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)

Población de cianobacterias en suelos arroceros: efecto de las rotaciones / Cyanobacteria populations in rice soils: rotation effects

Este trabajo tuvo como objetivo evaluar el efecto de rotaciones arroceras sobre la población de cianobacterias durante el ciclo de cultivo. El estudio se condujo en Entre Ríos (Argentina). Se evaluaron cuatro rotaciones: arroz-soja (AS); arroz-soja-maíz-soja (ASMS): arroz-arroz (AA) y arroz-pradera (AP). Muestras de suelo y agua se tomaron en cuatro estados del cultivo: implantación, macollaje, panoja embuchada y madurez fisiológica. El número potencial de cianobacterias fue menor en relación a otras áreas arroceras. Los menores recuentos se registraron en el período de implantación y los mayores en el de panoja embuchada. El análisis estadístico no mostró efecto de las rotaciones sobre el número de cianobacterias, aunque AA presentó la mayor abundancia. Se reconocieron un total de 13 géneros de cianobacterias Lyngbya, Oscillatoria,Plectonema, Spirulina, Anabaena, Nostoc, Aulosira, Calothrix, Gloeotri-chia, Aphanocapsa,Croococcus, Mycrocystis y Gloeocapsa. La rotación AP registró la riqueza de géneros.Las rotaciones AS y AA presentaron mayor proporción de cianobacterias filamentosas. Los valores de biodiversidad de Simpson fueron bajos. Se concluyó que las rotaciones arroceras evaluadas tuvieron efecto sobre la proporción de cianobacterias unicelulares a filamentosas, los géneros presentes y la riqueza.

The aim of this study was to evaluate the effect of different rice rotations on cyanobacteria populations during the growing season. The study was conducted in Entre Ríos (Argentina). Four crop rotations were evaluated: rice-soybean (AS); rice-soybean-corn-soybean (ASMS); rice-rice (AA) and rice-pasture (AP). Soil and water samples were collected in 4 stages: implantation, tillering, booting and physiological maturity. The potential number of cyanobacteria population was lowerin relation to other rice sites previously reported. The lowest counts were recorded during implantation whereas the highest counts were obtained during booting. The statistical analysis showed no effect of rotation on the variable number of cyanobacteria, although AA was the most abundant. A total of 13 taxa were identified: Lyngbya, Oscillatoria, Plectonema, Spirulina, Anabaena, Nostoc, Aulosira, Calothrix, Gloeotrichia, Aphanocapsa, Croococcus, Mycrocystis and Gloeocapsa. AP rotation recorded the lowest number of genera. AS and AA had a higher proportion of filamentous cyanobacteria. Simpson's index was low. It was concluded that crop rotations had a differential effect on some aspects of cyanobacteria population such as the proportion of unicellular to filamentous cyanobacteria, genera presence and richness.

Sodium and nitrate favor the steady state of cyanobacteriain a semiarid ecosystem

This study characterized steady state events (SS) in a semiarid reservoir (Brazil) dominated by cyanobacteria for 130 weeks, and evaluated the influence of different abiotic variables on their occurrence. It was hypothesized that, in semiarid reservoirs, steady state events are independent from seasonality and influenced by high nutrient concentrations, and steady state periods show low variation of species. Our data revealed the occurrence of SS events in both the dry and wet seasons. Higher concentrations of nitrate and sodium together with higher values of color favored the development of SS. Species composing the SS dominated by Microcystis aeruginosa (Kützing) Kützingwas correlated with higher sulfate concentrations, while higher values of turbidity and sodium concentrations favored the SS of Cylindrospermopsis raciborskii (Woloszynska) Seenaya and Suba Rajuand Planktothrix agardhii (Gomont) Anagnostidis and Komárek. The results supported the hypothesis and showed the importance of variables rarely evaluated in works of this nature, such as sodium and sulfate in SS establishment of cyanobacteria.

