dc.contributor.author | Tessarolli, Letícia Piton | |
dc.date.accessioned | 2018-06-25T19:28:38Z | |
dc.date.available | 2018-06-25T19:28:38Z | |
dc.date.issued | 2016-12-09 | |
dc.identifier.citation | TESSAROLLI, Letícia Piton. Conservação de bio-recursos algais no Brasil: estabelecimento de um banco criopreservado. 2016. Tese (Doutorado em Ecologia e Recursos Naturais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2016. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/10215. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/10215 | |
dc.description.abstract | The establishment of culture collections is a vital aspect for the conservation
freshwater microalgae, which are a very diverse group of organisms with important
ecological functions on the ecosystems maintenance and an immense although still sparsely
explored biotechnological potential, particularly for the use of metabolites and biodiesel
production. The traditional protocol for culture maintenance is the serial subculturing of
metabollicaly active cultures. Although strains have been maintained in metabolically active
cultures for decades, there are several reports of loss of characteristics for the organisms
thus maintained, and an increase in the number of strains could be the cause for logistical
challenges on the maintenance regimes and elevated costs with material and functionalism.
Cryopreservation, which is the maintenance of organisms at ultra-low temperatures to the
point that all cellular metabolic functions are paused, appears as a recommended alternative
for the maintenance of long-term culture collections. The use of this technique allows the
maintenance of samples for long periods of time with minimal handling, severely reducing
the maintenance costs, while maintaining the stability of cultures, which should be stored at
ultra-low temperatures to eliminate the occurrence of intracellular chemical processes.
The Freshwater Microalgae Culture Collection (CCMA-UFSCar) currently maintains
approximately 700 microalgae strains in metabolically active cultures, which is reaching
maximum support capacity for routine maintenance practices. The requirements with
cultures maintenance will also, consequently, affect the provision services of the collection,
which are the basis of research of a large number of projects throughout Brazil. Thus, the
main objective of this project was to test the feasibility of the use of cryopreservation as a
technique to maintain algal cultures in this culture collection. For this, initially positive
results were obtained for the application of a standard freezing protocol, particularly for
green coccoid algae. However, larger and more complex organisms are still recalcitrant to
freezing, with low rates of recovery, which will require further research and adaptation of
the protocols to meet the particularities of each strain. In parallel to the establishment of
the cryopreserved biobank for CCMA-UFSCar, projects were developed in order to further
clarify details and consequences of the process of freezing and storing organisms at low
temperatures, seeking to improve the success rates for the implementation of this
technique.
The effects of the presence of contaminating organisms on the microalgae cultures
on the response of strains to freezing, and consequently on the formation of viable and
robust post-thaw cultures, were verified a few selected non-axenic strains. It was noticed
that the choice of cryoprotectant solution (CPA), used to protect cells during freezing, may
be crucial for post-thaw recovery, and it is necessary to search for balance between
obtaining the highest possible viability levels and avoiding the extreme proliferation of
contaminating organisms, which could lead to inhibition in the recovery and quality of the
desired algal cultures after the process.
In addition to direct survival to the freezing process, which is a potentially damaging
for cells, the longevity of samples maintained at different temperatures was also tested,
aiming to establish the simplest and most cost-effective procedure to ensure the long term
survival of frozen samples. It was observed that the storage temperatures, as well as the CPA
used during freezing, were significant aspects to guarantee the continued viability of the
frozen cultures, and only samples maintained immersed in liquid nitrogen were sufficiently
protected against temperature fluctuations, ensuring the survival of all the samples for
longer periods. Furthermore, the continuity of the viability for samples maintained
immersed in liquid nitrogen was also observed in a study with samples maintained on these
conditions for up to 40 years at Culture Collection of Algae and Protozoa (CCAP, UK).
The freezing process per se is potentially damaging to the cultures during the process,
which might be the cause for functional and genetic differences in cells that have undergone
this process. Thus, biochemical and genetic analysis were used to verify the stability of the
cultures submitted to the freezing protocol.
