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Universidade Federal da Bahia |
Repositório Institucional da UFBA
Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/40314
Tipo: Tese
Título: Caracterização genômica e biotecnologica das microalgas Chlamydomonas biconvexa e Dunaliella viridis
Título(s) alternativo(s): Genomic and biotechnological characterization of the microalgae Chlamydomonas biconvexa and Dunaliella viridis
Autor(es): Pascoal, Patrícia Verdugo
Primeiro Orientador: Brasil, Bruno dos Santos Alves Figueiredo
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Formighieri, Eduardo Fernandes
metadata.dc.contributor.referee1: Pacheco, Luis Gustavo Carvalho
metadata.dc.contributor.referee2: Quirino, Betania Ferraz
metadata.dc.contributor.referee3: Almeida, João Ricardo Moreira de
metadata.dc.contributor.referee4: Grynberg, Priscila
metadata.dc.contributor.referee5: Brasil, Bruno dos Santos Alves Figueiredo
Resumo: As microalgas têm potencial para produção de uma diversidade de ativos de interesse industrial, seja na indústria alimentícia, por seu alto teor de proteínas e carboidratos contidos na biomassa; seja no tratamento de efluentes agroindustriais, como o POME (do inglês Palm oil mil effluent). Também pode ser voltada para a indústria de ativos com alto valor agregado, como os pigmentos carotenoides, aplicados na área de cosméticos, nutrição animal alimentação humana. Dentre as espécies com potencial biotecnológico, destacam-se duas cepas isoladas de ambientes brasileiros, a dulcícola Chlamydomonas biconvexa Embrapa|LBA40 e a espécie halotolerante Dunaliella viridis Embrapa|LBAS001. No presente estudo, a cepa C. biconvexa Embrapa|LBA40, isolada e cultivada em efluente da indústria de óleo de palma (POME) foi capaz de alcançar a produtividade de biomassa de 190,60 mgDW • L-1 • d-1 em fotobiorretores airlift de placa plana de 15L. A espécie foi capaz de reduzir a amônia e o nitrito do resíduo de POME em 99%, assim como também reduziu o fosfato em 98% após 5 dias de cultivo. Além disso, o genoma mitocondrial foi obtido através de sequenciamento genético, revelando um mtDNA de 15,98 Kb, com 14 genes, dos quais 9 são genes codificadores de proteínas. Análises filogenéticas por meio do gene COX1 confirmaram a identificação taxonômica como C. biconvexa, abrindo oportunidade para futuros estudos genéticos de modificação e melhoramento da espécie. Já a cepa microalga Dunaliella viridis EMBRAPA| LBA#S001, isolada de lagoas salinas no Brasil, foi estudada quanto às suas características morfológicas e genômicas. A cepa foi identificada por marcadores moleculares, como os genes rbcL e ITS2, e demonstrou alta tolerância a salinidades elevadas, com crescimento consistente em concentrações de NaCl de até 4,8 M. A produção de β-caroteno foi avaliada, resultando em 18,7 mg/L, comparável aos níveis encontrados em outras espécies do gênero. O DNA mitocondrial revelou um genoma de 46,2 Kbp, enquanto o genoma cloroplastidial alcançou 197,1 Kb, ambos com genes essenciais para a fotossíntese. A análise do genoma nuclear, com 176,9 Mb, identificou 29.594 genes codificadores de proteínas, indicando um potencial significativo para a biotecnologia. O estudo analisou os genes de resistência na cepa, identificando mecanismos como a alteração de alvos antibióticos e o efluxo de antibióticos. A presença de genes como vanY e adeF sugere uma diversidade adaptativa em ambientes contaminados. A análise dos fatores de transcrição destaca a regulação de genes essenciais para a fotossíntese e respostas ao estresse. A manipulação desses fatores pode aumentar a produção de compostos valiosos, como carotenoides. O desenvolvimento de promotores sintéticos é crucial para otimizar microalgas como plataformas biotecnológicas, em comparação com organismos mais tradicionais.
Abstract: Microalgae have the potential to produce a variety of active ingredients of industrial interest, whether in the food industry, due to the high protein and carbohydrate content of their biomass; or in the treatment of agro-industrial effluents, such as POME (Palm oil mil effluent). It can also be used in the industry to produce assets with high added value, such as carotenoid pigments, which are used in cosmetics, animal nutrition, and human food. Among the species with biotechnological potential, two strains isolated from Brazilian environments stand out: the freshwater Chlamydomonas biconvexa Embrapa|LBA40 and the halotolerant species Dunaliella viridis Embrapa|LBAS001. This study showed that the strain C. biconvexa Embrapa|LBA40, isolated and cultivated in palm oil industry effluent (POME), was able to achieve biomass productivity of 190.60 mg DW • L-1 • d-1 in 15L flat plate airlift photobioreactors. The species was able to reduce ammonia and nitrite from the POME residue by 99%, as well as reducing phosphate by 98% after 5 days of cultivation. In addition, the mitochondrial genome was obtained through genetic sequencing, revealing an mtDNA of 15.98 Kb, with 14 genes, 9 of which are protein-coding genes. Phylogenetic analysis using the COX1 gene confirmed the taxonomic identification as C. biconvexa, opening opportunities for future genetic studies to modify and improve the species. The microalgae strain Dunaliella viridis EMBRAPA| LBA#S001, isolated from saline lagoons in Brazil, was studied for its morphological and genomic characteristics. The strain was identified by molecular markers, such as the rbcL and ITS2 genes, and demonstrated high tolerance to high salinities, with consistent growth in NaCl concentrations of up to 4.8 M. The production of β-carotene was evaluated, resulting in 18.7 mg/L, comparable to the levels found in other species of the genus. The mitochondrial DNA revealed a genome of 46.2 Kbp, while the chloroplast genome reached 197.1 Kb, both with genes essential for photosynthesis. The analysis of the nuclear genome, with 176.9 Mb, identified 29,594 protein-coding genes, indicating a significant potential for biotechnology. The study analyzed the resistance genes in the strain, identifying mechanisms such as antibiotic target switching and antibiotic efflux. The presence of genes such as vanY and adeF suggests adaptive diversity in contaminated environments. Analysis of transcription factors highlights the regulation of genes essential for photosynthesis and stress responses. Manipulating these factors could increase the production of valuable compounds such as carotenoids. The development of synthetic promoters is crucial to optimizing microalgae as biotechnological platforms, compared to more traditional organisms.
Palavras-chave: Microalgas
Genômica
Extremófilas
Carotenoides
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal da Bahia
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Ciências da Saúde - ICS
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Biotecnologia (PPGBiotec) 
Tipo de Acesso: Acesso Restrito/Embargado
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/40314
Data do documento: 17-Mai-2022
Aparece nas coleções:Tese (PPGBiotec)

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