Distribución espacio-temporal de cianobacterias planctónicas y factores ambientales asociados a sus proliferaciones en el embalse Cerrón Grande, El Salvador / Spatio-temporal distribution of planktonic cyanobacteria and environmental factors associated with their proliferation in the Cerrón Grande reservoir, El Salvador

Resumen Introducción: El embalse Cerrón Grande de 135 km2 es el humedal más grande de El Salvador, reconocido como "Humedal de Importancia Internacional" por la Convención Ramsar. Además, es uno de los ecosistemas más contaminados a nivel nacional, enfrentando serios problemas, entre ellos, las proliferaciones de cianobacterias. Objetivo: Evaluar las relaciones entre los factores ambientales y la distribución espacial y temporal de las cianobacterias en el embalse a lo largo de un año hidrológico. Métodos: Extrajimos agua con cianobacterias de seis sitios fijos, desde octubre 2018 hasta septiembre 2019. Resultados: Identificamos 16 géneros, el más abundante Microcystis sp. Además, Dolichospermum sp.; Microcistis sp. alcanzaron 1.5 x 106 células/ml en junio 2019, principalmente en el sector noroeste, que es poco profundo y cercano a las zonas de confluencia de afluentes altamente contaminados que llegan al embalse. El sector sureste más profundo tenía bajas concentraciones de estos organismos. Los factores ambientales mayormente relacionados con dicho comportamiento fueron: fósforo, la conductividad eléctrica y el valor de Secchi, como se esperaba de un cuerpo eutrófico. Conclusiones: La variación en la concentración celular de cianobacterias en este embalse está altamente influenciada por la lluvia, la mezcla de agua y el contenido de nutrientes.

Abstract Introduction: The 135 km2 Cerrón Grande reservoir is the largest wetland in El Salvador, recognized as "Wetland of International Importance" by the Ramsar Convention. It is also one of the most polluted ecosystems nationwide, facing serious problems, among them, a proliferation of cyanobacteria. Objective: To assess the relationships among environmental factors and the spatial and temporary distribution of cyanobacteria in the reservoir throughout a hydrological year. Methods: We extracted water with cyanobacteria from six fixed sites, from October 2018 through September 2019. Results: We identified 16 genera, the most abundant Microcystis sp. And Dolichospermum sp.; Microcystis sp. reached 1.5 x 106 cells/ml in June 2019, mainly in the north-west sector, which is shallow and close to the confluence zones where highly polluted tributaries reach the reservoir. The deeper south-east sector had low concentrations of these organisms. The environmental factors mostly related to this behavior were: phosphorus, electrical conductivity and Secchi value, as expected from a eutrophic body. Conclusions: Variation in the cellular concentration of cyanobacteria in this reservoir is highly influenced by rain, water mixing and nutrient content.

Primer reporte de Lemmermanniella uliginosa (Synechococcaceae, Cyanobacteria) en América del sur, y primer reporte del género para Perú / First report of Lemmermanniella uliginosa (Synechococcaceae, Cyanobacteria) in South America, and the first record of the genus from Peru

Resumen El presente trabajo reporta por primera vez para el Perú a la cianobacteria bentónica Lemmermanniella uliginosa, identificada en muestras de perifiton y sedimentos bentónicos procedentes del humedal de Caucato en el distrito de San Clemente, departamento de Ica. Además, se registra por primera vez al género Lemmermanniella para el país. Se discuten aspectos morfo-taxonómicos de la especie comparándola con poblaciones reportadas para otras localidades en zonas tropicales.

Abstract This work presents the first record of Lemmermmanniella uliginosa from Peru based on periphyton and sediment samples from Caucato wetland (San Clemente district, Ica department). Furthermore, the genus Lemmermmanniella is recorded for the first time for Peru. Morpho-taxonomic comparison with other populations reported in tropical regions is discussed.

Crecimiento y metabolismo de Fischerella TB22 en medio de cultivo BG11 / Growth and metabolism of Fischerella TB22 in BG110 culture medium

Los microorganismos fijadores de nitrógeno de vida libre, abarcan una gama morfológica que va desde los organismos unicelulares como las bacterias y algunas cianobacterias, hasta multicelulares, filamentosas, por ello es importante conocer cómo se comportan y se puede saber haciendo una curva de crecimiento microbiano. Para este estudio se prepararon 4 fotobioreactores de columna burbujeada con inoculo de Fischerella TB22, se pusieron en aireación constante con 12 horas luz y 12 horas obscuridad durante 40 días con diferentes tratamientos de ajuste de volumen del medio de cultivo y ajuste del pH. El objetivo de este trabajo fue evaluar el crecimiento en biomasa por peso seco, densidad óptica, pH y amonio de Fischerella sp. en medio de cultivo BG110 durante 12 días. Las variables que se midieron de la curva de crecimiento de las cianobacterias, siguieron el patrón de una curva típica de crecimiento microbiano. (AU)

Free-living nitrogen-fixing microorganisms cover a morphological range that goes from unicellular organisms such as bacteria and some cyanobacteria, to multicellular, filamentous, therefore it is important to know how they behave and can be known by makinga microbial growth curve. For this study, 4 bubbled column photobioreactors with Fischerella TB22inoculum were prepared, they were placed in constant aeration with 12 hours of light and 12 hours of darkness for 40 days with different treatments of volumeadjustment of the culture medium and pH adjustment. The objective of this work was to evaluate the biomass growth by dry weight, optical density, pH, and ammonia of Fischerella sp. in the BG110 culture medium for 12 days. The variables that were measured from the growth curve of cyanobacteria followed the pattern of a typical microbial growth curve. (AU)

Analysis of Nostoc muscorum biomass production in a hydroponic system / Análisis de la producción de biomasa de Nostoc muscorum en sistema hidropónico / Análise da produção de biomassa de Nostoc muscorum num sistema hidropônico

Abstract Nostoc is a genus of filamentous cyanobacteria with biotechnological applications in human nutrition, biomedicine, biofertilization and commercial production of biofuels. However, the low growth rate in liquid medium due to its periphytic nature and its tendency to form biofilms, limits its large-scale production. Therefore, the aim of this study was to evaluate the biomass production of Nostoc muscorum in a modified hydroponic system. Cultures of N. muscorum were made by triplicate, in a hydroponic system under semicontrolled conditions of temperature (29 ± 13 °C), light intensity (32 ± 54 µmol/m2/s) and photoperiod (12 hours), for a total of 23 days inside a greenhouse. Temperature, pH, conductivity and dry biomass production were monitored on alternating days. The results showed that the maximum dry biomass production was 0.2276 ± 0.0114 g/m2/day, and the average productivity was 0.4149 ± 0.0207 g/m2/day. The maximum biomass production of N. muscorum was achieved on day thirteen with 0.3185 ± 0.0159 g/m2/day. The correlation statistical analysis of environmental variables did not show significant differences; thus, temperature, pH and electrical conductivity did not affect the biomass production of N. muscorum. Consequently, the algal growth was influenced by the species physiology only. The support used in the hydroponic system allowed the adhesion and development of the algae mucilaginous layer without requiring drying periods as in conventional crops. The hydroponic system provided a continuous flow of nutrients hat could prevent the attack of opportunistic bacteria and fungi, generating a high growth rate of N. muscorum. The hydroponic system represents a viable alternative for the production of N. muscorum biomass under greenhouse conditions at large scale.

