Culturas oxidadoras de metano provenientes de ambientes aquáticos brasileiros e seu potencial para a produção de polihidroxialcanoatos
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Data
2018-10-05
Autores
Soares, Juliana Aparecida Bomjardim 
Orientadores
Nakayama, Cristina Rossi
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Resumo
Microorganisms play a key role in the methane cycle. Methanogenic arches produce most
of the planet's biogenic methane in anaerobic environments. Methanotrophic aerobic
bacteria use methane as a source of carbon and energy, being responsible for the
consumption of gas in terrestrial and aquatic environments, as well as having potential
for the production of polyhydroxyalkanoates (PHA). This study aimed to study enriched
metanotrophic cultures of Brazilian aquatic environments, aiming to promote and
characterize the production of PHB from methane. For this, an approach was that
combines dependent and independent of cultivation techniques dependent were adopted.
Cultures of interest were identified by sequencing the new generation of the 16S RNAr
gene on the Illumina MiSeq platform. The detection and quantification of methanotrophic
indicator genes and PHA production (pmoA and phaC, respectively) were done by the
PCR technique. Nile red staining and fluorescence microscopy were used as indicators
of the production of polyhydroxybutyrates. The results indicated the presence of pmoA
and phaC genes in all cultures analyzed. The initial Nile red assessment indicated the
presence of PHAs associated with methane consumption in the cultures of interest. The
sequencing results indicate the dominance of the methanotrophic genera Methylocystis
(38.8% - 75%) in three of the five established cultures. One of the cultures, RB-5, was
selected for a stirred vial production assay. The accumulation of polymers was quantified
by means of gas chromatography. Growth curves were constructed for the determination
of methanotrophic activity. The results for the production assay show a low accumulation
of the poly-3-hydroxybutyrate and poly-3-hydroxyvalerate polymers by the RB-5 culture.
It is expected that this work will contribute to the subsequent realization of tests aiming
the optimization of polymer production by the RB-5 culture.
Os microorganismos têm papel chave no ciclo do metano. Arqueias metanogênicas produzem a maior parte do metano biogênico do planeta, em ambientes anaeróbios. As bactérias metanotróficas aeróbias utilizam o metano como fonte de carbono e energia, sendo responsáveis pelo consumo do gás em ambientes terrestres e aquáticos, além de possuírem potencial para a produção de polihidroxialcanoatos (PHA). Este estudo teve como objetivo estudar culturas metanotróficas enriquecidas de ambientes aquáticos brasileiros, visando promover e caracterizar a produção de PHB a partir de metano. Para isso, foi adotada uma abordagem que alia técnicas dependentes e independentes de cultivo. As culturas de interesse foram identificadas através do sequenciamento de nova geração do gene RNAr 16S em plataforma Illumina MiSeq. A detecção e quantificação de genes indicadores de metanotrofia e produção de PHA (pmoA e phaC, respectivamente) foram feitas por meio da técnica PCR. A coloração com vermelho do Nilo e a microscopia de fluorescência foram utilizadas como indicadores da produção de polihidroxibutiratos. Os resultados indicaram a presença dos genes pmoA e phaC em todas as culturas analisadas. A avaliação inicial com vermelho do Nilo indicou a presença de PHA’s associada ao consumo de metano nos cultivos de interesse. Os resultados referentes ao sequenciamento indicam a dominânica do gênero metanotrófico Methylocystis (38,8% - 75,%) em três, dos cinco cultivos estabelecidos. Um dos cultivos, RB-5 foi selecionado para a realização de um ensaio de produção em frasco agitado. A acumulação de polímeros foi quantificada por meio de cromatografia gasosa. Foram construídas curvas de crescimento para a determinação da atividade metanotrófica. Os resultados referentes ao ensaio de produção evidenciam uma baixa acumulação dos polímeros poli-3-hidroxibutirato e poli-3-hidroxivalerato pela cultura RB-5. Espera-se que o trabalho contribua para a posterior realização de ensaios visando a otimização da produção de polímeros pela cultura RB-5.
Os microorganismos têm papel chave no ciclo do metano. Arqueias metanogênicas produzem a maior parte do metano biogênico do planeta, em ambientes anaeróbios. As bactérias metanotróficas aeróbias utilizam o metano como fonte de carbono e energia, sendo responsáveis pelo consumo do gás em ambientes terrestres e aquáticos, além de possuírem potencial para a produção de polihidroxialcanoatos (PHA). Este estudo teve como objetivo estudar culturas metanotróficas enriquecidas de ambientes aquáticos brasileiros, visando promover e caracterizar a produção de PHB a partir de metano. Para isso, foi adotada uma abordagem que alia técnicas dependentes e independentes de cultivo. As culturas de interesse foram identificadas através do sequenciamento de nova geração do gene RNAr 16S em plataforma Illumina MiSeq. A detecção e quantificação de genes indicadores de metanotrofia e produção de PHA (pmoA e phaC, respectivamente) foram feitas por meio da técnica PCR. A coloração com vermelho do Nilo e a microscopia de fluorescência foram utilizadas como indicadores da produção de polihidroxibutiratos. Os resultados indicaram a presença dos genes pmoA e phaC em todas as culturas analisadas. A avaliação inicial com vermelho do Nilo indicou a presença de PHA’s associada ao consumo de metano nos cultivos de interesse. Os resultados referentes ao sequenciamento indicam a dominânica do gênero metanotrófico Methylocystis (38,8% - 75,%) em três, dos cinco cultivos estabelecidos. Um dos cultivos, RB-5 foi selecionado para a realização de um ensaio de produção em frasco agitado. A acumulação de polímeros foi quantificada por meio de cromatografia gasosa. Foram construídas curvas de crescimento para a determinação da atividade metanotrófica. Os resultados referentes ao ensaio de produção evidenciam uma baixa acumulação dos polímeros poli-3-hidroxibutirato e poli-3-hidroxivalerato pela cultura RB-5. Espera-se que o trabalho contribua para a posterior realização de ensaios visando a otimização da produção de polímeros pela cultura RB-5.