Estudo da fisiologia do crescimento, produção de biomoléculas e fotossíntese em 30 espécies de microalgas verdes de água doce
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Data de Publicação: | 2020 |
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Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/13074 |
Resumo: | Studies on the physiology and photosynthesis of microalgae are an essential contribution to projects aimed at carbon fixation and biomass production for commercial purposes. Green microalgae (Chlorophyta stricto sensu) comprise a vast diversity of species, yet few of them have been massively cultured. The present research aimed at screening 30 species of Chlorophyta for their growth, photochemical performance, primary production and ability to accumulate biomolecules (chlorophyll, carotenoids, proteins and carbohydrates). All cultures were kept under controlled laboratory conditions. The results showed that Chlorella sorokiniana stood out in virtually every analyzed aspect. Muriella decolor presented a significant growth rate and cell density. The accumulation of total carotenoids was substantial in Monoraphidium griffithii, Chlorolobion braunii and Curvastrum pantanale. New information was found regarding protein productivity in Hariotina reticulata and Chlorolobion lunulatum. C. lunulatum, C. pantanale, H. reticulata, Scenedesmus quadricauda and Desmodesmus spinosus are potential carbohydrate producers. The evaluation of different photochemical parameters and the estimation of the microalgae’s gross primary production (PB) were carried out through Pulse-Amplitude-Modulation (PAM) fluorometry, the main assessment tool applied in this research. C. sorokiniana, D. spinosus and D. communis stood out in terms of PB. As a consequence, they are potential organisms for carbon mitigation. Inferring PB based only on the algae’s specific growth rate, as we initially hypothesized, was found not to be possible, since both variables are moderately correlated. Nonetheless, a strong correlation between PB (under in vivo conditions) and total carbohydrate productivity was observed. Using in vivo samples was considered a more appropriate way of quantifying PB rather than adding a chlorophyll-a extraction step to the same method, since it affects the samples integrity, thus compromising the interpretation of physiological data. This study thereby provides a solid basis for researchers interested in carbon mitigation and potential biotechnological applications involving the 30 strains investigated. |
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The present research aimed at screening 30 species of Chlorophyta for their growth, photochemical performance, primary production and ability to accumulate biomolecules (chlorophyll, carotenoids, proteins and carbohydrates). All cultures were kept under controlled laboratory conditions. The results showed that Chlorella sorokiniana stood out in virtually every analyzed aspect. Muriella decolor presented a significant growth rate and cell density. The accumulation of total carotenoids was substantial in Monoraphidium griffithii, Chlorolobion braunii and Curvastrum pantanale. New information was found regarding protein productivity in Hariotina reticulata and Chlorolobion lunulatum. C. lunulatum, C. pantanale, H. reticulata, Scenedesmus quadricauda and Desmodesmus spinosus are potential carbohydrate producers. The evaluation of different photochemical parameters and the estimation of the microalgae’s gross primary production (PB) were carried out through Pulse-Amplitude-Modulation (PAM) fluorometry, the main assessment tool applied in this research. C. sorokiniana, D. spinosus and D. communis stood out in terms of PB. As a consequence, they are potential organisms for carbon mitigation. Inferring PB based only on the algae’s specific growth rate, as we initially hypothesized, was found not to be possible, since both variables are moderately correlated. Nonetheless, a strong correlation between PB (under in vivo conditions) and total carbohydrate productivity was observed. Using in vivo samples was considered a more appropriate way of quantifying PB rather than adding a chlorophyll-a extraction step to the same method, since it affects the samples integrity, thus compromising the interpretation of physiological data. This study thereby provides a solid basis for researchers interested in carbon mitigation and potential biotechnological applications involving the 30 strains investigated.Estudos de fisiologia e fotossíntese em microalgas são uma contribuição fundamental em projetos voltados à fixação de carbono atmosférico e à produção de biomassa com propósitos comerciais. Apesar de sua vasta diversidade, as