Cyanobacteria growth

Ricardo M. Borges, Gabriela de Assis Ferreira, Paulo Iiboshi Hargreaves, Fernanda Chagas, Fernanda FOC Chagas

Published: 2023-09-19 DOI: 10.17504/protocols.io.4r3l22o8xl1y/v2

Abstract

Este documento tem como objetivo apresentar um protocolo abrangente para o cultivo de cianobactérias em meio aquático salino. O protocolo incorpora informações detalhadas sobre a composição das soluções, cálculos fundamentais e volumes requeridos para a execução bem-sucedida de todo o procedimento. É pertinente ressaltar que as taxas de crescimento podem manifestar consideráveis variações interspecíficas entre as diferentes estirpes de cianobactérias.

Steps

Preparo Anterior ao Cultivo

1.

A quantidade de frascos Erlenmeyer de 500 mL necessária variará conforme o número de amostras a serem produzidas. Siga o seguinte esquema:

  • X amostras em quintuplicatas (x5)
  • Cepa Controle de Qualidade Externo ( CCRM0280 ) em quintuplicatas (x5)
  • Amostras Branco de Meio de Cultivo (2 frasco Erlenmeyer tratado da mesma forma com meio e nutrientes, mas sem a etapa de inoculação)

Por exemplo: se estivermos comparando 3 espécies diferentes, serão necessários (3*5) + 5 + 2 (=22) frascos no total.

2.

Preenchimento do Arquivo Metadata:

  • Código das amostras
  • Código das cepas
  • Espécie
  • Meios de cultivo
  • Data de início
  • Datas de adição dos nutrientes
  • Data de coleta da biomassa
  • Método de extração (média polaridade: Diclorometano-Metanol)
  • Método de extração 2 (alta-polaridade: Metanol-Água)
  • Comentários

Lembre-se de seguir essas etapas para um registro completo e preciso das informações relacionadas ao experimento.

Material

3.

Frascos Erlenmeyer de 500 mL* Frascos tipo Scotch de 250 mL e de 1 litro

  • Tubos de centrifuga de 50 mL do tipo Falcon
  • Alças estéreis
  • Reagentes para preparo das soluções estoque (ver abaixo)
  • Centrífuga de Bancada Refrigerada (Hettich Modelo 320R, Tuttlingen, Alemanha)
  • SpeedVac (Christ modelo RVC 2-25, Osterode am Harz, Alemanha) no LabMeta - Instituto de Química - UFRJ
  • Liofilizador (modelo L120, Liotop, Brazil)
4.

Preparo das Soluções Estoque:

Solução Estoque de NaNO3 : 3 :

  • Utilize um frasco devidamente lavado (lavado previamente com extran 5% e rinsado com água destilada até exaustão)
  • Acrescente 7,5 g de NaNO3 (NEON, p# 01813) a 100 mL de água destilada
  • Armazene a solução sob resfriamento em geladeira

Uso: 1 mL para cada 1 litro de meio.

5.

Solução Estoque de NaH2PO4•H2O : 2PO4•H2O :

  • Utilize um frasco previamente lavado (lavado previamente com extran 5% e rinsado com água destilada até exaustão)
  • Adicione 0,5 g de NaH2PO4•H2O (NEON, p# 01415) a 100 mL de água destilada
  • Armazene a solução sob resfriamento em geladeira

Uso: 1 mL para cada 1 litro de meio.

6.

Solução Estoque de Metais-Traço:

  • Utilize um frasco lavado (lavado previamente com extran 5% e rinsado com água destilada até exaustão).

  • Adicione os seguintes componentes:

  • 23 mg de ZnSO4•7H2O

  • 152 mg de MnSO4•H2O

  • 7,3 mg de Na2MoO4•2H2O

  • 14 mg de CoSO4•7H2O

  • 6,8 mg de CuCl2•2H2O

  • 4,6 g de Fe(NH4)2(SO4)2•6H2O

  • 4,4 g de Na2EDTA•2H2O Complete o volume com água destilada até 1 litro.

  • Armazene a solução sob resfriamento em geladeira

Uso: 1 mL para cada 1 litro de meio.

7.

Solução Estoque de Vitaminas:

  • Utilize um frasco que tenha sido previamente lavado (lavado previamente com extran 5% e rinsado com água destilada até exaustão).

  • Adicione os seguintes componentes:

  • 200 mg de Tiamina

  • 10 mL (0,1 g) de Biotina

  • 1 ml (1 g/l) de Cianocobalamina Complete o volume com água destilada até 1 litro.

  • Armazene a solução sob resfriamento em geladeira

Uso: Após a autoclavagem do meio o, adicione 1 mL para cada 1 litro de meio. .

8.

Preparo de Solução Estoque de Nutrientes:

  • Misture:
  • 20 ml da Solução Estoque de NaNO3
  • 20 ml da Solução Estoque de NaH2PO4.H2O
  • 1 ml da Solução Estoque de Vitaminas
  • 1 ml da Solução Estoque de Metais-Traço
  • Filtração em filtro em 0.22 um
  • Armazene a solução sob resfriamento
9.

Preparo dos Tampões de Algodão:

Materiais necessários: algodão hidrofóbico, gaze, tesoura, barbante.

