PPBIO - Programa de Pesquisa em Biodiversidade do Semiárido

PROGRAMA DE PESQUISA EM BIODIVERSIDADE DO SEMIÁRIDO

NOTÍCIAS

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CONFERÊNCIA INTERNACIONAL SOBRE ECOLOGIA E MANEJO DE PLANTAS INVASORAS

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PROJETOS TEMÁTICOS

BIOPROSPECÇÃO E PRESERVAÇÃO DE MICRORGANISMOS

Os microrganismos têm sido a principal fonte de antibióticos e de diferentes enzimas de aplicação industrial como celulases, ligninases, amilases, nucleases de restrição e têm tido amplo uso na indústria de fermentação e também têm sido utilizadas como agentes de controle biológico.


Contudo, a região do semi-árido brasileiro constitui uma reserva de biodiversidade ainda pouco explorada no que se refere a sua microbiota e, por isso, com grande potencial para a produção de moléculas bioativas desconhecidas ou de eficiência superior as que já são conhecidas. Diversos trabalhos na literatura apontam a prospecção microbiana como uma importante fonte de novas moléculas bioativas, sendo os microrganismos endofíticos uma nova fonte em potencial destas moléculas ainda pouco explorada.


O isolamento, identificação e preservação dos microrganismos através da aplicação de métodos que visam à manutenção das propriedades genéticas originais por longos períodos de tempo é fundamental para que estes sejam disponibilizados como material de referência para estudos futuros. Assim sendo, a manutenção desses organismos em coleções de culturas gera, além de estudos taxonômicos, o conhecimento da biodiversidade, bem como a possibilidade de prospecção de compostos metabólicos de interesse químico e farmacológico.

Objetivos

SUBPROJETO I - Prospecção de atividades biológicas de microrganismos endofíticos isolados de Cactáceas da região Semi-árida brasileira;
b. Isolar e identificar de microrganismos endofíticos de cactáceas encontradas na região semi-árida;
c. Verificar a presença de atividade antimicrobiana dos isolados;
d. Avaliar a atividade antitumoral dos isolados;
e. Verificar a presença de atividade enzimática dos isolados para os substratos: lipídeos, fosfolipídeos e proteínas;
SUBPROJETO II - Atualização do sistema de informação da base de dados e gerenciamento das coleções de culturas de microrganismos do PPBio;
a. Atualizar e melhorar do sistema de informática de gerenciamento (SOFTCOL);
b. Melhorar da infra-estrutura de informática das CCMs participantes do PPBio;
c. Realizar o II Workshop para o treinamento dos responsáveis pela CCM (curadores ou pessoas designadas por estes) na nova verão do SOFTCOL, bem como palestras e reunião para discussão sobre atividades e atualização em gerenciamento em CCMs;
d.Contribuir para a modernização da Coleção de Culturas de Microrganismos da Bahia (CCMB), única CCM fiel depositária no Nordeste brasileiro e da Micoteca da UFPE;
e. Agregar novas CCMs existentes na região Semi-árida do Brasil ao projeto PPBio;

SUBPROJETO III - Potencial biotecnológico de micro-organismos do semi-árido na biotransformação de compostos orgânicos;
a. Selecionar micro-organismos secretores de enzimas de interesse que biotransformem a glicerina obtida durante a produção do Biodiesel, matéria prima abundante no país pelo crescimento da indústria de biocombustíveis;
b. Selecionar micro-organismos capazes de bioconverterem terpenos como limoneno e pineno, resíduos da indústria de sucos cítricos e de papel, em compostos de importância para a indústria de aromas;
c. Avaliar o potencial dos micro-organismos na conversão biocatalítica de esteróis como B-sitosterol, composto de importância para a indústria de hormônios;
d. Realizar a prospecção de fungos basidiomicetos de acordo com o potencial de produção de enzimas ligninolíticas, selecionando os isolados que apresentem maior potencial de produção de enzimas ligninolíticas para testes de degradação de lignina de bagaço de cana para produção de etanol e degradação de HPAs em solos contaminados;

