Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/55534
Type: Tese
Title: Identificação e aplicações biotecnológicas de leveduras isoladas de larvas, intestino de besouros, galerias e madeira em decomposição em áreas de floresta amazônica brasileira
Authors: Gisele de Fatima Leite Souza
First Advisor: Carlos Augusto Rosa
First Co-advisor: Maxwel Adriano Abegg
First Referee: Boris Juan Carlos Ugarte Stambuk
Second Referee: Melissa Fontes Landell
Third Referee: Paula Benevides de Morais
Abstract: A floresta amazônica pode abrigar a maior biodiversidade do planeta. No entanto, poucos estudos foram feitos visando caracterizar a diversidade de leveduras nos ambientes da Amazônia brasileira. O estudo da interação de leveduras com besouros tem revelado a presença de espécies desconhecidas desses microrganismos, muitas com propriedades de interesse biotecnológico. Os benefícios acumulados tanto pelos microrganismos quanto pelos insetos durante essas interações ainda são pouco compreendidos. Os besouros da família Passalidae vivem e se alimentam de madeira em decomposição, tendo os intestinos ricamente colonizados por leveduras. Além disso, algumas espécies de leveduras associadas a madeira em decomposição possuem a capacidade de fermentar D-xilose, principal pentose encontrada em resíduos lignocelulósicas. Esses microrganismos têm potencial para uso na produção de etanol de segunda geração, produzido a partir de resíduos agrícolas, agroindustriais e florestais. Assim, o objetivo deste trabalho foi isolar e identificar leveduras presentes em madeira em decomposição, larvas e trato intestinal de besouros da família Passalidae e de seu habitat (galerias) em áreas da floresta amazônica em Itacoatiara – estado do Amazonas. Para tanto, foram coletados 35 espécimes de besouros adultos e 11 larvas da família Passalidae, 29 amostras do interior de galerias habitadas por estes insetos e 60 amostras de madeira em decomposição em três pontos na floresta amazônica. Nestas amostras foram obtidos 143 isolados de leveduras do intestino de besouros, 71 provenientes de galerias de besouros, 34 de larvas de besouros e 82 de amostras de madeira em decomposição. A identificação molecular dos isolados de levedura obtidas neste trabalho dos quatro substratos estudados, mostrou a ocorrência de 71 espécies distribuídas em 24 gêneros, sendo 37 prováveis espécies novas. Dentre as espécies isoladas, destaca-se Spathaspora passalidarum (n=12) considerada a melhor produtora de etanol a partir da D-xilose, com grande potencial para produção de bioetanol 2G, além de duas possíveis novas espécies do gênero Spathaspora. No geral, as espécies mais frequentes foram: Apiotrichum siamense (8,6%), Scheffersomyces amazonensis (9,9%), Sugiyamaella sp. 4 (6,6%), Sugiyamaella sp. 5 (5,6%), Sugiyamaella sp. 6 (8,6) e Sugiyamaella sp. 11 (6,3%). Os 12 isolados de S. passalidarum foram submetidas em ensaios de fermentação usando meio de cultura D-xilose (30 g/L). Estes isolados apresentaram rendimentos de etanol (0,16 g/g a 0,41 g/g) e produtividades (0,07 g/L/h a 0,24 g/L/h). A nova espécie de Spathaspora sp. 1 produziu xilitol como principal produto da fermentação apresentando rendimento de 0,54 g/g e produtividade de 0,27 g/L/h, com concentração de 16,1 g/L de xilitol. Spathaspora sp. 2 produziu 5,4 g/L de xilitol e 3,19 g/L de etanol e foi capaz de consumir aproximadamente 77% da D-xilose em 72 h. Em ensaios com hidrolisado hemicelulósico do bagaço de cana-de-açúcar, as linhagens testadas de S. passalidarum apresentaram rendimentos de etanol variando de 0,28 g/g a 0,32 g/g, produtividade de 0,28 g/L/h a 0,32 g/L/h, e concentrações de etanol entre 16,4 g/L a 19,4 g/L. O gênero Sugiyamaella teve 23 possíveis novas espécies distribuídas entre os quatro substratos e nas três localidades estudadas. Espécies deste gênero são conhecidas pela capacidade de produzir xilanases extracelulares, que auxiliariam na degradação da madeira em decomposição. Estes resultados mostram a importância de estudos de bioprospecção de biomas amazônicos para a obtenção de linhagens selvagens para possíveis aplicações biotecnológicas
