Browsing by Author "Sidow, Alena Friederike"
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- Exploration of Ulva-holobiont diversity in Portugal: any lesson to learn for cultivation and use?Publication . Sidow, Alena Friederike; Engelen, Aschwin Hillebrand; Aires, TâniaNesta era do Antropoceno, entre desafios relacionados com a sobrepopulação e alterações climáticas, a necessidade de substituir os métodos tradicionais de exploração de recursos do nosso planeta por alternativas sustentáveis é cada vez mais urgente. Uma alternativa promissora para contrapor os efeitos adversos de práticas convencionais de agricultura é a aquacultura de macroalgas. Além do seu papel crucial como produtoras primárias, criadoras de habitat e biorremediadoras, as macroalgas podem ajudar com a sequestração de carbono. Estas representam também uma fonte sustentável e valiosa do ponto de vista comercial enquanto alimento para humanos ou para animais, e podem ser aplicadas a outras áreas como higiene pessoal, medicação, e produção de biocombustíveis. Até ao momento têm sido sobretudo países asiáticos a utilizar uma grande variedade de macroalgas, enquanto que na Europa a potencial diversidade que pode ser utilizada para cultivo ainda não foi devidamente explorada. O género de algas verdes Ulva é particularmente interessante para a indústria alimentar devido ao seu elevado valor nutricional. Adicionalmente, tem sido alvo de uma crescente atenção científica devido à sua recente aplicação enquanto modelo para o estudo de interações entre macroalgas e bactérias. Comunidades bacterianas associadas a macroalgas (microbiomas) têm sido reconhecidas por influenciar processos metabólicos essenciais entre o sistema alga-bactéria (holobionte). Certos tipos de bactérias providenciam ao hospedeiro vitaminas e fito-hormonas para crescimento e morfogénese, enquanto outros aparentam facilitar a adaptação a stressores ambientais. Contudo, a questão de como é determinada a composição do microbioma continua a ser um debate controverso e existem diferentes teorias para explicar este fenómeno. A teoria da lotaria baseia a composição do microbioma em processos estocásticos, a especificidade ao hospedeiro propõe que a espécie hospedeira determina que bactérias são “recrutadas”, enquanto a especificidade funcional ao hospedeiro indica que as bactérias se juntam de acordo com as suas funções e não à sua taxonomia. Finalmente, fatores ambientais também mostraram ser importantes na composição do microbioma. Embora todos os fatores indicados mostrarem ter importância, pouco se sabe sobre o fator principal que determina a composição de microbioma no género Ulva. Assim, neste estudo, diferentes espécies de Ulva foram recolhidas ao longo da costa sul e sudoeste de Portugal em diferentes ambientes e identificadas através do gene de alongamento do cloroplasto (tufA), e os seus microbiomas associados foram analisados através da determinação do perfil do gene de ARNr 16S. Numa etapa mais avançada, os dados filogenéticos foram combinados com os dados metagenómicos para avaliar o nível de especificidade ao hospedeiro e/ou região. Foi dada atenção especial a abundâncias de grupos particulares de bactérias: taxa produtores de vitamina B12 (benéficos) e “ambivalentes” (potencialmente prejudiciais). Em conclusão, estes aspectos foram analisados de forma a perceber que lições podem ser tiradas para o cultivo futuro e uso de diferentes holobiontes Ulva. Seis espécies diferentes do género Ulva foram identificadas com sucesso com o uso do gene marcador tufA: U. rigida, U. compressa, U. californica/flexuosa, U. australis, Ulva sp.1, Ulva sp.2. A espécie não-indígena U. australis foi registada pela primeira vez em Portugal, assim como duas novas entidades. A suposição que U. californica e U. flexuosa formam um complexo (i.e. U. californica/flexuosa) foi verificada, e a distinção genética da U. rigida relativamente às suas parentes U. laetevirens e U. lacutca foi desenvolvida. Os microbiomas examinados neste estudo diferenciaram-se na sua composição e diversidade entre espécies Ulva e foram dominados maioritariamente pelas ordens Flavobactérias, Rhodobactérias, Caulobactérias, e Pirellulales. A última destas, já identificada como detentora de um conjunto de genes relacionados com resposta a stresses ambientais (i.e. Rhodopirellula), foi especialmente característica da U. compressa. Foi identificada especificidade ao hospedeiro clara e notável para U. rigida e U. compressa, respectivamente, com sinais de especificidade secundária à região a um nível intrahospedeiro, predominantemente para U. compressa. A possibilidade de determinar a composição do microbioma com base unicamente em processos estocásticos (lotaria) ou apenas em fatores ambientais pôde ser descartada. A única excepção foi o microbioma de U. californica/flexuosa de uma bacia artificial onde as condições ambientais distintivas aparentam ter tido um elevado impacto na composição e levaram a uma elevada abundância de bactérias benéficas (Flavobacteriales). Seguindo o raciocínio acima utilizado, as espécies U. compressa, U. rigida e U. californica/flexuosa foram propostas para ser de interesse especial para uso comercial. Com base numa elevada quantidade de Rhodopirellula e uma boa representação de Dinoroseobacter, U. compressa é assim recomendada para ser cultivada para consumo humano, conforme sugerido por estudos prévios. Devido à sua especificidade ao hospedeiro, a U. rigida poderá ser uma candidata apropriada para usos industriais para fornecer uma quantidade estável de compostos provenientes de bactérias específicas. A U. californica/ flexuosa poderá ser uma candidata adequada para a produção de vitamina B12 devido à possibilidade da sua capacidade de elevar a quantidade de Flavobactérias sob certas condições ambientais. No seu todo, estas descobertas têm importantes implicações pois a especificidade ao hospedeiro permite o uso de microbiomas como uma ferramenta de delimitação de espécies, traceamento de espécies não-indígenas (e. g. U. australis) e usos industriais para obter compostos específicos derivados de bactérias em Ulva cultivada.