One year weekly dynamics of limnological conditions and phytoplankton in Lake Bonilla, Costa Rica

Abstract:The detailed response of tropical lake phytoplankton to weather variations has been little studied, but it seems that composition varies in response to rain and wind variability over the course of the year. In order to gather more evidence on this variation, the weekly variability of phytoplankton composition was studied in Lake Bonilla, a low land (380 masl) 30 m deep tropical lake, from April 2010 to May 2011. Temperature variation at several depths was recorded automatically, and measurements of dissolved oxygen, water transparency, and nutrients were performed several times during the study period. The lake showed a warm monomictic pattern, with deep mixing occurring during the hemispherical winter, especially after a heavy rain period in December 2010. Phytoplankton was dominated by a few species: a colonial Cyanobacteria (Aphanocapsa sp., functional group F) and two colonial Chlorococcaceae (Botryococcus braunii and Eutetramorus tetrasporus, both in the functional group K). Their relative dominance shifted throughout the year, following changes in water column conditions in response to weather variations. Although changes in main functional groups indicate a shift in resource availability rather than energy, it was clear that attention should also be given to particular species adaptations beyond those used for establishing functional groups. Rev. Biol. Trop. 64 (4): 1771-1781. Epub 2016 December 01.

Resumen:La respuesta detallada del fitoplancton de lagos tropicales a las variaciones climáticas ha sido poco estudiada, sin embargo al parecer la composición de especies varía en respuesta a la variabilidad de la precipitación y de los vientos a lo largo del año. Con el fin de recabar más evidencia de esta variación, se estudió semanalmente la composición del fitoplancton en el lago Bonilla, un lago tropical de zonas bajas (380 msnm), de 30 m de profundidad, entre abril 2010 y mayo 2011. Se registró la temperatura del agua a varias profundidades, y se realizaron mediciones de oxígeno disuelto en la columna de agua, trasparencia del agua y concentración de nutrientes varias veces a lo largo del año de estudio. El lago es monomíctico cálido, con una mezcla profunda durante el invierno hemisférico, especialmente luego de un periodo de fuertes precipitaciones en diciembre 2010. El fitoplancton estuvo dominado por pocas especies: una Cyanobacteria colonial (Aphanocapsa sp., grupo funcional F), y dos Chlorococcaceae coloniales (Botryococcus braunii y Eutetramorus tetrasporus, ambas del grupo funcional K). Sus abundancias relativas cambiaron a lo largo del año, siguiendo los cambios en las condiciones de la columna de agua que es influenciada por variaciones en el tiempo atmosférico. Aunque los cambios en los grupos funcionales indican que hubo un cambio en la disponibilidad de recursos en vez de energía radiante, fue evidente que se debe prestar también atención a las adaptaciones particulares de las especies más allá de las que se usan normalmente para establecer los grupos funcionales.

Planktonic production and respiration in a subtropical lake dominated by Cyanobacteria / Produção e respiração planctônicas em uma lagoa subtropical dominada por cianobactérias

Planktonic primary production and respiration rates were estimated in a subtropical coastal lake dominated by Cyanobacteria in order to investigate the temporal and vertical variation in this lake and to evaluate its relationships with limnological variables and phytoplankton. Light and dark bottles were incubated at four different depths in the central part of the lake and were performed bimonthly from June/2009 to December/2010. No significant difference was evident among depths in relation to phytoplankton, limnological variables and metabolic rates. However, the highest production rates were recorded at the surface, and decreased towards the bottom, coupled with phytoplanktonic photosynthetic capacity. Wind induced mixing in Peri Lake played an important role in nutrient and phytoplankton redistribution, characterizing this lake as polymictic. According to density and biovolume, the phytoplankton community was dominated by filamentous Cyanobacteria, especially Cylindrospermopsis raciborskii (Woloszynska) Seenayya and Subba-Raju. This study has shown that both water temperature and nutrient availability drive phytoplankton growth and consequently the temporal variation in metabolic rates, where respiration is higher than primary production.

As taxas de produção primária e respiração planctônicas foram estimadas em um lago costeiro subtropical dominado por cianobactérias, com o objetivo de investigar a variação temporal e vertical nesta lagoa e avaliar suas relações com as variáveis limnológicas e os grupos fitoplanctônicos. Garrafas claras e escuras foram incubadas em quatro diferentes profundidades na parte central da lagoa e foram realizadas bimensalmente de junho/2009 a dezembro/2010. Nenhuma diferença significativa foi encontrada entre as profundidades amostradas, em relação ao fitoplâncton, variáveis limnológicas e taxas metabólicas. No entanto, as maiores taxas de produção foram registradas na superfície, diminuindo com o aumento da profundidade, juntamente com a capacidade fotossintética do fitoplâncton. A ação do vento na lagoa do Peri promoveu a homogeneidade de nutrientes e do fitoplâncton na coluna d’água, caracterizando-o como polimítico. De acordo com a densidade e biovolume, a comunidade fitoplanctônica foi dominada por cianobactérias filamentosas, especialmente Cylindrospermopsis raciborskii (Woloszynska) Seenayya and Subba-Raju. Este estudo demonstrou que a temperatura da água combinada com a disponibilidade de nutrientes influencia a comunidade fitoplanctônica, determinando a variação temporal das taxas metabólicas, onde a respiração é maior que a produção primária.

