Biodiversity and biotechnological potential of cyanobacteria from the region of El Jadida, Morocco

Abstract

Morocco has been a target of few studies despite its excellent potential for research and discovery of new species of cyanobacteria with biotechnological interest. Taking this into account, this work had as the main objective of to know the diversity of terrestrial, marine and freshwater cyanobacteria in the region of El Jadida, in Morocco. In this way, strains were isolated from samples collected in the El Jadida region. Subsequently, the isolated strains were morphologically characterized, where their main characteristics were analysed, such as color, shape, and dimensions. Then, the 16S rRNA gene of 11 isolated strains was sequenced, with that information the genus of the isolates was known and later a phylogenetic tree was built. In order to assess the toxic potential of the isolates, PCR detected the genes responsible for the production of the main cyanotoxins (cylindrospermopsin, saxitoxin, anatoxin, microcystins and nodularins). Finally, one of the isolated strains, strain 1, was selected to carry out three biotechnological tests: antioxidant, anti-obesity and anti-inflammatory. Regarding the experimental results, 15 strains of cyanobacteria were isolated, 11 filamentous and 4 cocoids. Of the 11 strains sequenced, there is a possibility that some of them are new genera of cyanobacteria, yet to be described. Of the isolated strains, 3 demonstrated toxic potential, and in 1 of them the genes responsible for the production of cylinderspermopsin were detected and in 2 of them the genes responsible for the production of nodularins were detected. Regarding biotechnological tests, strain 1 showed pro-oxidant activity and there was no anti-obesity behavior or anti-inflammatory activity. The entire project was developed in partnership with CIIMAR (Interdisciplinary Center for Marine and Environmental Research), under the EBB (European Marine Biological Resource Center Biobank) and EMERTOX (Emergent Marine Toxins in the North Atlantic and the Mediterranean) projects.

Marrocos, por ser um local alvo de poucos estudos, representa uma fonte com excelente potencial para a pesquisa e descoberta de novas espécies de cianobactérias com interesse biotecnológico. Tendo isso em conta, este trabalho teve como principal objetivo conhecer a diversidade de cianobactérias terrestres, marinhas e de água doce da região de El Jadida, em Marrocos. Para tal, procedeu-se ao isolamento de estirpes a partir das amostras recolhidas na região de El Jadida. Posteriormente as estirpes isoladas foram caracterizadas morfologicamente, onde foram registadas as suas principais características, tais como, cor, forma e dimensões. De seguida procedeu-se à sequenciação do gene 16S rRNA de 11 estirpes isoladas, com essa informação conheceu-se o género dos isolados e posteriormente foi contruída uma árvore filogenética. Para avaliar o potencial tóxico dos isolados, através de PCR fez-se a deteção dos genes responsáveis pela produção das principais cianotoxinas (cilindrospermopsina, saxitoxina, anatoxina, microcistinas e nodularinas). Por fim, uma das estirpes isoladas, a estirpe 1, foi selecionada para a realização de três ensaios biotecnológicos: antioxidante, antiobesidade e anti-inflamatório. Relativamente aos resultados experimentais, foram isoladas 15 estirpes de cianobactérias, sendo 11 filamentosas e 4 cocoides. Das 11 estirpes sequenciadas, existe a possibilidade de algumas pertencerem a novos géneros de cianobactérias, ainda por descrever. Das estirpes isoladas, 3 demonstraram potencial tóxico, sendo que em 1 delas foram detetados os genes responsáveis pela produção de cilindrospermopsina e em 2 delas foram detetados os genes responsáveis pela produção de nodularinas. Relativamente aos ensaios biotecnológicos, a estirpe 1 apresentou atividade pro-oxidante e não se verificou um comportamento anti-obesidade, nem atividade antiinflamatória. Todo o projeto foi desenvolvido em parceria com o CIIMAR (Centro Interdisciplinar de Investigação Marinha e Ambiental), no âmbito dos projetos EBB (European Marine Biological Resource Centre Biobank) e EMERTOX (Emergent Marine Toxins in the North Atlantic and the Mediterranean).