Julia Zardi de Castro
No dia 18 de setembro de 2017, a aluna Julia Zardi de Castro, bolsista CNPq/Capes, do Programa de Pós-Graduação em Biodiversidade Vegetal e Meio Ambiente, defendeu sua dissertação de mestrado intitulada “Caracterização fisiológica, bioquímica e morfológica de Gracilaria domingensis (Kützing) Sonder ex Dickie (Gracilariales, Rhodophyta) submetida a variações de fatores abióticos”.
A banca examinadora foi composta pela orientadora Prof. Dra. Nair Sumie Yokoya (Núcleo de Pesquisa em Ficologia do Instituto de Botânica de São Paulo), Prof. Dra. Maria Estela Plastino (Instituto de Biociências da USP) e a Prof. Dra. Luciana Bastos Ferreira (Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo).
Caracterização fisiológica, bioquímica e morfológica de Gracilaria domingensis (Kützing) Sonder ex Dickie (Gracilariales, Rhodophyta) submetida a variações de fatores abióticos
ABSTRACT
The genus Gracilaria Greville has wide geographical distribution and is considered one of the main sources of agar. Gracilaria domingensis (Kützing) Sonder ex Dickie is one of the few species of this genus that occurs from northeastern to the southern region of Brazil, and its commercial importance is associated in the use in the human diet (in natura food). Therefore, studies on its development are necessary in order to implement a commercial cultivation for the sustainable production of biomass. Factors such as temperature, light and salinity are important for the growth and productivity of benthic marine algae. In the present study, the effects of temperatures (15, 20, 25, 30 and 35oC) and irradiance levels (20, 40, 60, 80, 100, 150, 200 and 250 μmol of photons.m-2.s-1) on growth, morphology, pigment and protein concentrations were evaluated were evaluated in female gametophytes of G. domingensis from Espírito Santo (ES) and Santa Catarina (SC). The effects of salinity variation (from 5 to 60 psu, in interval of 5 psu) were also evaluated on growth, morphology, pigment concentrations, total proteins and total carbohydrates in were also evaluated in female gametophytes from SC. To obtain different salinities, the seawater freezing/ thawing procedure was adopted. All experiments were performed in the laboratory in unialgaceous cultures with 50% von Stosch media, for 31 days. Treatments were tested with 3 replicates (n=3) in temperature and irradiance experiments, with 6 replicates (n=6) in salinity experiments, and each treatment had 6 apical segments of 1cm. Results were submitted to analysis of variance of one or two factors, followed by the Student-Newman-Keuls comparison test. G. domingensis from ES and SC tolerated the temperature variation from 15 to 30ºC, but died at 35ºC. The ES strain presented the highest growth reates (GR, from 3.06 ± 0.35 to 6.08 ± 0.20% .d-1) in relation to the SC strain (from 1.28 ± 0.48 to 4.13 ± 0.31 % .d-1), but the two strains had the highest GR at 25ºC. The ES strain had the highest concentration of total soluble proteins (1.90 ± 0.04 mg.g-1 MF) at low temperature (15ºC), while the SC strain presented higher protein concentrations (2.28 ± 0.37 and 2.78 ± 0.79 mg.g-1 FW) at temperatures of 25 and 30 °C, respectively). Phycobiliprotein concentrations did not vary in different temperatures, but the chlorophyll a concentration of the ES strain was higher at 20ºC and lower at 30ºC. The variation in irradiance influenced the GR of the two strains (from 2.67 ± 0.12 to 6.04 ± 0.17%.d-1), and the lowest GR were observed at irradiance of 20 μmol of photons.m-2.s-1 and the highest GR were observed at irradiances higher than 40 to 60 μmol of photons.m-2.s-1 for the SC and ES strains, respectively. The G. domingensis strains showed higher concentrations of total soluble proteins (1.43 ± 0.36 to 14.53 ± 0.79 mg.g-1 FW) at low irradiances (20, 40 and 80 μmol of photons. m-2.s-1). The highest concentrations of phycoerythrin (422.99 ± 41.38 μg.g-1 FW) and phycocyanin (215.31 ± 26.20 μg.g-1 FW) were observed in the ES strain grown at low irradiance (40 μmol photons. m-2.s-1) and the lowest values were observed at high levels of irradiance, indicating a photoacclimation. Female gametophytes of G. domingensis were tolerant to all tested salinities and presented the highest GR in the salinities of 25 to 40 psu (5. 6 ± 0.15 to 6.0 ± 0.13 %.d-1).. The concentrations of phycobiliproteins (phycoerythrin, phycocyanin and allophycocyanin) did not show significant differences with the salinity variation, however, in chlorophyll a at salinity 60 psu (1.61 ± 0.37 μg.g-1 FW) was significantly lower than salinity 30 psu (10.08 ± 6.61 μg.g-1 FW). In the analysis of total carbohydrates, only ethanolic fraction showed significant differences, where the algae cultivated in salinities 55 and 60 psu showed the highest concentrations of lower molecular mass carbohydrates (LMMC, 4178.60 ± 511.51 and 4863.16 ± 1186.98 μg.g-1 FW). These results indicate that female gametophytes of G. domingensis are eurihalin, and, in high salinity, they can accumulate higher concentrations of LMMC, since these carbohydrates can act as organic osmolytes, which are responsible for the maintenance of the turgor pressure, avoiding the cell plasmolysis. Our results indicate that ES and SC strains of G. domingensis are eurythermic and tolerant to a wide variation of irradiance, and the SC strain is eurihaline, physiological characteristics that can be explained by their occurrence in intertidal regions of the rocky shores, and are exposed to wide variations in temperature, irradiance and salinity.