Resumen Nostoc es un género de cianobacterias filamentosas con aplicaciones biotecnológicas en nutrición humana, biomedicina, biofertilización y producción comercial de biocombustibles. Sin embargo, su baja tasa de crecimiento en medio líquido por su naturaleza perifítica y su tendencia a formar biofilms, limita su producción a gran escala. Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue analizar la producción de biomasa de Nostoc muscorum en un sistema hidropónico modificado. Para ello, se realizaron cultivos de N. muscorum por triplicado, en un sistema hidropónico bajo condiciones semicontroladas de temperatura (29 ± 13°C), intensidad lumínica (32 ± 54 µmol/m2/s) y fotoperiodo (12 horas), durante 23 días en un invernadero. La temperatura, el pH, la conductividad eléctrica y la producción de biomasa seca, fueron monitoreados en días alternados. Los resultados arrojaron que la producción máxima de biomasa seca fue de 0.2276 ± 0.0114 g/m2/día, y la productividad promedio fue de 0.4149 ± 0.0207 g/m2/día. A su vez, la producción máxima de biomasa de N. muscorum se obtuvo el día trece con 0.3185 ± 0.0159 g/m2/día. El análisis estadístico de correlación de variables ambientales no arrojó diferencias significativas, por lo que la temperatura, el pH y la conductividad eléctrica no afectaron la producción de biomasa de N. muscorum. Consecuentemente, el crecimiento algal fue influenciado por la fisiología de la especie. El soporte empleado en el sistema hidropónico permitió la adherencia y el desarrollo de la capa mucilaginosa de la cianobacteria sin requerir períodos de desecación como en los cultivos convencionales. El sistema hidropónico proporcionó un flujo continuo de nutrientes que podría prevenir el ataque de bacterias y hongos oportunistas, generando una alta tasa de crecimiento. De este modo, este sistema hidropónico representa una alternativa viable para la producción de biomasa de N. muscorum en condiciones de invernadero a gran escala.

Resumo Nostoc é um gênero de cianobactérias filamentosas com aplicações biotecnológicas em nutrição humana, biomedicina, biofertilização e produção comercial de biocombustíveis. Entretanto, sua baixa taxa de crescimento em meio líquido, devido à sua natureza perifítica e sua tendência a formar biofilmes, limita sua produção em larga escala. Portanto, o objetivo deste estudo foi analisar a produção de biomassa de Nostoc muscorum num sistema hidropônico modificado. Para isso, foram realizadas culturas de N. muscorum em triplicata num sistema hidropônico sob temperatura (29 ± 13°C) e intensidade da luz (32 ± 54 µmol/m2 /s) semicontroladas com fotoperíodo de 12 horas durante 23 dias numa estufa. A temperatura, o pH, a condutividade elétrica e a biomassa seca foram monitorados em dias alternados. Os resultados mostraram que a produção máxima de biomassa seca foi de 0,2276 ± 0,0114 g/m2 /dia e a produtividade média foi de 0,4149 ± 0,0207 g/ m2 /dia. No entanto, a produção máxima de biomassa de N. muscorum foi obtida no dia treze com 0,3185 ± 0,0159 g/m / dia. A análise estatística da correlação de variáveis ambientais não mostrou nenhuma diferença significativa, de modo que a temperatura, o pH e a condutividade eléctrica não afetaram a produção de biomassa de N. muscorum e o crescimento foi influenciado pela fisiologia da espécie. O suporte utilizado permitiu a adesão e desenvolvimento da camada mucilaginosa das algas sem a necessidade de períodos de secagem como nas culturas convencionais. O sistema hidropônico proporcionou um fluxo contínuo de nutrientes que impede o ataque de bactérias e fungos oportunistas, gerando uma alta taxa de crescimento. Portanto, este sistema hidropônico representa uma alternativa viável para a produção de biomassa de N. muscorum em larga escala sob condições de estufa.

Estratégias para identificação e quantificação de aminoácidos tipo micosporinas (MAAs) em cianobactérias e outros organismos para aplicação em cosmética e farmacêutica / Identification and quantification methods of mycosporine-like amino acids (MAAs) in cyanobacteria and other microorganisms for cosmetic and pharmaceutical application

Os aminoácidos tipo micosporinas (MAAs) são compostos, produzidos por algumas espécies de cianobactérias e outros microorganismos, principalmente quando são expostos a radiação ultravioleta (UVR). Estes compostos, que vêm demonstrando funções fotoprotetoras e antioxidantes, têm sido pesquisados para aplicação em protetores solares e em produtos antienvelhecimento. O presente estudo focou na caracterização de cianobactérias e outros organismos quanto à produção de MAAs com potencial aplicação em cosméticos. Neste estudo foram desenvolvidos diversos métodos para identificação (via HPLC-DAD-MS/HRMS), purificação (via HPLC-DAD) e quantificação de MAAs (via LC-MS/MS). Pelo método de identificação de MAAs verificou-se que, das 75 cianobactérias estudadas, 27 cepas (38%) sintetizam MAAs. A cepa Oscilatoria sp. CMMA 1600 produziu a maior diversidade de MAAs. 10 MAAs diferentes foram identificados incluindo um MAA de massa molecular 316 Da. Através de dados espectroscópicos obtidos via HPLC-DAD-HRMS e RMN 1D e 2D confirmou-se que se tratava da micosporina-glicina-alanina. A biossíntese natural deste composto por cianobactérias foi relatada pela primeira vez neste estudo. Quanto à quantificação de MAAs, o protocolo de extração otimizado possibilitou uma excelente recuperação dos compostos de interesse, além de ser bastante simples e não utilizar solventes poluentes. As análises via LC-MS/MS foram realizadas através de experimentos de MRM em modo positivo usando uma coluna de fase reversa. O método validado permitiu determinar e quantificar com precisão os MAAs porphyra-334, shinorina e micosporina-glicina-alanina em corridas de apenas 6 minutos, com limites de deteção inferiores a 0,005 µg.mg -1. Aplicando o método de LC-MS/MS realizaram experimentos de indução de MAAs através de exposição à UVR tendo-se observado um aumento da concentração de MAAs nas cepas que já sintetizam estes compostos e, outras cepas começaram a produzir pelo menos um MAA. As cepas de S. torques-reginae (ITEP-024 e ITEP-026) produziram a maior concentração de MAAs. A cepa ITEP-024 foi ainda exposta a diferentes radiações tendo-se observado que a UVB é que mais influencia a produção de MAAs. Neste estudo foi demonstrado o potencial das cianobactérias como produtores de MAAs que podem ser utilizados como fotoprotores em protetores solares