SUBPROJETO IV - Fixação biológica de nitrogênio em leguminosas nodulantes da Caatinga;
a. Isolar e identificar molecularmente as bactérias fixadoras simbiontes dos nódulos de leguminosas ocorrentes na Caatinga;
b. Descrever a diversidade e filogenia dos rizóbios associados a esses nódulos;
c. Analisar a morfologia, anatomia e ultra-estrutura dos nódulos;
d. Testar através de imunomarcação com ouro se no interior dos nódulos ocorrem bactérias do gênero Burkholderia;
e. Avaliar o crescimento inicial de leguminosas inoculadas com isolados selecionados de rizóbios;

SUBPROJETO V - Estudo da produção de bacteriocinas e do potencial probiótico de microrganismos da Coleção de Micro-organismos de Interesse para a Agroindústria Tropical;
a. Avaliar a atividade antagonista de Lactococcus e Enterococcus contra Listeria monocytogenes e Staphylococcus aureus;
b. Avaliar a produção de bacteriocinas ativas monocytogenes e Staphylococcus aureus por Enterococcus;
c. Selecionar cepas de Lactobacillus spp., utilizando primers específicos para L. paracasei e L. plantarum, para avaliação do potencial probiótico destas cepas;
d.Avaliar a resistência das cepas de Lactobacillus selecionadas a condições gastrointestinais;
e.Avaliar a habilidade das cepas de Lactobacillus promoverem a desconjugação de sais biliares;
f. Utilizar testes de hidrofobicidade como parâmetro para avaliar a capacidade das cepas de Lactobacillus selecionadas de colonizar células intestinais;
g.Determinar a atividade de beta galactosidase das cepas de Lactobacillus selecionadas para avaliar a sua habilidade em promover a digestão de lactose;
h. Utilizar testes de crescimento/estabilidade em leite, viabilidade em leite acidificado, resistência a sais, compostos de aroma e pH, para avaliar se as cepas que apresentaram potencial probiótico, em relação as barreiras biológicas, também apresentam potencial tecnológico para serem utilizadas na fabricação de produtos lácteos;
SUBPROJETO VI - Isolamento de extrativos bioativos de madeiras-de-lei do semi-árido pernambucano;
a. Extrair e identificar os principais constituintes químicos dos extrativos das madeiras;
b. Identificar as classes químicas presentes nos extrativos das madeiras estudadas;
c.Correlacionar fenóis totais, teor de lignina e extrativos como responsáveis pela resistência das madeiras ao ataque de organismos xilófagos;
d.Testar a atividade antitermítica dos extrativos e dos constituintes isolados e purificados frente a térmitas da espécie Nasutitermes corniger (Motschulsky);
e.Testar a atividade dos extrativos e dos constituintes isolados e purificados frente a Phanerochaete chrysosporium, fungo da podridão branca;
f. Isolamento dos constituintes químicos dos extrativos das madeiras por cromatografia clássica e por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE);
g. Identificar por métodos espectrométricos (RMN 1H e 13C, CG-MS, ESI-MS) os compostos puros biologicamente ativos;

FITOQUÍMICA E ESTRATÉGIA DE CONSERVAÇÃO DE PLANTAS

Nos últimos anos, acumulou-se um volume significativo de dados sobre a biodiversidade do semi-árido, especialmente no que diz respeito à sua biota, graças, principalmente, à implementação de grandes projetos em rede como o IMSEAR e o PPBio. Esses dados têm mostrado que a maioria dos biomas incluídos no semi-árido caracteriza-se pelo elevado número de táxons endêmicos, notadamente na caatinga e nos campos rupestres, onde a proporção de endemismo no nível de espécie situa-se entre 35-60%.


Neste diapasão, atualmente, uma das principais demandas científicas na biogeografia é o entendimento da origem dos endemismos. Uma das linhas de pesquisa mais ativas é o uso de padrões filogenéticos para obtenção de hipóteses biogeográficas, especialmente quando associada à datação dos principais eventos de cladogênese com uso de fósseis conhecidos.


