Influência de fatores físicos, químicos e biológicos sobre a sobrevivência e sobre a qualidade sanitária de ostras (Crassostrea spp.) em diferentes regiões do Brasil / Aline Horodesky

Orientador : Prof. Dr. Antonio OstrenskyCoorientadora : Dra. Gisela G. Castilho-WestphalTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Zoologia. Defesa: Curitiba, 21/02/2017Inclui referências ao final de cada capítuloArea de concentração: ZoologiaResumo: Esta tese foi dividida em cinco capítulos relacionados à cadeia produtiva brasileira de ostras do gênero Crassostrea. No Capítulo I avaliou-se, em condições laboratoriais, a sobrevivência e a histopatologia de C. gasar expostas a diferentes salinidades. Ostras foram submetidas à aclimatação gradual a 14 salinidades entre 0 e 65 UPS e sua sobrevivência foi monitorada diariamente por até 365 dias. Foram definidas três faixas de tolerância à salinidade (ótima: 4 a 40 UPS; tolerável: 2,1 a 3,9 e 41 a 49 UPS; e, intolerável: 0 a 2 e > 50 UPS), a partir dos dados de sobrevivência. A salinidade não induziu alterações teciduais. No Cap. II analisou-se a eficácia de seis métodos de redução de organismos epibiontes em ostras (exposição à água doce; à água hipersalina; à água com hipoclorito de sódio; à água contendo solução de amônia quaternária; exposição ao ar e limpeza por hidrojateamento). Foram identificados 56.407 organismos epibiontes, pertencentes a nove filos, principalmente Arthropoda, Mollusca e Annelida. Os tratamentos com água doce e hidrojateamento foram os mais eficazes na redução de epibiontes e resultaram em uma menor mortalidade de ostras. No Cap. III avaliou-se a microbiota bacteriana de ostras cultivadas em sete estados do Nordeste brasileiro, a partir da metagenômica, durante períodos de seca e de chuvas. Foram identificados 106 gêneros de bactérias pertencentes a 103 famílias, 70 ordens, 39 classes e 21 filos. Dos gêneros identificados, 40 foram de bactérias potencialmente patogênicas para os seres humanos e seis para ostras, sendo os mais prevalentes Mycoplasma, Propionigenium, Psychrilyobacter e Arcobacter. No Cap. IV abordou-se a influência das condições de armazenamento sobre a microbiota bacteriana de ostras vivas. Ostras foram expostas a dois tratamentos (TI=imersão em água; TII=exposição ao ar), em cinco temperaturas entre 5 e 25°C, por 10 dias. As ostras imersas em água apresentaram maior quantidade de gêneros bacterianos (n=163) quando comparadas àquelas expostas ao ar (n=104). Foram identificados 59 gêneros potencialmente patogênicos para os seres humanos (TI=56 e TII=45). Recomenda-se que durante o armazenamento e a comercialização, as ostras vivas sejam expostas ao ar entre 5 e 25°C, em substituição a técnica de imersão em água, por ser esse um método mais eficaz e seguro. No Cap. V caracterizou-se a microbiota bacteriana em ostras comercializadas no estado do Paraná, em diferentes formas de apresentação comercial, por metagenômica. Foram analisadas amostras de ostras in natura, minimamente processadas (congeladas inteiras) e ultraprocessadas (carpaccio, ostras prontas para gratinar ou ostras com molho branco) provenientes de supermercados, peixarias e fazendas de cultivo de cinco mesorregiões do estado do Paraná. Foram identificados 88 gêneros bacterianos pertencentes a 80 famílias, 45 ordens, 24 classes e 15 filos. Havia bactérias relacionadas à qualidade da água de cultivo (Vibrio, Bacteroides), a forma de armazenamento (Shewanella, Psychrobacter, Acinetobacter e Pseudoaltermonas), aos ingredientes utilizados nas amostras ultraprocessadas (Lactobacillus) e à manipulação (Streptococcus). A microbiota bacteriana das ostras comercializadas no Paraná esteve associada à apresentação desse alimento. Também foram identificadas bactérias potencialmente patogênicas e que não são alvo de monitoramento pela legislação sanitária brasileira. A partir