Cesar Bertagia Pasqualetti
No dia 29 de julho de 2019, o aluno Cesar Bertagia Pasqualetti, bolsista FAPESP, do Programa de Pós Graduação em Biodiversidade Vegetal e
Meio Ambiente, defendeu sua tese de doutorado intitulada
“Variações dos metabólitos primários de espécies de Rhodophyta das regiões Antártica e subantártica”.
A banca examinadora foi composta pela orientadora Prof. Dra. Nair Sumie Yokoya (Núcleo de Pesquisa em Ficologia do Instituto de Botânica de São Paulo), e pelos Prof. Dra. Marcia Graminha (), Prof. Dra. Aline Paternostro Martins (Universidade São Camilo), Prof. Dr. Danilo Centeno (Universidade Federal do ABC) e a Prof. Dra. Mutue Toyota Fuji (Núcleo de Pesquisa em Ficologia do Instituto de Botânica de São Paulo).
Variações dos metabólitos primários de espécies de Rhodophyta das regiões Antártica e subantártica
ABSTRACT
The seasons in the polar regions are very singular, with long periods of low light due to polar night and ice cover during winter, and long periods of light interspersed with a few dark hours during summer. To survive such conditions, benthic marine macroalgae needs a strategy of biochemical and physiological adaptation, ensuring protection and energy in the absence of light, making them resistant to wave action, freezing / thawing cycle, desiccation and salinity variations. Therefore, the present study aimed to evaluate the involvement of metabolites (pigments, soluble proteins and carbohydrates) in different survival strategies adopted by macroalgae species from the Antarctic and subantarctic region, collected at different latitudes and life history phases. For this, the studied species were Gigartina skottsbergii Setchell & N.L. Gardner, Curdiea racovtizae Hariot, Iridaea cordata (Turner) Bory de Saint-Vincent, Palmaria decipiens (Reinsch) R.W. Ricker, Georgiella confluens (Reinsch) Kylin, and Plocamium cartilagineum (Linnaeus) P.S.Dixon. Samples were collected in 14 sites at different latitudes in the antarctic regions. Gi. skottsbergii were collected in 4 sites in the Magellan region (subantarctic region), beyond the Antarctic regions collecting sites. The metabolites varied according to the collecting sites, species and life history phase. The floridean starch plays an important role in reproductive phases, since fertile thallus of Gi. skottsbergii, I. cordata and C. racovitzae presented higher concentrations of floridean starch than non-fertile thallus. In addition, this storage carbohydrate was higher in Gi. skottsbergii from the Antarctic region than subantarctic region, showing a relation to the abiotic conditions of each collecting sites. Non-fertile thallus of Gi. skottsbergii, I. cordata and C. racovitzae had higher concentrations of photosynthetic pigments, showing a pigment investment, which is probably related to thallus growth. The low concentrations of photosynthetic pigments, mainly carotenoids, in the carrageenophytes Gi. skottsbergii and I. cordata may be related to the types of cell wall polysaccharides that these algae synthesize and the position that these species occupy in the rocky shore, when compared to the other species. The sulfation degree of polysaccharides has also been shown to vary among species and life history phases of Gi. skottsbergii, I. cordata and C. racovitzae. The highest concentrations of LMWC in C. racovitzae and Ge. confluens and lower concentrations in Pa. decipiens show that carbohydrate metabolism is an important factor in the different survival strategies of these organisms. In addition, as like polysaccharides, LMWC are influenced by the life history phases and the environmental conditions imposed by the different latitudes, mainly by salinity and temperature. The method of identifying LMWC in red macroalgae by HPAEC / PAD in column CarboPAC MA1 was efficient for identification of physiological and economical importance carbohydrates, such as polyols. Through it, the glycerol and floridoside were the only carbohydrates presented in all samples. On the other hand, the mannitol and trehalose were present only in species from deeper regions on the rocky shore, and these may be associated with the vertical distribution of the species. The presence of mannitol in Pa. decipiens sample from BR, suggests that this polyol may offer protection against freezing, since this is the place with the lowest temperature. Therefore, we can conclude that non-fertile thallus prioritize energy investment in photosynthetic pigments, since there are no reproductive structures. On the other hand, the higher concentration of floridean starch in fertile thallus and in low latitudes sites, shows the importance of this storage product in reproductive phases and at lower temperatures. The high concentrations of LMWC in cold regions show a protective role against low temperatures, since all species presented glycerol and floridoside, which are able to decrease the freezing point. Thus, we can affirm that carbohydrate metabolism is a determining factor in the survival strategies of these macroalgae in extreme environments.
