Author(s):
Churro, Catarina Isabel Prata Pereira Leitão 
Date: 2007
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10773/755
Origin: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Subject(s): Microbiologia; Algas; Cianobactérias; Microalgas
Description
O desenvolvimento de florescências de microalgas e de cianobactérias em
ambientes aquáticos, marinhos e de água doce, pode ter consequências
nefastas para os ecossistemas e para a saúde animal e humana. A prevenção
e o combate à formação destas florescências envolve frequentemente a
aplicação de agentes químicos com propriedades algicidas. Contudo, estes
agentes são, na sua generalidade, inespecíficos, actuando não apenas sobre
os organismos alvo mas também sobre a restante comunidade fitoplanctónica.
A bacillamida é um composto natural recentemente isolado a partir de uma
bactéria associada ao declínio de florescências de dinoflagelados marinhos. A
sua toxicidade natural contra estas microalgas, associada a um baixo custo de
produção em laboratório, apontam para a possível utilização deste composto
como agente algicida no combate a proliferações algais nocivas.
Neste trabalho avaliou-se o efeito da bacilamida e de um conjunto de
compostos análogos no crescimento de diferentes estirpes de cianobactérias e
de microalgas em cultura, com o objectivo de testar a aplicabilidade destes
compostos na prevenção e no combate ao desenvolvimento de florescências.
As culturas, inoculadas em microplacas de 96 pocetos, foram expostas a uma
série crescente de concentrações de cada um dos compostos testados e
incubadas numa câmara de culturas durante 216h. O crescimento algal foi
seguido ao longo do período de incubação através da medição diária da
densidade óptica (450nm) nos pocetos. As percentagens de inibição do
crescimento foram calculadas a partir das curvas de crescimento obtidas em
cada condição e as concentrações inibitórias IC50-216h foram calculadas por
regressão das curvas de inibição através de análise de probits. A selectividade
na acção tóxica de cada um dos compostos testados para as diferentes
espécies foi estimada por comparação das concentrações inibitórias IC50-
216h obtidas nas diferentes culturas. Para além dos efeitos no crescimento, os
efeitos na morfologia e ultrastrutura foram analisados por observação das
células expostas ao microscópio óptico e ao microscópio electrónico de
transmissão. Os resultados obtidos revelaram que as cianobactérias tóxicas
Microcystis aeruginosa, Aphanizomenon gracile, Anabaena circinalis e
Anabaenopsis circularis são mais susceptíveis à bacilamida do que as algas
verdes Ankistrodesmus falcatus e Scenedesmus obliquus. Assim, um
tratamento com bacilamida a 80µg.L-1 deverá afectar o crescimento destas
cianobactérias sem afectar o desenvolvimento das algas verdes.
Resumo
Contudo, outras cianobactérias, tais como, Nodularia spumigena, Leptolyngbya
sp. e Plankthotrix rubescens, exibiram níveis de tolerâncias à bacilamida
semelhantes aos obtidos para a maioria das algas eucarióticas testadas.
Resultados semelhantes foram obtidos com a bromobacilamida e a
clorobacilamida. A metoxibacilamida, por seu lado, revelou-se particularmente
tóxica para as cianobactérias Anabaena e Aphanizomenon (IC50-216h= 42 e
85 µg.L-1, respectivamente) em concentrações que não afectaram o
crescimento de nenhuma das restantes culturas testadas. A fluorbacilamida e
a iodobacilamida revelaram um espectro de acção tóxica mais amplo contra
cianobactérias, afectando o crescimento destes organismos em concentrações
mais baixas (IC50-216h = 20-40 µg.L-1) do que os restantes análogos testados.
