Identificação de Desmodesmus sp. e caracterização da sua biomassa em diferentes condições de cultivo

Orientadora: Prof.ª Dr.ª Vanessa KavaCoorientadora: Profa. Dra. Daiani Cristina SaviDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Genética. Defesa : Curitiba, 28/05/2020Inclui referências: p.43-52Resumo: Microalgas apresentam um grande potencial para suprir demandas como energia e produtos de interesse biotecnológico. Apesar de já serem conhecidas milhares de espécies de microalgas, estima-se que ainda existem muitas desconhecidas, e que possam ser promissoras em diversos aspectos. No intuito de buscar novas espécies, trabalhos de bioprospecção têm sido realizados nos mais diversos ambientes. As microalgas têm potencial para aplicação na indústria energética substituindo os combustíveis fósseis, de diferentes formas, desde pela produção de biodiesel e biohidrogênio e até mesmo para a produção de etanol, quando a sua biomassa é rica em carboidratos. Outros produtos obtidos a partir do cultivo de microalgas, como pigmentos e ácidos graxos, tem alto valor agregado, são de grande importância para a indústria farmacêutica. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo, a avaliação do potencial biotecnológico da microalga LGMM13, isolada na Represa do Iraí - Paraná e depositada na coleção do LabGeM. Também foi realizada a identificação taxonômica desta microalga, por meio de análises morfológicas e de sequências de DNA. Foi possível identificar este isolado como pertencente ao gênero Desmodesmus por meio de microscopia de luz e eletrônica. Não foi possível identificar a espécie pois, apesar de morfologicamente este isolado ser semelhante a outras três espécies, D. asymetricus, D. spinosus e D. subspicatus, foram observadas características divergentes dessas espécies. Considerandose a análise filogenética, baseada em sequências ITS, este isolado poderia ser uma nova espécie. Considerando que a taxonomia de microalgas ainda é suportada principalmente por dados morfológicos e nem todas as espécies do gênero Desmodesmus têm sequências depositadas, novos estudos deverão ser conduzidos no intuito de comprovar se este isolado é uma nova espécie. Para avaliar a produção de biomassa total, lipídeos, proteínas e carboidratos, diferentes condições de cultivo foram ensaiadas, restringindo nitrogênio e adicionando Bicarbonato de Sódio. Para a produção de biomassa seca, Desmodesmus sp. LGMM13 atingiu 1,50 g/L após 22 dias em meio CHU. Nas mesmas condições de cultivo, o isolado de Tetradesmus obliquus utilizado nos fotobiorreatores do NPDEAS produziu 0,98g/L de biomassa seca. Ainda comparando estes dois gêneros, Desmodesmus sp. LGMM13 produziu mais carboidratos, proteínas, lipídeos e clorofila que T. obliquus. Variando as condições de cultivo, a produção de carboidratos totais de Desmodesmus sp LGMM13 atingiu 66,58% da biomassa seca em meio CHU com privação de nitrogênio, valor superior ao descrito na literatura para condições de cultivo semelhantes, indicando que esta microalga possui grande potencial para a produção de bioetanol.Abstract: Microalgae show great potential to supply demands such as energy and products of biotechnological interest. Although thousands of microalgae species are already known, it is estimated there are still many undiscovered species, and that they can be promising in several aspects. In order to search for new species, bioprospection has been carried out in the most diverse environments. Microalgae have the potential to meet energy demand by replacing fossil fuels in different ways, from the production of biodiesel, biohydrogen and even to the production of ethanol, when its biomass is rich in carbohydrates. Other products obtained from the cultivation of microalgae, such as pigments and fatty acids, have high value, areof great importance to the pharmaceutical industry. In this context, this work has for objective to evaluate the biotechnological potential for the production of lipids, carbohydrates, pigments and proteins of the microalgae LGMM13, deposited in the collection of LabGeM and isolated in Iraí Dam - Paraná. Taxonomic identification of this microalgae was also carried out by means of morphological and DNA sequences analysis. It was possible to identify this isolate as belonging to the Desmodesmus genus by identifying characteristics using light and electron microscopy. It was unable to identify the species because, despite this isolate being morphologically similar to other three species, D. asymetricus, D. spinosus and D. subspicatus, divergent characteristics of these species were observed. By phylogenetic analysis, based on ITS sequences, this isolate could be a new species. Considering that the taxonomy of microalgae is still supported mainly by morphological data and not all species of the genus Desmodesmus have deposited sequences, further studies shall be conducted in order to prove whether this isolate is a new species. To evaluate the production of total biomass, lipids, proteins, pigments and carbohydrates, different cultivation conditions were tested, by restricting nitrogen and adding sodium bicarbonate. For the production of dry biomass, Desmodesmus sp. (LGMM13) went up to 1,50g/L after 22 days in CHU medium. Under the same cultivation conditions, the isolate of Tetradesmus obliquus used in the NPDEAS photobioreactors produced 0.98 g/L of dry biomass. Still comparing these two genera, Desmodesmus sp. LGMM13 produced more carbohydrates, proteins, lipids and chlorophyll than T. obliquus. By varying the cultivation conditions, the production of total carbohydrates from Desmodesmus sp LGMM13 reached 66.58% of the dry biomass in CHU medium with nitrogen deprivation, a value higher than that described in the literature for similar cultivation conditions, indicating that this microalgae has great potential for the production of bioethanol