Caracterização taxonômica e potencial de produção de toxinas de cianobactérias de crostas biológicas de solo da Caatinga pernambucana

Abstract

As crostas biológicas de solo são comunidades de organismos poiquiloídricos que ocorrem em ambientes semiáridos, áridos e hiperáridos, com baixa cobertura vegetal, características presentes na Caatinga brasileira. As cianobactérias se destacam nestas comunidades como colonizadores e estruturadores iniciais das crostas, além de oferecerem importantes serviços ecológicos. Estes organismos possuem uma taxonomia complexa, devido à presença de muitos táxons crípticos e são conhecidamente produtores de substâncias tóxicas quando em condições ambientais favoráveis em ambientes aquáticos, porém pouco se sabe sobre a produção destes metabólitos em ambientes terrestres. Com isso, o presente trabalho visou a realização de um levantamento taxonômico de cianobactérias de crostas biológicas de solo da Caatinga, além da avaliação da capacidade de produção de cianotoxinas pelas mesmas. Para isso, foi realizada coleta de amostras de crostas em campo, isolamento e cultivo das cianobactérias presentes nelas, extração de material genético total, amplificação, clonagem e sequenciamento do gene 16S rRNA e da região intergênica ITS, para posteriores análises filogenéticas, e amplificação dos genes sxtA e mcyE para avaliação de potencial tóxico. Como resultado, foram isoladas 16 linhagens diferentes, pertencentes a seis ordens, com a identificação precisa de quatro deles, evidenciando uma possível espécie nova de Kovacikia e Chroakolemma, gêneros inéditos para o Brasil. Além disso, não foram encontrados indícios concretos de produção de nenhuma das duas cianotoxinas estudadas em nenhuma das linhagens isoladas. Os resultados obtidos evidenciam a grande diversidade de cianobactérias presentes na Caatinga, bioma pouco estudado e em risco, lançando luz sobre a necessidade da realização de mais estudos neste ecossistema, assim como a continuação do presente trabalho.

Biological soil crusts are communities of poikilohydric organisms found in semi-arid, arid, and hyper-arid environments with low vegetation cover, characteristics present in the Brazilian Caatinga. Cyanobacteria stand out in these communities as initial colonizers and structurers, providing important ecological services. These organisms have a complex taxonomy due to the presence of many cryptic taxa and are known producers of toxic substances under favorable environmental conditions in aquatic environments. However, little is known about the production of these metabolites in terrestrial environments. Therefore, this study aimed to conduct a taxonomic survey of cyanobacteria from biological soil crusts in the Caatinga, as well as to evaluate their capacity for producing cyanotoxins. To achieve this, samples of crusts were collected in the field, and the cyanobacteria present were isolated and cultured. Total genetic material was extracted, and the 16S rRNA gene and the intergenic ITS region were amplified, cloned, and sequenced for subsequent phylogenetic analyses. The genes sxtA and mcyE were amplified to assess toxic potential. As a result, 16 different strains belonging to 6 orders were isolated, with accurate identification of four of them, highlighting a possible new species of Kovacikia and Chroakolemma, new genera previously unknown in Brazil. Additionally, no concrete evidence of the production of either of the two studied cyanotoxins was found in any of the isolated strains. The results obtained demonstrate the great diversity of cyanobacteria present in the Caatinga, a poorly studied and at-risk biome, highlighting the need for further research in this ecosystem, as well as the continuation of this work.