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.

The climatic rhythm and blooms of cyanobacteria in a tropical reservoir in São Paulo, Brazil / O ritmo climático e as florações de cianobactérias em um reservatório tropical em São Paulo, Brasil

The present study sought to develop a methodology to analyse water quality based on the concepts and methods of climate and climatology. Accordingly, we attempted to relate hydro- and limnometeorological techniques and methodologies to a rhythmic analysis technique developed within the context of the Brazilian geographical climatology. Our goal was to assess and analyse cyanobacterial blooms, the main index of water quality for the reservoirs of the “Alto Tietê” Basin and, consequently, the Metropolitan Region of São Paulo, an area of high environmental complexity due to its high degree of development and high population density. The meteorological data used were collected by the Institute of Astronomy, Geophysics and Atmospheric Sciences at the University of São Paulo meteorological station, and the limnological data were collected through the Hydrological Monitoring System implemented by SABESP in the Billings and Guarapiranga Reservoirs and the laboratory of the same entity. The rhythmic and integrated analysis showed that the process of cyanobacterial blooms is dependent on a combination of meteorological factors as temperature and wind intensity that may disrupt the stability of the reservoir, providing the conditions necessary for the development of cyanobacteria during the stabilisation process. The pace of the Atlantic Polar Front Entrance during the winter in São Paulo is a limiting factor for the growth of cyanobacteria because of their high frequency, thus maintaining the balance of the reservoir throughout this period. The weather types those could cause a instability in the water column were: Cold Front entrance (66.67%), conflict between masses (22.22%) and the Tropical Instability Line (11.11%). The possibility for prevention and forecasting periods advise when these reservoirs should not be used, mainly with regard to recreational activities.

O presente trabalho buscou desenvolver uma metodologia para análise da qualidade da água com base em conceitos e métodos do clima e da climatologia respectivamente. Dessa forma, buscou-se relacionar técnicas e metodologias hidrometeorológicas e limno-meteorológicas com a técnica de análise rítmica desenvolvida dentro da climatologia geográfica brasileira para avaliar e analisar as florações de cianobactérias, principal índice de qualidade de água encontrado nos reservatórios da Bacia do Alto Tietê e consequentemente da Região Metropolitana de São Paulo, área de alta complexidade ambiental devido ao seu alto grau de desenvolvimento e a sua alta densidade populacional. Os dados meteorológicos utilizados para o desenvolvimento do trabalho foram coletados a partir da estação meteorológica do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo e os dados limnológicos foram coletados por meio do Sistema de Monitoramento Hidrológico implantado pela SABESP nos reservatórios de Billings e Guarapiranga assim como os dados laboratoriais da mesma entidade. A análise rítmica e integrada de todos os dados mostrou que o processo de floração de cianobactérias é dependente não apenas de um fator específico, mas de uma combinação de fatores meteorológicos como temperatura e intensidade do vento que podem quebrar a estabilidade do reservatório e proporcionar durante a estabilização as condições necessárias para o desenvolvimento das cianobactérias. Também foi mostrado como o ritmo de entrada de Frentes Polares Atlânticas, durante o inverno paulistano, é um fator que limita o crescimento das cianobactérias devido à sua alta frequência, mantendo o reservatório desequilibrado por todo o período. Os tipos de tempo que podem causar instabilidade na coluna da água foram identificados com: entrada de Frentes Frias (66,67%), conflitos entre massas (22,22%) e Linha de Instabilidade (11,11%). Mostra-se assim a importância do trabalho para a prevenção e previsão de períodos inapropriados para o uso desses reservatórios principalmente para atividade de recreação.

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.

