Seawater carbonate chemistry, growth rate and hatching processes of Symsagittifera roscoffensis during experiments, 2012

As a consequence of anthropogenic CO2 emissions, oceans are becoming more acidic, a phenomenon known as ocean acidification. Many marine species predicted to be sensitive to this stressor are photosymbiotic, including corals and foraminifera. However, the direct impact of ocean acidification on the relationship between the photosynthetic and nonphotosynthetic organism remains unclear and is complicated by other physiological processes known to be sensitive to ocean acidification (e.g. calcification and feeding). We have studied the impact of extreme pH decrease/pCO2 increase on the complete life cycle of the photosymbiotic, non-calcifying and pure autotrophic acoel worm, Symsagittifera roscoffensis. Our results show that this species is resistant to high pCO2 with no negative or even positive effects on fitness (survival, growth, fertility) and/or photosymbiotic relationship till pCO2 up to 54 K µatm. Some sub-lethal bleaching is only observed at pCO2 up to 270 K µatm when seawater is saturated by CO2. This indicates that photosymbiosis can be resistant to high pCO2. If such a finding would be confirmed in other photosymbiotic species, we could then hypothesize that negative impact of high pCO2 observed on other photosymbiotic species such as corals and foraminifera could occur through indirect impacts at other levels (calcification, feeding).

Dinoflagellate cycst in Neogene sediments of ODP Leg 178 holes

Protoperidiniacean dinoflagellate cysts were identified in 19 of 28 samples from two sites on the Antarctic Peninsula continental rise. Cysts are most common in the lower Pliocene and upper Miocene and include species of Brigantedinium, Lejeunecysta, and Selenopemphix. Autotrophic gonyaulacacean dinoflagellate cysts are very rare in the samples. The dominance of taxa derived from assumed heterotrophic dinoflagellate motile forms may indicate high nutrient content in the surface waters, which sustained a considerable diatom population.

Rate of Belowground Carbon Allocation Differs with Successional Habit of Two Afromontane Trees

Background: Anthropogenic disturbance of old-growth tropical forests increases the abundance of early successional tree species at the cost of late successional ones. Quantifying differences in terms of carbon allocation and the proportion of recently fixed carbon in soil CO2 efflux is crucial for addressing the carbon footprint of creeping degradation. Methodology: We compared the carbon allocation pattern of the late successional gymnosperm Podocarpus falcatus (Thunb.) Mirb. and the early successional (gap filling) angiosperm Croton macrostachyus Hochst. es Del. in an Ethiopian Afromontane forest by whole tree (CO2)-C-13 pulse labeling. Over a one-year period we monitored the temporal resolution of the label in the foliage, the phloem sap, the arbuscular mycorrhiza, and in soil-derived CO2. Further, we quantified the overall losses of assimilated C-13 with soil CO2 efflux. Principal Findings: C-13 in leaves of C. macrostachyus declined more rapidly with a larger size of a fast pool (64% vs. 50% of the assimilated carbon), having a shorter mean residence time (14 h vs. 55 h) as in leaves of P. falcatus. Phloem sap velocity was about 4 times higher for C. macrostachyus. Likewise, the label appeared earlier in the arbuscular mycorrhiza of C. macrostachyus and in the soil CO2 efflux as in case of P. falcatus (24 h vs. 72 h). Within one year soil CO2 efflux amounted to a loss of 32% of assimilated carbon for the gap filling tree and to 15% for the late successional one. Conclusions: Our results showed clear differences in carbon allocation patterns between tree species, although we caution that this experiment was unreplicated. A shift in tree species composition of tropical montane forests (e. g., by degradation) accelerates carbon allocation belowground and increases respiratory carbon losses by the autotrophic community. If ongoing disturbance keeps early successional species in dominance, the larger allocation to fast cycling compartments may deplete soil organic carbon in the long run.