A região do semi-árido nordestino apresenta grande riqueza de espécies com elevado potencial para produção de compostos bioativos de grande interesse econômico, com ênfase nas famílias Lamiaceae, Verbenaceae, Leguminosae e Solanaceae. Os compostos presentes nessas espécies apresentam ampla atividade biológica e normalmente são produzidos em quantidades suficientes para serem extraídas de forma econômica, representando importante fonte de compostos ativos farmacêuticos, pigmentos, fragrâncias e aditivos alimentícios.  Contudo, com a prática do extrativismo predatório, valiosos germoplasmas podem desaparecer dentro de poucos anos, devido o risco de erosão genética.


Neste contexto, um dos objetivos do projeto será a seleção de espécies vegetais nativas do semiarido para o estudo da bioprospeção fitoquímica, serão avaliados também os produtos oriundos das abelhas nativas. Será avaliada a atividade antioxidante e inibição das enzimas topoisomerases humanas. Os compostos antioxidantes podem ser encontrados em algumas espécies vegetais e principalmente nos produtos oriundos das abelhas e a inibição das enzimas topoisomerases está associada a atividade anticancerigena.

Objetivos

SUBPROJETO I - Coleta, caracterização, propagação e conservação de plantas medicinais do semi-árido brasileiro.
a. Participar de expedições de coletas de sementes de espécies nativas do semi-árido nordestino, com ênfase naquelas consideradas com potencial medicinal e aromático;
b. Estudar o processo germinativo das sementes coletadas;
c. Desenvolver protocolos para propagação vegetativa;
d. Ampliar a coleção de espécies medicinais e aromáticas da Unidade Experimental Horto Florestal da UEFS;
e. Extrair e identificar compostos fitoquímicos das espécies coletadas;
f. Caracterizar os processos bioquímicos e obter perfis moleculares de sementes durante a germinação e sob condições de estresses abióticos;
g. Desenvolver protocolos para a conservação de sementes em câmara fria e em nitrogênio líquido (crioconservação) das espécies;
h. Desenvolver protocolos para a conservação de plantas estabelecidas invitro;
i. Formar recursos humanos;

SUBPROJETO II - Estudo multidisciplinar para o conhecimento das espécies arbóreas com potencial madeireiro da Serra da Jibóia, Bahia, Brasil;
a. Identificar o potencial madeireiro energético de um trecho de Mata da Serra da Jibóia, a partir da análise anatômica do lenho das espécies arbóreas endêmicas e raras;
b. Analisar a capacidade germinativa e formas de armazenamento das sementes de arbóreas endêmicas e raras;
c. Gerar um banco de amostras de DNA;

SUBPROJETO III - Estudos biogeográficos nos biomas do semi-árido baseados em dados de seqüência de DNA;
a. Estabelecer hipóteses sobre a biogeografia histórica da caatinga e campos rupestres com base em filogenias moleculares de grupos de plantas marcadoras destes biomas;

SUBPROJETO IV - Conservação e propagação in vitro de espécies de cactos nativos da Chapada Diamantina com potencial ornamental;
a. Testar diferentes condições de armazenamento das sementes;
b. Avaliar diferentes retardantes de crescimento in vitro na manutenção do crescimento mínimo de brotos regenerados;
c. Testar diferentes concentrações de reguladores de crescimento auxina/citocinina) na indução de brotações;
d. Verificar a estabilidade genética das plantas conservadas in vitro por meio do marcador molecular ISSR e análises cromossômicas;

SUBPROJETO V - Bioprospecção fitoquímica de espécies nativas do semi-árido;
a.Selecionar espécies nativas do semi-árido de acordo com o conhecimento etnofarmacológico ou por levantamentos quimiosistemáticos para a bioprospecção fitoquímica e analise dos produtos oriundos de abelhas nativas;
b. Descrever, como possíveis fatores de especificidade, os metabólitos secundários envolvidos nas interações entre espécies de insetos associados às espécies de plantas do semiárido;

CONSERVAÇÃO DE FAUNA SILVESTRE

  1. Estudos sobre a fisiologia reprodutiva visando a formação de um banco de germoplasma de caititus (Tayassu tajacu) machos.
     