Insights into Migration and Development of Coral Black Band Disease Based on Fine Structure Analysis

In many diverse ecosystems, ranging from natural surfaces in aquatic ecosystems to the mammalian gut and medical implants, bacterial populations and communities exist as biofilms. While the process of biofilm development has been well-studied for those produced by unicellular bacteria such Pseudomonas aeruginosa, little is known about biofilm development associated with filamentous microorganisms. Black band disease (BBD) of corals is characterized as a polymicrobial biofilm (mat) community, visually-dominated by filamentous cyanobacteria. The mat migrates across a living coral host, completely lysing coral tissue and leaving behind exposed coral skeleton. It is the only known cyanobacterial biofilm that migrates across a substratum, thus eliciting questions about the mechanisms and unique characteristics of this system. Fragments of the coral Montastraea annularis, five artificially infected with BBD and two collected from a naturally BBD-infected colony, were used to address these questions by detailed examination using scanning and transmission electron microscopy (SEM and TEM). In areas close to the interface of coral tissue and the mature disease band two types of clusters of cyanobacteria were observed, one with random orientation and one with parallel orientation of filaments. The latter exhibited active secretion of extracellular polysaccharide (EPS) while the randomly oriented clusters did not. Within the well developed band cyanobacterial filaments were observed to be embedded in EPS and were present as layers of filaments in parallel orientation. These observations suggest that BBD cyanobacteria orient themselves and produce EPS in a sequential process during migration to form the complex BBD matrix.

En muchos ecosistemas diversos, que van desde ecosistemas acuáticos hasta los intestinos de mamíferos e implantes médicos, las poblaciones y comunidades de bacterias existen como biopelículas (biofilms). El proceso de desarrollo de las biopelículas ha sido bien estudiado para aquellos producidos por bacterias unicelulares como Pseudomonas aeruginosa, pero se conoce muy poco acerca del desarrollo de biopelículas asociadas con microorganismos filamentosos. La Enfermedad de Banda Negra (EBN) de coral es caracterizada como una comunidad polimicrobiana que forma una biopelícula (lecho), visualmente-dominada por una cianobacteria filamentosa. El lecho migra a través de un huésped de coral vivo, rompiendo completamente el tejido del coral y dejando atrás el esqueleto de coral expuesto. Es la única biopelícula cianobacteriana que migra a través de un sustrato, por lo tanto esto genera preguntas acerca de los mecanismos y las características únicas de este sistema. Fragmentos del coral Montastraea annularis, cinco artificialmente infectados con EBN y dos colectados de una colonia EBN-infectada, fueron usados para abordar estas preguntas mediante exámenes detallados con microscopía electrónica de barrido y de transmisión (MEB y MET). En zonas cercanas a la interfaz de tejido del coral y la banda de la enfermedad madura, se han observado dos tipos de grupos de cianobacterias, uno con orientación aleatoria y otro con una orientación paralela de los filamentos. Este último exhibe la secreción activa de polisacáridos extra-celulares (PEC), mientras que los grupos orientados al azar no lo hicieron. Dentro de la banda de filamentos cianobacterianas bien desarrollados se observó que estaban integradas en PEC y que se presentaban como capas de cianobacteria con orientación paralela. Estas observaciones sugieren que la cianobacteria de EBN se orienta a sí misma y produce PEC en un proceso secuencial durante la migración para formar la matriz complejo de EBN.

Comunidade fitoplanctônica no monitoramento de rios do estado de São Paulo / Phytoplankton community in monitoring rivers of São Paulo state

Objetivo. São poucos os estudos desenvolvidos sobre o fitoplâncton que habita os rios. No estado de São Paulo muitas das captações de água para o abastecimento público se localizam em rios de planície ou rios de baixo gradiente, e apresentam uma grande quantidade de barragens com reservatórios construídos no seu curso, além da presença de lagoas marginais e de pequenos represamentos para a captação de água, contribuindo para o desenvolvimento dos organismos planctônicos. Assim frente à necessidade de conhecer melhor a estrutura e a dinâmica de algas e cianobactérias planctônicas em rios visando aprimorar sua utilização como ferramenta de monitoramentos, o objetivo principal deste projeto foi o de reavaliar e discutir melhorias na aplicação do índice da comunidade fitoplânctonica (ICF), desenvolvido e utilizado pela CETESB, nestes ambientes. Metodologia. Foram avaliados oito locais de coleta, em rios junto a captações de água para o abastecimento público de seis importantes municípios do estado, durante o ano de 2009. As amostragens foram bimestrais e foram levantados os aspectos abióticos (precipitação, vazão, temperatura, pH, oxigênio dissolvido, turbidez, condutividade, carga orgânica e nutrientes) e biológicos (Coliformes termotolerantes, Clorofila a e a Comunidade Fitoplanctônica). Foram testadas e propostas alterações no ICF para aplicação em rios e aplicados outros índices de qualidade das águas utilizados pela CETESB como IET, IVA, ICF para comparação. Resultados. A comunidade fitoplânctônica nos rios estudados apresentou uma elevada riqueza de espécies, porém com uma alta proporção de espécies raras. A densidade dos organismos foi considerada baixa para a maioria dos rios. As maiores densidades estiveram mais relacionadas com o aumento da carga orgânica e as formas de nitrogênio, com aumento significativo no período de menor precipitação. O grupo Baccilariophyta, principalmente a classe Coscinodiscophyceae estiveram associados aos rios com melhor qualidade da água, enquanto a classe Chlorophyceae da ordem Chlorococcales foi correlacionada com o aumento da carga orgânica. A classe Cyanobacteria predominou nos rios com os maiores valores de fósforo e coliformes termotolerantes. A classe Cryptophyceae teve seu aumento relativo relacionado principalmente ao período mais seco com o decréscimo de outros grupos.