Abstract: The Amazon rainforest may harbor the greatest biodiversity on the planet. However, few studies have been carried out aiming to characterize the diversity of yeasts in the environments of the Brazilian Amazon. The study of yeast interaction with beetles has revealed the presence of unknown species of these microorganisms, many with properties of biotechnological interest. The benefits accrued by both microorganisms and insects during these interactions are still poorly understood. The beetles of the family Passalidae live and feed on decaying wood, having intestines richly colonized by yeasts. Furthermore, some species of yeast associated with decaying wood could ferment D-xylose, the main pentose found in lignocellulosic residues. These microorganisms have potential for use in the production of second-generation ethanol, produced from agricultural, agro-industrial and forest residues. Thus, the objective of this work was to isolate and identify yeasts present in decomposing wood, larvae, and intestinal tract of beetles of the Passalidae family and their habitat (galleries) in areas of the Amazon rainforest in Itacoatiara - Amazonas state. For this purpose, 35 specimens of adult beetles and 11 larvae of the Passalidae family were collected, 29 samples from the interior of galleries inhabited by these insects and 60 samples of decomposing wood from three points in the Amazon forest. In these samples, 143 yeast isolates were obtained from the intestine of beetles, 71 from beetle galleries, 34 from beetle larvae and 82 from samples of decaying wood. The molecular identification of yeast isolates obtained in this work from the four substrates studied, showed the occurrence of 71 species distributed in 24 genera, 37 of which are probable new species. Among the isolated species, Spathaspora passalidarum (n=12) stands out, considered the best producer of ethanol from D- xylose, with great potential to produce 2G bioethanol, in addition to two possible new species of the genus Spathaspora. Overall, the most frequent species were: Apiotrichum siamense (8.6%), Scheffersomyces amazonensis (9.9%), Sugiyamaella sp. 4 (6.6%), Sugiyamaella sp. 5 (5.6%), Sugiyamaella sp. 6 (8.6) and Sugiyamaella sp. 11 (6.3%). The 12 S. passalidarum isolates were submitted to fermentation tests using D-xylose culture medium (30 g/L). These isolates showed ethanol yields (0.16 g/g to 0.41 g/g) and productivities (0.07 g/L/h to 0.24 g/L/h). The new species of Spathaspora sp. 1 produced xylitol as the main fermentation product, showing a yield of 0.54 g/g and productivity of 0.27 g/L/h, with a concentration of 16.1 g/L of xylitol. Spathaspora sp. 2 produced 5.4 g/L of xylitol and 3.19 g/L of ethanol and was able to consume approximately 77% of the D-xylose in 72 h. In trials with hemicellulose hydrolysate of sugarcane bagasse, the tested strains of S. passalidarum showed ethanol yields ranging from 0.28 g/g to 0.32 g/g, productivity from 0.28 g/L/h to 0.32 g/L/h, and ethanol concentrations between 16.4 g/L to 19.4 g/L. The genus Sugiyamaella had 23 possible new species distributed among the four substrates and in the three locations studied. Species of this genus are known for their ability to produce extracellular xylanases, which would help in the degradation of decaying wood. These results show the importance of bioprospecting studies of Amazonian biomes to obtain wild lineages for possible biotechnological applications.
Subject: Microbiologia
Besouros
Etanol
Fermentação
Leveduras
Xilitol
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 Restrito
URI: http://hdl.handle.net/1843/55534
Issue Date: 14-Dec-2022
metadata.dc.description.embargo: 14-Dec-2024
Appears in Collections:Teses de Doutorado

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