Desenvolvimento de bases biotecnológicas para utilização da alga verde Ulva ohnoi (Chlorophyta)

Abstract

Macroalgas verdes do gênero Ulva são conhecidas pela alta taxa de crescimento e absorção de nutrientes. Constituindo assim uma ferramenta para utilização em programas de fitorremediação de efluentes ou áreas impactadas. Da mesma forma, a produção de biomassa para utilização em diversos fins é de grande interesse para o mercado de biomoléculas. Entretanto, a produção mundial destes organismos é baixa e um dos motivos é a necessidade de obtenção de técnicas e linhagens que tolerem as condições de cultivo e apresentem características economicamente desejadas. Sendo assim, apresentamos no primeiro capítulo, a identificação, com base em análises moleculares, da macroalga verde U. ohnoi, uma possível espécie não-nativa que ocorre na costa brasileira. Esta espécie é conhecida por apresentar rápido crescimento com altas taxas de absorção de nitrogênio e fósforo. Neste capítulo avaliamos o potencial de fitorremediação de U. ohnoi na remoção do metal traço cádmio e as influência que a temperatura e a salinidade possuem neste processo. Quando na presença do cádmio, U. ohnoi apresentou redução nos parâmetros fotossintéticos e reduziu sua taxa de crescimento. Entretanto, esta espécie apresentou resistência ao cádmio quando mantida em condições ótimas de temperatura e salinidade. Nossos resultados demonstram remoção de 81,3 ± 1,1% do Cd adicionado na concentração de 0,625 µg L-1 quando a salinidade era 15 e temperatura de 18 °C. Desta forma, U. ohnoi apresentou potencial na fitorremediação do cádmio em águas marinhas ou salobras. No segundo capítulo, avaliamos os efeitos interativos da salinidade e do fósforo em aspectos reprodutivos de U. ohnoi com objetivo de otimizar a produção de plântulas que poderiam ser usadas na produção de biomassa ou em programas de biorremediação. Observamos que a redução da salinidade de 35 para 25, aliada com o acréscimo de 1 µmol L-1 de fósforo no meio resultou em 94,17 ± 1,89% do talo transformado em estruturas reprodutivas. Uma intensidade alta de liberação das células reprodutivas foi observada com taxas de germinação superiores a 80%. As plântulas obtidas apresentaram valores elevados nas taxas de crescimento em todas as salinidades utilizadas, demonstrando habilidade de aclimatação da espécie as novas condições. Desta forma, este capítulo demonstrou o alto potencial de produção de plântulas de U. ohnoi utilizando técnicas de indução da reprodução. No terceiro capítulo, selecionamos linhagens gametofíticas e esporofíticas de U. ohnoi com o objetivo de obter linhagem que apresentassem tolerância a salinidades reduzidas e com alta eficiência de absorção de fósforo. As linhagens obtidas apresentaram respostas variadas aos descritores utilizados. Entretanto, linhagens selecionadas em salinidade 25 obtiveram os melhores resultados. As linhagens LE01-25 e LE02-25 apresentaram altos valores de eficiência de absorção de fósforo, com média de 98,80 ± 2,31% e 97,66 ± 5,39%, respectivamente. Foram observados valores de velocidade de absorção de fósforo superiores a 60 µmol P-PO4-3 g (peso seco)-1 h-1 em linhagens esporofíticas. Altas taxas de crescimento também foram observadas, LE01-25 apresentou TC de 34,31 ± 1,51% dia-1 quando incubada com 30 µmol L-1 de fósforo. Desta forma, este capítulo demonstrou a possibilidade de seleção de linhagens, por meio de células reprodutivas, para obter algas adaptadas as condições desejadas de salinidade com uma boa eficiência e velocidade de absorção de fósforo. Sendo assim, acreditamos que nossos resultados demonstram o potencial de uso da Ulva ohnoi em programas de visam a fitorremediação e produção de biomassa para diversos fins.<br>

Abstract: Green macroalgae of Ulva genus are known for high growth rate and nutrient absorption. It is therefore a tool for use in phytoremediation programs of effluents or impacted areas. Similarly, the production of biomass for various purposes is of great interest to the biomolecule market. However, world production of these organisms is low and one reason is need to obtain techniques and strains that best tolerate the growing conditions and provide economically desired characteristics. Thus, we present in the first chapter, identification, based on molecular analyzes, of the green macroalgae U. ohnoi, a possible non-native species that occurs in the Brazilian coast. This species is known to exhibit rapid growth with high rates of nitrogen and phosphorus absorption. In this chapter, we evaluated the phytoremediation potential of U. ohnoi in the removal of cadmium and the influence that temperature and salinity have on this process. When in presence of cadmium, U. ohnoi presented reduction in the photosynthetic parameters and reduced growth rate. However, this species presented resistance to cadmium when maintained under optimal conditions of temperature and salinity. Our results demonstrate removal of 81.3 ± 1.1% of the Cd added at the concentration of 0.625 µg L-1 when the salinity was 15 and temperature was 18 °C. Thus, U. ohnoi presented potential in phytoremediation of cadmium in marine or brackish waters. In the second chapter, we evaluated the interactive effects of salinity and phosphorus on reproductive aspects of U. ohnoi in order to optimize the production of germlings that could be used in biomass production or in bioremediation programs. We observed that the reduction in salinity from 35 to 25, together with the addition of 1 µmol L-1 of phosphorus resulted in 94.17 ± 1.89% of the thallus transformed into reproductive structure. A high intensity of reproductive cells release was observed with germination rates higher than 80%. Germlings obtained higher values of growth rate in all salinities used, demonstrating the ability of species acclimatization the new conditions. Thus, this chapter demonstrated the high potential of U. ohnoi germlings production using reproduction induction techniques. In the third chapter, we selected U. ohnoi gametophytic and sporophytic strains with the objective of obtaining strains that presented tolerance to reduced salinities and with high phosphorus absorption efficiency. The obtained strains presented varied answers to the descriptors used. In addition, strains selected in salinity 25 obtained the best results. Strains LE01-25 and LE02-25 presented high values of phosphorus absorption efficiency, with a mean of 98,80 ± 2,31% and 97,66 ± 5,39%, respectively. Phosphorus absorption velocity values greater than 60 µmol P-PO4-3 g (dry weight)-1 h-1 were observed in sporophytic strains. High growth rates were also observed, LE01-25 presented GR of 34.31 ± 1.51% day-1 when incubated with 30 µmol L-1 phosphorus. In this way, this chapter demonstrated the possibility of selecting strains, through reproductive cells, to obtain macroalgae adapted to the desired salinity conditions with a good efficiency and phosphorus absorption rate. Therefore, we believe that our results demonstrate the potential of using Ulva ohnoi in phytoremediation and biomass production programs for various purposes.