dos resultados pode-se afirmar que fatores físicos, químicos e biológicos, testados no presente estudo, tiveram influência direta sobre a sobrevivência e a qualidade microbiológica de ostras cultivadas e comercializadas em diferentes regiões brasileiras. Palavras-chave: cultivo; ostreicultura; patogenicidade; microbiologia; metagenômicaAbstract: This thesis is divided in five chapters related to the Brazilian productive chain of oysters of the genus Crassostrea. In Chapter I, the survival and histopathology of C. gasar exposed to different salinities were evaluated under laboratory conditions. Oysters underwent gradual acclimatization at 14 salinities between 0 and 65 UPS and their survival was monitored daily for up to 365 days. Three ranges of tolerance to salinity were identified (optimal: 5 to 35 UPS, tolerable: 3, 4 and 40 UPS, and intolerable: 0 to 2 and 45 to 65 UPS). Salinity did not induce tissue changes. The effectiveness of six methods of reducing biofouling in oysters (exposure to fresh water, hypersaline water, water with sodium hypochlorite, water containing quaternary ammonia solution, air exposure and cleaning by Hydro blasting). We identified 56.407 biofouling organisms belonging to nine phyla, mainly Arthropoda, Mollusca and Annelida. Freshwater and hydro blasting treatments were the most effective in reducing biofouling and resulted in lower oyster mortality. In Chapter III the bacterial microbiota of oysters framed in seven Brazilian Northeast states was evaluated by sequencing of next generation during periods of drought and rainfall. We identified 106 genera of bacteria belonging to 103 families, 70 orders, 39 classes and 21 phyla. Of the genera identified, 40 were from bacteria potentially pathogenic to humans and six to oysters, the most prevalent being Mycoplasma, Propionigenium, Psychrilyobacter and Arcobacter. In Chapter IV the influence of the storage conditions on the bacterial microorganism of live oysters was discussed. Oysters were exposed to two treatments (TI = immersion in water; TII = air exposure), at five temperatures between 5 and 25 ° C, for 10 days. Oysters immersed in water had a higher amount of bacterial (n = 163) compared to those exposed to air (n = 104). Fifty-nine genera were identified as potentially pathogenic for humans (TI = 56 and TII = 45). It is recommended that during live storage and marketing live oysters are exposed to air at 5 to 25 °C, replacing the immersion technique in water, as this is a more effective and safe method. In Chapter V the bacterial microbiota was characterized in oysters commercialized in the state of Paraná, in different forms of commercial presentation, by sequencing of new generation DNA. Samples of live, minimally processed (whole frozen) and ultraprocessed oysters (carpaccio, oysters ready for gratin or oysters with white sauce) were analyzed from supermarkets, fishmongers and farms of five mesoregions from the state of Paraná. We identified 88 bacterial genera belonging to 80 families, 45 orders, 24 classes and 15 phyla. There were bacteria related to the quality of cultured water (Vibrio, Bacteroides), the storage form (Shewanella, Psychrobacter, Acinetobacter and Pseudoaltermonas), the ingredients used in the samples ultraprocessed (Lactobacillus) and manipulation (Streptococcus). The bacterial microbiota of oysters marketed in Paraná was associated with the presentation of this food. Potentially pathogenic bacteria have also been identified and are not subject to monitoring by Brazilian sanitary legislation. Our results suggest that physical, chemical and biological factors, tested in the present study, display a direct influence on survival and microbiological quality of oysters farmed and commercialized in different Brazilian regions. Keywords: cultivation; oyster farming; patogenicity; microbiology; metagenômica