Crescimento celular e produção de carotenoides pela microalga haematococcus pluvialis

O crescimento celular da microalga Haematococcus pluvialis e a bioprodução de carotenoides são influenciados pelas diferentes condições de cultivo. Dentre os corantes naturais, a astaxantina tem importante aplicação farmacêutica, cosmética e na indústria de alimentos. Este pigmento além de colorir, possui propriedades biológicas, dentre elas a atividade antioxidante. A produção de astaxantina através do cultivo de H. pluvialis pode alcançar até 4% do peso seco da microalga. O objetivo desse trabalho foi avaliar o crescimento celular, bem como a produção de carotenoides pela microalga Haematococcus pluvialis em diferentes condições de cultivo e a atividade antioxidante dos extratos carotenogênicos. Foram utilizados os meios autotróficos Blue Green-11 (BG-11), BAR (Barbera Medium) e BBM (Bold Basal Medium) e os meios mixotróficos BBM e glicose e BBM e acetato de sódio, empregando 10 ou 20% de inóculo em pHs iniciais de 6, 7 ou 8, aeração de 0,30 L.min-1 , sob iluminância de 6 Klx, 24±1ºC durante 15 dias em fotobiorreatores de 1 L. A concentração celular foi avaliada diariamente através de leitura de absorvância a 560 nm. A ruptura celular foi realizada através de 0,05 g de células secas com 2 mL de dimetilsulfóxido e a concentração de carotenoides totais determinada a partir de leitura espectrofotométrica a 474 nm. Os meios de cultivo BG-11, BBM e glicose e BBM e acetato de sódio apresentaram, respectivamente, o maior crescimento celular e produção de carotenoides totais de 0,64, 1,18 e 0,68 g.L-1 , e 3026,66, 2623,12 e 2635,38 µg.g-1 , empregando 10% de inóculo em pH inicial de 7. Com base nesses resultados, foram selecionados esses três meios para dar continuidade ao trabalho. O meio de cultivo BBM e acetato de sódio obteve o melhor valor de concentração celular máxima, com 1,29±0,07 g.L-1 e de carotenoides totais 5653,56 µg.g-1 empregando pH inicial de 7 e concentração de inóculo de 20%. Este meio foi selecionado para a realização dos cultivos com injeção de 30 % de CO2 uma vez ao dia durante 1 hora, realizados durante 22 dias, em pH inicial de 7 e 20% de inóculo, com 30% de injeção de CO2 uma vez ao dia durante 1 hora. Nestas condições o crescimento celular alcançou o máximo de 1,13 g.L-1 (10 dias), carotenoides totais específicos de 2949,91 µg.g-1 e volumétricos de 764,79 µg.g-1 .L-1 (22 dias). A capacidade antioxidante dos extratos carotenogênicos também foi avaliada pelos métodos DPPH, FRAP e ABTS, não sendo possível quantificá-la através do DPPH e FRAP. Por outro lado, utilizando o método ABTS, em 90 minutos de reação, o poder de inibição encontrado foi de 35,70 % μg-1 . Assim, a condição que mais se destaca é a utilização do meio de cultivo BBM e acetato de sódio, com pH inicial 7, com 20% de inóculo, 0,30 L.min-1 de aeração, 6 Klx e 24±1ºC, uma vez que o crescimento celular e a bioprodução de carotenoides foi significativamente superior quando comparada às demais condições estudadas. Além disso, os carotenoides produzidos pela H. pluvialis, nesta condição, apresentaram capacidade antioxidativa.