  • Corte um pedaço de gaze do tamanho da palma da mão.
  • Abra a gaze e insira parte dela dentro do frasco.
  • Coloque o algodão hidrofóbico dentro da gaze que está dentro da boca do frasco.
  • Continue inserindo algodão até que, ao retirar a gaze com o algodão do frasco, um som semelhante a "puf" seja ouvido (indicando o vácuo causado pelo Tampão ) .
  • Corte um pedaço de barbante.
  • Amarre a gaze com o barbante, assegurando que fique bem acima do algodão (sem deixar espaço).
  • Corte o excesso de barbante e gaze.
  • Verifique se o Tampão está um pouco acima da boca do vidro.
  • Se necessário, ajuste sua posição.
  • Autoclave : 15 minutos a 15 min a 121oC.
  • Seque o frasco tampado com os Tampões de algodão na estufa por 8-12 horas a 70°C.

Garanta que cada etapa seja seguida de maneira precisa para assegurar a qualidade do meio de cultivo e dos procedimentos subsequentes.

Os Tampões de algodão são reutilizadas de um cultivo para o próximo. Ao final do cultivo, é suficiente secá-las em uma estufa para evitar a proliferação de fungos.

10.

Preparo do Meio de Cultivo F/2:

  • Para 1 litro de água destilada, adicione:

  • 41,5 gramas de sal marinho para aquario (Reef Salt)

  • 1 mL de Solução Estoque de NaNO3

  • 1 mL de Solução Estoque de NaH2PO4•H2O

  • 1 mL de Solução Estoque de Metais-Traço

  • Autoclave: 15 minutos a 15 min a 121oC

  • Aguarde o resfriamento.

  • Adicione 0,5 mL da Solução Estoque de vitaminas antes de usar.

11.

Separe todos os frascos Erlenmeyer de 500 mL

  • Lave-os com Extran a 5%.
  • Enxágue-os abundantemente com água destilada.

Importante considerar o número de cepas e réplicas a serem cultivadas.

12.

Prepare os Tampões de algodão para vedar os cultivos

13.

Autoclave os frascos previamente lavados com os Tampões de algodão

  • Autoclave : 15 minutos a 15 min a 121oC.
  • Seque o frasco tampado com os Tampões de algodão na estufa por 8-12 horas a 70°C.
14.

Autoclave os frascos contendo o meio de cultivo F/2

  • Para 22 frascos: 22 x 200 ml = 4.4 litros (arredondado para 5 litros).
  • Prepare a solução em um frasco de 5 litros e divida em frascos Schott de 1 litro.
  • Autoclave : 15 minutos a 15 min a 121oC.
15.

Após o meio de cultivo resfriar, adicione 0,5 mL de solução de vitaminas (previamente filtrada em filtro de seringa: 0.22 um )

  • Nota: Não utilize o filtro de seringa de 0.45 um
16.

Identifique cada frasco Erlenmeyer com etiquetas contendo código (rastreável na lista de amostras do projeto) e data de produção* As datas de produção de cada espécime, adição de solução de nutrientes e coletas de biomassa devem ser documentadas na lista de amostras do projeto.

  • Garanta que cada etapa seja realizada de forma meticulosa para assegurar um início apropriado para o cultivo e um rastreamento confiável dos processos subsequentes.

Inoculação

17.

Utilizando alças estéreis, proceder à coleta da biomassa de um cultivo previamente preparado

  • Quantidade: "tufo" com dimensões semelhantes a uma moeda de 50 centavos.
  • É imperativo realizar todas as operações utilizando luvas descartáveis e minimizar a exposição ao fluxo de ar.
  • Vede adequadamente os frascos Erlenmeyer com os Tampões de algodão preparados anteriormente.

Manutenção do Cultivo

18.

Para manter as cianobactérias em fase logarítmica, é essencial fornecer alimentação frequente por meio da adição da Solução Estoque de Nutrientes , preparada previamente

  • Em cada cultivo, é recomendado adicionar 200 μL da Solução Estoque de Nutrientes .

A necessidade de nutrientes nas cianobactérias pode ser visualizada pela sua coloração verde característica.

Coleta da biomassa e tratamento

19.

O período de cultivo está estipulado em:

  • 28 dias.
  • Com a adição da Solução Estoque de Nutrientes a cada intervalo de 7 dias.
20.

Ao término dos 28 dias, de cada frasco Erlenmeyer, será coletada uma quantidade que corresponda visualmente a 80-90% da biomassa

  • Permitiremos que cada espécime continue seu crescimento até que seja necessário interrompê-lo.
  • Inicialmente, podemos fixar um limite de 4 meses para cada espécime.
21.

Transfira o meio de cultivo de cada frasco Erlenmeyer com a biomassa para um tubo cônico de centrífuga de 50 mL (tipo Falcon), devidamente identificado com etiqueta (correspondente ao código de referência na lista de amostras)

  • Centrifugue : 3011 xg (4500 rpm) por 15 minutos a 4°C
  • Descarte o sobrenadante
  • Continue transferindo o conteúdo de cada frasco Erlenmeyer, centrifugando e descartando o sobrenadante até completa eliminação de todo o conteúdo aquoso
  • Registre o volume de biomassa obtido (foto para arquivo)
22.

Submeta cada amostra devidamente identificada a processo de liofilização à secura

  • Cada amostra deve ser identificada separadamente em tubos Falcon limpos e semi-rosqueados (para nao haver contaminação cruzada das amostras)
  • Inserir detalhes e observações pertinentes no Metadata.
  • Sempre armazene em freezer a -20 oC

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