Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/55762
Type: Dissertação
Title: Diversidade e bioprospecção de enzimas, surfactantes e herbicidas de fungos presentes em sedimentos marinhos do Oceano Austral ao longo da Antártica Marítima
Other Titles: Diversity and bioprospecting of enzymes, surfactants and herbicides from fungi present in marine sediments from the Southern Ocean along the Maritime Antarctic
Authors: Mayanne Karla da Silva
First Advisor: Luiz Henrique Rosa
First Co-advisor: Alysson Wagner Fernandes Duarte
First Referee: Nalu Teixeira de Aguiar Peres
Second Referee: Betania Barros Cota
Abstract: A diversidade das comunidades fúngicas presentes em sedimentos marinhos da Antártica ainda é pouco conhecida e escassas são as informações acerca da sua real riqueza, ecologia e potencial biotecnológico. Nesse sentido, essa dissertação objetivou identificar fungos presentes em sedimentos marinhos do Oceano Austral por meio das técnicas independente (DNA metabarcoding) e dependente de cultivo (obtenção de culturas), bem como prospectar exoenzimas, biossurfactantes e metabólitos herbicidas produzidos pelos fungos cultiváveis. As amostras de sedimento marinho utilizadas foram coletadas de diferentes profundidades (Walker Bay: 52 m, Whalers Bay: 151 m e English Strait: 404 m) ao longo do Oceano Austral na Antártica Marítima. Para a caracterização dos fungos não cultiváveis foi realizada a extração de DNA total, amplificação e sequenciamento da região ribossomal ITS2 a partir das amostras de sedimentos e os táxons atribuídos após a análise bioinformática das sequências obtidas em comparação com os bancos de dados curados UNITE e GenBank. Os fungos cultiváveis foram obtidos a partir da inoculação das amostras de sedimentos nos meios de cultura ágar marinho glicose (MAG), ágar sabouraud (SAB), ágar extrato de malte (MEA), ágar dicloran rosa bengala (DRBC) e ágar dicloran glicerol 18 (DG18) e incubados a 15 °C por 60 dias. Os fungos cultiváveis foram identificados por meio da taxonomia polifásica e triados para averiguar sua capacidade de produção de enzimas, biossurfactantes e metabólitos herbicidas. Para os fungos não cultiváveis, um total de 193.436 reads de DNA foram detectadas nos sedimentos de 52 m (48.112), 151 m (104.704) e 404 m (40.620) de profundidade e identificados 133 táxons, 88 detectados a 52 m, 32 a 151 m e 59 a 404 m de profundidade. A comunidade fúngica não cultivável foi dominada por táxons dos filos Ascomycota e Basidiomycota, bem como aqueles pertencentes ao reino Straminopila (filogeneticamente próximo aos fungos), os quais em termos de ecologia funcional foram caracterizados como saprotróficos, patogênicos e simbióticos. Os táxons não cultiváveis dominantes foram Thelebolus balaustiformis, Ciliophora sp., Pseudogymnoascus sp., Fungi sp. 1, Agaricomycetes sp. (Fungi) e Chaetoceros sp. 1 (Straminopila). Entre a comunidade de fungos cultiváveis, os gêneros predominantes foram Meyerozyma, Penicillium, Antarctomyces, Thelebolus, Pseudeurotium e Cladosporium. As espécies cultiváveis dominantes foram Meyerozyma guilliermondii, Penicillium chrysogenum, Penicillium cf. palitans, Pseudeurotium cf. bakeri e Thelebolus balaustiformis. A maioria dos fungos cultiváveis exibiu atividade positiva para mais de uma enzima avaliada, principalmente para proteases (63 isolados - 92%), invertases (58 - 85%), celulases (37 - 54%), lipases (36 - 52%), carragenases (35 - 51%), agarases (32 - 47%), pectinases (30 - 44%) e esterases (11 - 16%), com destaque aos isolados de Penicillium sp. Além disso, os isolados de M. guilliermondii UFMGCB 19667 e 19651 exibiram os melhores Índices Enzimáticos para invertase e protease (3,05 e 2,76, respectivamente). Quatro isolados demonstraram atividade biossurfactante significativa, em especial Antarctomyces sp. UFMGCB 19617, com maior valor de IE24 (81,38%), em comparação ao controle positivo (84,56%) em SDS 1%. Todos os extratos obtidos dos isolados de P. cf. palitans (24) exibiram efeito herbicida contra Lactuca sativa (alface crespa) e Allium schoenoprasum (cebolinha), destacando-se os isolados UFMGCB 19623 e 19625 que exibiram fitotoxicidade para ambos os alvos na concentração de 1 mg mL-1; já os demais isolados desta espécie tiveram atividade seletiva apenas contra as sementes de A. schoenoprasum nas concentrações de 1 a 0,5 mg mL-1. Os resultados encontrados indicam que os sedimentos marinhos da região Antártica são capazes de abrigar um significativo grupo taxonômico de fungos cultiváveis e não cultiváveis, revelados pelas técnicas independente e dependente de cultivo, os quais podem possuir diferentes papéis ecológicos nos sedimentos do Oceano Austral. Além disso, os táxons dos cultiváveis foram capazes de produzirem exoenzimas ativas, biossurfactantes e metabólitos herbicidas que podem representar recursos interessantes em aplicações biotecnológicas industriais e agrícolas