Cultivo de microalgas utilizando pentoses como fonte de carbono

As microalgas podem ser consideradas como um dos mais eficientes sistemas biológicos de transformação de energia solar em compostos orgânicos. Quando cultivadas em meios adequados, certas espécies podem duplicar sua biomassa diariamente. Além disso, possuem inúmeras vantagens, como: elevada velocidade de crescimento; potencial para absorver CO2, reduzindo assim a quantidade de emissões deste gás na atmosfera e diminuindo o efeito estufa. O objetivo do trabalho foi estudar o efeito do uso de pentoses no cultivo de Chlorella minutissima, Chlorella vulgaris, Chlorella homosphaera, Dunaliella salina, Spirulina paracas e Synechococcus nidulans, avaliando o perfil cinético do crescimento e a capacidade de produção de carboidratos e proteínas. Para o cultivo das microalgas foram utilizados os meios: Zarrouk, Bristol`S Modificado e DUN. Em todos os meios o componente nitrogenado foi reduzido pela metade e utilizado 1%, 5%, 10%, 20% e 30% de pentoses, com concentrações de xilose e arabinose que representassem as mesmas presentes em caldo hidrolisado do bagaço de cana de açúcar pré-tratado. Os cultivos foram realizados em fotobiorreatores de 2 L, mantidos em estufa a 30 ºC, fotoperíodo de 12h claro/escuro e 2500 Lx, com agitação a uma vazão de 0,75 v.v.m. . O crescimento de biomassa foi monitorado diariamente pela densidade ótica das culturas em espectrofotômetro a 670nm. Foram avaliados parâmetros cinéticos como a concentração máxima de biomassa, produtividade máxima e velocidade específica máxima de crescimento. A determinação do consumo das pentoses foi realizada através da metodologia de Somogy e Nelson, para a determinação de carboidratos foi utilizada uma adaptação do método do ácido 3,5 dinitro salicílico, as proteínas foram quantificadas pelo método de micro-Kjeldahl. Todas as microalgas foram capazes de consumir em no máximo quatro dias as concentrações de pentoses, e logo após esta etapa mixotrófica manter-se em crescimento autotrófico, destacando-se as cepas de Dunaliella salina e Synechococcus nidulans que esgotaram as maiores concentrações utililizadas em dois dias de cultivo. Para as cianobactérias estudadas, Spirulina paracas cultivada com 10% de C5, foi a que obteve os melhores resultados de concentração celular, produtividade e velocidade específica de crescimento máxima, 1,364 g.L-1 , 0,128 g.L-1 .dia-1 e 0,240 dia-1 . Em relação ao efeito na composição da biomassa, Synechococcus nidulans produziu o maior teor de proteínas, 62,9%, nos ensaios com 10% de C5. Já as cepas de Chlorophytas os melhores resultados foram obtidos com o uso de 5% de C5, para os parâmetros cinéticos destacam-se os valores encontrados para Dunaliella salina, onde a maior concentração de biomassa, produtividade e velocidade específica de crescimento foram 1,246 g.L-1 , 0,091 g.L- 1 .dia-1 e 0,379 dia-1 , respectivamente. Chlorella minutissima e Dunaliella salina foram as melhores produtoras de carboidratos, alcançando 58,6%/0,3 g.L-1 e 23,07%/0,29 g.L-1 ,respecivamente. Logo, o uso de pentoses nas microalgas em substituição as fontes tradicionais de carbono, resultou no crescimento das mesmas, o que mostra que estas podem agir como intermediários para a absorção de açúcares de cinco carbonos.

Tracking changes to a microplankton community in a North Atlantic sea loch using the microplankton index PI(mp).

Microplankton plays a vital part in marine ecosystems and its importance has been recognised by the inclusion of microplankton community composition in regulatory frameworks such as the European Water Framework Directive and the Marine Strategy Framework Directive as an indicator of ecological status. Quantitative techniques are therefore required to assess the environmental status of the microplankton in a water body. Here we demonstrate the use of a method known as the Microplankton Index PI(mp) to evaluate changes in the microplankton community of the West coast Scottish Sea Loch Creran. Microplankton in this fjord has been studied since the 1970’s providing a data set spanning four decades. Our analysis compares an arbitrarily chosen reference period between 1979 and 1981 with a period between 2011 and 2013 and demonstrates that between these two periods community structure has changed considerably with a substantial drop in the numbers of observed diatoms accompanied by a rise in the number of autotrophic/mixotrophic dinoflagellates as well as an increase in the potentially toxin producing genus Pseudo-nitzschia and that these are related to changes in both the intensity and timing of local patterns of precipitation. The PI(mp) is shown to be a useful and robust method to visualise and quantify changes in the underlying structure of the microplankton community and is a powerful addition to the toolbox of techniques needed to determine the health of our seas.

