Biodiversidade e bioprospecção de fungos lignolíticos isolados de manguezais da Baía de Paranaguá

Abstract

Resumo: O manguezal é um ecossistema estuarino que promove a proteção da costa além de funcionar como nicho ecológico para uma ampla fauna associada. A elevada diversidade microbiana atua na manutenção de um ecossistema saudável por meio de da ciclagem de nutrientes. Desse modo os fungos participam ativamente nos ciclos biogeoquímicos, principalmente na ciclagem de carbono. Contudo, os dados sobre a comunidade fúngica existente são escasso, dessa forma estudos que visem o conhecimento da diversidade fúngica associada a este ambiente bem como avaliar o potencial biotecnológico desses microrganismos é de grande importância, especialmente dado o impacto antropogênico que esse ecossistema vem sofrendo. As enzimas oxidativas extracelulares oriundas do metabolismo fúngico estão envolvidas na degradação da lignina, um composto recalcitrante presente no material vegetal e devido à baixa especificidade enzimática pelo substrato, estas enzimas são amplamente aplicadas em processos biotecnológicos. Compreendendo a importância ecológica dos fungos no ecossistema o presente estudo visa identificar molecularmente a comunidade fúngica associada ao sedimento de manguezais da Baía de Paranaguá - PR, bem como avaliar a atividade lignolítica da mesma, por meio de da síntese de lacase, lignina e manganês peroxidase visando o potencial biotecnológico. Os resultados indicaram que o sedimento de manguezal abriga uma comunidade fúngica taxonomicamente diversa, uma vez que foram identificados por análise filogenética de 68 morfotipos, 44 gêneros distribuídos em 39 famílias, destacando algumas espécies como inéditas em sedimento de manguezal. Dos 68 morfotipos submetidos à seleção qualitativa quanto à síntese enzimática, 36 apresentaram atividade positiva, destacando a via da lacase como predominante. Dos 36 positivos, 14 foram cultivados em I) meio líquido a base de farelo de trigo para produção enzimática e II) meio líquido para descoloração do corante RBBR. A atividade enzimática da lacase foi à única detectada em oito linhagens, revelando Nigrograna mackinnonii, Epicoccum sp. e Xylomelasma sp. como os melhores produtores em 168h. A descoloração do corante têxtil remazol azul brilhante R (RBBR) foi observada em 10 linhagens avaliadas apresentando aumento significativo de 144h para 192h, destacando Epicoccum sp., Cytospora sp., e Austropleospora sp. Os dados obtidos nesta pesquisa revelam que o sedimento de manguezal abriga alta diversidade genética, fato imprescindível para a manutenção de um ecossistema em equilíbrio. Além disso, apresenta uma comunidade fúngica pouco explorada na área biotecnológica, a qual pode configurar como fonte genética de novos compostos.

Abstract: The mangrove is an estuarine ecosystem that promotes coastal protection and roles as ecological niche for a wide associated fauna. The high microbial diversity play a role in the maintenance of a ecosystem through the nutrients cycling. Thereby, the fungi participate in the biogeochemical cycles mainly in the carbon cycling. However, research on the existing fungal community are unusual, so studies aimed at understanding the fungal diversity linked with this ecosystem as well as evaluating the biotechnological potential of these microorganisms are of great importance, especially because the anthropogenic impact in this ecosystem. Extracellular oxidative enzymes derived from fungal metabolism are involved in the lignin degradation, a recalcitrant compound present in plant material. Furthermore, due to the low enzymatic specificity of the substrate these enzymes are widely applied in biotechnological processes. Understanding the ecological importance of microbiota fungal in this ecosystem, the present study aims to identify the fungal community associated with the Paranagua Bay's mangrove sediment by molecular tools as well as to evaluate the lignolithic activity of the same, through the laccase, lignin and manganese peroxidase synthesis aiming the possible biotechnological potential. The results indicated that the mangrove sediment is composed by a diverse fungal community. Through the phylogenetic analysis were identified 68 morphotypes and 44 genera distributed in 39 families, highlighting some species as unprecedented in this sediment. Of the 68 morphotypes used to qualitative selection for enzymatic synthesis, 36 presented positive results, highlighting the laccase pathway as predominant. Of the 36 positives fungi for enzymatic synthesis, 14 were cultured in wheat bran liquid medium for enzymatic production (I) and liquid medium for discoloration of the RBBR dye (II). The laccase enzymatic activity was detected in eight strains, demonstrating as best producers the species Nigrograna mackinnonii, Epicoccum sp. and Xylomelasma sp. in 168h. The RBBR discoloration was observed in 10 fungi evaluated presented increased significant from 144h to 192h, highlighting the genera Epicoccum sp., Cytospora sp., and Austropleospora sp. The data obtained in this research reveal that the mangrove sediment harbors a high genetic diversity in fungi microbiota, an essential fact for the maintenance of an ecosystem in equilibrium. In addition, it presents a fungal community little explored, which could be a genetic unexplored source of new compounds.