Key-words: Macroalgae, Rhodophyta, Antarctica, subantarctic region, pigments, proteins, carbohydrates, LMWC
RESUMO
As estações do ano nas regiões polares são bem características, com longos períodos de baixa luminosidade devido à noite polar e cobertura de gelo durante o inverno, e longos períodos de luz intercalados por poucas horas de escuro durante o verão. Para sobreviver a tais condições, as algas marinhas bentônicas necessitam de uma estratégia de adaptação bioquímica e fisiológica, garantindo proteção e energia na ausência de luz, tornando-as resistentes à ação das ondas, ao congelamento, à dessecação e às variações de salinidade. Portanto, o presente trabalho teve como principal objetivo avaliar o envolvimento dos metabólitos (pigmentos, proteínas solúveis e carboidratos) em diferentes estratégias de sobrevivência adotadas pelas espécies de macroalgas da região antártica e subantártica, coletadas em diferentes latitudes e histórico de vida. Para isso, as espécies estudadas foram Gigartina skottsbergii Setchell & N.L. Gardner, Curdiea racovtizae Hariot, Iridaea cordata (Turner) Bory de Saint-Vincent, Palmaria decipiens (Reinsch) R.W. Ricker, Georgiella confluens (Reinsch) Kylin, e Plocamium cartilagineum (Linnaeus) P.S.Dixon. As amostras foram coletadas em 14 locais diferentes ao longo das Ilhas Shetland do Sul e Peninsula Antártica. Gi. skottsbergii foi coletada em 4 locais da região de Magalhães, no Chile (região subantártica), além dos locais da região Antártica. Os metabólitos analisados variaram conforme o local de coleta, a espécie e a fase do histórico de vida. Foi possível notar que o amido das florídeas tem um papel importante na reprodução, já que talos férteis de Gi. skottsbergii, I. cordata e C. racovitzae apresentaram maiores concentrações de amido das florídeas do que talos não férteis. Além disso, a concentração deste produto de reserva foi maior em Gi. skottsbergii de região antártica do que em região subantártica, mostrando uma relação deste composto com as condições abióticas de cada local. Já os talos não férteis de Gi. skottsbergii, I. cordata e C. racovitzae apresentaram maiores concentrações de pigmentos fotossintetizantes, mostrando que o investimento em pigmentos está provavelmente relacionado ao crescimento do talo. As baixas concentrações de pigmentos fotossintetizantes, principalmente carotenoides, nas carragenófitas Gi. skottsbergii e I. cordata, podem estar relacionadas aos tipos de polissacarídeos de parede celular que essas algas sintetizam e a posição que estas espécies ocupam no costão rochoso, se comparada as demais espécies estudadas. O grau de sulfatação dos polissacarídeos também variou entre as espécies, e entre as fases do histórico de vida de Gi. skottsbergii, I. cordata e C. racovitzae. As maiores concentrações de CBPM encontradas em C. racovitzae e Ge. confluens e menores concentrações em Pa. decipiens revelam que o metabolismo de carboidratos é um fator importante nas diferentes estratégias de sobrevivência desses organismos. Além disso, assim como os polissacarídeos, os CBPM são influenciados pelas fases do histórico de vida das espécies e pelas condições ambientais impostas pelas diferentes latitudes, principalmente por salinidade e temperatura. O método de identificação de CBPM em macroalgas vermelhas por HPAEC/PAD em coluna CarboPAC MA1 se mostrou eficiente para identificação de compostos de grande importância fisiológica e econômica, como os polióis. Através dele, foi possível notar que o glicerol e o floridosídeo foram os únicos carboidratos presentes em todas as amostras. Por outro lado, o manitol e a trealose foram carboidratos presentes apenas em espécies que ocorrem em regiões mais profundas do costão rochoso, podendo estar associados a distribuição vertical das espécies. A presença de manitol em amostra de Pa. decipiens da estação Brown, sugere que este poliol pode oferecer proteção contra congelamento, já que é o local com a menor temperatura. Com os resultados obtidos neste trabalho, é possível concluir que as talos não-férteis priorizam o investimento de energia em pigmentos fotossintetizantes, já que não há estruturas reprodutivas. Por outro lado, a maior concentração de amido das florídeas em talos férteis e de menores latitudes, mostra a importância deste produto de reserva em períodos reprodutivos e em temperaturas mais baixas. As altas concentrações de CBPM em regiões mais frias revelam um papel de proteção contra baixas temperaturas, já que todas as espécies apresentaram glicerol e floridosideo, que são capazes de diminuir o ponto de congelamento. Assim, podemos afirmar que o metabolismo de carboidratos é um fator determinante nas estratégias de sobrevivência destas macroalgas em ambientes extremos.
Palavras-chave: Macroalgas, Rhodophyta, Antártica, região subantártica, pigmentos, proteínas, carboidratos, CBPM
Cesar Bertagia Pasqualetti
Variações dos metabólitos primários de espécies de Rhodophyta das regiões Antártica e subantártica
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