Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/48456
Type: Dissertação
Title: Diversidade de fungos presentes em lagos da Antártica e detecção de enzimas e biossurfactantes de interesse industrial
Authors: Láuren Machado Drumond de Souza
First Advisor: Luiz Henrique Rosa
First Co-advisor: Mayara Baptistucci Ogaki
Abstract: A Antártica é conhecida por suas características ambientais extremas com baixas temperaturas, salinidade elevada, alta exposição à radiação UV, dessecação, escassez de nutrientes, variações de pH e ciclos de congelamento e degelo. Frente a estas condições limitantes à vida, os micro-organismos representam as formas de vida dominante nesse ambiente. Os micro-organismos residentes na Antártica são conhecidos como extremófilos, pois possuem estratégias adaptativas para garantir sua sobrevivência frente às condições extremas da região. Entre os micro-organismos antárticos, as comunidades de fungos presentes nos lagos se destacam, pois são os responsáveis por ciclos biogeoquímicos e mineralização da matéria orgânica presente nesses habitats e, consequentemente, são potenciais produtores de enzimas ativas em baixas temperaturas de grande interesse industrial, as quais podem ser até 10 vezes mais ativas em baixas temperaturas quando comparadas às dos mesofílicos. Considerando a capacidade dos fungos antárticos em produzir diversas enzimas com potencial biotecnológico, o objetivo do presente trabalho foi caracterizar os fungos residentes em lagos da Península Antártica e avalia-los quanto à produção de enzimas e biossurfactantes de interesse industrial. Os fungos foram obtidos de dois lagos antárticos, o primeiro localizado na ponta Hennequin, na Ilha Rei George, utilizando iscas de barbante submersas por dois anos e o segundo a partir de biofilmes formados no Kroner Lake, na Ilha Deception. Nos substratos avaliados foram obtidos 154 isolados fúngicos cultiváveis, dos quais 89 (58%) foram respresentados por fungos filamentosos e 65 (42%) por leveduras. Desses isolados, 94 (61%) foram obtidos das iscas de barbante coletadas na Ilha Rei George, sendo 45 (48%) fungos filamentosos e 49 (52%) leveduras. Os outros 60 (39%) isolados foram obtidos do biofilme coletado na Ilha Deception, sendo 44 (73%) fungos filamentosos e 16 (27%) leveduras. O filo Ascomycota foi o mais abundante e representado por 89 (58%) isolados, seguido por Basidiomycota com 58 (38%) isolados e, por último, Mortierellomycota com sete (4%) isolados. Dos 94 isolados do barbante, Thelebolus globosus com 24 (26%) isolados e Goffeauzyma sp. com 19 (20%) isolados foram o fungo filamentoso e a levedura, respectivamente, mais abundantes. Já com relação aos 60 isolados do biofilme, Pseudogymnoascus verrucosus, com 27 (45%) isolados, foi o táxon mais abundante entre os fungos filamentosos e Metschnikowia australis a levedura mais abundante, com cinco (8%) isolados. Nos testes enzimáticos com os fungos cultiváveis, 133 isolados do barbante e do biofilme foram avaliados para a produção das enzimas celulase, protease, lipase, agarase, carragenase, invertase, amilase, esterase, pectinase, inulinase e gelatinase. A enzima mais comumente dectada foi protease (77%), seguida por lipase (63%); já as menos produzidas foram celulase (32%) e pectinase (12%). Os mesmos 133 isolados foram submetidos ao teste de colapso da gota para a avaliação da produção de biossurfactantes e todos os isolados apresentaram resultado negativo. Com relação aos fungos não cultiváveis, caracterizados nas iscas de barbante obtidas dos lagos de ponta Hennequin da Ilha Rei George e Soto da Ilha Deception, foram detectadas 258.326 leituras de DNA distribuídas em 34 amplicon sequence variants (ASVs) pertencentes aos filos Ascomycota, Basidiomycota, Mortierellomycota, Chytridiomycota e Rozellomycota. A maioria das ASVs (27) foi detectada no lago Hennequin e 13 ASVs detectadas no lago Soto. Tetracladium marchalianum, Tetracladium sp., Rozellomycota sp., Fungal sp. 1 e Fungal sp. 2 foram os táxons mais comuns dentro das comunidades de fungos dos lagos. Tetracladium marchalianum (142.805) e Tetracladium sp. (99.392) apresentaram os maiores números de leituras de DNA. Os dados obtidos nesse trabalho contribuem para ampliar o conhecimento das comunidades fúngicas presentes nos ambientes lacustres oligotróficos da Antártica com a presença de táxons endêmicos e cosmopolitas adaptados ao frio, bem como possíveis espécies novas. Estes fungos residentes nos lagos antárticos demonstraram ser potenciais fontes de diferentes enzimas, as quais podem ter sua atividade em baixas temperaturas e, por isso, representarem grande potencial para uso biotecnológico no setor industrial.
