Dinâmica de cianobactérias e a detecção molecular de genes produtores de cianotoxinas na Represa Billings
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Data
2018-08-10
Autores
Ribeiro, Matheus Santos Freitas [UNIFESP]
Orientadores
Niero, Cristina Viana [UNIFESP]
Tipo
Dissertação de mestrado
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Resumo
Billings Reservoir, located in the São Paulo Metropolitan Region, that supplies the cities
of Santo André, São Bernardo do Campo, Diadema, Ribeirão Pires and São Paulo, is currently
in a eutrophic state that contributes to the cyanobacteria blooms, which in addition to altering
the physical and chemical characteristics of water (light penetration, decrease in oxygen levels,
etc.) have the capacity to produce toxins, specifically called cyanotoxins. In this work, the
potential toxigenic capacity of four different cyanotoxins (anatoxin-a, cylindrospermopsin,
microcystin and saxitoxins) in the natural population was studied. These toxins can cause a
number of health problems for the biota, including the human population. Therefore, in order
for the water of the reservoir to be used for public supply, a series of parameters like monitoring
the presence of cyanobacteria and cyanotoxins must be respected. This work is aimed to identify
and quantify the occurrence of cyanobacteria in the Central Body 1 of the Billings Reservoir
and the presence of genes responsible for the production of four types of cyanotoxins in the
natural population of cyanobacteria. Four distinct points were selected at the Billings Reservoir,
where four sample collections were carried out in three consecutive years, during different
periods of the year (dry and rainy). The presence of the cyanobacteria was evaluated by
identification and subsequent quantification by counting and the densities were expressed using
biovolume (mm³ / L). The environmental samples were used directly for total DNA extraction
and subsequent PCR reactions to detect cyanotoxin producing genes (anatoxin-a - anaC and
anaF; cylindrospermopsin - cyrA, cyrB, cyrC and cyrJ; microcystin - mcyE and saxitoxin -
sxtA, sxtB and sxtI). The results showed that the cyanobacteria dominated during the drought
period and partially during the 4th sample collection (rainy season), reaching the maximum
value of 61.65 mm³ / L in point 4 and the lowest value during the 4th sample collection, in point
3 (1.37 mm 3 / L). This dominance of cyanobacteria is mainly related to the environmental
variables: precipitation, temperature and solar radiation (correlation matrix). In addition, we
can highlight the species Woronichinia naegeliana and Microcystis aeruginosa as dominant
species (the first, in all points during the samples carried out on dry season (1 and 3) and the
latter on point 2 during the 4th sampling). The results obtained by molecular biology showed
the presence of the microcystin-producing genes in the total DNA of the microbial community
in all samples studied on this work. As for the other cyanotoxins, the genes related to
cylindrospermopsin production were present in the samples obtained on the first and fourth
collection and the saxitoxin ones were present only on the first collection. There were no
positive amplifications to both anatoxin-a genes studied on this work.
A represa Billings, localizada na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), engloba também os municípios de Santo André, São Bernardo do Campo, Diadema, Ribeirão Pires e São Paulo, encontra-se, atualmente, em um estado eutrofizado que contribui para a formação de florações de cianobactérias, que, além de alterarem as características físicas e químicas da água (penetração de luz, diminuição nos níveis de oxigênio, etc) possuem a capacidade de produzir toxinas, especificamente denominadas de cianotoxinas. Neste trabalho, foi estudado a potencial capacidade da produção de quatro cianotoxinas diferentes: anatoxina-a, cilindrospermopsina, microcistina e saxitoxinas na população natural. Estas toxinas podem causar uma série de problemas de saúde para a biota, incluindo a população humana. Portanto, para que a água da represa possa ser utilizada para abastecimento público é necessário que uma série de parâmetros sejam respeitados e, dentre estes, está o monitoramento da presença de cianobactérias e cianotoxinas. Este trabalho teve como objetivo principal identificar e quantificar a ocorrência de cianobactérias no Corpo Central 1 da Represa Billings e a presença