Influência de fatores físicos, químicos e biológicos sobre a sobrevivência e sobre a qualidade sanitária de ostras (Crassostrea spp.) em diferentes regiões do Brasil

Orientador: Prof. Dr. Antonio OstrenskyCoorientadora: Dra. Gisela G. Castilho-WestphalTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Zoologia. Defesa: Curitiba, 21/02/2017Inclui referênciasÁrea de concentração: ZoologiaResumo: Esta tese foi dividida em cinco capítulos relacionados à cadeia produtiva brasileira de ostras do gênero Crassostrea. No Capítulo I avaliou-se, em condições laboratoriais, a sobrevivência e a histopatologia de C. gasar expostas a diferentes salinidades. Ostras foram submetidas à aclimatação gradual a 14 salinidades entre 0 e 65 UPS e sua sobrevivência foi monitorada diariamente por até 365 dias. Foram definidas três faixas de tolerância à salinidade (ótima: 4 a 40 UPS; tolerável: 2,1 a 3,9 e 41 a 49 UPS; e, intolerável: 0 a 2 e > 50 UPS), a partir dos dados de sobrevivência. A salinidade não induziu alterações teciduais. No Cap. II analisou-se a eficácia de seis métodos de redução de organismos epibiontes em ostras (exposição à água doce; à água hipersalina; à água com hipoclorito de sódio; à água contendo solução de amônia quaternária; exposição ao ar e limpeza por hidrojateamento). Foram identificados 56.407 organismos epibiontes, pertencentes a nove filos, principalmente Arthropoda, Mollusca e Annelida. Os tratamentos com água doce e hidrojateamento foram os mais eficazes na redução de epibiontes e resultaram em uma menor mortalidade de ostras. No Cap. III avaliou-se a microbiota bacteriana de ostras cultivadas em sete estados do Nordeste brasileiro, a partir da metagenômica, durante períodos de seca e de chuvas. Foram identificados 106 gêneros de bactérias pertencentes a 103 famílias, 70 ordens, 39 classes e 21 filos. Dos gêneros identificados, 40 foram de bactérias potencialmente patogênicas para os seres humanos e seis para ostras, sendo os mais prevalentes Mycoplasma, Propionigenium, Psychrilyobacter e Arcobacter. No Cap. IV abordou-se a influência das condições de armazenamento sobre a microbiota bacteriana de ostras vivas. Ostras foram expostas a dois tratamentos (TI=imersão em água; TII=exposição ao ar), em cinco temperaturas entre 5 e 25°C, por 10 dias. As ostras imersas em água apresentaram maior quantidade de gêneros bacterianos (n=163) quando comparadas àquelas expostas ao ar (n=104). Foram identificados 59 gêneros potencialmente patogênicos para os seres humanos (TI=56 e TII=45). Recomenda-se que durante o armazenamento e a comercialização, as ostras vivas sejam expostas ao ar entre 5 e 25°C, em substituição a técnica de imersão em água, por ser esse um método mais eficaz e seguro. No Cap. V caracterizou-se a microbiota bacteriana em ostras comercializadas no estado do Paraná, em diferentes formas de apresentação comercial, por metagenômica. Foram analisadas amostras de ostras in natura, minimamente processadas (congeladas inteiras) e ultraprocessadas (carpaccio, ostras prontas para gratinar ou ostras com molho branco) provenientes de supermercados, peixarias e fazendas de cultivo de cinco mesorregiões do estado do Paraná. Foram identificados 88 gêneros bacterianos pertencentes a 80 famílias, 45 ordens, 24 classes e 15 filos. Havia bactérias relacionadas à qualidade da água de cultivo (Vibrio, Bacteroides), a forma de armazenamento (Shewanella, Psychrobacter, Acinetobacter e Pseudoaltermonas), aos ingredientes utilizados nas amostras ultraprocessadas (Lactobacillus) e à manipulação (Streptococcus). A microbiota bacteriana das ostras comercializadas no Paraná esteve associada à apresentação desse alimento. Também foram identificadas bactérias potencialmente patogênicas e que não são alvo de monitoramento pela legislação sanitária brasileira. A partir dos resultados pode-se afirmar que fatores físicos, químicos e biológicos, testados no presente estudo, tiveram influência direta sobre a sobrevivência e a qualidade microbiológica de ostras cultivadas e comercializadas em diferentes regiões brasileiras.Abstract: This thesis is divided in five chapters related to the Brazilian productive chain of oysters of the genus Crassostrea. In Chapter I, the survival and histopathology of C. gasar exposed to different salinities were evaluated under laboratory conditions. Oysters underwent gradual acclimatization at 14 salinities between 0 and 65 UPS and their survival was monitored daily for up to 365 days. Three ranges of tolerance to salinity were identified (optimal: 5 to 35 UPS, tolerable: 3, 4 and 40 UPS, and intolerable: 0 to 2 and 45 to 65 UPS). Salinity did not induce tissue changes. The effectiveness of six methods of reducing biofouling in oysters (exposure to fresh water, hypersaline water, water with sodium hypochlorite, water containing quaternary ammonia solution, air exposure and cleaning by Hydro blasting). We identified 56.407 biofouling organisms belonging to nine phyla, mainly Arthropoda, Mollusca and Annelida. Freshwater and hydro blasting treatments were the most effective in reducing biofouling and resulted in lower oyster mortality. In Chapter III the bacterial microbiota of oysters framed in seven Brazilian Northeast states was evaluated by sequencing of next generation during periods of drought and rainfall. We identified 106 genera of bacteria belonging to 103 families, 70 orders, 39 classes and 21 phyla. Of the genera identified, 40 were from bacteria potentially pathogenic to humans and six to oysters, the most prevalent being Mycoplasma, Propionigenium, Psychrilyobacter and Arcobacter. In Chapter IV the influence of the storage conditions on the bacterial microorganism of live oysters was discussed. Oysters were exposed to two treatments (TI = immersion in water; TII = air exposure), at five temperatures between 5 and 25 ° C, for 10 days. Oysters immersed in water had a higher amount of bacterial (n = 163) compared to those exposed to air (n = 104). Fifty-nine genera were identified as potentially pathogenic for humans (TI = 56 and TII = 45). It is recommended that during live storage and marketing live oysters are exposed to air at 5 to 25 °C, replacing the immersion technique in water, as this is a more effective and safe method. In Chapter V the bacterial microbiota was characterized in oysters commercialized in the state of Paraná, in different forms of commercial presentation, by sequencing of new generation DNA. Samples of live, minimally processed (whole frozen) and ultraprocessed oysters (carpaccio, oysters ready for gratin or oysters with white sauce) were analyzed from supermarkets, fishmongers and farms of five mesoregions from the state of Paraná. We identified 88 bacterial genera belonging to 80 families, 45 orders, 24 classes and 15 phyla. There were bacteria related to the quality of cultured water (Vibrio, Bacteroides), the storage form (Shewanella, Psychrobacter, Acinetobacter and Pseudoaltermonas), the ingredients used in the samples ultraprocessed (Lactobacillus) and manipulation (Streptococcus). The bacterial microbiota of oysters marketed in Paraná was associated with the presentation of this food. Potentially pathogenic bacteria have also been identified and are not subject to monitoring by Brazilian sanitary legislation. Our results suggest that physical, chemical and biological factors, tested in the present study, display a direct influence on survival and microbiological quality of oysters farmed and commercialized in different Brazilian regions