    Dentre os mamíferos terrestres, o caititu também conhecido como cateto ou porco-do-mato (Tayassu tajacu), está entre as espécies mais caçadas devido à apreciação de sua carne e ao interesse internacional pelo seu couro (Bodmer et al., 1990). Em diversas regiões brasileiras, onde muitas vezes a atividade pecuária não atende de forma satisfatória às necessidades humanas, a carne de animais silvestres assume importante papel como fonte protéica, em particular para as populações carentes (Santos, 2002). Além da grande apreciação da carne, o couro é outra matéria-prima extraída do caititu que é bastante requisitada, principalmente no mercado internacional, para a fabricação de artigos de luxo como calçados finos, luvas e casacos, (Bodmer et al., 1997).
     
    De fato, o interesse econômico por carnes e couros de animais silvestres vem estimulando produtores a investirem em criações comerciais. Tais criações têm o intuito de diminuir a caça predatória e também de fornecer uma fonte alternativa de proteína para população (Nogueira Filho et al., 1999), bem como de permitir, ainda, uma produção de peles de boa qualidade, com grande demanda no mercado internacional. Além disso, as criações comerciais podem promover a preservação e gerenciamento da biodiversidade local (Albuquerque et al., 2007). O sucesso dessa nova atividade econômica, no entanto, implica em um bom conhecimento da biologia da espécie em cativeiro, inclusive de seu comportamento e reprodução.

     

  2. Estratégias reprodutivas de peixes em três regiões do semi-árido brasileiro.
     

    Quanto à ictiofauna no Brasil, acredita-se que a riqueza atual é bem menor em relação à que existia no passado devido a processos históricos, às alterações climáticas, e aos fatores antrópicos, que possivelmente alteraram sua composição original com extinções locais ou generalizadas (Rosa et al., 2003). Particularmente na região do semi-árido, a carência de água tem sido uma das principais ameaças para a ictiofauna. Apenas 2% do volume hídrico dos rios do mundo estão na zona árida e semi-árida. Com isso, as recargas das águas subterrâneas e os escoamentos de superfície podem se tornar escassos ou efêmeros. A conseqüência dessa carência hídrica é notada em rios e lagos que podem secar temporariamente, e no solo com a perda da umidade sob efeito dos processos de evaporação intensa (Rebouças, 2002).


    Os rios localizados em regiões áridas e semi-áridas apresentam duas fases de perturbação hidrológica. A primeira é marcada por um período de estiagem e a segunda por um período de chuvas intensas, variando sua intensidade conforme a região (Fisher et al., 1982). Esses eventos exercem influência direta no substrato, produtividade primária, biota aquática, bem como na população do seu entorno (Maltchik, 1999; Alkins-Koo, 2000; Medeiros & Maltchik, 2001; Whitford, 2002; Paugy, 2002; Cavalcanti et al., 2006; Lillebo et al., 2007; Chu et al., 2008; Skoulikidis & Amaxidis, 2009).

INTRODUÇÃO

Os projetos temáticos pretendem a longo prazo identificar ativos ambientais estratégicos que possam ser utilizados de forma sustentável, promovendo não só a conservação do ambiente como o desenvolvimento rural sustentável. Eles envolvem estudos sistemáticos, moleculares, químicos e bioquímicos, genéticos e ecológicos.

Estão sendo realizados estudos de filogenia molecular para avaliar afinidades evolutivas de espécies ornamentais e forrageiras, analisada a composição química de plantas aromáticas e determinada a atividade biológica de seus óleos voláteis visando aproveitamento econômico, analisadas a bioquímica e a atividade biológica de fungos visando a biosprospecção de seus produtos e pesquisada a reprodução de anuros e peixes, bem como a história natural de vespas e abelhas do semiárido brasileiro.

 

A partir do segundo ano, outras ações serão efetuadas em sinergia com o Novo Milênio do semiárido, como a propagação de espécies produtoras de metabólitos bioativos para fins farmacêuticos e a ampliação das atividades de bioprospecção de plantas, animais e fungos iniciadas durante o Instituto do Milênio do Semiárido.

BIOLOGIA REPRODUTIVA

Nidificação de abelhas e vespas sociais na Chapada Diamantina.

Os insetos formam um grupo extremamente diverso, e muito pouco se conhece sobre a história natural da maioria das espécies. Este projeto vem investigando os aspectos reprodutivos e a estrutura populacional de dois grupos de Hymenoptera, abelhas Centris (Apidae) e vespas sociais Epiponini (Vespidae), analisando os padrões de nidificação, as taxas de parasitismo.
Responsáveis: Cândida Maria Lima Aguiar & Gilberto M. M. Santos (UEFS).