de genes responsáveis pela produção de quatro tipos de cianotoxinas na população natural de cianobactérias. Foram escolhidos quatro pontos distintos na Represa Billings, onde foram realizadas quatro coletas em três anos consecutivos, em períodos diferentes do ano (estiagem e chuvoso). A presença das cianobactérias foi avaliada por identificação e posterior quantificação por contagem e densidades expressadas utilizando o biovolume (mm³/L). As amostras ambientais foram utilizadas diretamente para extração de DNA total e posterior reações de PCRs para detecção de genes produtores de cianotoxinas (anatoxina-a – anaC e anaF; cilindrospermopsina – cyrA, cyrB, cyrC e cyrJ; microcistina – mcyE e saxitoxina – sxtA, sxtB e sxtI). Os resultados mostraram que as cianobactérias dominaram durante o período de estiagem e parcialmente durante a coleta 4 (período chuvoso), atingindo o valor máximo de 61,65 mm³/L no ponto 4 e o menor valor durante a coleta 4, no ponto 3 (1,37 mm³/L). Esta dominância das cianobactérias está relacionada principalmente com as variáveis ambientais precipitação, temperatura e radiação solar (matriz de correlação). Além disso, podemos destacar as espécies Woronichinia naegeliana (coletas 1 e 3, todos os pontos) e Microcystis aeruginosa (coleta 4, ponto 2) como espécies dominantes. Os resultados de biologia molecular mostraram a presença dos genes produtores de microcistina no DNA total da comunidade microbiana em todos as amostras obtidas nas quatro coletas, os de cilindrospermopsina nas amostras das coletas 1 e 4 e os de saxitoxina nas amostras da coleta 1. Não houve amplificação positiva dos genes de anatoxina-a.
A represa Billings, localizada na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), engloba também os municípios de Santo André, São Bernardo do Campo, Diadema, Ribeirão Pires e São Paulo, encontra-se, atualmente, em um estado eutrofizado que contribui para a formação de florações de cianobactérias, que, além de alterarem as características físicas e químicas da água (penetração de luz, diminuição nos níveis de oxigênio, etc) possuem a capacidade de produzir toxinas, especificamente denominadas de cianotoxinas. Neste trabalho, foi estudado a potencial capacidade da produção de quatro cianotoxinas diferentes: anatoxina-a, cilindrospermopsina, microcistina e saxitoxinas na população natural. Estas toxinas podem causar uma série de problemas de saúde para a biota, incluindo a população humana. Portanto, para que a água da represa possa ser utilizada para abastecimento público é necessário que uma série de parâmetros sejam respeitados e, dentre estes, está o monitoramento da presença de cianobactérias e cianotoxinas. Este trabalho teve como objetivo principal identificar e quantificar a ocorrência de cianobactérias no Corpo Central 1 da Represa Billings e a presença de genes responsáveis pela produção de quatro tipos de cianotoxinas na população natural de cianobactérias. Foram escolhidos quatro pontos distintos na Represa Billings, onde foram realizadas quatro coletas em três anos consecutivos, em períodos diferentes do ano (estiagem e chuvoso). A presença das cianobactérias foi avaliada por identificação e posterior quantificação por contagem e densidades expressadas utilizando o biovolume (mm³/L). As amostras ambientais foram utilizadas diretamente para extração de DNA total e posterior reações de PCRs para detecção de genes produtores de cianotoxinas (anatoxina-a – anaC e anaF; cilindrospermopsina – cyrA, cyrB, cyrC e cyrJ; microcistina – mcyE e saxitoxina – sxtA, sxtB e sxtI). Os resultados mostraram que as cianobactérias dominaram durante o período de estiagem e parcialmente durante a coleta 4 (período chuvoso), atingindo o valor máximo de 61,65 mm³/L no ponto 4 e o menor valor durante a coleta 4, no ponto 3 (1,37 mm³/L). Esta dominância das cianobactérias está relacionada principalmente com as variáveis ambientais precipitação, temperatura e radiação solar (matriz de correlação). Além disso, podemos destacar as espécies Woronichinia naegeliana (coletas 1 e 3, todos os pontos) e Microcystis aeruginosa (coleta 4, ponto 2) como espécies dominantes. Os resultados de biologia molecular mostraram a presença dos genes produtores de microcistina no DNA total da comunidade microbiana em todos as amostras obtidas nas quatro coletas, os de cilindrospermopsina nas amostras das coletas 1 e 4 e os de saxitoxina nas amostras da coleta 1. Não houve amplificação positiva dos genes de anatoxina-a.