Mycosporines and mycosporine-like amino acids (MAAs) are UV-absorbing compounds produced by cyanobacteria and other organisms, especially upon exposer to solar ultraviolet radiation (UVR). These compounds are photoprotective and some have additional antioxidant functíons useful to the natural cosmetics market. This study aims to identify MAAs-producing cyanobacteria with potential applicatíons in cosmetics. A HPLC-DAD-MS/HRMS method for the identification of MAAs was developed. Out of the 75 cyanobacteria studied, 27 strains (38%) synthesized MAAs. Oscilatoria sp. CMMA 1600, from homocyte type, produced the greatest diversity of MAAs. 10 different MAAs were identified including a MAA with molecular weight of 316 Da. The chemical structure of mycosporine-glycine-alanine was confirmed by 1D/2D NMR and HRMS analyses. This compound has never been reported from a natural source. In this study, a validated LC-MS/MS quantification method for MAAs is also presented. An easy-to-handle and rapid extraction procedure was developed which uses only water and volatile additives as the extractor solvents. The LC-MS/MS method was performed using multiple reaction monitoring in positive mode with a reverse-phase column. The method enabled the accurate determination and quantification of the MAAs porphyra-334, shinorine and mycosporine-glycine-alanine in a 6 minutes running time, with limits of detection < 0.005 µg.mg-1. MAAs induction experiments were performed through UVR exposure. MAAs are constitutively produced by some cyanobacteria and production was further enhanced following UVirradiance. Other strains start to produce at least one MAA after UV-irradiance. Sphaerospermopsis torques-reginae strain (ITEP-024 and ITEP-026) produced the highest concentration of these photoprotective compounds. S. torques-reginae ITEP 024 strain was further exposed to different radiation compositíons. MAAs were significantly influenced by UVB. In this study, the potential of cyanobacteria as MAA producers, that can be used as photoprotectors in sunscreens, has been demonstrated

Seleção de carvões ativados para adsorção de microcistinas / Selection of activated carbons for adsorption of microcystins

RESUMO A presença das cianobactérias é uma das grandes preocupações para o tratamento de água, uma vez que esses microrganismos podem ser produtores de metabólitos tóxicos, como as microcistinas (MCs), que não são efetivamente removidas no tratamento usualmente empregado de ciclo completo. Para a remoção dessas toxinas, pode-se, de forma complementar, utilizar adsorvedores como o carvão ativado (CA), que apresenta eficiência variada, em função de suas características. Este trabalho teve como objetivo fornecer subsídios técnicos e científicos para a seleção de carvões ativados pulverizados (CAPs) e carvões ativados granulares (CAGs) como adsorvedores de MCs. Para tanto, foi realizado, primeiramente, um experimento de seleção de CAs com maior capacidade adsortiva para MCs, em escala de bancada. Em seguida, para os CAPs e CAGs selecionados, foi realizada caracterização complementar para a distribuição de volume específico em função do tamanho do poro. Posteriormente, foram elaboradas isotermas de adsorção de Freundlich e curvas de ruptura. Pôde-se constatar que, dentre os CAs amostrados, os importados apresentaram maior capacidade adsortiva para MCs do que os nacionais. Além disso, foi possível concluir que a escolha do CA pode ser determinada pelos parâmetros índice de azul de metileno (IAM), volume de mesoporos e coeficiente Kf, associados aos resultados do experimento de seleção, considerado uma ferramenta técnica alternativa de simples aplicação e suficiente para esse fim.

ABSTRACT The presence of cyanobacteria is a major concern for water treatment, since these microorganisms can be toxic metabolic producers, such as microcystins (MCs), which are not effectively removed in the usually employed full cycle treatment. In order to remove these toxins, it is possible to use absorbers such as activated carbon (AC), which presents a varied efficiency, depending on its characteristics. The general objective of this research was to provide technical and scientific subsidies for the selection of powdered activated carbons (PACs) and granular activated carbons (GACs) in relation to the adsorption of microcystins. A bench scale experiment was carried out to select activated carbons with higher adsorptive capacity for microcystins. Then, for the selected PACs and GACs, complementary characterization was performed for the specific volume distribution as function of pore size and, afterwards, Freundlich adsorption isotherms and breakthrough curves were elaborated. It was possible to verify that among the sampled activated carbons, the imported ones presented greater adsorption capacity for microcystins in relation to the nationals. In addition, it was possible to conclude that the selection of an activated carbon can be done regarding methylene blue index (MBI) parameters, volume of mesoporous and Kf, associated to the selection experiment's results, considered an alternative technical tool of simple application and sufficient for this purpose.

Efecto de ácidos húmicos sobre el crecimiento y la composición bioquímica de Arthrospira platensis / Effect of humic acids on the growth and the biochemical composition of Arthrospira platensis

RESUMEN Con el propósito de evaluar el efecto de tres concentraciones de ácidos húmicos (AH) 1, 10, 100 mg/L contra una concentración de ácido indol acético (AIA), sobre la producción de biomasa, pigmentos, proteínas, carbohidratos y lípidos de A. platensis; se realizaron cultivos en discontinuo en medio Zarrouk 25% suplementados con AH y AIA, bajo condiciones de aireación constante y fotoperiodos de 12:12 horas, durante 30 días. Se encontró que la producción máxima de biomasa fue mayor en el cultivo suplementado con 10 mg/L de AH, comparado con el control y los cultivos suplementados con AIA. De la misma manera fue observado en este tratamiento la producción más alta de pigmentos, proteínas y carbohidratos. Por tanto, se logró incrementar el crecimiento y la producción de metabolitos de A. platensis, lo cual permite observar el uso potencial de estas sustancias como estimulantes biológicos orgánicos.

ABSTRACT The purpose of this research was to evaluate the effect of three concentrations of humic acids (HA) 1, 10, 100 mg/L against a concentration of indole acetic acid (IAA) on production of biomass, pigments, proteins, carbohydrates and lipids of A. platensis. Cultures discontinuous in Zarrouk 25% medium supplemented with HA and IAA under conditions of aeration constant and photoperiod from 12:12 hours, during 30 days were made. It was found that the maximum biomass production was higher in the culture supplemented with 10 mg / L of AH, compared to the control and cultures supplemented with AIA. In the same way the highest production of pigments, proteins and carbohydrates were observed in this treatment. Therefore, the growth and production of metabolites of A. platensis was increased, which makes it possible to observe the potential use of these substances as organic biological stimulants.

Thermal and photo-stability of the antioxidant potential of Spirulina platensis powder / Estabilidade térmica e fotoestabilidade do potencial antioxidante de Spirulina platensis em pó

Abstract This work aimed to evaluate the thermal and photo stability of the antioxidant potential (AP) of the Spirulina platensis biomass. Thermal stability was established at 25ºC, 40ºC and 50ºC for 60 days, in the dark, protected from light. Photo stability was evaluated using UV (15 W, λ = 265 nm) and fluorescent (20 W, 0.16 A, power factor FP > 0.5, 50/60 Hz, 60 lm/w, 1200 lm) light for 90 days in capsules, glass and Petri dishes, at room temperature. The AP of the biomass in these conditions was determined at intervals (every 7 and 30 days in the studies of thermal and photo stability, respectively) using the induction of the oxidation of a lipid system by heat and aeration. In this lipid system, the biomass submitted to degradation was used as an antioxidant. The kinetics of the reaction was determined by the Arrhenius method. Thermal degradation was found to follow zero order kinetics, whereas photo degradation followed first order kinetics. The AP decreased 50% after 50 days at 25°C. At 40°C and 50°C, the AP decreased more than 50% after 35 and 21 days of exposition, respectively. The decrease of the AP of Spirulina was more sensible to UV and fluorescence light. After 30 days of exposition, the AP decreased more than 50% in all storage conditions tested. The antioxidant potential of Spirulina platensis is easily degraded when the biomass is exposed to heat and light, indicating the need for care to be taken in its storage.

