Caracterização fisiológica e metabólica de diatomáceas cultivadas sob diferentes concentrações de silício e nitrogênio

• Ano de defesa: 2014
• Autor(a) principal: Machado, Mariana Fonseca
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Viçosa
• Palavras-chave em Português: Diatomáceas; Metabolismo; Fotossíntese; Nitrogênio; Silício; Lipídeos; Água residuais; Botânica
• Link de acesso: http://www.locus.ufv.br/handle/123456789/7522

A crescente busca por fontes altenativas de energia impulsiona as pesquisas ligadas a cadeia produtiva de biocombustíveis. Neste contexto, as microalgas podem ser utilizadas como fonte de biomassa alternativa às plantas terrestres. Entre os grupos de microalgas encontrados na natureza as diatomáceas têm recebido grande atenção devido ao acúmulo de lipídeos neutros e produção de lipídeos raros que muitas espécies deste grupo apresentam. Estudos recentes com diatomáceas têm demonstrado que estresses causados por deficiência nutricional podem estimular a biossíntese de lipídeos. O nitrogênio é um dos principais nutrientes cuja disponibilidade esta relacionada com a biossíntese de lipídeos em microalgas. Entretanto, apesar dos efeitos positivos dessa limitação, os mecanismos que levam a reprogramação metabólica em face de limitação de N promovendo a biossíntese de lipídeos ainda são muito pouco conhecidos em diatomáceas. Assim, com intuito de estudar o comportamento de diatomáceas foi realizado um experimento utilizando duas cepas de diatomáceas do gênero Nitzschia sp. BR006 e BR022, cultivadas em meios com 0, 5, 26 e 107 mM de N utilizado no meio BG11, comumente utilizado no cultivo de microalgas. Após a instalação do experimento uma caracterização detalhada de parâmetros fisiológicos e análise metabolômica e lipidômica foi realizada nas fases de adaptação, logaritimica e estacionária. Posteriormente, análises multivariadas revelaram que diferenças metabólicas e fisiológicas entre as duas cepas. As maiores alterações foram encontradas entre o tratamento controle (107 mM de N) e no sem N para cada cepa. Nas células cultivadas sem N (0 mM de N) foram observadas diminuição da taxa de crescimento e das taxas fotossintéticas para ambas cepas, sendo que em BR006 foram encontradas mais alterações. Foi constatado a diminuição de aminoácidos de cadeia ramificada, leucina, isoleucina e valina, quando o cultivos foi realizado na ausência de N, assim como o aumento dos intermediários da via glicolítica e de intermediário do ciclo TCA. No metabolismo de lipídeos pode-se observar aumento de TAGs e diminuição dos lipídeos de membrana como MGDGs e DGDGs nos cultivos sem N. Deve-se ressaltar no entanto, que as alterações foram menos pronunciadas em BR022, evidenciando que esta cepa faz melhor reaproveitamento do N em situações de deficiência. Em um segundo experimento, objetivando o desenvolvimento de meios alternativos a base de água residuária da indústria petrolífera, duas cepas de diatomáceas, Cyclotella sp. BR021 e Nitzschia sp. BR022, foram cultivadas emmeios com diferentes concentrações de ureia e silicato de sódio. Para encontrar as concentrações de uréia e silicato necessárias para maior crescimento e produção de lipídeos utilizou-se um delineamento composto central rotacional (DCCR). Obeservou-se que o silicato de sódio foi importante para o crescimento das duas cepas, sendo que em maiores concentrações deste nutriente foram obtidas as maiores quantidades de biomassa seca. Quanto a produção de lipídeos verificou-se diferentes respostas entre as duas cepas testadas. A BR021 apresentou maior produção de lipídeos em menores doses de N associadas a altas doses de silicato. Enquanto que BR022 não apresentou diferença significativa com as doses de ureia utilizadas e baixas doses de silicato estimularam o acúmulo de lipídeos. Tomados em conjunto podemos concluir que estresses nutricionais podem ser uma forma importante para estimular acúmulo de lipídeos, que são a matéria prima para produção de biodiesel. Ao mesmo tempo, os experimentos realizados sugerem que a água residuária pode ser utilizada como uma fonte viável de nutrientes para o cultivo de diatomáceas em escala industrial. Além de reduzir o custo a utilização de água de efluentes permite e dando um destino ecologicamente correto ao rejeito.