Cultivo não-fotoautotrófico de microalgas: uma visão geral / Non-photoautotrophic cultivation of microalgae: an overview

As microalgas são um grupo heterogêneo de microrganismos, dos quais podem ser extraídos diversos produtos tais como: proteínas, carboidratos, pigmentos e óleos com perfil contendo ácidos graxos saturados, poli-insaturados e mono-insaturados. Esses microrganismos apresentam diferentes formas de metabolismo energético, destacando-se o fotoautotrófico, heterotrófico, mixotrófico e fotoheterotrófico. A compreensão destas formas de metabolismo permite aplicar às microalgas estratégias de cultivos visando o aumento da produção de biomassa algal, e seus coprodutos em grandes escalas. Tradicionalmente, o cultivo de microalgas explora seu metabolismo fotoautotrófico. No entanto, estudos têm apontado vantagens da produção de biomassa destes microrganismos por outras vias metabólicas. Desta maneira, essa revisão tem por objetivo apresentar uma visão geral das formas de metabolismo não-fotoautotrófico das microalgas e considerações sobre a produção de biomassa desses microrganismos nesses diferentes sistemas de cultivo.No metabolismo heterotrófico, as fontes de carbono que mais têm se destacado para as microalgas são: glicose, glicerol e ácido acético. Além disso, diversos estudos apresentam fontes alternativas de meio de cultivo, como os resíduos agroindustriais e sanitários. O metabolismo mixotrófico pode ser definido como aquele em que ocorre simultaneamente a fotossíntese e a oxidação de compostos orgânicos externos. No metabolismo fotoheterotrófico, a luz é a fonte de energia e o composto orgânico é a fonte de carbono. Os sistemas de cultivo não-fotoautotróficos de microalgas são de alto potencial, principalmente devido ao aumento de escala e produtividade. No entanto, deve-se ressaltar que informações sobre esses sistemas de cultivo de microalgas em grande escala para uma produção competitiva ainda são escassas.

Microalgae are a heterogeneous group of microorganisms that produces biomass from which can be extracted various products such as proteins, carbohydrates, pigments and oils with profile containing saturated fatty acids, polyunsaturated and monounsaturated. These microorganisms have different forms of energetic metabolism, especially the photoautotrophic, heterotrophic, mixotrophic and photoautotrophic. Understanding these metabolic forms allows to apply microalgae strategies of cultivation aiming to increase algal biomass production, and its co-products in large scales. Traditionally, the microalgae cultivation is done by exploiting their photoautotrophic metabolism. However, studies have point out some advantages in the production of biomass of these microorganisms by using other metabolic pathways. Thus, this review aims to present an overview of the forms of non-photoautotrophic microalgae metabolism and considerations on the different systems of biomass production of these microorganisms. In the heterotrophic metabolism, sources of carbon that have stood out the most formicroalgae are: glucose, glycerol and acetic acid. Nevertheless, there are several studies that present alternative sources of culture medium, such as agro-industrial and sanitary waste. The mixotrophic can.

Crescimento de mudas de peroba rosa em resposta à inoculação com fungos micorrízicos arbusculares / Growth responses of peroba rosa seedlings due to arbuscular mycorrhizal fungi inoculation

O objetivo neste trabalho foi de avaliar o efeito da inoculação de fungos micorrízicos arbusculares no crescimento de mudas de peroba rosa (Aspidosperma polyneuron). O experimento foi conduzido em delineamento experimental, inteiramente casualizado, em casa de vegetação com seis repetições. Utilizou-se mistura de solo e areia (3:1), desinfestado como substrato, com os seguintes tratamentos de inoculação: Gigaspora margarita, Glomus clarum, Scutellospora heterogama, Acaulospora scrobiculata e uma mistura de fungos micorrízicos arbusculares (FMA). Após 120 dias, observou-se que a colonização micorrízica radicular foi de 28,3 por cento a 48,4 por cento para a mistura de FMA e para G. margarita, respectivamente. As plantas inoculadas com G. margarita e G. clarum apresentaram maior crescimento, indicando o potencial da inoculação desses fungos na produção de mudas.

The aim of this study was to examine the effects of arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) inoculation on Aspidosperma polyneuron seedlings growth. The experiment was conducted under greenhouse conditions in a randomized design using a disinfected mixture of soil + sand (3:1) with the following treatments: Gigaspora margarita, Glomus clarum, Scutellospora heterogama, Acaulospora scrobiculata, a mixture of arbuscular mycorrhizae fungi (AMF) and a non-inoculated control with six replicates. After 120 days of seed germination, it was observed that root colonization was from 28.3 percent to 48.4 percent for mixture of AMF and G. margarita, respectively. The plants inoculated with G. margarita or G. clarum showed higher growth than other treatments, which evidence the potential of AMF inoculation in seedlings production.