Evalúan las probables propiedades terapéuticas de la espirulina / Assessment of the probable therapeutic properties of spirulina

La espirulina es un alga verdeazulada (cianobacteria) que ha sido consumida por los seres humanos durante cientos de años en la región Kanem de Chad y en las regiones lacustres de México. Actualmente se comercializa en todo el mundo como alimento terapéutico. Su potencial como tratamiento de varias enfermedades se encuentra en evaluación. El consumo mundial de espirulina ha clarificado tanto sus potenciales efectos adversos como sus acciones beneficiosas. En este artículo se presenta un breve resumen del uso de la espirulina en el área de la salud.

Growth and biopigment accumulation of cyanobacterium Spirulina platensis at different light intensities and temperature

In order to find out optimum culture condition for algal growth, the effect of light irradiance and temperature on growth rate, biomass composition and pigment production of Spirulina platensis were studied in axenic batch cultures. Growth kinetics of cultures showed a wide range of temperature tolerance from 20 ºC to 40 ºC. Maximum growth rate, cell production with maximum accumulation of chlorophyll and phycobilliproteins were found at temperature 35 ºC and 2,000 lux light intensity. But with further increase in temperature and light intensity, reduction in growth rate was observed. Carotenoid content was found maximum at 3,500 lux. Improvement in the carotenoid content with increase in light intensity is an adaptive mechanism of cyanobacterium S.platensis for photoprotection, could be a good basis for the exploitation of microalgae as a source of biopigments.

Utilização do dióxido de carbono proveniente de fermentação alcoólica no cultivo de Spirulina (Arthrospira) platensis utilizando simultaneamente nitrato de sódio e sulfato de amônio como fontes de nitrogênio / Use of carbon dioxide from ethanol fermentation in Spirulina (Arthrospira) platensis cultivation using, simultaneously, ammonium sulfate and sodium nitrate as nitrogen sources

Arthrospira (Spirulina) platensis, cianobactéria fotoautotrófica, é importante comercialmente devido ao seu valor nutricional (elevado teor de proteínas, lipídios, vitaminas e minerais), além da presença do ácido graxo γ-linolênico e pigmentos, os quais agregam valor a esta biomassa. Este micro-organismo foi cultivado em fotobiorreator tubular, e os seguintes parâmetros foram avaliados: aplicação de diferentes sistemas de circulação de células, intensidades luminosas, adição simultânea de diferentes proporções de sulfato de amônio e nitrato de sódio como fontes de nitrogênio, adição de dióxido de carbono proveniente de fermentação alcoólica e, finalmente, a aplicação desta biomassa para remoção de metais pesados. Para a avaliação do sistema de circulação de células e da intensidade luminosa foram utilizadas as variáveis dependentes: concentração celular máxima (Xm), produtividade em células (Px), fator de conversão de nitrogênio em células (YX/N), eficiência fotossintética (EF) e teores de proteínas e lipídios da biomassa. Os protocolos de alimentação de nitrogênio e o uso de CO2 proveniente de cilindro ou de fermentação alcoólica foram avaliados com uso das mesmas variáveis já citadas, exceto EF; e, para remoção de Ni2+, Zn2+ e Pb2+ em solução aquosa foram estudados o tempo de adsorção e a influência da concentração inicial de metal em solução; com posterior cálculo da eficiência e capacidade de adsorção, e apresentação de modelos cinéticos e isotermas de equilíbrio. A melhor combinação de resultados em valores médios (Xm = 4055 mg L-1, Px = 406 mg L-1 d-1, YX/N = 5,07 mg mg-1, lipídios totais = 8,94%, proteínas totais = 30,3%, EF = 2,04%) foi obtida nos cultivos realizados com intensidade luminosa = 120 µ mol fótons m-2 s-1. O tipo de sistema de circulação de células utilizado não influenciou estatisticamente quase nenhuma das respostas estudadas e isto indica a possibilidade de substituição do sistema tradicional airlift pelos outros testados...

