Comunidades microbianas e genes funcionais associados com a ciclagem de arsênio em lagoas salino-alcalinas

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Costa, Juliana dos Santos
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Cianobactérias; Cyanobacteria; Functional profile; Metagenomic sequencing; Perfil funcional; Sequenciamento metagenômico; Toxicidade; Toxicity
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/11/11138/tde-24112020-152624/

O arsênio (As) é um dos principais contaminantes de água potável, sendo um problema devido sua toxicidade e potencial carcinogênico mesmo em baixas concentrações. No Pantanal brasileiro, cerca de 600 lagoas salino-alcalinas apresentam altas concentrações deste elemento. Apesar das condições extremas, as lagoas são habitadas por comunidades microbianas capazes de tolerar ou metabolizar As, desempenhando um papel essencial no ciclo biogeoquímico de As, influenciando sua biodisponibilidade e especiação. Estudos de comunidade microbiana associada com a biotransformação do As nas lagoas salino-alcalinas do Pantanal são inexistentes. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar a diversidade bacteriana associada à ciclagem do As, por meio da análise de dados metagenômicos de quatro diferentes lagoas salino-alcalinas, em períodos de seca e cheia, com presença ou ausência de floração de cianobactérias. Além disso, foram determinadas as concentrações de As em amostras de água, sedimento e fitoplâncton, cujos resultados serviram de base para testes de resistência de isolados de cianobactérias a diferentes concentrações de arsenato de sódio. As análises químicas mostraram que todas as lagoas no período de seca apresentaram elevadas concentrações de As total na água, as quais variaram de 53,17 a 1721,68 μg L-1, e no período de cheia foram menores, entre 9,24 e 102,86 μg L-1. Por outro lado, as concentrações de As total nos sedimentos não apresentaram grandes variações entre os períodos de seca e cheia, variando entre 3,3 a 20,1 mg kg-1. As concentrações de As total no fitoplâncton no período de seca e cheia variaram entre 22,7 e 39,9 mg kg-1 e 3,67 e 12,2 mg kg-1, respectivamente. As análises metagenômicas das amostras de água das lagoas recuperaram genes relacionados à redução do arsenato (arsC), transporte de arsenito (arsA, arsB e acr3) e oxidação do arsenito (aioA e arxA). Lagoas com florações de cianobactérias apresentaram menor diversidade microbiana ligadas aos processos de redução e transporte de arsenito, sendo essas funções predominantes em membros das famílias cianobacterianas Aphanizomenonaceae e Microcoleaceae. As principais famílias bacterianas associadas com o processo de oxidação aeróbica do As (III) nas lagoas foram Alcaligenaceae, Comamonadaceae, Rhodobacteraceae, Rhodocyclaceae e Vibrionaceae. Enquanto no processo de oxidação anaeróbica do As (III), as famílias dominantes foram Comamonadaceae, Ectothiorhodospiraceae e Rhodobacteraceae. O gene arsM e/ou operon ars envolvidos na resistência e detoxificação do As foram anotados nos genomas das linhagens cianobacterianas Geminocystis sp. CENA649, Anabaenopsis sp. CENA651 e Limnospira sp. CENA650, sendo as duas últimas as produtoras de florações no Pantanal. Essas duas linhagens formadoras de florações cresceram em meio de cultivo com concentração de 4000 mg L-1 de arsenato de sódio mostrando-se resistentes ao As (V). Esse estudo contribui para o conhecimento da estrutura e a capacidade funcional das comunidades microbianas associadas com a ciclagem de As em lagoas salino-alcalinas, assim como do potencial das linhagens CENA650 e CENA651 na biotransformação do As.