Cultivo de microalgas para produção de biossurfactantes

Há uma crescente procura por alimentos mais saudáveis e seguros para atender uma população cada vez maior e mais exigente. Nos últimos anos o interesse por surfactantes de origem microbiana tem aumentado significativamente em decorrência de serem naturalmente biodegradáveis diminuindo assim o impacto ambiental. Uma grande variedade de microorganismos produz biossurfactantes, sendo que o tipo, a quantidade e a qualidade do biossurfactante são influenciados pelos constituintes do meio, tais como, fontes de carbono, nitrogênio e sais inorgânicos, além das condições de cultivo, como pH, temperatura, agitação e disponibilidade de oxigênio. Os biossurfactantes são metabólitos microbianos de superfície ativa que apresentam uma vasta aplicação no setor industrial. Os objetivos deste trabalho foram selecionar microalgas com potencial para produzir biossurfactantes e estudar a produção por microalgas em diferentes fotobiorreatores e condições nutricionais. O trabalho foi dividido em quatro etapas: 1) cultivo autotrófico e mixotrófico de microalgas para produção de biossurfactantes; 2) Seleção de microalgas para produção de biossurfactantes; 3) Produção de biossurfactantes por microalgas em diferentes fotobiorreatores e 4) Cultivo outdoor da microalga marinha Tetraselmis suecica OR para produção de biossurfactantes. Na primeira etapa Spirulina sp. LEB-18, Synechococcus nidulans LEB-25, Chlorella vulgaris LEB-106, Chlorella minutissima LEB-108 e Chlorella homosphaera foram cultivadas com glicose (cultivo mixotrófico). Spirulina sp. LEB-18 apresentou concentrações máximas de biomassa (2,55 g.L-1 ) quando foi utilizada 5 g.L-1 de glicose no meio de cultivo. A tensão superficial dos meios das microalgas foi reduzida de 70 para 43 mN.m-1 para as microalgas estudadas utilizando glicose como fonte de carbono. Resultados da segunda etapa mostraram que a microalga Scenedesmus sp. 3PAV3 apresentou valor de atividade emulsificante óleo em água (AE o/a) superior (339,8 UE.g-1 ) ao encontrado para as demais microalgas. Os menores valores de tensões superficiais variaram de 27,4 a 31,2 mN.m-1 . Na terceira etapa verificou-se que a microalga Chlorella sp. PROD1 apresentou valor de AE o/a semelhante (258,2 UE g -1 ) ao encontrado para o emulsificante comercial lecitina de soja (257,0 UE g -1 ) e ambas as microalgas estudadas alcançaram valores de tensões superficiais abaixo de 30 mN.m -1 . Na última etapa, Tetraselmis suecica OR cultivada em fotobiorreator do tipo Green Wall Panel apresentou menores valores de tensões superficiais para cultura com limitação de nitrogênio. Os resultados demonstraram a potencialidade das microalgas estudadas na produção de biossurfactantes, tanto pela redução da tensão superficial e interfacial, como pelo aumento da atividade emulsificante, confirmando uma possível aplicação como emulsificante, detergente, lubrificante, estabilizante, entre outras.

Dinâmica de nitrogênio em cultivo heterotrófico a partir de cianobactéria sob o escopo de biorrefinarias agroindustriais