Arthrospira (Spirulina) platensis, photoautotrophic cyanobacterium, is commercially important due its high nutritional value (high content of proteins, lipids, vitamins, and minerals), besides of the presence of γ-linolenic fatty acids and pigments, which add value to this biomass. This microorganism was cultivated in tubular photobioreactor and the following parameters were evaluated: application of different cell circulation systems, light intensities, different protocols of simultaneous ammonium sulfate and sodium nitrate feeding, addition of CO2 from ethanol fermentation and, finally, the application of this biomass to the heavy metal removal. The dependent variables [maximum cell concentration (Xm), cell productivity (Px), nitrogen-to-cell conversion factor (YX/N), photosynthetic efficiency (EF) and proteins and lipids contents] were used to evaluate the influence of cell circulation systems and the light intensities. The nitrogen feeding protocols and the use of CO2 from cylinder or ethanol fermentation were evaluated using the same parameters aforementioned, except EF; and to analyze Ni2+, Zn2+ and Pb2+ removal, the adsorption time and the influence of initial metal concentration were evaluated with subsequent calculation of the efficiency and capacity adsorption. The kinetic models and equilibrium isotherms were also presented. The best combination of responses' mean values (Xm = 4055 mg L-1, Px = 406 mg L-1 d-1, YX/N = 5.07 mg mg-1, total lipids = 8.94%, total proteins = 30.3%, EF = 2.04%) was obtained at light intensity = 120 µ mol photons m-2 s-1. The cell circulation system did not exert statistical significant influence on almost all the responses, which suggests that the traditional airlift system could successfully be substituted by the others tested in this work. The mixture of the lower amount of nitrate in relation to ammonium (protocol I) (Xm = 4,543 g L-1; Px = 0,460 g L-1 d-1; YX/N = 15,6 g g-1; total lipids = 8,39% and total...

Cyanobacteria abundance and its relationship to water quality in the Mid-Cross River floodplain, Nigeria

The physicochemical variables and cyanobacteria of Mid-Cross River, Nigeria, were studied in six stations between March 2005 and August 2006 to determine the relationship between water quality and cyanobacteria abundance. Canonical Correspondence Analysis (CCA) showed that biological oxygen demand (BOD), dissolved oxygen, pH, water velocity, width and depth were important environmental factors that influenced cyanobacteria abundance. Trace metals, phosphate and nitrate increased significantly from values of previous studies indicating increased eutrophication of the river but were weakly correlated with cyanobacteria abundance and could be scarcely regarded as regulating factors. A higher cyanobacteria abundance was recorded during the wet season in most of the sampled stations. The dominant cyanobacteria included Microcystis aeruginosa, Aphanizomenon flos-aquae, Oscillatoria limnetica and Anabaena spiroides. The toxins produced by these species could degrade water quality. The factors favouring cyanobacteria abundance were identified as increased pH, width and depth. Increase in cyanobacteria abundance was associated with reduction in dissolved oxygen and increase in BOD values. Rev. Biol. Trop. 57 (1-2): 33-43. Epub 2009 June 30.

Las variables físico-químicas y la abundancia de cianobacterias del río nigeriano Mid-Cross fueron estudiadas en seis estaciones entre marzo del 2005 y agosto del 2006. El Análisis de Correspondencia Canónica (CCA) demostró que la demanda biológica de oxígeno (DBO), oxígeno disuelto, pH, velocidad de agua, anchura y profundidad son factores ambientales importantes que influyen en la abundancia de cianobacterias. Los mayores valores de trazas de metales, fosfatos y nitratos, en comparación con estudios previos, indican mayor eutrofización, pero tienen poca correlación con la abundancia de las cianobacterias. La mayor abundancia de cianobacterias se registró durante el periodo más húmedo de la estación seca en la mayoría de las estaciones de muestreo. Las cianobacterias dominantes incluyen Microcystis aeruginosa, Aphanizomenon flos-Aquae, Oscillatoria limnetica y Anabaena spiroide. Las toxinas producidas por estas especies podrían degradar la calidad del agua. Los factores que favorecen la abundancia de cianobacterias fueron identificados como el aumento de pH, ancho y profundidad. El aumento de la abundancia se asoció con una reducción de oxígeno disuelto y un aumento de los valores de DBO.