microalgas verdes (Chlorophyta stricto sensu) possuem poucas espécies sendo cultivadas em larga escala. Este trabalho de prospecção teve como objetivo investigar o crescimento, desempenho fotoquímico, produção primária e capacidade de acúmulo de biomoléculas (clorofila, carotenoides, proteínas e carboidratos) em 30 espécies de Chlorophyta, sob condições controladas de laboratório. Os resultados evidenciaram a significância de Chlorella sorokiniana em praticamente todos os parâmetros avaliados. Muriella decolor se destacou em taxa de crescimento e densidade celular. O acúmulo de carotenoides totais foi significativamente mais alto em Monoraphidium griffithii, Chlorolobion braunii e Curvastrum pantanale. As espécies Hariotina reticulata e Chlorolobion lunulatum são indicadas à produção de proteínas. C. lunulatum, C. pantanale, H. reticulata, Scenedesmus quadricauda e Desmodesmus spinosus têm grande potencial para a síntese de carboidratos. Principal ferramenta de análise neste estudo, a fluorometria de Pulso de Amplitude Modulada (PAM) foi usada para avaliar o desempenho fotoquímico das microalgas em diversos aspectos e para estimar sua produção primária bruta (PB). Destacaram-se nesta importante variável: C. sorokiniana, D. spinosus e D. communis. São, portanto, espécies potenciais para a mitigação de carbono. A partir dos dados obtidos, constatou-se que a correlação entre taxa específica de crescimento e PB é moderada, o que impossibilita uma inferência precisa da segunda variável a partir apenas da primeira. Verificou-se, porém, que PB (na condição in vivo) é fortemente correlacionada à produtividade específica de carboidratos totais. O uso de amostras in vivo foi considerado mais apropriado para a quantificação de PB em comparação à introdução de um processo adicional de extração da clorofila a, uma vez que este altera a integridade de amostras e compromete a interpretação fisiológica dos dados. O presente estudo fornece, assim, uma base sólida para pesquisas voltadas à mitigação de carbono e a potenciais aplicações biotecnológicas para as 30 cepas investigadas.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)CAPES: Código de Financiamento 001porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ecologia e Recursos Naturais - PPGERNUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessBioprospecçãoBiotecnologiaFluorescênciaBioprospectionBiotechnologyFluorescenceChlorophytaCIENCIAS BIOLOGICAS::BOTANICA::BOTANICA APLICADACIENCIAS BIOLOGICAS::BOTANICA::FISIOLOGIA VEGETALCIENCIAS BIOLOGICAS::BOTANICACIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIACIENCIAS BIOLOGICASCIENCIAS BIOLOGICAS::MICROBIOLOGIA::BIOLOGIA E FISIOLOGIA DOS MICROORGANISMOSCIENCIAS BIOLOGICAS::MICROBIOLOGIA::MICROBIOLOGIA APLICADAEstudo da fisiologia do crescimento, produção de biomoléculas e fotossíntese em 30 espécies de microalgas verdes de água doceGrowth, production of biomolecules and photosynthesis in 30 species of freshwater green microalgae: a physiological studyinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis60060094efceb2-ef4d-4bda-a4c6-85fab3a5f72areponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALTese.pdfTese.pdfTese de doutoradoapplication/pdf5691203https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13074/1/Tese.pdf2435183ac555ec7a0adbf958804196bfMD51Carta comprovante.pdfCarta comprovante.pdfCarta comprovante, assinada pelo orientadorapplication/pdf464039https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13074/4/Carta%20comprovante.pdf6f8519ed853b3df37a0089f5f0089b9bMD54CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13074/5/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD55TEXTTese.pdf.txtTese.pdf.txtExtracted texttext/plain236231https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13074/6/Tese.pdf.txt8e863f8f1e5f82c507025f6837b9b2aaMD56Carta comprovante.pdf.txtCarta comprovante.pdf.txtExtracted texttext/plain1417https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13074/8/Carta%20comprovante.pdf.txtaaeaa6ea40cfff2bf40d5a0aed42d279MD58THUMBNAILTese.pdf.jpgTese.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6401https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13074/7/Tese.pdf.jpg39ce2fda6d54dea2b6394e12e5fb052cMD57Carta comprovante.pdf.jpgCarta comprovante.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg12409https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/13074/9/Carta%20comprovante.pdf.jpg57219bafed55795c563289f5927d3d93MD59ufscar/130742023-09-18 18:31:58.535oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/13074Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:31:58Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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