Caracterização morfológica, fisiológica e infectividade em planta de estirpes de Frankia isoladas de nódulos de Casuarina / Morphological, physiological and plant infectivity characterization of Frankia strains isolated from Casuarina’s nodules

Frankia são microrganismos capazes de fixar N2 quando em simbiose com espécies arbóreas, denominadas plantas actinorrízicas. Este estudo foi conduzido para caracterizar morfologicamente, fisiologicamente e avaliar a nodulação de quatro estirpes referência de Frankia (HFPCcI3, JCT287, KB5 e F59) e 12 estirpes(IPRF) isoladas de nódulos de Casuarina. Todas as estirpes (Referência e IPRF) foram Gram-positivas e 50% foram “acid-fast”. As estirpes de Frankia alcalinizaram o meio de cultura, exceto IPRF006, IPRF008e IPRF010. As colônias das estirpes F59, IPRF002, IPRF004, IPRF005 e IPRF011, produziram melanina. Entre as estirpes referência, apenas a JCT287 cresceu no meio de cultura com pH 5,5, enquanto no meio com pH 6,0 as duas, JCT287 e KB5, apresentaram crescimento. A análise de regressão mostrou uma relação linear (Y = 67,56+ 3,88X e R2=0,5862, p<0,05) e coeficiente de correlação de Pearson (r=0,766,p<0,05) entre número de esporos e hifas (120 a 480 UFC mL-1) e proteína total (18 a 145 µg mL-1). Foi observado que a estirpe F59 apresentou uma maior proporção de proteína total (50%) do que a JCT287(7,0%) e, que as estirpes IPRF mostraram valores entre 17,5 e 29,3%. Todas as estirpes produziram compostos indólicos com valores variando de 5,9 a 98,8 µM.

Frankia are soil microorganisms that form symbiosis with roots of tree species called actinorhizal plants and are capable of fixing atmospheric N2. This study was carried out to characterize morphologically, physiologically and to assess the nodulation of four Frankia reference strains (HFPCcI3, JCT287, KB5and F59) and 12 (IPRF) isolated from root nodules of Casuarina plants. All strains (Reference and IPRF)were characterized as Gram-positive and 50% as acid-fast. The Frankia strains produced alkali in the culture medium, except the IPRF006, IPRF008 and IPRF010. The colonies of strains F59, IPRF002, IPRF004,IPRF005, and IPRF011 produced melanin. Among reference strains, only JCT287 grew in culture mediawith pH 5.5, while with pH 6.0 both strains JCT287 and KB5 presented growth. The regression analysis showed a linear relationship (Y = 67.56+ 3.88X and R2=0.5862, p<0.05) and Pearson’s correlation coefficient(r=0.766, p<0.05) between number of spores and hyphae (120 to 480 UFC mL-1) and total protein (18 to 145µg mL-1). It was observed that the strains F59 had a higher proportion of total protein 50.0% than JCT287with 7.0% and that the IPRF strains showed values between 17.5 and 29.3%. All strains presented ability to produce indolic compounds in growth media with values ranging from 5.9 to 98.8 µM.

Soil enzyme activities under long-term tillage and crop rotation systems in subtropical agro-ecosystems

Práticas agrícolas que reduzam a degradação do solo e promovam sustentabilidade são importantes para os agrossistemas tropicais/subtropicais. O plantio direto (PD) diminui as perdas de solo e, se combinado com rotação de culturas pode proteger o solo da degradação físico-química provocada pela agricultura intensiva. A atividade enzimática do solo pode fornecer importantes informações de como o manejo do solo está afetando a decomposição da material orgânica e a ciclagem dos nutrientes. Assim, avaliou-se a atividade das enzimas amilase, celulose, arilsulfatase, fosfatase ácida e fosfatase alcalina em um experimento a campo, instalado em 1976 em Londrina, PR, que tem como tratamentos o preparo do solo (plantio direto ou convencional) nas parcelas e a rotação de culturas (soja/trigo, milho/trigo e algodão/trigo) nas subparcelas. Amostras de solos foram coletadas a 0-5, 5-10 e 10-20 cm de profundidade em 1997 e 1998. Na profundidade de 0-5 cm sob PD, observaram-se aumentos de 68 per center na atividade da amilase, 90 per center na celulase, 219 per center na arilsulfatase, 46 per center na fosfatase ácida e 61 per center na fosfatase alcalina. Observaram-se correlações significativas entre a atividade enzimática e o C-orgânico total do solo e o C e N da biomassa microbiana. Esses resultados evidenciam que a atividade enzimática do solo é um indicador sensível de alterações na qualidade do solo, promovidas pelo manejo.