Síntese e aplicações estratégicas de neurotoxinas produzidas por cianobactérias / Synthesis and strategic applications of some neurotoxins produce for cyanobacteria

As cianobactérias apresentam, distribuição variada e podem ocorrer desde as regiões frias do ártico até os trópicos, em corpos d'água doce e no ambiente marinho. Algumas espécies de cianobactérias produzem compostos com conhecida toxidade, podendo causar efeitos deletérios em seres humanos e animais. Entre estes compostos estão os com atividade neurotóxica devido aos mais variados mecanismos de ação. O objetivo geral deste projeto é a obtenção por via sintética de algumas neurotoxinas e variantes, entre elas a β-N-metil-L-alanina (L-BMAA), anatoxina-a e anatoxina-a(s), bem como algumas aplicações. Para a L-BMAA, foi buscada a determinação de rotas sintéticas viáveis para a obtenção deste aminoácido modificado sob a forma racêmica e enantiomericamente pura, além de um possível produto cíclico que pode ser gerado naturalmente a partir da L-BMAA. Algumas rotas estratégicas foram determinadas com êxito para a síntese destes compostos. Entre as aplicações dos produtos obtidos podem ser citados: (i) a determinação de um método analítico para a determinação deste aminoácido por RMN de 1H; (ii) um método analítico por LC-MS utilizando D3-L-BMAA como padrão interno e (iii) a indicação de um possível mecanismo de neurotoxidade ligado a neurodegeneração via um intermediário produzido naturalmente do equilíbrio entre L-BMAA e íons bicarbonato...

Shelf life and colonization of soil by clay based cyanobacterial inocula.

Four heterocystous cyanobacteria, isolated from grasslands of Ujjain were selected to prepare the clay based inoculants. Inoculants were evaluated for shelf life in terms of the titer value at 6 month intervals for 24 months. For colonization by inoculants in natural grasslands, the clay based inocula were applied to the field at: 40, 80 and 120 kg/ha and their survival was estimated at different time interval. Fuller's earth based inoculants had showed 50-65% survival after two year storage. After showing an initial decline, the population of the inoculated cyanobacteria became stable after 3 months. The inoculated strains persisted in the soil for longer duration, even after four months, their population was about 10-70 times higher than that of the uninoculated plots.

Efeitos das microcistinas sobre funções de neutrófilos / Effects of microcystins on functions of neutrophils

Microcistinas (MCs) são heptapeptídeos cíclicos produzidos por cianobactérias e possuem potente hepatotoxicidade e atividade promotora de tumor. Em intoxicações agudas induzidas por MCs ocorre infiltração leucocitária no foco inflamatório. Embora os mecanismos de hepatotoxicidade não são claros, o recrutamento de neutrófilos no fígado pode contribuir ao dano tecidual e desenvolvimento tumoral causados por xenobióticos. O objetivo dessa tese foi investigar os efeitos de três estruturalmente distintas MCs (MC-LA, MC-YR e MC-LR) nas seguintes funções de neutrófilos: síntese e expressão de moléculas de adesão, rolamento, adesão, migração e liberação de citocinas e de ROS. Nos ensaios de migração em bolsa de ar, as três MCs induziram similarmente a migração leucócitos in vivo em tecido subcutâneo de ratos e diferencialmente a secreção citocinas pró-inflamatórias (CINC, IL-1β, TNF-α, VEGF-α e MIP) no exsudato. Concentrações elevadas de CINC-2αβ foram encontradas nos exsudatos inflamatórios de animais após injeção de MC-LA, MC-LR ou MC-YR. MIP-2 elevou-se apenas em exsudatos de animais expostos a MC-LR. Não foram observadas alterações em secreção de IL-1β, TNF-α e VEGF-α...