Avaliação ictiofaunística em ambientes expostos ao acidente com óleo combustível na Serra do Mar, Estado do Paraná

Resumo: Em 16 de fevereiro de 2001 ocorreu um incidente envolvendo vazamento de óleo diesel do poliduto OLAPA, na Serra do Mar, no estado do Paraná. Logo após o rompimento de uma tubulação, parte do óleo vazado atingiu diversos rios da região expondo-os aos contaminantes encontrados neste derivado de petróleo. Dez anos após este acidente o presente trabalho objetivou avaliar em termos de comunidade, população e indivíduo se há indícios de alterações na ictiocenose encontrada nestes ambientes. Para isso, foram escolhidos os rios do Meio e Sagrado (Tratamento) por terem sido expostos ao óleo, assim como três outros rios (Pinto, Passa Sete e Marumbi) não expostos ao óleo, entretanto, com características ambientais semelhantes àquelas apresentadas pelos rios expostos. Apesar de apresentarem semelhanças para a altitude, regime de vazão e proximidade, os parâmetros físicos e químicos ao serem avaliados demonstraram que os cinco rios estudados possuem maior similaridade entre as bases de um mesmo rio que propriamente entre bases supostamente semelhantes, mas localizadas em rios diferentes. A composição de espécies da comunidade ictíica encontrada nos rios estudados, assim como os parâmetros biométricos mensurados nas espécies coletadas, diferiram entre os grupos Tratamento e Controle e consequentemente entre os rios. Ao realizar testes de proporção para as variáveis biométricas que apresentaram diferenças significativas não foi constatado diferenças expressivas entre elas. Os parâmetros reprodutivos representados pela proporção sexual e desenvolvimento gonadal demonstraram que as três espécies escolhidas como indicadoras da qualidade ambiental (Mimagoniates microlepis, Scleromystax barbatus e Rineloricaria sp.) apresentaram uma dinâmica reprodutiva estabilizada e que as diferenças encontradas entre os estádios de maturação gonadal está relacionado ao baixo número de espécimes coletados no grupo Tratamento. A partir dos resultados encontrados foi possível concluir que a comunidade ictíica, a estrutura da população e os aspectos reprodutivos estão sendo fortemente influenciadas pelas características ambientais encontradas nos diferentes rios, não demonstrando evidências expressivas de alterações causadas pelo vazamento de óleo dez anos antes

