Prospecção de fungos filamentosos marinhos na biodegradação de microplástico
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Data
2023-05-10
Autores
Orientador
Ottoni, Cristiane Angélica 
Fornari, Milene
Coorientador
Pós-graduação
Biodiversidade de Ambientes Costeiros - São Vicente
Curso de graduação
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Tipo
Dissertação de mestrado
Direito de acesso
Acesso aberto
Resumo
Resumo (português)
O constante acúmulo de microplásticos, principalmente no meio ambiente, oferece potenciais danos aos ecossistemas e à saúde pública. Com a necessidade de investigar alternativas menos agressivas ao meio ambiente e de baixo custo, a utilização de microrganismos como biorremediadores se apresenta como promissora. Dentre os microrganismos mais referenciados, os fungos filamentosos são os que possuem maior destaque quanto a capacidade de biorremediar microplásticos, visto que, são descritos como organismos que exercem papel crucial de mineralização de diversos poluentes. Entretanto, até a presente data, poucos estudos foram desenvolvidos para selecionar linhagens fúngicas capazes de biodegradar este composto antropogênico, assim como, tentar compreender o mecanismo de ação destes microrganismos. Diante do exposto, neste estudo foram avaliados os fungos filamentosos MQ1A, MQ1B, MQ1C, MQ2A, AQ2A e AQ3A, oriundos de sedimentos de Manguezal e Apicum, quanto a capacidade de biodegradar microplásticos de polietileno. Os microplásticos de polietileno submetidos a biodegradação fúngica foram obtidos comercialmente e caracterizados, em processo anterior aos ensaios de biodegradação, quanto a seu tamanho e morfologia por meio de peneiramento em vibrador mecânico e observação em estereoscópio, respectivamente. Todas as linhagens foram identificadas a nível gênero por análise macroscópica e microscópica, sendo que as linhagens fúngicas consideradas como promissoras quanto a capacidade de biodegradar microplásticos de polietileno foram encaminhadas para identificação molecular. Os ensaios ocorreram em modo batelada utilizando frascos Erlenmeyer de 250 mL preenchidos com 50 mL de meio de crescimento mínimo, 5 discos de 5 mm de diâmetro do isolado fúngico, previamente crescido em ágar batata dextrose, e 0,05 g de microplásticos de polietileno. Os ensaios ocorreram a 30 °C, sob agitação de 150 rpm por um período de 28 dias. A cada 7 dias foram avaliados os parâmetros relacionados ao crescimento celular e microplásticos residuais. A linhagem mais promissora foi também avaliada quanto às alterações no pH e atividade da enzima lacase. Os ensaios foram realizados em duplicata. As classes granulométricas dos microplásticos de polietileno avaliados variaram entre 500 e <63 µm, de modo que o tamanho de 250 µm foi o mais representativo. Três morfologias de microplásticos de polietileno foram detectadas: microfibra, microfragmento e microesfera, sendo esta última a de maior predominância. Após análise macroscópica e microscópica, as linhagens foram identificadas como pertencentes aos gêneros Aspergillus (MQ1C e AQ3A), Penicillium (MQ1A), Rhizopus (AQ2A) e Trichoderma (MQ1B e MQ2A). O fungo AQ3A apresentou uma taxa de redução de microplásticos de polietileno de 53,8% e formação de biomassa de 0,0865 g·mL-1 . A linhagem MQ1B apresentou perfil médio de 38% de redução de microplásticos de polietileno e formação de biomassa de 0,0505 g·mL-1 . Dentre as linhagens avaliadas, AQ3A apresentou os resultados mais promissores quanto a capacidade em biodegradar microplásticos de polietileno, sendo identificada por ITS como Aspergillus niger. Estudos complementares com A. niger destacaram a redução do pH durante o crescimento fúngico em contato com os microplásticos de polietileno. Em 28 dias, não foi identificada a presença de atividade da lacase no extrato extracelular, sugerindo a atividade de demais enzimas oxirredutases na biodegradação dos microplásticos de polietileno pela linhagem fúngica. Esses resultados indicam que isolados fúngicos podem contribuir ativamente para a biodegradação de microplástico em condições oligotróficas. No entanto, outras técnicas e parâmetros analíticos são necessários para comprovar a biodegradação efetiva, para que essas linhagens possam ser utilizadas em estudos futuros.
Resumo (inglês)
The constant accumulation of microplastics, especially in the environment, offers potential damage to ecosystems and public health. With the need to investigate alternatives that are less aggressive to the environment and of low cost, the use of microorganisms as bioremediators shows promise. Among the most referenced microorganisms, filamentous fungi are the ones that have the greatest prominence regarding the ability to bioremediate microplastics, since they are described as organisms that play a crucial role in the mineralization of various pollutants. However, to date, few studies have been developed to select fungal strains capable of biodegrading this anthropogenic compound, as well as to try to understand the mechanism of action of these microorganisms. In view of the above, this study evaluated the filamentous fungi MQ1A, MQ1B, MQ1C, MQ2A, AQ2A and AQ3A from Mangrove and Apicum sediments regarding their ability to biodegrade polyethylene microplastics. The polyethylene microplastics submitted to fungal biodegradation were obtained commercially and characterized, in a process prior to the biodegradation tests, as to their size and morphology by means of sieving in a mechanical vibrator and observation in a stereoscope, respectively. All strains were identified at the genus level by macroscopic and microscopic analysis, and the fungal strains considered promising in terms of their ability to biodegrade polyethylene microplastics were referred for molecular identification. The assays were carried out in batch mode using 250 mL Erlenmeyer vials filled with 50 mL of minimum growth medium, 5 discs of 5 mm diameter of the fungal isolate, previously grown on potato dextrose agar, and 0.05 g of polyethylene microplastics. The assays took place at 30 °C, under agitation of 150 rpm for a period of 28 days. Every 7 days, parameters related to cell growth and residual microplastics were evaluated. The most promising strain was also evaluated for changes in pH and laccase enzyme activity. The trials were performed in duplicate. The granulometric grades of the polyethylene microplastics evaluated ranged from 500 to <63 μm, so that the size of 250 μm was the most representative. Three morphologies of polyethylene microplastics were detected: microfiber, microfragment and microsphere, the latter being the most predominant. After macroscopic and microscopic analysis, the strains were identified as belonging to the genera Aspergillus (MQ1C and AQ3A), Penicillium (MQ1A), Rhizopus (AQ2A) and Trichoderma (MQ1B and MQ2A). The fungus AQ3A showed a reduction rate of polyethylene microplastics of 53.8% and biomass formation of 0.0865 g·mL-1 . The MQ1B strain presented an average profile of 38% reduction of polyethylene microplastics and biomass formation of 0.0505 g·mL-1 . Among the strains evaluated, AQ3A presented the most promising results regarding the ability to biodegrade polyethylene microplastics, being identified by ITS as Aspergillus niger. Complementary studies with A. niger highlighted the reduction of pH during fungal growth in contact with polyethylene microplastics. In 28 days, the presence of laccase activity in the extracellular extract was not identified, suggesting the activity of other oxidoreductase enzymes in the biodegradation of polyethylene microplastics by the fungal strain. These results indicate that fungal isolates can actively contribute to the biodegradation of microplastics under oligotrophic conditions. However, other techniques and analytical parameters are necessary to prove effective biodegradation, so that these strains can be used in future studies.
Descrição
Palavras-chave
Idioma
Português