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Adaptações de cianobactérias filamentosas e seus efeitos nas estratégias reprodutivas de Pistia stratiotes
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Universidade Federal de Lavras
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Departamento de Biologia
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Botânica Aplicada
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Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Dados abertos
Resumo
Com origem estimada em 3,5 bilhões de anos, as cianobactérias atuam, desde então, na modificação da atmosfera terrestre e se associando a diversos organismos. São fundamentais em diversos ecossistemas participando como produtoras primárias e tendo papel importante em ciclos biogeoquímicos, além de compor redes complexas de associações bióticas. Dentre os serviços ecossistêmicos, cabe ressaltar a alta taxa de produção de oxigênio através da fotossíntese, principalmente em ambientes marinhos, o sequestro de carbono atmosférico, também relacionado com a fotossíntese, mas também a fixação biológica de nitrogênio, que por sua vez é responsável por disponibilizar o nitrogênio atmosférico para que entre outras funções, aconteça a fotossíntese e o sequestro de carbono. Das muitas associações bióticas com cianobactérias, destacamos as que ocorrem com seres fotossintetizantes, nestes casos, o benefício principal aos “hospedeiros” são os compostos nitrogenados disponibilizados pelas cianobactérias associadas. Cianobactérias do gênero Nostoc se associam a musgos, gimnospermas (Cycas) e angiospermas (Gunneraceae) de forma endofítica. No entanto existem também associações epifíticas e perifíticas, como com a macrófia Pistia stratiotes que possui características que lhe garantem vantagens adaptativas ocasionando em sua distribuição cosmopolita. O sistema radicular desta macrófita flutuante chama a atenção, por possuírem muitas raízes secundárias que possibilitam interações com microrganismos. Com base nestas premissas propusemo-nos estudar a relação entre as cianobactérias filamentosas e P. stratiotes. Avaliamos, assim, as estratégias adaptativas das cianobactérias filamentosas e a alocação vegetativa e reprodutiva nessa macrófita dependentes do aporte de nutrientes (carbono e nitrogênio) e da disponibilidade de luz Vimos que a depender do aporte nutricional, tanto as cianobactérias, quanto a macrófita mostraram plasticidade no comportamento. Com o aporte de nitrogênio, encontramos uma alta produção de necrídeos nas cianobactérias, e um investimento maior no crescimento vegetativo da macrófita. Já, com o aporte de carbono, as cianobactérias modificaram células em heterócitos e as macrófitas investiram em reprodução sexuada. Concluímos, então, que, em caso de excesso de nutrientes haverá modificações celulares nas cianobactérias que propiciarão a manutenção da comunidade associada epifiticamente à macrófita, e com alternância na dominância de determinadas linhagens.
Abstract
With an estimated origin of 3.5 billion years, cyanobacteria have acted, since then, in the modification of the terrestrial atmosphere and in association with several organisms. They are fundamental in several ecosystems, participating as primary producers and playing an important role in biogeochemical cycles, in addition to forming complex networks of biotic associations. Among ecosystem services, it is worth mentioning the high rate of oxygen production through photosynthesis, especially in marine environments, the sequestration of atmospheric carbon, also related to photosynthesis, but also the biological nitrogen fixation, which in turn is responsible for make atmospheric nitrogen available so that, among other functions, photosynthesis and carbon sequestration take place. Of the many biotic associations with cyanobacteria, we highlight those that occur with photosynthetic beings, in these cases, the main benefit to the "hosts" is the nitrogen compounds made available by the associated cyanobacteria. Cyanobacteria of the genus Nostoc are associated with mosses, gymnosperms (Cycas) and angiosperms (Gunneraceae) in an endophytic manner. However, there are also epiphytic and peripheral associations, as with the macrophy Pistia stratiotes, which has characteristics that guarantee adaptive advantages resulting in its cosmopolitan distribution. The root system of this floating macrophyte is noteworthy, as it has many secondary roots that enable interactions with microorganisms. Based on these premises, we set out to study the relationship between filamentous cyanobacteria and P. stratiotes. Thus, we evaluated the adaptive strategies of filamentous cyanobacteria and the vegetative and reproductive allocation in this macrophyte depending on the supply of nutrients (carbon and nitrogen) and the availability of light. We saw that depending on the nutritional supply, both the cyanobacteria and the macrophyte showed plasticity. in behavior. With the nitrogen supply, we found a high production of necrids in cyanobacteria, and a greater investment in the vegetative growth of the macrophyte. With the contribution of carbon, cyanobacteria modified cells into heterocytes and macrophytes invested in sexual reproduction. We conclude, then, that in case of excess of nutrients there will be cellular changes in the cyanobacteria that will provide the maintenance of the community epiphytically associated with the macrophyte, and with alternation in the dominance of certain strains.
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BIONDI, M. Adaptações de cianobactérias filamentosas e seus efeitos nas estratégias reprodutivas de Pistia stratiotes. 2021. 70 p. Tese (Doutorado em Botânica Aplicada) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2021.