Resumo Este trabalho objetivou avaliar a estabilidade térmica e a foto-estabilidade do potencial antioxidante (PA) da biomassa da Spirulina platensis. A estabilidade térmica foi avaliada a 25ºC, 40ºC e 50ºC por 60 dias. A foto-estabilidade foi avaliada usando luz UV (15 W, λ = 265 nm) e fluorescente (20 W, 0.16 A, fator de potência FP > 0.5, 50/60 Hz, 60 lm/w, 1200 lm) por 90 dias em cápsulas, vidro e placas de Petri. O PA da biomassa nessas condições foi determinado em intervalos de tempo (a cada 7 e 30 dias nos estudos de estabilidade térmica e foto-estabilidade, respectivamente), usando a indução da oxidação de um sistema lipídico por calor e aeração. Neste sistema lipídico, a biomassa submetida à degradação foi usada como antioxidante. A cinética da reação foi determinada pelo método de Arrhenius. A degradação térmica seguiu uma cinética de zero ordem, enquanto que a fotodegradação seguiu uma cinética de primeira ordem. O PA diminuiu 50% depois de 50 dias a 25°C. A 40°C e 50°C, o PA diminuiu mais de 50% depois de 35 e 21 dias de exposição, respectivamente. A diminuição do PA da Spirulina foi mais sensível à luz UV e fluorescente. Depois de 30 dias de exposição, o PA diminuiu mais de 50% em todas as condições de armazenamento testadas. O potencial antioxidante da Spirulina platensis é facilmente diminuído quando a biomassa é exposta ao calor e a luz, indicando a necessidade de cuidados durante seu armazenamento.

Structure and dynamics of the phytoplankton community within a maturation pond in a semiarid region / Estrutura e dinâmica da comunidade fitoplanctônica de uma lagoa de maturação em região semiárida

Abstract In northeastern Brazil, stabilization ponds are very suitable for wastewater treatment because of the relative great land availability and environmental conditions (e.g., high temperature) favorable for microorganism optimal development. However, blooms of potentially toxic cyanobacteria may affect the use of these treatment ponds due to resulting effluent poor quality. The objective of this study was to evaluate the dynamics of phytoplankton communities and the occurrence of cyanobacteria in a maturation pond located immediately after a series of two ponds. Temperature, dissolved oxygen, pH, BOD, N, and P were measured during a period of four months when samples were collected from the surface and the bottom of 7 sampling points distributed inside the pond. The phytoplankton of collected samples was also identified and classified using a conventional optical microscopy. Analysis of variance and Tukey test were used to evaluate the results. The three phytoplankton divisions found (Cyanophyta, Chlorophyta, and Euglenophyta) did not change considerably through surface and bottom. However, they changed greatly over the sampled months; great dominance of Cyanophyta was found at April and October, while Chlorophyta dominated the lagoon in September. Low superficial organic loads (between 78 and 109 kg BOD.ha–1.d–1) and N:P ≤ 10 were the determinant factors that favored the predominance of Cyanophyta. The presence of two potentially toxic species of Cyanophyta, Oscillatoria sp. and Microcystis aeruginosa, indicates that caution is required when considering the final destination of treated effluent and suggests a need to assess the risks and benefits associated with the use of the treatment technology.

Resumo No nordeste do Brasil, as lagoas de estabilização são muito adequadas para o tratamento de águas residuárias por causa da disponibilidade relativamente grande de terra e das condições ambientais (por exemplo, altas temperaturas) favoráveis ao melhor desenvolvimento dos microorganismos. Entretanto, florações de cianobactérias potencialmente tóxicas podem afetar o uso dessas lagoas de tratamento, devido à consequente qualidade inferior do efluente. O objetivo deste estudo foi avaliar a dinâmica das comunidades de fitoplâncton e a ocorrência de cianobactérias em uma lagoa de maturação situada após duas lagoas em série. Temperatura, oxigênio dissolvido, pH, DBO, N e P foram medidos durante um período de quatro meses, durante o qual amostras foram coletadas na superfície e fundo em sete pontos de amostragem da lagoa. As comunidades de fitoplâncton das amostras coletadas foram também identificadas e classificadas utilizando-se um microscópio óptico convencional. Para avaliar os resultados utilizou-se a análise de variância e o teste de Tukey. Para as três divisões de fitoplâncton encontradas (Cyanophyta, Chlorophyta e Euglenophyta), não houve diferença significativa para as amostras de superfície e de fundo de um mesmo mês. Entretanto, ocorreu grande variação para as amostras dos diferentes meses; nos meses de abril e outubro houve uma predominância de Cyanophyta, ao passo que em setembro o predomínio na lagoa foi de Chlorophyta. Os fatores determinantes que favoreceram o predomínio de Cyanophyta foram a baixa carga orgânica superficial aplicada (entre 78 e 109 kg DBO.ha–1.d–1) e N:P ≤ 10. A presença de duas das espécies de Cyanophyta, Oscillatoria sp. e Microcystisaeruginosa, consideradas potencialmente tóxicas, indica que é necessária precaução quando se considera o destino final do efluente tratado e sugere a necessidade de avaliar os riscos e benefícios associados ao uso da tecnologia de tratamento.

Cyanobacteria bloom: selective filter for zooplankton? / Floração de cianobactéria: filtro seletivo para zooplâncton?

The Ibirité reservoir is an urban and eutrophic environment, with regular occurrences of cyanobacteria blooms. The reservoir is warm monomict and remains stratified most of the year, circulating in the dry season (winter). During the hydrological cycle of October/07 to October/08 there were four scenarios with different environmental conditions, which influenced the structure of the zooplankton community, as confirmed in a previous study. Changes in the zooplankton community structure between the scenarios were studied, aiming at analyzing the stability and persistence of this community. The Spearman’s coefficient of correlation was used to measure the stability; the persistence was evaluated through a cluster analysis and changes in community composition were estimated by the "temporal" β diversity index. Considering the distribution patterns of abundance, the community was stable only in the transition between scenarios 1 and 2 (n = 30, r = 0.71, p = 0.00001), when there were no cyanobacteria blooms. The persistence of zooplankton between the scenarios was low, showing a distinct species composition for each scenario. The highest variations in species composition, observed by the values of temporal β diversity index, were the transitions between scenarios 3-0 (1.45) and 0-1 (1.05), and the lowest variations occurred in the transition between scenarios 1-2 (0.57). The results suggest that the cyanobacteria blooms at Ibirité reservoir are be acting as "selective filters", and are, thus, disturbances with sufficient ability to change the structure of the zooplankton community. Keywords Urban Reservoir, zooplankton, bloom of cyanobacteria, stability, persistence. .

O reservatório de Ibirité é um ambiente urbano, eutrófico com periódicas ocorrências de florações de cianobactérias. O padrão de mistura deste reservatório é monomítico quente, permanecendo estratificado a maior parte do ano, circulando na estação seca (inverno). Durante o ciclo hidrológico de outubro/07 a outubro/08, ocorreram quatro cenários com condições ambientais distintas, que influenciaram na estruturação da comunidade zooplanctônica, conforme observado em estudo prévio. As mudanças na estrutura da comunidade zooplanctônica entre os cenários foram estudadas objetivando analisar a estabilidade e persistência desta comunidade. O coeficiente de correlação de Spearman foi utilizado para medir a estabilidade; a persistência foi considerada por meio de uma análise de agrupamento; e as mudanças na composição da comunidade foram estimadas através do índice de diversidade β temporal. A comunidade foi estável, considerando os padrões de distribuição da abundância, somente na transição entre os cenários 1 e 2 (n=30; r= 0,71; p=0,00001), nos quais não foram observadas florações de cianobactérias. A persistência do zooplâncton entre os cenários foi baixa, apresentando composições de espécies distintas. As maiores variações na composição das espécies, estimadas através dos valores de diversidade β temporal, foram nas transições entre os cenários 3-0 (1,45) e 0-1 (1,05), e o menor valor na transição entre os cenários 1-2 (0,57). Os resultados do presente trabalho sugerem que as florações de cianobactérias no reservatório de Ibirité estariam funcionando como “filtros seletivos”, ou seja, distúrbios com capacidade suficiente para alterar a estrutura da comunidade zooplanctônica.

Toxic concentrations of metronidazole to Microcystis protocystis / Concentrações tóxicas de metronidazol para Microcystis protocystis

Antimicrobials are among the most commonly used drugs and have become a class of contaminants with great environmental importance. Metronidazole is an antimicrobial used for the therapeutic management of several human diseases. The toxicity of antimicrobials on aquatic species may affect sensitive microorganisms and reduce metabolic processes. Cyanobacteria is a group of organisms that are of great ecological importance in aquatic environments. Studies indicate that cyanobacteria are very sensitive to some antimicrobials. Therefore, it is necessary to evaluate the effects of metronidazole contamination on phytoplankton. The aim of this study was to investigate the effects of metronidazole on the growth of the cyanobacterium Microcystis protocystis and to evaluate the stability of this antimicrobial agent in the culture medium over a period of 96 hours. M. protocystis was resistant to growth inhibition by metronidazole. The EC50 of this antimicrobial for M. protocystis was 117.3 mg L–1. Under the growth inhibition test conditions, neither a significant change in the MNZ concentration nor the presence of drug metabolites or degradation products was observed. These results indicate low cellular uptake of the antimicrobial agent and its persistence in the culture medium.

Antimicrobianos estão entre os fármacos mais usados e tem se tornado uma classe emergente de contaminantes com grande importância ambiental. A toxicidade dos antimicrobianos sobre as espécies aquáticas podem afetar microrganismos sensíveis e reduzir seus processos metabólicos. O Metronidazol é um antimicrobiano usado para o manejo terapêutico de várias doenças humanas. Cyanobacteria é um grupo de organismos de grande importância ecológica no ambiente aquático. O estudo visou investigar os efeitos do metronidazol- MNZ sobre o crescimento da cianobactéria Microcystis protocystis e avaliar a persistência do antimicrobiano no meio de cultivo durante 96h. A M. protocystis mostrou-se resistente à inibição de crescimento pelo MNZ. A EC50% do MNZ para a espécie foi 117,3 mg L–1. Nas condições do teste de inibição de crescimento não foi observada variação significativa da concentração de MNZ nem a presença de metabólitos ou produtos de degradação do fármaco, indicando baixa captação celular do antimicrobiano e sua persistência no meio de cultivo.

Toxic concentrations of metronidazole to Microcystis protocystis

Antimicrobials are among the most commonly used drugs and have become a class of contaminants with great environmental importance. Metronidazole is an antimicrobial used for the therapeutic management of several human diseases. The toxicity of antimicrobials on aquatic species may affect sensitive microorganisms and reduce metabolic processes. Cyanobacteria is a group of organisms that are of great ecological importance in aquatic environments. Studies indicate that cyanobacteria are very sensitive to some antimicrobials. Therefore, it is necessary to evaluate the effects of metronidazole contamination on phytoplankton. The aim of this study was to investigate the effects of metronidazole on the growth of the cyanobacterium Microcystis protocystis and to evaluate the stability of this antimicrobial agent in the culture medium over a period of 96 hours. M. protocystis was resistant to growth inhibition by metronidazole. The EC50 of this antimicrobial for M. protocystis was 117.3 mg L1. Under the growth inhibition test conditions, neither a significant change in the MNZ concentration nor the presence of drug metabolites or degradation products was observed. These results indicate low cellular uptake of the antimicrobial agent and its persistence in the culture medium.

Antimicrobianos estão entre os fármacos mais usados e tem se tornado uma classe emergente de contaminantes com grande importância ambiental. A toxicidade dos antimicrobianos sobre as espécies aquáticas podem afetar microrganismos sensíveis e reduzir seus processos metabólicos. O Metronidazol é um antimicrobiano usado para o manejo terapêutico de várias doenças humanas. Cyanobacteria é um grupo de organismos de grande importância ecológica no ambiente aquático. O estudo visou investigar os efeitos do metronidazol- MNZ sobre o crescimento da cianobactéria Microcystis protocystis e avaliar a persistência do antimicrobiano no meio de cultivo durante 96h. A M. protocystis mostrou-se resistente à inibição de crescimento pelo MNZ. A EC50% do MNZ para a espécie foi 117,3 mg L1. Nas condições do teste de inibição de crescimento não foi observada variação significativa da concentração de MNZ nem a presença de metabólitos ou produtos de degradação do fármaco, indicando baixa captação celular do antimicrobiano e sua persistência no meio de cultivo.

Ocorrência de algas cianofíticas em água de dessedentação de bovinos criados extensivamente / Occurrence of blue-green algae in the drinking water of extensively raised cattle

Na pecuária extensiva, os bebedouros naturais ou artificiais possibilitam o acesso direto dos bovinos ao seu interior e trazem como consequência a degradação da qualidade da água e o aumento dos riscos sanitários. Em tais circunstâncias ocorre a eutrofização e consequentemente a floração de algas, dentre elas cianobactérias toxigênicas. O presente estudo teve por objetivo verificar a ocorrência de cianobactérias de interesse sanitário em água de dessedentação de bovinos e descrever os seus parâmetros físico-químicos pH, temperatura e oxigênio dissolvido. Foram examinadas 19 amostras de água de cacimbas ou bebedouros naturais formados predominantemente em decorrência da precipitação pluviométrica, coletadas em seis propriedades rurais localizadas nas regiões Sudeste e Centro-Oeste, para a presença de cianobactérias e mensurados os valores de pH, temperatura e oxigênio dissolvido. Microcystis e/ou Merismopedia foram detectadas em dois bebedouros; em um dos quais havia intensa floração. Os valores de pH, temperatura e oxigênio dissolvido nas 19 coleções oscilaram entre pH 7,2-9,7, 31-34ºC e 7,8-30mg/l, respectivamente. Foram detectadas ainda algas consideradas não patogênicas de diversos gêneros, em conjunto ou não com a ocorrência das cianofíticas. Nessas condições, as práticas comuns de oferta de água de dessedentação na bovinocultura extensiva, as possibilidades de eutrofização e a contaminação por cianobactérias trazem potenciais riscos à saúde dos animais.

In extensive animal husbandry, natural or artificial ponds allow direct access of cattle to water but result in degradation of water quality and in increased health risks. Under such circumstances eutrophication occurs and consequently algal bloom, among them toxigenic cyanobacteria. The present study aimed to report the occurrence of cyanobacteria in the drinking water of cattle and to describe their physical and chemical parameters, as pH, temperature and dissolved oxygen. Nineteen samples of natural ponds or water troughs formed predominantly as result of rainfall from six farms located in the Southeast and Midwest regions of Brazil were analyzed for the presence of cyanobacteria, and pH, temperature and dissolved oxygen was measured. Microcystis and/or Merismopedia were detected in two ponds; one of them was covered with intense flowering. The values of pH, temperature and dissolved oxygen in 19 collections were pH 7.2-9.7, 31-34ºC and 7.8-30mg/l respectively. Also non-pathogenic algae of several genera were detected besides the occurrence or not of cianogenics. Under these conditions, the common practices of drinking water supply for extensively raised cattle and the possibilities of eutrophication and cyanobacterial growth bring potential risks for animal health.

