Caracterização das comunidades bacterianas presentes em diferentes sistemas de cultivo da microalga Scenedesmus obliquus usando sequenciamento de alto rendimento

Abstract

Os estudos das comunidades bacterianas associadas às culturas de microalgas ainda não são bem compreendidos em relação às funções benéficas ou prejudiciais destes micro-organismos nos ambientes de cultivo. Neste sentido, o objetivo desse trabalho foi a caracterização das comunidades bacterianas associadas a diferentes sistemas de cultivo na microalga Scenedesmus obliquus. Para tal fim, foi desenvolvido um cultivo sequencial em três sistemas diferentes com base nos sistemas de cultivo do Laboratório de Cultivo de Algas (LCA/UFSC): Sistema de Cultivo de Bancada (SCB); Sistema Fotobiorreator tipo flat-panel (SFFP) considerados sistemas intensivos e Sistema Laminar de Cultivo de Microalgas (SLCA), considerado um sistema superintensivo. As culturas foram monitoradas diariamente em relação aos parâmetros de crescimento (densidade celular e biomassa) e as amostras foram coletadas, em cada sistema de cultivo, na fase de crescimento exponencial para a caracterização das comunidades bacterianas utilizando a análise metagenômica de sequenciamento de alto rendimento. Foram produzidas 195.177 leituras, permitindo a identificação de 72 Unidades Taxonômicas Operacionais (UTOs) em uma faixa de 25.000 a 30.000 leituras por réplica técnica nos três sistemas de cultivo. No agrupamento das comunidades bacterianas foram encontrados 3 Filos, 6 Classes, 28 Famílias e 35 Espécies. As espécies Brevundimonas aurantiaca e Porphyrobacter neustonensis presentaram uma abundância relativa mais alta em relação a outras espécies encontradas como Aquimonas voraii, Hydrogenophaga intermedia, Phenylobacterium falsum, Brevundimonas vesicularis, Chryseoglobus frigidaquae e Rhizobium rosettiforman; as anteriores espécies estiveram presentes em todos os sistemas de cultivo formando uma possível comunidade ?core?. As comunidades bacterianas associadas a diferentes sistemas de cultivo da microalga S. obliquus mostraram um aumento na riqueza e diversidade de espécies no sistema superintensivo e intensivo, sendo que o SFFP apresentou uma maior riqueza e diversidade das comunidades bacterianas.

Abstract: Studies of bacterial communities associated with microalgae cultures are still not well understood in terms of beneficial or harmful functions of these microorganisms in culture environments. In this sense, the objective of this work was to characterize the bacterial communities associated with different culture systems in the microalgae Scenedesmus obliquus. To this end, sequential cultivation was developed in three different systems based on the cultivation systems of the Algae Cultivation Laboratory (LCA/UFSC): Bench Cultivation System (SCB); Flat-panel Photobioreactor System (SFFP) considered as intensive sistems and Laminar Microalgae Cultivation System (SLCA), considered as super-intensive systems. Cultures were monitored daily for growth parameters (cell density and biomass) and samples were collected from each culture system in the exponential growth phase for characterization of bacterial communities using high-throughput sequencing metagenomic analysis. 195,177 reads were produced, allowing the identification of 72 Operational Taxonomic Units (UTOs) in a range of 25,000 to 30,000 reads per technical replication in the three culture systems. Within the grouping of bacterial communities, 3 Phyla, 6 Classes, 28 Families, and 35 species were found. Brevundimonas aurantiaca and Porphyrobacter neustonensis had a higher relative abundance compared to other species found such as Aquimonas voraii, Hydrogenophaga intermedia, Phenylobacterium falsum, Brevundimonas vesicularis, Chryseoglobus frigidaquae, and Rhizobium rosettiforman; these species were present in all cultivation systems forming a possible ?core? community. Bacterial communities associated with different cultivation systems of the microalgae S. obliquus showed an increase in species richness and diversity in superintensive and intensive system, and the SFFP presented a greater richness and diversity of these bacterial communities.