Diversidade ictiofaunística de três tributários do rio São Francisco, Brasil

We evaluated fish diversity in three tributaries of the São Francisco River, one of the largest watercourses in Brazil. The study site is in the sub-basin of the Carinhanha River [Carinhanha, Cocos (I and II) and Itaguari Rivers], located in the South region of the Bahia state. These rivers are crossed by bridges of the federal highway BR-135. After sampling, upstream and downstream from each bridge, during drought and rain seasons, 3,520 specimens of fish (57 species, 21 families) were captured. The species with highest occurrence were Astyanax cf. taeniatus, Serrapinnus heterodon, Astyanax bimaculatus and Astyanax cf. rivularis. During drought season, the number of specimens captured was higher, leading to an increase of species dominance. In the rainy season, species diversity was higher with a greater distribution of individuals among species. The data indicate the maintenance of the fish faunal structure despite anthropogenic activities on the studied areas.O presente estudo fornece informações sobre a diversidade de peixes em três tributários do rio São Francisco, um dos mais importantes cursos d'água do Brasil e da América do Sul. A área de estudo, localizada na sub-bacia do rio Carinhanha (rios Carinhanha, Cocos segmento I e II e Itaguari), no estado da Bahia, envolve rios que estão em processo de interceptação pela rodovia federal BR-135. Amostragens realizadas tanto a jusante quanto a montante da rodovia, em períodos de seca e de chuva, levaram à captura de 3.520 exemplares (57 espécies; 21 famílias). As espécies de maior ocorrência foram Astyanax cf. taeniatus, Serrapinnus heterodon, Astyanax bimaculatus e Astyanax cf. rivularis.  No período de seca houve maior número de capturas e dominância de espécies. No período chuvoso registrou-se maior diversidade de espécies e maior distribuição de indivíduos entre as espécies. Os dados indicam a manutenção da estrutura ictiofaunística, apesar das ações antrópicas sofridas pelos ambientes estudados

Effects of salinity on the survival and histology of oysters Crassostrea gasar (Adanson, 1757)

Water salinity is among the most important factors influencing the distribution, abundance, growth, and survival of Crassostrea gasar, an important aquaculture resource grown in estuarine environments in diverse regions of the world. The goal of the present work was to evaluate the effects of different salinities on survival and the tissues of C. gasar under laboratory conditions. Two experiments were performed using adult oysters from five marine farms located in the bay of Guaratuba, Brazil. In Experiment 1, the daily survival rates were evaluated after the oysters were submitted to gradual acclimatization at salinities ranging from 0 to 65 gL-1 and maintained in the laboratory without feeding for up to 365 days. In Experiment 2, the oysters were exposed to salinity from 0 to 50 gL-1 for up to 30 days without feeding and possible histological alterations caused by salinity were assessed. Three tolerance ranges of C. gasar to salinity were identified: "Optimal" (between 4 and 40 gL-1), "Tolerable" (between 2.1 and 3.9 and between 41 and 50 gL-1) and "Intolerable" (less than 2 and greater than 50 gL-1). No evidence of histological alterations was observed in oysters exposed to the different salinities

Monitoring fish communities through environmental DNA metabarcoding in the fish pass system of the second largest hydropower plant in the world

The Itaipu Hydroelectric Power Plant is the second largest in the world in power generation. The artificial barrier created by its dam imposes an obstacle for fish migration. Thus, in 2002, a fish pass system, named Piracema Channel, was built to allow fish to access areas upstream of the reservoir. We tested the potential of environmental DNA metabarcoding to monitor the impact of both the dam and associated fish pass system in the Paraná River fish communities and to compare it with traditional monitoring methods. Using a fragment of the 12S gene, we characterized richness and community composition based on amplicon sequence variants, operational taxonomic units, and zero-radius OTUs. We combined GenBank and in-house data for taxonomic assignment. We found that different bioinformatics approaches showed similar results. Also, we found a decrease in fish diversity from 2019 to 2020 probably due to the recent extreme drought experienced in southeastern Brazil. The highest alpha diversity was recorded in the mouth of the fish pass system, located in a protected valley with the highest environmental heterogeneity. Despite the clear indication that the reference databases need to be continuously improved, our results demonstrate the analytical efficiency of the metabarcoding to monitor fish species

Ecological analysis of the ichthyofaunal community ten years after a diesel oil spill at Serra do Mar, Paraná state, Brazil

In February 2001, an accidental spill dumped 52,000 litres of diesel oil in Serra do Mar, Paraná state, Brazil, contaminating streams. This study aimed to evaluate if fish communities currently inhabiting environments exposed to the oil spill still showing evidence of spill-related impacts. Ichthyofauna communities were monitored in five rivers located in the region of the spill. Two sites exposed to oil (Meio and Sagrado rivers) were considered treatment sites, and three unexposed sites with environmental characteristics similar to the treatment sites (Pinto, Passa Sete and Marumbi rivers) were considered control sites. Analysis of water quality parameters indicated that sites within rivers were more similar than sites among rivers. The diversity and species composition of fish communities differed between the treatment and control groups and among the rivers. The distribution and species composition of ichthyofaunal communities likely reflect the environmental characteristics of each river and not related to the environmental contamination resulting from the oil spill