Protective effect of Spirulina platensis on fatty liver induced by a single sublethal dose of carbon tetrachloride in wistar rats / Efecto protector de la Spirulina platensis sobre el hígado graso inducido con tetracloruro de carbono, a una dosis subletal, en ratas Wistar

It has been reported that Spirulina maxima and other natural products are effective in attenuating hepatic damage. In this study were analyzed the effects of five days dietary Spirulina platensis (5 percent) in rats with fatty liver induced by CCl4 (2 mL/kg b.w.). Animals were sacrificed at 24 and 48 h post-treatment. In the liver were evaluated total lipids by gravimetry and lipid profile by enzymatic-colorimetric methods, the concentration of thiobarbituric acid reactive substances and nitric oxide by chemical methods. In serum, alanine aminotransferase (kinetic method) and lipid profile were evaluated. The most important effects on the liver were: attenuation in lipid peroxidation, minimal variations on the total fatty acid methyl esters profile, and nitric oxide. These results suggest that Spirulina platensis could be used for fatty liver treatment as an alimentary supplement.

Se ha reportado que la Spirulina maxima y otros productos naturales son efectivos para atenuar el daño hepático. El objetivo del presente estudio fue evaluar los efectos de la Spirulina platensis dietaria (5 por ciento) durante cinco días en ratas con hígado graso inducido por CCl4 (2 mL/kg p.c.). Los animales fueron sacrificados a las 24 y 48 h postratamiento. En el hígado se evaluaron los lípidos totales por gravimetría y el perfil de lípidos por métodos enzimático-colorimétricos, la concentración de sustancias reactivas al ácido tiobarbitúrico y óxido nítrico por métodos químicos. En suero fueron evaluados alanina aminotransferasa (método cinético) y perfil de lípidos. Los principales efectos sobre el hígado fueron: la atenuación de la lipoperoxidación, variaciones mínimas en el perfil de metil ésteres de ácidos grasos totales y del óxido nítrico. Estos resultados sugieren que la Spirulina platensis podría ser utilizada como suplemento alimenticio en el tratamiento de hígado graso.

Cultivos discontinuos alimentados con urea de la cianobacteria Phormidium sp. en función de la salinidad y edad del cultivo / Urea fed-batch cultures of the cyanobacterium Phormidium sp. as a function of the salinity and age of cultures

Se comparó la eficiencia de sistemas de cultivos discontinuos alimentados versus cultivos discontinuos convencionales, en cuanto a concentración de nitrógeno, adicionando 0,2 mM de urea cada tres días al final de la fase exponencial, durante 21 días. Se realizaron cultivos con un volumen de 1500 mL a 15 y 35 UPS de salinidad, enriquecidos con medio ALGAL 8mM NaNO3, a 238 µmol q m-2 s-1, aireación constante, fotoperiodo 12:12 horas y temperatura de 29 ±3°C. Phormidium sp. posee la capacidad de hidrolizar la urea; mostrando una asimilación de 65±7,07% de la misma, con la mayor producción (p<0,05) de clorofila a, ficocianina y proteínas de 20,26±1,24; 203,47±12,83 y 707,87±28,47 µg mL-1en los cultivos alimentados. La producción de pigmentos vario en el tiempo, independientemente a la salinidad y sistema de cultivo, mientras que la producción de proteínas y carbohidratos totales fue directamente proporcional a la edad del cultivo, con valores máximos de 612,74 ± 5,41 µg mL-1 y 8,96±0,08 mg mL-1 respectivamente a los 31 días. La síntesis de lípidos y EPS fueron influenciadas (p<0,05) por la salinidad, presentando los máximos de lípidos a 15 UPS con 12,22±2,91µg mL-1, y los EPS se incrementaron a 35 UPS con 2,00 ± 0,26 y 2,03 ± 0,15 mg mL-1. Estos resultados determinan que los cultivos de Phormidium sp. alimentados con urea y a salinidades de 15 y 35 UPS, representan una alternativa económica para la producción de clorofila a, ficocianina y proteínas, incrementándose un 31,04; 40,72 y 31,94 % respectivamente en comparación con cultivos no alimentados.

Fed-batch system efficiency versus batch cultures was compared in relation to nitrogen concentration, adding 0,2mM urea at the end of the exponential phase, during 21 days. Cultures were carried out in 1500 mL to 1.5 and 3.5 UPS of salinity, enriched with Algal medium 8mM NaNO3, 238 mol q m-2 s-1, constant aeration, photoperiod 12:12 h. and 29 ±3°C. Phormidium sp. is able to hydrolyze urea; showing a total assimilation of 65±7.07%, with the highest (p< 0.05) chlorophyll a, phycocyanin and protein production of 20.26 ± 1.24, 203.47 ± 12.83 and 707.87 ± 28.47 µg mL-1 in the fed-batch cultures. On the other hand, pigment production varies in time, regardless salinity and culture system. Proteins and total carbohydrate production were directly proportional to the age of cultures, with maximum values of 612.74 ± 5.41 µg mL-1 and 8.96 ± 0.08 mg mL-1, respectively. Lipid and EPS were influenced (p< 0.05) by salinity, showing maximum of lipids at 15 UPS with 12.22±2.91 µg mL-1, and EPS at 15 and 35 UPS with 2.00 ± 0.26 and 2.03 ± 0.15 mg mL-1. These results determine that Phormidium sp. cultures fed with urea, to salinities of 15-35 UPS, represent an economic alternative for chlorophyll a, phycocyanin and protein production, with an increase of 31.04, 40.72 and 31.94% respectively in comparison with non-fed cultures.

Crecimiento y composición bioquímica de Limnothrix sp a diferentes salinidades y concentraciones de nitrato / Growth and biochemical composition of Limnothrix sp at different salinities and concentrations of nitrate

Se evalúo el efecto de la salinidad (15, 25 y 35 UPS) y concentración de nitrato (4, 8 y 16 mmoles L-1) sobre el crecimiento y composición bioquímica de la cianobacteria Limnothrix sp. (LAEP- 52) con miras a su explotación para fines biotecnológicos. La cianobacteria se cultivó durante 20 días a 25°C, 98 µmol m-2s-1, fotoperiodo 12:12 y aireación continua (200 mL min-1). El crecimiento fue evaluado cada 48 horas a través de la medición de la densidad óptica a 730 nm. Se evidenció que la salinidad y la concentración de nitrato modulan el crecimiento y la composición bioquímica de Limnothrix sp. El mayor crecimiento (6.3 ± 0.38 mg mL-1), contenidos de proteínas (57 ± 4.56 %), ficocianina (170.3 ± 13.6 µg mL-1) y clorofila a (16 ± 1.28 µg mL-1) se obtuvieron a la menor salinidad (15 UPS) y mayor concentración de nitrato (16 mmoles L-1). Por el contrario, las mayores concentraciones de lípidos (21.3± 1.19 %), carbohidratos (14.47 ± 1.15 %) y carotenoides (6 ± 0.48 µg mL-1) se lograron en la mayor salinidad (35 UPS) y menor concentración de nitrato (4 mmoles L-1). La producción de exopolisacáridos sólo fue influenciada por la salinidad, llegando a alcanzar sus mayores valores a 35 UPS (1600 ± 112.25 mg L-1). Los contenidos de proteínas, lípidos, carbohidratos y pigmentos obtenidos en esta cianobacteria permiten catalogarla como un organismo que puede ser usado en las industrias biotecnológicas, ya sea como alimento para organismos cultivados o como fuente de metabolitos de interés industrial.

