Caracterização taxonômica e prospecção de toxinas de cianobactérias bentônicas de ambientes lênticos da região noroeste do estado de São Paulo
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Data
2018-12-05
Autores
Buch, Bruna
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
As cianobactérias são importantes componentes das comunidades aquáticas em diversos ecossistemas, graças a longa história evolutiva do grupo que desenvolveu diversas adaptações fisiológicas e citológicas que permitiram a sua dominância ao redor do globo. As cianobactérias são também os bactérias fotossintetizantes com a morfologia mais diversificada e, embora essa qualidade tenha sido extensivamente utilizada pelos cientistas para a delimitação dos táxons e reconstrução da história evolutiva, vem perdendo cada vez mais espaço para o uso de marcadores moleculares, os quais são capazes de inferir relações filogenéticas mais robustas e que mais proximamente refletem o percurso evolutivo traçado por esses microrganismos. Desse modo, o objetivo da realização deste estudo foi caracterizar taxonomicamente populações de cianobactérias bentônicas de ambientes lênticos da região noroeste do estado de São Paulo, utilizando uma abordagem polifásica, por meio do uso do gene rRNA 16S e da estrutura secundária do ITS 16S-23S, além de considerar aspectos morfológicos e ecológicos. Como resultado deste trabalho, 41 populações de cianobactérias bentônicas foram avaliadas, sendo alocadas em 15 gêneros distribuídos em 11 famílias e cinco ordens. A ordem Oscillatoriales foi a mais representativa entre as populações estudadas (68,3%, 28 populações), seguida pela ordem Synechococcales (19,5%, 8 populações). A análise filogenética do gene RNAr 16S foi capaz de revelar a presença de táxons crípticos, que embora apresentem morfologia correspondente com táxons já descritos, formaram clados separados, indicando se tratarem de táxons ainda não conhecidos, e esse foi o caso de 13 populações aqui estudadas. Parte dos táxons crípticos foi trabalhada em maior profundidade, resultando em três manuscritos apresentados na forma de capítulos que correspondem à descrição dos novos gêneros e espécies Koinonema pervagatum (Capítulo III) e Blennothricopsis periphytica (Capítulo IV), além da descrição de três novas espécies para o gênero Phormidium (Capítulo V), com o registro da primeira espécie bentônica produtora de microcistina para o estado de São Paulo. Embora a prospecção dos genótipos tóxicos, utilizando marcadores específicos para os genes mcyE e sxtA responsáveis pela síntese de microcistinas e saxitoxinas, respectivamente, tenha revelado apenas uma linhagem tóxica, esse resultado é positivo do ponto de vista de impactos relacionados à presença de cianobactérias em corpos d’água para uso público. Entretanto, mostra a importância dos estudos de prospecção de toxinas em cianobactérias bentônicas no Brasil, ainda pouco explorados.
Cyanobacteria are important components of aquatic communities in different ecosystems, thanks to its long evolutionary history that provided several physiological and ecological adaptations, allowing them to spread around the globe. Cyanobacteria are also the most morpological diversified photossintetic bacterial group and, despite many taxonomists have extensively used this character to delimit taxa and to reconstruct their evolutionary history, it has been losing its prominence to molecular markers, which are most suited to infer robust phylogenetic relationships that properly reflect the evolutionary path followed by these organisms. Therefore, the aim of the study was to taxonomically characterize benthic cyanobacterial populations in lentic habitats from the Northwest region of São Paulo state, using a polyphasic approach, through the phylogenetic analysis of the 16S rRNA gene and the 16S 23S ITS secondary structure, aside from morphological and ecological aspects. As result, 41 benthic cyanobacterial populations were evaluated and assigned to 15 genera distributed in 11 families and five orders. The Oscillatoriales order was the most representative among all (69.3%, 28 populations), followed by the Synechococcales (19.5%, eight populations). The 16S rRNA phylogenetic analysis revealed the presence of cryptotaxa, which, despite morphologically ressembling previously described taxa, formed separated clades, suggesting not yet acknowledged taxa. That was the case of 13 populations studied. Some of these cryptotaxa were deeper evaluated in three manuscripts presented here as chapters and described as the new genera and species Koinonema pervagatum (Chapter III) and Blennothricopsis periphytica (Chapter IV), the description of three new species from the Phormidium genus (Chapter V) and the first record of a benthic microcystin producing cyanobacteria in the São Paulo state. Although the toxic genotypes prospection using specific molecular markers for the mcyE and sxtA genes, responsible for microcystin and saxitoxin production, respectively, revealed only one toxic strain, it demonstrates a positive result regarding the impact caused by toxic cyanobacterial strains in waters for public use worldwide. However, it highlights the importance of studies on potentially toxic benthic cyanobacterial communities, still little explored in Brazil.
Cyanobacteria are important components of aquatic communities in different ecosystems, thanks to its long evolutionary history that provided several physiological and ecological adaptations, allowing them to spread around the globe. Cyanobacteria are also the most morpological diversified photossintetic bacterial group and, despite many taxonomists have extensively used this character to delimit taxa and to reconstruct their evolutionary history, it has been losing its prominence to molecular markers, which are most suited to infer robust phylogenetic relationships that properly reflect the evolutionary path followed by these organisms. Therefore, the aim of the study was to taxonomically characterize benthic cyanobacterial populations in lentic habitats from the Northwest region of São Paulo state, using a polyphasic approach, through the phylogenetic analysis of the 16S rRNA gene and the 16S 23S ITS secondary structure, aside from morphological and ecological aspects. As result, 41 benthic cyanobacterial populations were evaluated and assigned to 15 genera distributed in 11 families and five orders. The Oscillatoriales order was the most representative among all (69.3%, 28 populations), followed by the Synechococcales (19.5%, eight populations). The 16S rRNA phylogenetic analysis revealed the presence of cryptotaxa, which, despite morphologically ressembling previously described taxa, formed separated clades, suggesting not yet acknowledged taxa. That was the case of 13 populations studied. Some of these cryptotaxa were deeper evaluated in three manuscripts presented here as chapters and described as the new genera and species Koinonema pervagatum (Chapter III) and Blennothricopsis periphytica (Chapter IV), the description of three new species from the Phormidium genus (Chapter V) and the first record of a benthic microcystin producing cyanobacteria in the São Paulo state. Although the toxic genotypes prospection using specific molecular markers for the mcyE and sxtA genes, responsible for microcystin and saxitoxin production, respectively, revealed only one toxic strain, it demonstrates a positive result regarding the impact caused by toxic cyanobacterial strains in waters for public use worldwide. However, it highlights the importance of studies on potentially toxic benthic cyanobacterial communities, still little explored in Brazil.
Descrição
Palavras-chave
RNAr 16S, 16S-23S ITS, Filogenia, Cianotoxina, 16S rRNA, Phylogeny, Cyanotoxin