não foi alterada. Isso indica que os aumentos de temperatura bem como o incremento nas concentrações de nutrientes, não foram suficientes para promover a alteração na estrutura da comunidade como um todo na Lagoa Mangueira, sendo que o turnover de espécies formadoras de floração não foi observado, como esperado. A resiliência dos ecossistemas aquáticos em função da amplitude das alterações climáticas pode ajudar a compreender as respostas destes ambientes diante dos inúmeros prognósticos e expectativas geradas. Climate change is considered one of the greatest threats to aquatic ecosystems around the globe. Among the planned changes including the dynamics of phytoplankton, the growth of cyanobacteria are among the most cited. The objective of this study was to evaluate the isolated and combined effects of increased temperature and nutrients on phytoplankton community structure in a large subtropical shallow lake. The study was conducted in microcosms to simulate possible scenarios of climate change alone and in combination with nutrient enrichment (N and P), from samples of winter and summer. The isolated and or combined influence increase of temperature and nutrients promoted non significant changes in total biomass, species richness and diversity of Lake Mangueira. Biomass of Bacillariophyceae was significantly influenced by the combined effect of factors, while the significant increase in biomass of Cyanobacteria occurred only under the isolated effects of heating and enrichment. Descriptors species composition in both periods was not altered. This indicated that the temperature increases and the increase in nutrient concentrations were not sufficient to promote changes in the phytoplankton community structure in Lake Mangueira, and the turnover of bloom-forming species was not observed, as expected. The resilience of aquatic ecosystems depending on the extent of climate change disturbance might contribute to understand the responses of these environments on the numerous predictions and expectations.