Reprodução de Anuros em Campos Rupestres e Matas de Galeria no Parque Nacional da Chapada Diamantina, Bahia.

Os anuros exibem a maior diversidade de comportamentos reprodutivos e cuidados parentais conhecidos nos vertebrados terrestres, e a vocalização é um componente importante no comportamento reprodutivo da maioria das espécies. Esse projeto tem como objetivo estudar uma comunidade de anuros em campos rupestres e em matas de galerias do Parque Nacional da Chapada Diamantina, na Bahia, observando a composição de espécies reprodutivamente ativas ao longo de um ano e sua distribuição nos diferentes sítios reprodutivos, registrando a vocalização dos machos e analisando suas propriedades acústicas.
Responsável: Flora Acuña Juncá (UEFS).

Aspectos reprodutivos de peixes do médio curso do rio Paraguaçu, Bahia.

O rio Paraguaçu é o maior rio exclusivamente baiano, nascendo nas encostas úmidas da Chapada Diamantina e atravessando grande parte do semiárido baiano até desembocar na Baía de Todos os Santos. O objetivo desse projeto é investigar aspectos da reprodução das espécies mais importantes do trecho médio do rio Paraguaçu. O conhecimento das estratégias reprodutivas desses peixes será fundamental para a implementação de medidas de manejo e preservação de suas populações.
Responsável: Alexandre Clistenes de Alcântara Santos (UEFS).

FILOGENIA E VARIABILIDADE GENÉTICA DE PLANTAS

Plantas ornamentais e forrageiras.

Dentre as espécies do semiárido se destacam algumas de interesse ornamental especialmente nas famílias Orchidaceae, Cactaceae e Eriocaulaceae, e muitas espécies forrageiras, especialmente em Leguminosae. Foram selecionadas nesta primeira fase do projeto espécies e grupos de interesse ornamental para estudos de filogenia e variabilidade genética.

 

Estão sendo realizados estudos filogenéticos em orquídeas, especialmente no gênero Galeandra (Orchidaceae), e na família das sempre vivas, especialmente em Paepalanthus (Eriocaulaceae) e estudos de variabilidade genética em Cattleya elongata (Orchidaceae), Syngonanthus mucugensis e S. curralensis (Eriocaulaceae) e em Melocactus glaucescens e M. paucispinus (Cactaceae).
Responsáveis: Eduardo Leite Borba (UFMG) & Cássio van den Berg (UEFS).

FITOQUÍMICA

Plantas do Semiárido.

As plantas apresentam uma ampla gama de componentes químicos ainda pouco conhecidos e que podem vir a ser utilizados no tratamento de doenças ou como caráter taxonômico em inferências sobre relações de parentesco. Nesse projeto, estão sendo realizadas essas duas abordagens. Um dos estudos está explorando a química de óleos essenciais em Lamiaceae, procurando avaliar seu potencial antimicrobiano. O outro estudo busca identificar alcalóides em espécies da subtribo Pleurothallidinae (Orchidaceae) que possam subsidiar estudos sistemáticos para a delimitação de gêneros.
Responsável: Angélica Maria Lucchese (UEFS).

PROSPECÇÃO DE COMPOSTO BIOATIVOS DE MICROORGANISMOS

Os microorganismos são capazes de produzir uma grande diversidade de metabólitos secundários, muitos deles são utilizados no tratamento de doenças humanas (e.g. antibióticos). A possibilidade de produzir tais compostos em larga escala tornou a prospecção microbiana e enzimática uma atividade biotecnológica importantíssima para a indústria farmacêutica. Neste projeto, estão sendo isolados e identificados microorganismos de diversos grupos (bactérias, leveduras e fungos filamentosos) do semiárido brasileiro para que suas atividades microbianas e enzimáticas possam ser analisadas.
Responsável: Aristóteles Góes Neto (UEFS).

PPBIO
UEFS

PROGRAMA DE PESQUISA DE BIODIVERSIDADE DO SEMIÁRIDO

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE
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