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http://hdl.handle.net/1843/51799
Type: | Dissertação |
Title: | Efeitos fisiológicos, morfológicos, ultraestruturais e potencial biorremediador de cianobactérias cultivadas com o fornecimento supra-ótimo de manganês |
Authors: | Karen Ann Ferreira Moura |
First Advisor: | Francisco Antônio Rodrigues Barbosa |
First Co-advisor: | Claudineia Lizieri dos Santos |
metadata.dc.contributor.advisor-co2: | Maione Wittig Franco |
Abstract: | Embora o manganês (Mn) seja um micronutriente essencial, é tóxico em altas concentrações. Este elemento é também um poluente proviente de rejeitos de atividades industriais e de mineração. Os efeitos tóxicos de Mn são bem conhecidos em plantas terrestres, mas mal compreendidos em comunidades aquáticas, especialmente em cianobactérias. Os objetivos deste trabalho foram analisar os efeitos tóxicos desse elemento e analisar o potencial de remoção de Mn do meio de cultivo por cianobactérias, visando sua aplicação na biorremediação do Mn de ambientes aquáticos contaminados. Foram selecionadas duas cepas, devido a distinção morfológica dos grupos, sendo uma cepa unicelular, colonial (Microcystis novacekii – BA005); e uma heterocitada, filamentosa (Nostoc paludosum – BA033). Aqui, os efeitos da exposição ao Mn nas duas cepas de cianobactérias (BA005 e BA033) foram avaliados através de análises fisiológicas, morfológicas e ultraestruturais. As concentrações de Mn de 7.0, 10.5, 15.7, 23.6 e 35.4 mg · L-1 para BA005 e 15.0, 22.5, 33.7, 50.6 e 76.0 mg · L-1 para BA033 foram utilizadas para análises. Os efeitos do Mn foram avaliados pelo teste de inibição da taxa de crescimento (EC50), teor de clorofila a e quantificação da acumulação de Mn na biomassa de cianobactérias, após 96 h de exposição. BA005 mostrou-se mais sensível ao Mn do que BA033, com EC50 de 16 mg · L-1 para BA005 e 39 mg · L-1 para BA033. Além disso, redução de 56% e 54% no conteúdo de clorofila a, associada a alterações ultraestruturais foram observadas em concentrações de Mn maiores que 23.6 mg · L-1 e 33.7 mg · L-1 para BA005 e BA033, respectivamente. Danos nas camadas do envoltório celular (aumento do espaço periplásmico), surgimento de espaços intratilacóides e grânulos de polifosfato, bem como aumento do número de carboxissomos foram observados em altas concentrações de Mn. Apesar da cepa BA033 ter mostrado mais resistente ao metal, sobrevivendo em concentrações mais elevadas, BA005 mostrou-se mais eficiente na remoção do metal, atingindo remoção de aproximadamente 100% na concentração 10.5 mg · L-1 Mn. Em conjunto, nossos resultados demonstram a importância dos estudos toxicológicos para uma melhor compreensão dos efeitos do Mn em cepas de cianobactérias, além de aferir sobre potencial biorremediador de Mn por cianobactérias. |
Abstract: | Although manganese (Mn) is an essential micronutrient, it is toxic at high concentrations. This element is also a pollutant from waste from industrial and mining activities. The toxic effects of Mn are well known in terrestrial plants, but poorly understood in aquatic communities, especially in cyanobacteria. The objectives of this work were to analyze the toxic effects of this element and to analyze the potential of removal of Mn from the culture medium by cyanobacteria, aiming its application in the bioremediation of the Mn of contaminated aquatic environments. Two strains were selected, due to the morphological distinction of the groups, being a unicellular, colonial strain (Microcystis novacekii - BA005); and a heterocyte filamentous (Nostoc paludosum - BA033). Here, the effects of exposure to Mn in the two strains of cyanobacteria (BA005 and BA033) were evaluated through physiological, morphological and ultrastructural analyzes. The concentrations of Mn of 7.0, 10.5, 15.7, 23.6 and 35.4 mg · L-1 for BA005 and 15.0, 22.5, 33.7, 50.6 and 76.0 mg · L-1 for BA033 were used for analysis. The effects of Mn were evaluated by the growth inhibition test (EC50), chlorophyll a content and quantification of Mn accumulation in cyanobacteria biomass after 96 h of exposure. BA005 was more sensitive to Mn than BA033, with EC50 from 16 mg · L-1 to BA005 and 39 mg · L-1 to BA033. In addition, 56% and 54% reduction in chlorophyll a content associated with ultrastructural changes were observed at concentrations of Mn greater than 23.6 mg · L-1 and 33.7 mg · L-1 for BA005 and BA033, respectively. Damage to the cell envelope layers (increase of the periplasmic space), appearance of intrathylakoidal spaces and polyphosphate granules, as well as increase in the number of carboxy-enzymes were observed at high concentrations of Mn. Although the BA033 strain showed to be more resistant to the metal, surviving in higher concentrations, BA005 showed to be more efficient in the removal of the metal, achieving a removal of approximately 100% in the concentration 10.5 mg · L-1 Mn. Together, our results demonstrate the importance of toxicological studies for a better understanding of the effects of Mn on cyanobacteria strains, as well as on the bioreactor potential of Mn by cyanobacteria. |
Subject: | Ecologia Ecotoxicologia Cianobactérias Manganês Biodegradação ambiental Metais |
language: | por |
metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
Publisher Initials: | UFMG |
metadata.dc.publisher.department: | ICB - DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA GERAL |
metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Ecologia, Conservacao e Manejo da Vida Silvestre |
Rights: | Acesso Aberto |
URI: | http://hdl.handle.net/1843/51799 |
Issue Date: | 24-Feb-2017 |
Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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