991 resultados para Dinoflagellates


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Toxin production in marine microalgae was previously shown to be tightly coupled with cellular stoichiometry. The highest values of cellular toxin are in fact mainly associated with a high carbon to nutrient cellular ratio. In particular, the cellular accumulation of C-rich toxins (i.e., with C:N > 6.6) can be stimulated by both N and P deficiency. Dinoflagellates are the main producers of C-rich toxins and may represent a serious threat for human health and the marine ecosystem. As such, the development of a numerical model able to predict how toxin production is stimulated by nutrient supply/deficiency is of primary utility for both scientific and management purposes. In this work we have developed a mechanistic model describing the stoichiometric regulation of C-rich toxins in marine dinoflagellates. To this purpose, a new formulation describing toxin production and fate was embedded in the European Regional Seas Ecosystem Model (ERSEM), here simplified to describe a monospecific batch culture. Toxin production was assumed to be composed by two distinct additive terms; the first is a constant fraction of algal production and is assumed to take place at any physiological conditions. The second term is assumed to be dependent on algal biomass and to be stimulated by internal nutrient deficiency. By using these assumptions, the model reproduced the concentrations and temporal evolution of toxins observed in cultures of Ostreopsis cf. ovata, a benthic/epiphytic dinoflagellate producing C-rich toxins named ovatoxins. The analysis of simulations and their comparison with experimental data provided a conceptual model linking toxin production and nutritional status in this species. The model was also qualitatively validated by using independent literature data, and the results indicate that our formulation can be also used to simulate toxin dynamics in other dinoflagellates. Our model represents an important step towards the simulation and prediction of marine algal toxicity.

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Paralytic Shellfish Poisoning (PSP) is a serious human illness caused by ingestion of seafood enriched with paralytic shellfish toxins (PSTs). PSTs are neurotoxic compounds produced by marine dinoflagellates, specifically by Alexandrium spp., Gymnodinium catenatum and Pyrodinium bahamense. Every year, massive monitoring of PSTs and their producers is undertaken worldwide to avoid PSP incidences. Here we developed a sensitive, hydrolysis probe-based quantitative PCR (qPCR) assay to detect a gene essential for PST synthesis across different dinoflagellate species and genera and tested it on cDNA generated from environmental samples spiked with Alexandrium minutum or Alexandrium fundyense cells. The assay was then applied to two environmental sample series from Norway and Spain and the results were complemented with cell counts, LSU-based microarray data and toxin measurements (enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) and surface plasmon resonance (SPR) biosensor method). The overall agreement between the results of the qPCR assay and the complementary data was good. The assay reliably detected sxtA transcripts from Alexandrium spp. and G. catenatum, even though Alexandrium spp. cell concentrations were mostly so low that they could not be quantified microscopically. Agreement between the novel assay and toxin measurements or cell counts was generally good; the few inconsistencies observed were most likely due to disparate residence times of sxtA transcripts and PSTs in seawater, or, in the case of cell counts, to dissimilar sxtA4 transcript numbers per cell in different dinoflagellate strains or species. © 2013 Elsevier B.V.

