Taxonomic characterization and physiological responses in morphologically distinct cyanobacteria

As cianobactérias são micro-organismos aeróbicos fotoautotróficos simples cujos processos vitais requerem somente água, dióxido de carbono, substâncias inorgânicas e luz. A fotossíntese é o principal modo de obtenção de energia para o metabolismo desses micro-organismos, cuja origem foi estimada em cerca de 3,5 bilhões de anos pela descoberta de fósseis na Austrália. Os objetivos desse estudo permeiam a caracterização taxonômica de três linhagens baseando-se em dados morfológicos, moleculares e ecológicos (taxonomia polifásica) e a sua caracterização fisiológica e metabólica em condições de cultivo padrão. Os resultados filogenéticos aqui obtidos indicam classificações de gêneros inéditos para Coleção de Cianobactérias e Microalgas (CCM-UFV) do Laboratório de Ficologia da Universidade Federal de Viçosa-MG, demonstrando, assim, a eficiência da abordagem taxonômica polifásica. A caracterização dos parâmetros fisiológicos, metabólicos e de crescimento nas linhagens de cianobactérias sugere que o maior crescimento observado para algumas linhagens está associado, aparentemente, à manutenção do pH do meio e a uma rápida adaptação explicada, ao menos parcialmente, pela morfologia distinta entre as linhagens. Assim, foi possível verificar também o grande potencial da linhagem unicelular Synechococcus sp. PCC7942 para a produção de massa seca e proteínas totais. Os resultados obtidos nesse estudo demonstram também a importância e a necessidade de caracterizações fisiológicas mais detalhadas dos organismos desse filo. Isso se faz necessário não somente com o objetivo de se entender as diferentes morfologias usualmente observadas entre as linhagens, como também para um melhor entendimento das relações metabólicas e moleculares existentes nesse grupo, possibilitando assim a seleção de linhagens com alto potencial biotecnológico. Palavras-chave: Cianobactérias, filogenia, fisiologia, metabolismo.The vital processes of those organisms require only water, carbon dioxide, and inorganic light. Photosynthesis is their primary mode of obtaining energy for metabolism of these prokaryotes micro-organisms. Their origin was estimated at about 3.5 billion years by the discovery of fossils in Australia. Here, we performed a taxonomic characterization of three strains based on morphological data, molecular and ecological (polyphasic taxonomy) coupled with a physiological and metabolic characterization of these selected strains under standard growth conditions. The phylogenetic analysis obtained here demonstrated the efficiency of the polyphasic taxonomic approach and indicated the classification of umprecedent genus available at the Collection of Cyanobacteria and microalgae from the Laboratory of Phycology, Plant Biology Departament at the Universidade Federal de Viçosa (UFV). By further performing characterization for growth, physiological, and metabolic traits in three cyanobacterial strains our results suggests that the increased growth of some strains appears to be associated with pH maintainance and rapid adaptation to the medium that is explained, at least partially, by the distinct morphology of the strains. Thus, it was possible to infer the great potential of the unicellular strain Synechococcus sp. PCC7942 for dry matter yield and total protein content. The results obtained here also demonstrated the importance and the need of a deep and extensive physiological characterization of organisms of this phylum. This is required not only to further understand the different morphologies usually observed between the strains, but also to obtain a better understanding of the metabolic and molecular relationships exist in this group, thus enabling a more adequate selection of strains for biotechnological potential. Keywords: Cyanobacteria, phylogeny, physiology, metabolism.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológic