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Type: Dissertação
Title: Bactérias aquáticas cultiváveis sob efeito da radiação ultravioleta: avaliação da curva de crescimento, viabilidade celular e ultraestrutura
Author: Paiva, Juliana Gamalier de
First Advisor: Melo, Rossana Correa Netto de
Referee Member: Diniz, Cláudio Galuppo
Referee Member: Vidal, Luciana Oliveira
Resumo: A comunidade bacteriana é um componente chave da alça microbiana na cadeia trófica em ecossistemas aquáticos, atuando na ciclagem de matéria orgânica e fluxo de energia. O estabelecimento de modelos experimentais para estudo de bactérias aquáticas é essencial para entendimento de fatores isolados que interferem na dinâmica da comunidade bacteriana. A radiação ultravioleta é uma radiação não ionizante que constitui cerca de 9% da radiação solar que incide em ecossistemas aquáticos. Potencialmente, a radiação solar pode induzir mudanças na composição da comunidade bacteriana, capaz de alterar diretamente a estrutura celular das bactérias provocando principalmente danos no DNA, proteínas e outras moléculas. O crescente aumento da incidência da radiação ultravioleta sobre os ecossistemas aquáticos torna importante estudos que contribuam na avaliação de seus efeitos em bactérias, à nivel celular e de comunidade. O presente trabalho teve por objetivo estabelecer um modelo de cultura de bactérias aquáticas de água doce e investigar a ação da radiação ultravioleta sobre a comunidade bacteriana cultivável. Para estabelecimento de culturas bacterianas, amostras foram coletadas do reservatório do Funil (RJ), submetidas à diluição seriada e semeadas por técnica de “spreat-plate” em dois meios de cultura sólidos não seletivos: R2A e TSA. Colônias foram caracterizadas por aspectos morfológicos e transferidas para meio líquido não seletivo, TSB. A curva de crescimento bacteriano foi estabelecida por densidade óptica através de espectrofotometria e por densidade bacteriana com utilização de marcador fluorescente (DAPI). Bactérias em meio líquido foram submetidas à radiação ultravioleta (UV-A+UV-B) durante três horas. A cada hora foram retiradas amostras e analisadas: (i) curva de crescimento por densidade óptica e densidade bacteriana, (ii) viabilidade celular, utilizando kit BacLight por microscopia de fluorescência e (iii) ultraestrutura e integridade ultraestrutural, por microscopia eletrônica de transmissão (MET). Nossos resultados apontaram que o uso de diferentes meios de cultura (R2A e TSA) possibilitou o estabelecimento de um modelo de cultura de bactérias aquáticas de água doce. O meio R2A foi considerado o mais indicado para o cultivo de bactérias aquáticas, pois possibilitou o crescimento de maior diversidade de morfotipos de colônias (6). Análises da curva de crescimento bacteriano durante a exposição à radiação ultravioleta demonstraram uma queda na densidade bacteriana, quando avaliadas por densidade óptica e densidade de células. A radiação ultravioleta induziu aumento significativo na mortalidade de bactérias aquáticas cultiváveis, conforme demonstrado pelas análises de viabilidade celular. Após três horas de exposição à radiação, ocorreu aumento significativo de células inviáveis em comparação com o grupo controle e com a primeira hora de exposição. Nossos dados também demonstraram que o tempo de exposição à radiação ultravioleta interfere negativamente no crescimento e positivamente na mortalidade das bactérias aquáticas. A MET revelou considerável diversidade ultraestrutural de bactérias aquáticas no modelo de cultura estabelecido. Análises ultraestruturais demonstraram que a radiação ultravioleta induz alterações morfológicas em bactérias aquáticas assim como morte desses microorganismos. A radiação ultravioleta também induziu maior frequência de bactérias gram-positivas com camada S e/ou cápsula, o que pode estar relacionada com adaptações morfológicas. A maioria das bactérias gram-positivas encontradas no grupo UV estava íntegra, sugerindo papel protetor da camada S à radiação ultravioleta. Em contrapartida, bactérias gram-negativas foram mais afetadas pela radiação ultravioleta. Estes resultados reforçam que bactérias aquáticas em cultura possuem mecanismos de reparo a danos causados pela radiação ultravioleta. Em conjunto, os resultados do presente estudo demonstraram que a radiação ultravioleta afeta a comunidade de bactérias aquáticas de água doce, induzindo alterações ultaestruturais e morte. Além disso, estabeleceu-se um modelo de cultura de bactérias aquáticas de água doce que pode contribuir para o entendimento de diferentes aspectos da comunidade bacteriana e para outros estudos de estresses ambientais.
Abstract: Aquatic bacteria is a key component of microbial loop in the aquatic food web. These organisms have important roles in the cycling of organic matter and energy flow in aquatic ecosystems. Experimental models using aquatic bacteria are essential for understanding how isolated factors affect bacterial communities dynamics. Ultraviolet radiation is a non-ionizing radiation which corresponds to 9% of solar radiation that falls on the aquatic ecosystems. It shifts bacterial communities composition and induces cellular changes by damaged caused in DNA and proteins structures. Because the incidence of ultraviolet radiation on aquatic ecosystems has been increasing, studies focused on the effects of this radiation on bacteria at both cellular and community level are very important. The present work aimed to establish a culture model of freshwater aquatic bacteria and investigate the action of ultraviolet radiation on the cultured bacterial community. For bacterial cultures, samples were collected from Funil Reservoir (RJ), serially diluted and spread-plate in two non-selective solid culture media: R2A and TSA. Colonies were characterized through morphological aspects and transferred to non-selective liquid media (TSB). The grown curve was established by optical density through spectrophotometry and by cell density using a fluorescent marker (DAPI) through fluorescence microscopy. Liquid cultures were exposed to ultraviolet radiation (UVA+UVB) during three hours. Hourly samples were collected and the following parameters were analyzed: (i) growth curves by optical density and cell density; (ii) cellular viability using the Baclight kit; and (iii) ultraestructural changes by transmission electron microscopy (TEM). The use of different culture media (R2A and TSA) enabled the establishment of a freshwater aquatic bacteria model. A higher number of morphotype colonies was observed when R2A medium was used and, therefore, this culture medium was considered more suitable for culturing aquatic bacteria.Bacteria exposed to ultraviolet radiation showed a decreased bacterial density, as measured by optical and bacterial density. Ultraviolet radiation induced a significant increase of the aquatic bacteria mortality in culture, as demonstrated by the cell viability evaluations. On the third hour of exposure to ultraviolet radiation, we detected a higher number of non-viable cells in comparison with those found after the first hour of radiation exposure and controls. Moreover, our data also demonstrated that the ultraviolet exposure time negatively interferes with the aquatic bacterial growth and positively with aquatic bacterial mortality. TEM revealed great ultraestructural diversity of aquatic bacteria in the culture model and demonstrated that ultraviolet radiation induces ultraestructural changes and death in aquatic bacteria. In the ultraviolet radiation-treated-group, it was found a higher frequency of gram-positive bacteria with S-layer and/or capsule than in control group. Most gram-positive bacteria in UV group presented intact ultraestructure. In contrast, gram-negative bacteria were more affected by the ultraviolet radiation. These findings indicate that the S-layer have a protective role against ultraviolet radiation and that repair mechanisms were likely triggered by the bacterial community in response to this radiation.. Altogether, the results of the present work demonstrate that the ultraviolet radiation affects fresh water bacterial communities in culture by inducing ultrastructural changes and cell death. Moreover, it was established a culture model of fresh water bacteria that may contribute to the understanding of different aspects of the bacterial community and other studies focused on environmental stress
Keywords: Bactérias aquáticas
Cultura de bactérias aquáticas de água doce
Radiação ultravioleta
Microscopia eletrônica de transmissão
Curva de crescimento bacteriano
Ultraestrutura bacteriana
Morte celular
Aquatic bacteria
Freshwater aquatic bacteria culture
Ultraviolet radiation
Transmission electron microscopy
Bacterial growth curve
Bacterial ultraestrutural
Cell detah
CNPq: CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Institution Initials: UFJF
Department: ICB – Instituto de Ciências Biológicas
Program: Programa de Pós-graduação em Ecologia
Access Type: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/8778
Issue Date: 31-Oct-2013
Appears in Collections:Mestrado em Ecologia (Dissertações)



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