O trabalho teve por objetivo avaliar a dinâmica de nitrogênio, em cultivo heterotrófico, a partir da cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli, sob o escopo de uma biorrefinaria. Neste sentido, foi avaliada a contribuição dos compostos nitrogenados não proteicos, na dinâmica de distribuição do nitrogênio, na biomassa gerada pelo micro-organismo em estudo, quando cultivado em sistema autotrófico e heterotrófico. Para o cultivo em condições autotróficas, foi utilizado o meio padrão BG-11, enquanto que, para o cultivo em condições heterotróficas, foi empregado o efluente da indústria de laticínios. Inicialmente, foi avaliada a contribuição dos pigmentos na fração nitrogenada não proteica tendo como base dois experimentos. No primeiro experimento foi selecionada a melhor condição para a produção de pigmentos, expressos pela clorofila-a em sistema heterotrófico, tendo como base os parâmetros C/N (20, 40 e 60), N/P (5, 10 e 15) e concentração de inóculo (100, 200 e 300 mg.L-1), mediante um planejamento fatorial 23 . Os experimentos foram conduzidos em biorreator heterotrófico a 20°C, pH 7,6 e aeração contínua de 1VVM. A melhor condição de produção de pigmento foi indicada como sendo a 200 mg.L-1 de concentração celular, razões C/N 20 e N/P 10. Com base nestes resultados, um segundo experimento foi delineado, visando avaliar a contribuição de pigmentos na fração de nitrogênio não proteico, bem como avaliar a produção de clorofila-a e ficobiliproteínas (ficocianina, aloficocianina e ficoeritrina), sob influência da luz e do meio de cultivo. Foi possível destacar teores superiores de ficobiliproteínas na biomassa gerada no cultivo heterotrófico. No entanto, com notada diferença (p≤0,05) nos teores de clorofila-a, quando são comparadas as concentrações na biomassa de meios autotróficos (10,7 mg.g-1) e heterotróficos (1,0 mg.g-1). Fato este compensado pelo menor tempo de cultivo registrado para atingir o final do experimento, quando o micro-organismo é cultivado em condições heterotróficas. Fica demonstrado assim, ainda, a importante contribuição dos pigmentos na fração de nitrogênio não proteico. Na sequência, um terceiro e quarto experimentos foram delineados, visando avaliar a influência do nitrogênio inorgânico intracelular na fração não proteica e na produção de proteína, assim como a caracterização da fração proteica quanto ao seu perfil aminoacídico. O estudo da dinâmica do nitrogênio intracelular demonstrou que o N-NH4 + foi a forma nitrogenada predominante, perfazendo importante fração de N-NP, sendo, portanto, os teores de N-NP significativamente dependente dos teores de pigmentos e nitrogênio intracelular. Os aminogramas das biomassas geradas pelos cultivos autotróficos e heterotróficos indicaram como aminoácidos majoritários o ácido glutâmico e aspártico, seguidos por valina, leucina e isoleucina, e como minoritários, lisina, glicina e metionina. O perfil aminoacídico caracterizou-se por apresentar aminoácidos essenciais como isoleucina, metionina + cisteína, fenilalanina + tirosina, valina e treonina em concentrações superiores ao preconizado pela FAO/WHO. A caracterização da fração proteica quanto ao perfil aminoacídico qualificou esta biomassa como fonte potencial de proteína. Os resultados obtidos neste trabalho demonstram a influência e dinâmica de distribuição dos compostos nitrogenados em Aphanothece microscopica Nägeli. Fica demonstrado, ainda, que a implementação do conceito de biorrefino, no tipo de agroindústria estudado, poderá representar importantes possibilidades de aproveitamento sustentável do efluente gerado.

Síntese, extração e caracterização de biopolímeros de origem microalgal para desenvolvimento de nanofibras

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.

Light and dark carbon uptake by Dinophysis species in comparison to other photosynthetic and heterotrophic dinoflagellates

The marine dinoflagellate genus Dinophysis includes species that are the causative agents of diarrhetic shellfish poisoning (DSP). Recent findings indicate that some Dinophysis species are mixotrophic, i.e. capable of both autotrophic and heterotrophic nutrition. We investigated inorganic (and organic) carbon uptake by several species of Dinophysis in the Light and dark using the 'single-cell C-14 method', and compared uptake rates with those of photosynthetic Ceratium species and heterotrophic dinoflagellates in the genus Protoperidinium. Experiments were conducted with water from the Gullmar Fjord and from the Koster Strait (Swedish west coast). Nutrient-enriched phytoplankton from surface water samples were concentrated (20 to 70 mu m) and incubated at in situ temperature under artificial light conditions with high concentrations of inorganic C-14 (1 mu Ci ml(-1)). Individual cells of each desired species were manually isolated under a microscope and transferred to scintillation vials. C. tripes showed net C-14 uptake only during light periods, whereas both C. lineatum and C. furca showed C-14 uptake in the Light as well as uptake (and sometimes losses) in the dark. Dinophysis species had similar carbon fixation rates in Light compared to Ceratium species. For D. acuminata and D. norvegica, net carbon uptake occurred in both Light and dark periods. D. acuta showed a loss of carbon in the dark in one experiment, but in another, dark C uptake was significantly higher than uptake in Light. When exposed to Light, C. furca, D. norvegica and D. acuta had high specific carbon uptake rates. Growth rates for the different species were calculated from C-14 uptake by the cells during the first hours of incubation in light. D. acuminata and D. norvegica had similar maximum growth rates, 0.59 and 0.63 d(-1) (mu); the maximum growth rate of D. acuta was lower (0.41 d(-1)). The positive dark carbon uptake by Dinophysis may suggest a mixotrophic mode of nutrition. In one experiment, both D. norvegica and D. acuta showed a significantly higher carbon uptake in a dark bottle than in a Light bottle, which would be consistent with uptake of C-14-labeled organic matter by D. norvegica and D. acuta. Demonstration of direct uptake of dissolved and particulate organic matter would provide conclusive evidence of mixotrophy and this will require the development of new protocols for measuring organic matter uptake applicable to Dinophysis in the natural assemblages.