Culture conditions stimulating high gama-Linolenic acid accumulation by Spirulina platensis / Condições de cultura simulando o levado acúmulo de ácido gama-linolênico por Spirulina platensis

Gamma-linolenic acid (GLA) production by Spirulina platensis under different stress-inducing conditions was studied. Submerged culture studies showed that low temperature (25ºC), strong light intensity (6 klux) and primrose oil supplement (0.8 percentw/v) induced 13.2 mg/g, 14.6 mg/g and 13.5 mg linolenic acid per gram dry cell weight respectively. A careful observation of fatty acid profile of the cyanobacteria shows that, oleic acid and linoleic acid, in experiments with varying growth temperature and oil supplements respectively, helped in accumulating excess γ-linolenic acid. In addition, cultures grown at increasing light regimes maintained the γ-linolenic acid to the total fatty acid ratio(GLA/TFA) constant, despite any change in γ-linolenic acid content of the cyanobacteria.

Estudou-se a produção de ácido γ-linolênico por Spirulina platensis em diferentes condições de estresse. Culturas submersas indicaram que temperatura baixa (25ºC), forte intensidade de luz (6 klux) e suplementação com óleo de prímula (0,8 por cento p/v) induziram a produção de ácido linolênico de 13,2 mg/g, 14,6 mg/g e 13,5 mg/g peso seco, respectivamente. Uma observação cuidadosa do perfil de ácidos graxos da cianobacteria indica que os ácidos oléico e linoléico, em experimentos com diferentes temperaturas de crescimento e suplementos de óleo, auxiliaram no acúmulo de excesso de ácido γ-linolênico. Além disso, as culturas obtidas em intensidades crescentes de luz mantiveram a relação ácido γ-linolênico/ácidos graxos totais constante, independentemente de qualquer mudança no conteúdo de ácido γ-linolênico da cianobactéria.

Phytoplankton biodiversity changes in a shallow tropical reservoir during the hypertrophication process / Mudanças na biodiversidade fitoplanctônica em um reservatório tropical raso durante o processo de hipereutrofização

Study aimed at evaluating phytoplankton biodiversity changes in a shallow tropical reservoir during its hypertrophication process. Samplings were carried out monthly during 8 consecutive years (1997-2004) in 5 depths. Conspicuous limnological changes in the reservoir derived from the presence and/or removal of the water hyacinth, characterized 3 different phases. Over the time series, reservoir changed from a typical polymictic eutrophic system to hypertrophic one, leading to a reduction of approximately 70 species (average 37 percent). Chlorophyceae accounted for the highest species richness (46 percent) among all algal classes and strictly followed total species richness variation. Internal feedback mechanisms intensification over phase III clearly promoted the sharp decrease in biodiversity. Highest decreases, mainly during springs, occurred simultaneously to the highest Cyanobacteria blooms. Increased turbidity due to heavy phytoplankton blooms suppressed all other algal groups, so that at the end of the present study even Cyanobacteria species richness decreased. Total dissolved phosphorous was included in most of the best selected models used to analyze the temporal patterns in species richness loss. Present data show that biodiversity loss following trophic change was not a single dimension of a single factor but, rather, a template of factors (e.g. light, stability) co-varying in consequence of the larger levels of biomass supported in the reservoir.

Estudo avaliou as mudanças na biodiversidade da comunidade fitoplanctônica em um reservatório tropical raso durante processo de hipereutrofização. Foram realizadas amostragens mensais durante oito anos consecutivos (1997-2004) em cinco profundidades. Mudanças limnológicas conspícuas no reservatório foram a conseqüência da presença e/ou remoção do aguapé, caracterizando três fases limnológicas. Durante a série temporal, o reservatório mudou de um sistema eutrófico polimítico típico para um sistema hipereutrófico, levando à redução de aproximadamente 70 espécies (média de 37 por cento). Chlorophyceae foi a classe com a maior riqueza de espécies (46 por cento) entre todas e seguiu, intimamente, a variação da riqueza total de espécies. A intensificação dos mecanismos internos de retroalimentação durante a fase III claramente promoveram uma acentuada queda da biodiversidade. Os decréscimos mais acentuados, especialmente durante as primaveras, ocorreram simultaneamente às maiores florações de Cyanobacteria. O aumento de turbidez provocado pelas florações maciças suprimiu outros grupos de algas de forma que, no final do presente estudo, até mesmo a riqueza de Cyanobacteria decaiu. Fósforo total dissolvido foi incluído na maioria dos melhores modelos selecionados para análise dos padrões temporais da perda da biodiversidade. Os presentes dados mostram que a perda da biodiversidade durante a mudança trófica não esteve relacionada a apenas um fator, mas a um conjunto deles (exemplos: luz, estabilidade), que co-variaram em conseqüência dos elevados níveis de biomassa mantidos pelo reservatório.