In this research we evaluate the effect of salinity (15, 25 and 35 UPS) and nitrate concentration (4, 8 and 16 mmoles L-1) on growth and biochemical composition of the cyanobacterium Limnothrix sp. (LAEP-52) with a view to exploitation for biotechnological purposes. The cyanobacterium was grown in volumes of 1 L for 20 days. The culture conditions included 25 °C, irradiance of 98 µmol m-2 s-1, photoperiod 12:12 and continuous aeration (200 mL min-1). Growth was evaluated every 48 hours through the measurement of optical density at 730 nm. It showed that salinity and concentration of nitrate modulate the growth and biochemical composition of Limnothrix sp. The highest values of growth (6.3 ± 0.38 mg mL-1), protein content (57 ± 4.56%), phycocyanin (170.3 ± 13.6 mg mL-1) and chlorophyll a (16 ± 1.28 mg mL-1) were obtained at the lowest salinity (15 UPS) and highest levels of nitrate (16 mmolesL-1). By contrast, higher concentrations of lipids (21.3 ± 1.19%), carbohydrate (14.47 ± 1.15%) and carotenoids (6 ± 0.48 mg mL-1) were achieved in the highest salinity (35 UPS) and the lowest concentrations of nitrate (4 mmoles L-1). The production of exopolysaccharides was only influenced by salinity, reaching its highest values at 35 UPS (1600 ± 112.25 mg L-1). The content of proteins, lipids, carbohydrates and pigments obtained in this cyanobacterium allow cataloged as an organism which can be used in biotechnology industries, either as feed for farmed organisms or as a source of metabolites of industrial interest.

Seasonal dynamics of cyanobacteria in a eutrophic reservoir (Arcoverde) in a semi-arid region of Brazil / Dinâmica sazonal de cianobactérias em um reservatório eutrófico (Arcoverde) no semiárido brasileiro

Environmental conditions favor the predominance of dense populations of cyanobacteria in reservoirs in northeastern Brazil. The aim of this study was to understand cyanobacterial population dynamics in the rainy and dry seasons at two depths in the Arcoverde reservoir. Microalgae and cyanobacteria samples were collected during 24 hours with intervals of 4 hours (nycthemeral) at sub-surface and 10 m using a van Dorn bottle and a determined biomass. Physical and chemical variables were obtained and the data were analyzed using the principal component analysis (PCA). No nycthemeral variations in the taxonomic composition or distribution of the populations of cyanobacteria were found between the different times of day in either the rainy or dry season. In both seasons, the greatest biomass of the phytoplankton community was made up of cyanobacteria at two depths and all times of the day. Cylindrospermopsis raciborskii (Woloszynska) Seenayya et Subba Raju was dominant at all times of the day on both the surface and at the bottom. In the rainy season, the differences in cyanobacterial biomass between the surface and bottom were less significant than in the dry season. The differences in cyanobacterial biomass between surface and bottom were less pronounced than those found in the dry season. We concluded that a) physical variables better explain the alterations of species in the phytoplankton community in an environment dominated by cyanobacteria throughout the year; b) seasonal climatic factors associated to periods of stratification and de-stratification are important for alterations in the community and variations in biomass and, c) the turbidity caused by rainfall favored the emergence and establishment of other cyanobacteria, especially Planktothrix agardhii (Gomont) Anagnostidis & Komárek.

As condições ambientais favorecem a predominância de populações densas de cianobactérias no nordeste do Brasil. O objetivo deste estudo foi entender a dinâmica das populações de cianobactérias nas estações seca e chuvosa, em duas profundidades, no reservatório de Arcoverde. Amostras de microalgas e cianobactérias foram coletadas durante 24 horas em intervalos de quatro horas (nictemerais) na subsuperfície e em 10 m, com uma garrafa de van Dorn, para a determinação da biomassa. Variáveis físicas e químicas foram obtidas, e os dados investigados por meio da Análise de Componentes Principais (ACP). Não foram encontradas variações nictemerais na composição taxonômica ou na distribuição das populações de cianobactérias entre os diferentes horários do dia, bem como entre as estações seca e chuvosa. Em ambas as estações, horários do dia e profundidades amostrais, a maior biomassa da comunidade fitoplanctônica foi constituída por cianobactérias. Cylindrospermopsis raciborskii (Woloszynska) Seenayya et Subba Raju foi dominante em todos os horários do dia, tanto na superfície como no fundo. Na estação chuvosa, as diferenças de biomassa de cianobactérias entre superfície e fundo foram menos pronunciadas do que na estação seca. Concluímos que: a) variáveis físicas explicam melhor as alterações das espécies na comunidade fitoplanctônica em um ambiente dominado por cianobactérias durante todo o ano; b) fatores climáticos sazonais associados a períodos de estratificação e desestratificação são importantes para as alterações na comunidade e as variações na biomassa, e c) a turbidez causada pela chuva favoreceu o aparecimento e o estabelecimento de outras cianobactérias, especialmente Planktothrix agardhii (Gomont) Anagnostidis & Komárek.

Identificação do gene mcyA em florações naturais de Radiocystis fernandoi, em um tributário do reservatório de Rosana, Brasil / Identification of the mcyA gene in natural blooms of Radiocystis fernandoi from a tributary of the Rosana reservoir, Brazil

As cianobactérias são conhecidamente produtoras de toxinas. Dentro de uma mesma espécie, podemos encontrar variedades tóxicas e não-tóxicas, impossíveis de diferenciação apenas pela morfologia. A principal toxina produzida pelas cianobactérias é a microcistina. Esta proteína é biossintetizada por um grupo de genes conhecidos como mcy. A detecção destes genes a partir de PCR permite a distinção das variedades tóxicas e não-tóxicas. Desse modo, o objetivo desse trabalho foi investigar a ocorrência de florações produtoras de toxinas em um rio tributário do reservatório de Rosana, via amplificação do gene mcyA por PCR. Foram coletadas duas amostras de água da subsuperfície. As duas amostras coletadas no rio do Corvo foram dominadas pela espécie Radiocystis fernandoi e apresentaram resultados positivos para a presença do gene mcyA, confirmando o potencial tóxico dessa espécie. Os resultados representam alerta sobre a qualidade da água do rio do Corvo. A técnica PCR foi eficiente para a rápida detecção de cianobactérias produtoras de toxinas, inclusive podendo ser utilizada antes mesmo do agravamento das condições ambientais pela produção de toxinas, além de apresentar baixo custo.

Cyanobacterias are known as toxin producers. Within the same species, toxic and non-toxic varieties can be found and it is impossible to differentiate them only by morphology. The most important toxin produced by cyanobacteria is microcystin. This protein is synthesized by a cluster of genes known as mcy. The detection of these genes by PCR allows the differentiation of the producing toxin strain from the non-producing toxin strain. Thus, the goal of this work was to investigate the occurrence of toxigenic blooms of cyanobacteria in the Corvo River through PCR amplification of mcyA gene. For this, two samples of blooms of cyanobacteria were collected in Corvo River. Both samples were dominated by Radiocystis fernandoi and presented positive results for the presence of the mcyA gene, which may confirm the potential toxigenicity for that species. These results are an alert about water quality in the Corvo River. Here we demonstrate that amplification of the mcyA gene by PCR is a fast, cheap and efficient method for the detection of toxin- producing cyanobacteria.

Cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas: aplicações para o estudo de toxinas produzidas por cianobactérias / Liquid-chromatography coupled to mass spectrometry: applications for the study of toxins produced by cyanobacteria

A crescente demanda por água doce de boa qualidade, associada ao aumento na frequência de florações tóxicas de cianobactérias em reservatórios utilizados para consumo humano, levou à publicação da Portaria nº. 518/04 pelo Ministério da Saúde. Entre outros parâmetros de potabilidade, as empresas fornecedoras de água tratada devem realizar o monitoramento de cianotoxinas. Para tanto, métodos analíticos rápidos e precisos para a determinação destes compostos são imprescindíveis. Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo empregar a cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas para o estudo das principais cianotoxinas em território nacional: microcistinas, anatoxina-a(s), cilindrospermopsina e saxitoxinas. Os resultados obtidos estão distribuídos em capítulos específicos dedicados a cada grupo de toxinas. Dessa forma, o primeiro capítulo apresenta um estudo de fragmentação na fase gasosa de ânions de microcistinas em um equipamento do tipo orbitrap. É demonstrado que o modo negativo de ionização por electrospray fornece informações estruturais importantes e complementares ao modo positivo de ionização. Uma abertura seletiva do peptídeo cíclico é proposta e mecanismos discutidos, o que facilita a interpretação de resultados durante a caracterização de variantes desconhecidas. O modelo de fragmentação desenvolvido foi utilizado para identificar a variante [Leu1]MC-LR em um extrato de Microcystis spp. O segundo capítulo descreve metodologias qualitativas de LC/MS para o monitoramento e identificação do organofosforado natural anatoxina-a(s), cuja análise é prejudicada pela ausência de padrões comerciais. A cromatografia de interação hidrofílica foi empregada e mecanismos de fragmentação na fase gasosa propostos, discutindo-se os íons característicos desta estrutura química. Tal modelo permitiu a identificação desta toxina nas cepas de Anabaena oumiana ITEP-25 e ITEP-26 pela primeira vez. O terceiro capítulo disserta sobre os mecanismos de fragmentação na fase gasosa da toxina cilindrospermopsina quando ionizada por electrospray na forma de aduto com metais alcalinos. Diferenças nas vias de fragmentação são demonstradas de acordo com o raio atômico do metal formador do aduto, com implicações práticas na sua determinação cromatográfica. Já o quarto capítulo discute os mecanismos de fragmentação de variantes sulfatadas de saxitoxinas (GTX1e4, GTX2e3, dcGTX2e3, GTX5) após ionização por electrospray no modo positivo e negativo. É demonstrado pela primeira vez que uma conformação estrutural específica do grupamento sulfato explica a intensa eliminação de SO3 observada para as variantes GTX1, GTX2 e dcGTX2 no modo positivo de ionização. Por outro lado, o modo negativo de ionização apresenta vantagens uma vez que a dissociação na fonte é insignificante se comparada à dissociação observada no modo positivo. Como resultado, métodos quantitativos no modo negativo podem apresentar maior sensibilidade, permitindo a detecção destas toxinas em amostras ambientais em quantidades mais baixas. De maneira geral, conclui-se que a cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas é ferramenta poderosa para a análise quali e quantitativa das principais cianotoxinas, podendo ser amplamente empregada para o monitoramento de água para consumo humano

The increasing occurrence of toxic cyanobacterial blooms in reservoirs used to supply drinking water for human consumption has prompted the publication of resolution 518/04 by the Brazilian Ministry of Health. Among other quality requirements, the monitoring of cyanotoxins in treated water is mandatory for companies responsible for potable water distribution. Therefore, precise and rapid analytical methods are essential. In this context, the aim of this work is to employ liquid chromatography coupled to mass spectrometry to study the most important cyanotoxins in our country: microcystins, anatoxin-a(s), cylindrospermopsis and saxitoxins. The obtained results are distributed in four chapters, each one dedicated to a single group of toxins. In this way, chapter one presents the gas-phase fragmentation behavior of deprotonated microcystins in an Orbitrap instrument. It is demonstrated that electrospray negative ionization can provide significant structural information about microcystins. These results are complementary to the positive ionization mode. A selective ring opening process is proposed and possible mechanisms are discussed, which may facilitate data interpretation when unknown variants are considered. The general fragmentation model was further applied to the characterization of [Leu1]MC-LR in a Microcystis spp. cell extract. The second chapter describes qualitative analytical methods for the identification of anatoxin-a(s), a natural organophosphate whose determination is hampered by the lack of commercial standards. Hydrophilic interaction liquid chromatography was employed and fragmentation mechanisms proposed, identifying the characteristic product ions of this toxin. The developed methods were further used to identify anatoxin-a(s) for the first time in Anabaena oumiana strains ITEP-25 and ITEP-26. The third chapter presents data related to the gas-phase fragmentation behavior of cylindrospermospin when this toxin is ionized as metal adducts. Different fragmentation pathways are accessed depending on the atomic radius of the metal cation involved. Practical implications for the chromatographic analysis of this toxin are presented. The last chapter describes the fragmentation behavior of sulphate-containing saxitoxin variants (GTX1&4, GTX2&3, dcGTX2&3, GTX5) after electrospray ionization in both the positive and negative modes. A mechanism for the intense SO3 elimination from [M+H]+ ions from GTX1, GTX2 and dcGTX2 is proposed for the first time and relies on a specific structure conformation. On the other hand, the negative ionization mode shows much less in-source dissociation when compared to the positive mode. As a consequence, methods based on negative ionization might be more sensitive for sulfate-containing variants, allowing the detection of lower amounts of these toxins in environmental samples. At the end, it can be concluded that liquid chromatography is a well-suited and powerful technique for the qualitative and quantitative analysis of cyanotoxins, being an invaluable contribution to water safety evaluation

Growth of aphanothece microscopica nägeli on exogenous sugars / Cultivo da aphanothece microscopica nägeli a partir de açúcares

Biological processes for wastewater treatment generally produce biomass or active sludge without reuse. In this context, incorporation of organic matter and nutrients from agro industrial effluents into cell mass for single-cell protein allowed application of sustainable process. Cyanobacteria could be used due to its versatile metabolism. So, the aim of this paper was evaluate the growth of cyanobacteria Aphanothece microscopica Nägeli growth on heterotrophic medium with glucose, lactose and sucrose. Growth curves indicated that cultivation of cyanobacterial on the dark depend the type of carbon source and there are different mechanisms for glucose, fructose and sucrose consumption. Results suggest a useful application of cyanobacteria on organic matter removal from wastewater.

Os processos biológicos de tratamento de águas residuárias produzem grandes quantidades de biomassa geralmente sem utilização posterior. Neste contexto, a incorporação de matéria orgânica e nutrientes de efluentes agroindustriais em células microbianas visando a produção de proteínas unicelulares corresponderia a um processo sustentável. Nesse sentido, as cianobactérias poderiam ser aplicadas devido ao seu metabolismo versátil. Sendo assim, o trabalho teve como objetivo avaliar o cultivo heterotrófico da cianobactéria Aphanothece microscopica Nägeli em meios contendo glicose, lactose e sacarose. As curvas de crescimento indicaram que o cultivo heterotrófico depende do tipo de fonte de carbono, sugerindo diferentes mecanismos de incorporação e consumo da glicose, lactose sacarose. Os resultados indicam uma possível aplicação desta cianobactéria na remoção destas moléculas orgânicas em águas residuárias.