Influência do sistema anteoxidante da catalase no ciclo do glioxilato durante o estabelecimento pós-germinativo de cártamo (Carthamus tinctorius L.) e de girassol (Helianthus annuus L.)

Oilseeds are a high-value natural resource, due to its use as a substitute for petroleum. However, the storage time can reduce seed viability and oil quality. Therefore, scientific efforts have been made to provide a increment of storage time, germination rates and plant establishment of high-value oilseeds. The seedling establishment depends of the plant pass over the functional transition stage, characterized by a metabolic change from heterotrophic condition to autotrophic one. The storage oil mobilization is performed by β-oxidation process and the glyoxylate cycle. Also, the functional transition involves acclimation to photosynthetic condition, which generally includes the participation of antioxidant system and the reactive oxygen species, the latter are produced in various reactions of primary and secondary metabolism. In the present study, Catalase was inhibited during the functional transition of sunflower and safflower, after were performed many analyzes to elucidate the effects caused on the SOD and APX antioxidant systems. Also, were checked the changes in expression pattern of the glyoxylate cycle enzymes markers, ICL and MLS. It was observed that after CAT inhibition, the SOD and APX antioxidant systems allow the seedling establishment. Besides, was verified that both oilseeds can be accelerate the reverse mobilization and the photosynthetic establishment when Catalase activity has dramatically decreased

Microbiologia do ciclo do nitrogênio em solos do cerrado

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Microbiana, 2016.

Purple bacteria for the biotechnological valorisation of agro-industrial streams

Waste management worldwide has received increasing attention from global policies in recent years. In particular, agro-industrial streams represent a global concern due to the huge volumes generated and a high number of residues, which produce an environmental and economic impact on the ecosystem. The use of biotechnological approaches to treat these streams could allow the production of desirable by-products to be reinjected into the production cycle through sustainable processes. Purple phototrophic bacteria (PPB) are targeted as microorganisms capable to reduce the pressure of agro-industrial streams on environmental issues, due to their metabolic versatility (autotrophic and/or heterotrophic growth under different conditions). This Ph.D. research project aims to assess the effectiveness of PPB cultivation for industrial streams valorisation in the applications of biogas desulfurization and microbial protein production. For these purposes, the first part of the present work is dedicated to the cultivation of purple sulfur bacteria (PSB) for biogas streams upgrading, cleaning biogas from sulfur compounds (H2S), and producing elemental sulfur (S0), potentially suitable as a slow-release fertilizer. The second part of the thesis, instead, sees the application of purple non-sulfur bacteria (PNSB) on streams rich in organics, such as molasses, generating biomass with high content of proteins and pigments, useful as supplements in animal feed. The assessment of the main metabolic mechanisms involved in the two processes is evaluated at a laboratory scale using flasks and a photobioreactor, to define the consumption of substrates and the accumulation of products both in the autotrophic (on biogas) and in heterotrophic grow (on molasses). In conclusion, the effectiveness of processes employing PPB for a sustainable valorisation of several agro-industrial streams has been proved promising, using actual residues, and coupling their treatments with the production of added-value by-products.