No entanto, a estas concentrações, estas bacilamidas afectaram também a
maior parte das algas eucarióticas testadas, revelando-se portanto
inespecíficas na sua acção tóxica. De todos os compostos testados, a
triptamina (percursor da bacilamida) revelou ser o mais tóxico, afectando o
crescimento da maioria das cianobactérias testadas em concentrações muito
inferiores (IC50-216h = 1,1-4,1 µL-1) às necessárias para afectar o crescimento
das clorófitas (IC50-216h = 6,9-10,2 µL-1). As diatomáceas foram contudo
igualmente afectadas pela triptamina (IC50-216h = 0,5-2,5 µL-1) pelo que a sua
aplicação em ambientes co-habitados por estes dois tipos de organismos
fitoplanctónicos pode resultar em efeitos nocivos para ambos. Por outro lado a
cianobactéria Planktothrix rubescens revelou-se bastante mais resistente à
triptamina que as restantes cianobactérias testadas. As diferentes
sensibilidades exibidas pelas diferentes culturas cianobacterianas a cada um
dos compostos testados, demonstram que as bacilamidas e a triptamina não
devem ser considerados algicidas de largo espectro contra cianobactérias.
Contudo a aplicação de distintas bacilamidas no combate ao desenvolvimento
de determinadas espécies cianobacterianas em particular, pode revelar-se
eficaz desde que o tipo e concentração de bacilamida aplicada não afectem as
restantes microalgas que compõem a comunidade fitoplactónica. A decisão
sobre o tipo e quantidade de bacilamida a aplicar na prevenção do
desenvolvimento de uma dada fluorescência deve portanto ter em conta não
só a espécie cianobacteriana dominante mas também considerar a
composição relativa de toda a comunidade fitoplanctónica, de modo a não
afectar os organismos benéficos para o equilíbrio e produtividade do
ecossistema. Cyanobacterial blooms are of major concern to environmental and human
health as they cause water deteoration and produces neuro and hepatotoxins.
Bacillamide, a natural algicide produced by the marine bacteria Bacillus sp.,
and several newly synthesized analogues and also its precursors, were
screened for selective antialgal activity against different cyanobacteria and
eukaryotic algae. Its selective natural toxicity towards algal bloom-forming
species and its possible low-cost synthetic production in the laboratory makes it
one of the most promising compounds to pursue for use as a selective algicide
against harmful algal blooms. A rapid 96-well microplate bioassay was used for
screening selective antialgal activity of newly synthesized bacillamides and
related compounds against different cyanobacterial and microalgal cultures.
Aliquots of exponential growing stock cultures were inoculated in triplicate into
the microplate wells previously filled with serial dilutions of each compound in
the culture medium. The plates were steadily incubated in an algal culture
chamber and daily optical measurements were used to estimate cultures
growth over a 216h period. Inhibition values (%) were calculated from the
estimated growth curves and inhibitory concentrations IC50-216h were
obtained from the sigmoidal inhibition curves fitted by probit regression
analysis. The effects of bacillamide and tryptamine on cell morphology and
ultrastructure were also analysed by light and transmission electron
microscopy. Results showed that the toxic cyanobacteria Microcystis
aeruginosa, Aphanizomenon gracile, Anabaena circinalis and Anabaenopsis
circularis were much more sensitive to bacilamide then the chlorophytes
Ankistrodesmus falcatus and Scenedesmus obliquus. However, clear signs of
morphological and ultrastructural changes induced by bacillamide could be
observed on both cyanobacteria and chlorophytes. Other cyanobacteria,
namely the Nostocales Nodularia spumigena and the Oscillatoriales
Leptolyngbya sp. and Plankthotrix rubescens, exhibit higher tolerances to
bacillamide, similar to the ones shown by different non-toxic algae. Thus, the
use of bacillamide to control/remediate cyanobacterial blooms, should take into
account the species composition in the phytoplankton community in order to
avoid noxious effects on harmless phytoplankton. Among the other derivates
tested, Fluor- and Chlorine-bacillamide showed similar results, while Metoxibacillamide
seemed much less effective and Iodine-bacillamide strongly
affected the growth of all the algae tested with no apparent selectivity.
Concerning the bacillamide precursors, tryptamine showed much higher toxicity
than bacillamides towards all the test organisms, while the 2-acethyl-1,3-
thiazole-4-carboxyic acid had no growth effects on both the cyanobacteria and
the microalgae screened. Mestrado em Microbiologia