Abstract: The diversity of fungal communities present in Antarctic marine sediments is still little known and information about their real richness, ecology and biotechnological potential is scarce. In this sense, this dissertation aimed to identify fungi present in marine sediments of the Southern Ocean through independent (DNA metabarcoding) and culture-dependent (obtaining cultures) techniques, as well as prospecting exoenzymes, biosurfactants and herbicidal metabolites produced by cultivable fungi. The marine sediment samples used were collected from different depths (Walker Bay: 52m, Whalers Bay: 151m and English Strait: 404m) along the Southern Ocean in Maritime Antarctica. For the characterization of non-cultivable fungi, total DNA extraction, amplification and sequencing of the ITS2 ribosomal region were performed from the sediment samples and the assigned taxa after bioinformatic analysis of the sequences obtained in comparison with the UNITE and GenBank curated databases . The cultivable fungi were obtained from the inoculation of sediment samples in the culture media glucose marine agar (MAG), sabouraud agar (SAB), malt extract agar (MEA), dicloran rose bengal agar (DRBC) and dichloran glycerol agar 18 (DG18) and incubated at 15 °C for 60 days. Cultivable fungi were identified using polyphasic taxonomy and screened to determine their ability to produce enzymes, biosurfactants and herbicidal metabolites. For non-cultivable fungi, a total of 193.436 DNA reads were detected in sediments at 52 m (48.112), 151 m (104.704) and 404 m (40.620) depths and identified 133 taxa, 88 detected at 52 m, 32 at 151 m and 59 to 404 m deep. The non-cultivable fungal community was dominated by taxa of the phyla Ascomycota and Basidiomycota, as well as those belonging to the kingdom Straminopila (phylogenetically close to fungi), which in terms of functional ecology were characterized as saprotrophic, pathogenic and symbiotic. The dominant non-cultivable taxa were Thelebolus balaustiformis, Ciliophora sp., Pseudogymnoascus sp., Fungi sp. 1, Agaricomycetes sp. (Fungi) and Chaetoceros sp. 1 (Straminopile). Among the cultivable fungal community, the predominant genera were Meyerozyma, Penicillium, Antarctomyces, Thelebolus, Pseudeurotium and Cladosporium. The dominant cultivable species were Meyerozyma guilliermondii, Penicillium chrysogenum, Penicillium cf. palitans, Pseudeurotium cf. bakeri and Thelebolus balaustiformis. Most cultivable fungi exhibited positive activity for more than one evaluated enzyme, mainly for proteases (63 isolates - 92%), invertases (58 - 85%), cellulases (37 - 54%), lipases (36 - 52%), carrageenans (35 - 51%), agarases (32 - 47%), pectinases (30 - 44%) and esterases (11 - 16%), with emphasis on Penicillium sp. Furthermore, the M. guilliermondii UFMGCB 19667 and 19651 isolates exhibited the best Enzyme Indexes for invertase and protease (3,05 and 2,76, respectively). Four isolates showed significant biosurfactant activity, especially Antarctomyces sp. UFMGCB 19617, with a higher IE24 value (81,38%), compared to the positive control (84,56%) in 1% SDS. All extracts obtained from P. cf. palitans (24) exhibited herbicidal effect against Lactuca sativa (curly lettuce) and Allium schoenoprasum (onion), highlighting the UFMGCB 19623 and 19625 isolates that exhibited phytotoxicity for both targets at a concentration of 1 mg mL-1; the other isolates of this species had selective activity only against A. schoenoprasum seeds at concentrations of 1 to 0,5 mg mL-1. The results found indicate that marine sediments from the Antarctic region are capable of harboring a significant taxonomic group of cultivable and non-cultivable fungi, revealed by cultivation-independent and cultivation-dependent techniques, which may have different ecological roles in Southern Ocean sediments. In addition, taxa of cultivables were able to produce active exoenzymes, biossurfactants and herbicidal metabolites that may represent interesting resources in industrial and agricultural biotechnological applications
Subject: Microbiologia
Regiões Antárticas
Extremófilos
Bioprospecção
Taxonomia
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/1843/55762
Issue Date: 27-Apr-2023
metadata.dc.description.embargo: 27-Apr-2025
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