Keywords: Gracilaria domingensis, temperature, irradiance, salinity, growth, pigments, proteins
RESUMO
O gênero Gracilaria Greville apresenta uma ampla distribuição geográfica e é considerado uma das principais fontes de ágar. Gracilaria domingensis (Kützing) Sonder ex Dickie é uma das poucas espécies deste gênero que ocorre desde a região nordeste até a região sul do Brasil e sua importância comercial está associada à utilização na dieta humana (alimento in natura). Portanto, estudos sobre o seu desenvolvimento são necessários visando à implantação de um cultivo comercial para a produção sustentável de biomassa. Fatores como temperatura, luz e salinidade são de grande importância para o crescimento e produtividade das algas marinhas bentônicas. No presente estudo, foram avaliados os efeitos da variação de temperatura (15, 20, 25, 30 e 35°C) e da irradiância (20, 40, 60, 80, 100, 150, 200 e 250 μmol de fótons.m-2.s-1) no crescimento, morfologia, concentrações de pigmentos e proteínas em gametófitos femininos de G. domingensis provenientes do Espírito Santo (ES) e de Santa Catarina (SC). Foram avaliados também os efeitos da variação de salinidade (de 5 a 60 ups, em intervalos de 5 ups) no crescimento, morfologia, concentrações de pigmentos, de proteínas totais e carboidratos totais em gametófitos femininos de G. domingensis provenientes de SC. Para a obtenção das diferentes salinidades, foi adotado o procedimento de congelamento/descongelamento da água do mar. Os experimentos foram realizados no laboratório em culturas unialgáceas contendo meio von Stosch 50%, durante 31 dias. Os tratamentos foram testados com 3 repetições (n=3, nos experimentos de temperatura e irradiância) ou 6 repetições (n=6) no experimento de salinidade, sendo que cada repetição continha 6 segmentos apicais de 1cm. Os resultados foram submetidos à análise de variância de um ou dois fatores e ao teste de comparação múltipla de Student-Newman-Keuls. G. domingensis provenientes de ES e SC toleraram a variação de temperatura de 15 a 30ºC, mas morreram quando cultivadas a 35ºC. A linhagem ES apresentou as maiores taxas de crescimento (TC, de 3,06 ± 0,35 a 6,08 ± 0,20 %.d-1) em relação a linhagem SC (de 1,28 ± 0,48 a 4,13 ± 0,31 %.d-1), mas as duas linhagens apresentaram as maiores TC na temperatura de 25ºC. A linhagem ES apresentou maior concentração de proteínas solúveis totais (1,90 ± 0,04 mg.g-1 MF) em baixa temperatura (15ºC) enquanto a linhagem SC apresentou maiores concentrações de proteínas (2,28 ± 0,37 e 2,78 ± 0,79 mg.g-1 MF) nas temperaturas de 25 e 30ºC, respectivamente. As concentrações de ficobiliproteínas não variaram nas diferentes temperaturas, mas a concentração de clorofila a da linhagem ES foi maior a 20ºC e menor na temperatura de 30ºC. A variação na irradiância influenciou a taxa de crescimento das duas linhagens (de 2,67 ± 0,12 a 6,04 ± 0,17 %.d-1), sendo que as menores TC foram observadas na irradiância de 20 µmol de fótons.m-2.s-1 e as maiores TC foram observadas em irradiâncias maiores do que 40 a 60 µmol de fótons.m-2.s-1 para as linhagens SC e ES, respectivamente. As linhagens de G. domingensis apresentaram maiores concentrações de proteínas solúveis totais (1,43 ± 0,36 a 14,53 ± 0,79 mg.g-1 MF) em baixas irradiâncias (20, 40 e 80 µmol de fótons.m-2.s-1). As maiores concentrações de ficoeritrina (422,99 ± 41,38 µg.g-1 MF) e de ficocianina (215,31 ± 26,20 µg.g-1 MF) foram observadas na linhagem ES cultivada em baixa irradiância (40 μmol de fótons.m-2.s-1), indicando uma fotoaclimatação. Os gametófitos femininos de G. domingensis provenientes de SC foram tolerantes a todas as salinidades testadas e apresentaram as maiores TC nas salinidades de 25 a 40 ups (5,6 ± 0,15 a 6,0 ± 0,13 %.d-1). As concentrações de ficobiliproteínas (ficoeritrina, ficocianina e aloficocianina) não apresentaram diferenças significativas nas salinidades testadas, porém, a concentração de clorofila a em gametófitos femininos cultivados na salinidade de 60 ups (1,61 ± 0,37 µg.g-1 MF, n=3) foi significativamente menor quando comparada a salinidade de 30 ups (10,08 ± 6,61 µg.g-1 MF, n=3). Na análise de carboidratos totais, apenas a extração na fração etanólica (contendo os carboidratos de baixa massa molecular, CBMM) apresentou diferenças significativas, onde as algas cultivadas em salinidades de 55 e 60 ups apresentaram as maiores concentrações de CBMM. Esses resultados indicam que os gametófitos femininos de G. domingensis podem acumular maiores concentrações de CBMM em altas salinidades, uma vez que esses carboidratos podem atuar como osmólitos orgânicos, que são responsáveis para a manutenção da pressão de turgor, evitando a plasmólise celular. Os resultados obtidos indicam que as linhagens ES e SC de G. domingensis são euritérmicas e tolerantes a uma ampla variação de irradiância, e a linhagem SC é eurialina, características fisiológicas que podem ser explicadas pela sua ocorrência em regiões entre-marés dos costões rochosos, ficando expostas às variações de temperatura, irradiância e salinidade.
Palavras-chave: Gracilaria domingensis, temperatura, irradiância, salinidade, crescimento, pigmentos, proteínas
VOLTAR AS DISSERTAÇÕES E TESES