Microalgal and Nitrogen-Fixing Bacterial Consortia: From Interaction to Biotechnological Potential

Resumo

As microalgas são usadas em vários processos biotecnológicos, como a produção de biocombustíveis devido aos seus altos rendimentos de biomassa, agricultura como biofertilizantes, produção de produtos de alto valor agregado, descontaminação de águas residuais, ou como modelos biológicos para sequestro de carbono. O número dessas aplicações biotecnológicas está aumentando e, como tal, quaisquer avanços que contribuam para reduzir custos e aumentar a rentabilidade econômica podem ter um impacto significativo. Os organismos fixadores de nitrogênio, frequentemente chamados de diazotróficos, também têm um grande potencial biotecnológico, principalmente na agricultura como uma alternativa aos fertilizantes químicos. Os consórcios microbianos normalmente executam tarefas mais complexas do que as monoculturas e podem executar funções que são desafiadoras ou mesmo impossíveis para linhagens ou espécies individuais. Curiosamente, as microalgas e os organismos diazotróficos são capazes de abraçar diferentes tipos de associações simbióticas. Certos corais e líquens exibem esta relação simbiótica na natureza, o que melhora a sua aptidão. No entanto, esta relação também pode ser artificialmente criada em condições de laboratório com o objetivo de melhorar alguns dos processos biotecnológicos que cada organismo realiza independentemente. Como resultado, a utilização de microalgas e organismos diazotróficos em consórcios está atraindo um interesse significativo como uma alternativa potencial para reduzir os custos de produção e aumentar os rendimentos da biomassa de microalgas, bem como para produzir produtos derivados e servir a propósitos biotecnológicos. Esta revisão faz um esforço para examinar as associações de microalgas e organismos diazotróficos, com o objetivo de destacar o potencial dessas associações na melhoria de vários processos biotecnológicos.

Abstract

Microalgae are used in various biotechnological processes, such as biofuel production due to their high biomass yields, agriculture as biofertilizers, production of high-value-added products, decontamination of wastewater, or as biological models for carbon sequestration. The number of these biotechnological applications is increasing, and as such, any advances that contribute to reducing costs and increasing economic profitability can have a significant impact. Nitrogen fixing organisms, often called diazotroph, also have great biotechnological potential, mainly in agriculture as an alternative to chemical fertilizers. Microbial consortia typically perform more complex tasks than monocultures and can execute functions that are challenging or even impossible for individual strains or species. Interestingly, microalgae and diazotrophic organisms are capable to embrace different types of symbiotic associations. Certain corals and lichens exhibit this symbiotic relationship in nature, which enhances their fitness. However, this relationship can also be artificially created in laboratory conditions with the objective of enhancing some of the biotechnological processes that each organism carries out independently. As a result, the utilization of microalgae and diazotrophic organisms in consortia is garnering significant interest as a potential alternative for reducing production costs and increasing yields of microalgae biomass, as well as for producing derived products and serving biotechnological purposes. This review makes an effort to examine the associations of microalgae and diazotrophic organisms, with the aim of highlighting the potential of these associations in improving various biotechnological processes.