To ensure the successful implementation of a cryopreserved microalgae bank for
CCMA-UFSCar, in addition to viability and stability measures, it is necessary to establish
protocols for sample management and routine maintenance. Thus, a case study was carried
out with the experiences acquired in CCAP during the 40 years of the history of a
cryopreserved bank, and how the application of these techniques can benefit the quality
control and management of CCMA-UFSCar, facilitating the implementation of the
cryopreserved biobank for this culture collection. | eng |
dc.description.sponsorship | Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) | por |
dc.language.iso | eng | eng |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights.uri | Acesso aberto | por |
dc.subject | Conservação da natureza | por |
dc.subject | Algas de água doce | por |
dc.subject | Nature conservation | eng |
dc.subject | Freshwater algae | eng |
dc.title | Conservação de bio-recursos algais no Brasil: estabelecimento de um banco criopreservado | por |
dc.type | Tese | por |
dc.contributor.advisor1 | Vieira, Armando Augusto Henriques | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4428377384377272 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Day, John Godfrey | |
dc.description.resumo | O estabelecimento de uma coleção de culturas é um passo crucial na conservação de
microalgas de água-doce, que é um grupo bastante diverso de organismos que desempenha
importantes funções e com vasto potencial para a exploração biotecnológica,
particularmente na utilização de metabólitos secundários e produção de biodiesel. O
método mais tradicional para manutenção de microalgas é a utilização de culturas
metabolicamente ativas. Embora coleções venham sendo assim mantidas há décadas,
existem relatos de perdas de características dos organismos. Além disso, essa técnica de
manutenção limita o crescimento das coleções, devido aos elevados custos com material e
funcionalismo, assim como limitações espaciais. A criopreservação, que é a manutenção de
organismos em temperaturas ultra-baixas a ponto de que todas as funções metabólicas
celulares sejam pausadas, surge, então, como uma alternativa recomendada para a
manutenção de coleções de culturas em longo termo. O uso dessa técnica permite que
amostras sejam mantidas por longos períodos de tempo com mínimo manuseio,
consequentemente reduzindo os custos de manutenção, enquanto mantém a estabilidade
de culturas, já que as temperaturas são baixas o suficiente para eliminar a ocorrência de
processos químicos intracelulares.
A Coleção de Culturas de Microalgas de Água-doce (CCMA-UFSCar) mantém
atualmente cerca de 700 linhagens de microalgas em culturas metabolicamente ativas,
número que está alcançando a capacidade suporte para as práticas rotineiras de
manutenção, consequentemente limitando também a provisão de culturas, que beneficiam
um grande número de laboratórios pelo Brasil. Assim, esse projeto teve como principal
objetivo, estudar a viabilidade da utilização da criopreservação como técnica para
manutenção de culturas algais nessa coleção. Inicialmente foram obtidos resultados
positivos para a aplicação de um protocolo usual de congelamento, particularmente para
algas verdes cocóides. Entretanto, organismos maiores e mais complexos ainda apresentam
certa resistência ao congelamento, com baixas taxas de recuperação dos organismos, o que
pode exigir testes mais aprofundados e adaptação nos protocolos para atender as
particularidades de cada cepa. Em paralelo ao estabelecimento do banco criopreservado de
microalgas da CCMA-UFSCar, foram desenvolvidos projetos para estudar alguns detalhes do
processo de congelamento e armazenamento de organismos em baixas temperaturas,
buscando aprimorar o sucesso da implementação dessa técnica.
Os efeitos da presença de organismos contaminantes nas culturas de microalgas na
resposta das culturas ao congelamento, e consequentemente na obtenção de culturas
viáveis para futuras aplicações, foram verificados para selecionadas culturas unialgais. Foi
possível observar que, para a manutenção de culturas não-axênicas, a escolha da solução
crioprotetora (CPA), utilizada para proteção das células durante o congelamento, pode ser
crucial na recuperação das culturas, já que é preciso encontrar um balanço entre a melhor
proteção para células algais enquanto deve ser evitada a proliferação extrema dos
organismos contaminantes, o que pode inibir o crescimento das cepas desejadas após o
processo.
Além da sobrevivência direta ao processo de congelamento, já que esse é um
processo potencialmente danoso para as células, também foi testada a longevidade de
amostras mantidas em diferentes temperaturas, buscando estabelecer o procedimento mais
simples e com melhor custo-benefício para a coleção, enquanto mantém a estabilidade das
culturas. As temperaturas de manutenção das amostras, assim como o CPA utilizado durante
o congelamento, foram significativas para a continuidade da viabilidade das culturas
congeladas, e somente a manutenção das amostras imersas em nitrogênio líquido foi
suficiente para garantir a sobrevivência de todas as amostras por um período de um ano.
Além disso, a continuidade da viabilidade das amostras mantidas imersas em nitrogênio
líquido foi observada também para amostras mantidas por até 40 anos, na Culture Collection
of Algae and Protozoa (CCAP), localizada no Reino Unido.
O processo de congelamento per se é potencialmente danoso para as culturas a ele
submetidas, o que pode vir a causar diferenças em funcionalidade e genéticas nas células
que foram submetidas a esse processo. Assim, análises bioquímicas e genéticas foram
utilizadas para verificar a estabilidade das culturas submetidas a esse processo.
Para garantir o sucesso da implementação de um banco criopreservado de
microalgas para a CCMA-UFSCar, além das medidas de viabilidade e estabilidade, é
necessário estabelecer protocolos de gerenciamento das amostras e manutenção de rotina.
Assim, foi realizado um estudo de caso contando com as experiências adquiridas na CCAP
durante 40 anos de história de um banco criopreservado, e como a aplicação dessas técnicas
podem beneficiar o controle de qualidade e gerenciamento da CCMA-UFSCar, facilitando a
implementação do biobanco criopreservado para essa coleção. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ecologia e Recursos Naturais - PPGERN | por |
dc.subject.cnpq | CIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIA | por |
dc.description.sponsorshipId | FAPESP: 2014/23605-8 | por |
dc.description.sponsorshipId | FAPESP: 2011/50054-4 | por |
dc.ufscar.embargo | Online | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/4024406734152899 | por |