Dinâmica temporal das cianobactérias em um reservatório urbano hipereutrófico: uma abordagem morfológica e molecular

• Autor(a) principal: Naíla Barbosa da Costa
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9VZG4A
• topic: ITS 16S-23S rRNA; Cylindrospermopsis raciborskii; Cianobactérias; Diversidade; NGS; ARISA; Ecologia

As cianobactérias se destacam dentro do fitoplâncton como um grupo de organismos favorecido por condições de eutrofização do sistema aquático. Devido à produção de toxinas por diversas espécies de cianobactérias, sua proliferação altera a qualidade dos recursos hídricos, frequentemente inviabilizando o uso ou consumo humano. Além disso, promove mudanças nas diversas interações ecológicas existentes dentro de um ecossistema aquático e, por isso, sua prevenção e controle são de extrema relevância. O reservatório da Pampulha, conhecido como lagoa da Pampulha e localizado na cidade de Belo Horizonte (MG), é um pequeno reservatório urbano, que vem sofrendo um longo processo de eutrofização em função do recebimento contínuo de esgotos doméstico e industrial. O grande aporte de nutrientes no reservatório tem favorecido o aparecimento de florações de cianobactérias ao longo do ano, tornando necessários estudos que visem a acompanhar a dinâmica dessas comunidades. Este trabalho teve por objetivo: (1) avaliar a dinâmica da comunidade de cianobactérias no reservatório da Pampulha ao longo de três anos, visando a detectar os fatores que favorecem as espécies dominantes e sua alternância e (2) estudar a diversidade intraespecífica de uma das espécies formadoras de floração, Cylindrospermopsis raciborskii, em dois períodos distintos, uma vez que a existência de variabilidade genética poderia favorecer sua dominância. Para atender ao objetivo 1, foram feitas amostragens mensais no decorrer dos anos de 2010 a 2012 no reservatório da Pampulha, avaliando características físicas e químicas da água, bem como a comunidade de cianobactérias, por meio da abordagem morfológica e molecular. Foram feitas contagens das comunidades de todas as amostras utilizando a técnica de Utermöhl (1958) e, posteriormente, a Análise Automatizada do Espaçador Intergênico Ribossomal (ARISA) foi realizada para treze amostras mais representativas do período estudado. Ambas as abordagens detectaram três florações distintas em diferentes momentos: uma provocada por C. raciborskii (Nostocales) predominantemente no período chuvoso, outra provocada pelas Chroococcales Microcystis aeruginosa e Sphaerocavum brasiliense ao final do período seco e a floração de Planktothix isothrix (Oscillatoriales) no final de 2012, cujo aparecimento modificou o padrão de alternância entre Nostocales e Chroococcales no reservatório. O Escalonamento Multidimensional Não-Métrico (NMDS) e a Análise de Similaridade (ANOSIM) resultaram numa clara separação entre o período chuvoso e seco para as 36 amostras de fitoplâncton, sugerindo que as mudanças nos parâmetros ambientais entre as estações possam resultar em modificações na composição da comunidade de cianobactérias. A Análise dos Componentes Principais (PCA) revelou forte correlação entre a biomassa de C. raciborskii e o aumento da temperatura, resistência da água, concentração de nitrito e precipitação total. As espécies de Chroococcales, pelo contrário, parecem ser desfavorecidas em períodos de estratificação, enquanto a dominância de Oscillatoriales apresentou correlação positiva com concentrações de fósforo total e amônia. A abordagem molecular por meio do ARISA permitiu maior robustez ao estudo, uma vez que se mostrou mais eficiente do que a análise microscópica na diferenciação de espécies proximamente relacionadas. A precisão e rapidez do ARISA são fatores que contribuem para sugerir esse método como uma boa opção para estudos de monitoramento ambiental. A fim de atender ao objetivo 2, duas amostras de períodos de floração no reservatório foram escolhidas, na primeira C. raciborskii representava praticamente 100% do biovolume total e na segunda existia em codominância com Chroococcales. A variabilidade genética do espaçador transcrito intergênico (ITS), entre o 16S rRNA e o 23S rRNA, nas populações de C. raciborskii foi estudada por meio da análise de restrição do DNA amplificado e por meio do Sequenciamento de Nova Geração (NGS). Ambas as abordagens demonstraram haver maior variabilidade no período da floração monoespecífica de C. raciborskii, sugerindo que a pressão por competição com outra espécie leve à redução da diversidade dentro da população. A existência dessa variabilidade é um forte indício de que ecotipos diferentes da espécie coexistam durante o período de floração e favoreçam sua persistência no ambiente. Mais polimorfismos no fragmento ITS 16S-23S foram encontrados por meio do NGS que por meio da análise de restrição do DNA amplificado, demonstrando a maior robustez do NGS e das análises de bioinformática que lhe prosseguiram. Estudos subsequentes serão feitos a fim de obter as proporções das variantes genotípicas encontradas em cada amostra de NGS e de avaliar a relação filogenética existente entre elas. O presente trabalho contribuiu para o melhor entendimento da dinâmica das cianobactérias dominantes no reservatório da Pampulha, bem como de alguns fatores ecológicos (variáveis ambientais) e genéticos (variabilidade intraespecífica) que possam favorecer ou influenciar suas florações em diferentes condições. Além disso, este trabalho exemplifica a importância do uso de técnicas moleculares no estudo de comunidades naturais de microrganismos.