Abstract: Antarctica is known for its extreme environmental characteristics with low temperatures, high salinity, high exposure to UV radiation, desiccation, nutrient scarcity, pH variations and freeze-thaw cycles. Faced with these life-limiting conditions, microorganisms represent the dominant forms of life in this environment.. The microorganisms residing in Antarctica are known as extremophiles, as they have adaptive strategies to ensure their survival in the face of extreme conditions in the region. Among the Antarctic microorganisms, fungal communities present in lakes stand out, as they are responsible for biogeochemical cycles and mineralization of organic matter present in these habitats and, consequently, are potential producers of enzymes active at low temperatures of great industrial interest, which can be up to 10 times more active at low temperatures compared to mesophilics. Considering the capacity of Antarctic fungi to produce several enzymes with biotechnological potential, the objective of the present work was to characterize the resident fungi in lakes of the Antarctic Peninsula and evaluate them regarding the production of enzymes and biosurfactants of industrial interest. The fungi were obtained from two Antarctic lakes, the first located at the Hennequin Point, on King George Island, using submerged string baits for two years and the second from biofilms formed at Kroner Lake, on Deception Island. In the evaluated substrates, 154 cultivable fungal isolates were obtained, of which 89 (58%) were represented by filamentous fungi and 65 (42%) by yeasts. Of these isolates, 94 (61%) were obtained from string baits collected on King George Island, 45 (48%) of which were filamentous fungi and 49 (52%) yeasts. The other 60 (39%) isolates were obtained from the biofilm collected on Deception Island, being 44 (73%) filamentous fungi and 16 (27%) yeasts. The phylum Ascomycota was the most abundant and represented by 89 (58%) isolates, followed by Basidiomycota with 58 (38%) isolates and, finally, Mortierellomycota with seven (4%) isolates. Of the 94 isolates from string baits, Thelebolus globosus with 24 (26%) isolates and Goffeauzyma sp. with 19 (20%) isolated were the filamentous fungus and yeast, respectively, more abundant. Regarding the 60 isolates from the biofilm, Pseudogymnoascus verrucosus, with 27 (45%) isolates, was the most abundant taxon among the filamentous fungi and Metschnikowia australis the most abundant yeast, with five (8%) isolates. In enzymatic tests with cultivable fungi, 133 isolates from string and biofilm were evaluated for the production of cellulase, protease, lipase, agarase, carrageenase, invertase, amylase, esterase, pectinase, inulinase and gelatinase enzymes. The most commonly detected enzyme was protease (77%), followed by lipase (63%); the least produced were cellulase (32%) and pectinase (12%). The same 133 isolates were submitted to the drop-collapse test to evaluate the production of biosurfactants and all isolates were negative. Regarding the uncultivable fungi, characterized in the string baits obtained from the lakes of Hennequin Point on King George Island and Soto on Deception Island, 258.326 DNA reads were detected distributed in 34 amplicon sequence variants (ASVs) belonging to the phyla Ascomycota, Basidiomycota, Mortierellomycota, Chytridiomycota and Rozellomycota. The majority of ASVs (27) were detected in Lake Hennequin and 13 ASVs detected in Lake Soto. Tetracladium marchlianum, Tetracladium sp., Rozellomycota sp., Fungal sp. 1 and Fungal sp. 2 were the most common taxa within the lake fungus communities. Tetracladium marchlianum (142.805) and Tetracladium sp. (99.392) had the highest numbers of DNA reads. The data obtained in this work contribute to broaden the knowledge of fungal communities present in oligotrophic lacustrine environments in Antarctica with the presence of endemic and cosmopolitan taxa adapted to cold, as well as possible new species. These fungi residing in Antarctic lakes proved to be potential sources of different enzymes, which can have their activity at low temperatures and, therefore, represent great potential for biotechnological use in the industrial sector.
Subject: Microbiologia
Regiões Antárticas
Enzimas
Tensoativos
Fungos
Diversidade
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICB - DEPARTAMENTO DE MICROBIOLOGIA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Microbiologia
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/48456
Issue Date: 20-Aug-2021
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