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Os dinoflagelados são um grupo muito diverso de protistas que possuem um conjunto de características pouco comuns. Os peridinióides são dinoflagelados com teca que é formada por seis séries latitudinais de placas, incluindo a série cingular e um anel incompleto de placas intercalares anteriores, embora as últimas estejam ausentes em algumas espécies de Peridiniopsis. São dinoflagelados com simetria bilateral em relação ao plano apical que contem o eixo dorso-ventral. Na série sulcal há apenas uma placa posterior que contacta com o limite ventral de duas grandes placas antapicais. Entre os peridinióides, a presença ou ausência de um poro apical e o número de placas no cíngulo são geralmente consideradas marcas filogenéticas importantes ao nível de género ou família. Actualmente, a definição de Peridinium Ehrenberg, o dinoflagelado mais comum de água doce, inclui organismos com combinações diferentes destas duas características. Trabalhos anteriores sobre a ultrastrutura e afinidade filogenética das espécies tipo de Peridinium, P. cinctum, e Peridiniopsis Lemmermann, P. borgei também sugerem a necessidade de reexaminar as relações taxonómicas dos peridinióides. Esta tese combina o estudo ultrastrutural de uma selecção de espécies com hipóteses filogenéticas baseadas nas sequências de LSU rDNA, para aumentar o nosso conhecimento das diferenças e afinidades dentro dos peridinióides. Tem como objectivo aumentar o nosso conhecimento das características individuais das células que possam levar a reconhecer sinapomorfias que possam ser usadas como marcadores dos peridinióides como um todo e dos seus subgrupos. As espécies escolhidas para exame pormenorizado foram: Peridinium palatinum Lauterborn, de um grupo com duas placas intercalares anteriores, seis placas cingulares e sem poro apical; Peridinium lomnickii Wo!oszy"ska, de um grupo com poro apical, três placas intercalares e seis cingulares; Peridiniopsis berolinensis (Lemmermann) Bourrelly, uma espécie heterotrófica com poro apical, sem placas intercalares e com seis placas cingulares; e Sphaerodinium cracoviense Wo!oszy"ska, um membro de um género de formas com teca com um tipo de tabulação marginalmente peridinióide, com um suposto poro apical e quatro placas intercalares anteriores. Peridinium palatinum difere de Peridinium e Peridiniopsis típicos, quer em características da teca, quer internas. As diferenças estimadas entre as sequências parciais de LSU rDNA de P. palatinum e a espécie próxima P. pseudolaeve, relativamente a P. cinctum são comparativamente grandes e, juntamente com a topologia da árvore filogenética, apoiam a separação de P. palatinum e formas próximas ao nível de género. Palatinus nov. gen. foi, então, descrito com as novas combinações Palatinus apiculatus nov. comb. (espécie tipo; sin. Peridinium palatinum), P. apiculatus var. laevis nov. comb. e P. pseudolaevis nov. comb.. As características distintivas de Palatinus incluem uma superfície das placas lisa ou um tanto granulosa, mas não areolada, um grande pirenóide central penetrado por canais citoplasmáticos e de onde radiam lobos plastidiais, e a presença de uma fiada microtubular homóloga à de um pedúnculo. As células de Palatinus saem da teca pela zona antapicalpos- cingular. Peridinium lomnickii apresenta tabulação semelhante às formas marinhas, produtoras de quistos calcários, do género Scrippsiella A.R. Loeblich. Para comparação, adicionámos novas observações ultrastruturais de S. trochoidea. Peridinium lomnickii tem uma combinação de características diferente de Peridinium, Peridiniopsis e Scrippsiella. As hipóteses filogenéticas baseadas em DNA colocam P. lomnickii no mesmo ramo que Pfiesteria Steidinger et Burkholder, Tyrannodinium e outras Pfiesteriaceae, com as quais partilha um "microtubular basket" e uma ligação peculiar entre duas placas do sulco. As características distintivas do novo género proposto Chimonodinium gen. ined. incluem, além da tabulação, a ausência de pirenóides, a presença de um "microtubular basket" com quatro ou cinco fiadas sobrepostas de microtúbulos associados a um pequeno pedúnculo, um sistema pusular com tubos pusulares bem definidos ligados aos canais flagelares, e a produção de quistos não calcários. Peridiniopsis berolinensis partilha várias características significativas com Pfiesteria e afins, como um "microtubular basket" com a capacidade de suportar um tubo de alimentação, quimiossensibilidade para encontrar presas apropriadas, o modo de natação junto às presas e a organização geral da célula. Hipóteses filogenéticas com base em LSU rDNA confirmam a afinidade entre P. berolinensis e Pfiesteria bem como a relação mais remota com a espécie tipo de Peridiniopsis, P. borgei. Estas razões justificam a proposta de Tyrannodinium gen. nov., uma nova Pfiesteriaceae que difere de outros membros do grupo por viver em água doce e nos pormenores da tabulação. Sphaerodinium cracoviense revelou a tabulação típica do género Sphaerodinium, que apresenta um número de placas intercalares superiores e pos-cingulares maior que o que é típico em peridinióides: 4 e 6, respectivamente. Observações em SEM mostraram uma estrutura apical diferente da dos peridinióides, e um sulco apical numa das placas fazendo lembrar a área apical de alguns woloszynskióides. Os pormenores do aparelho flagelar e do sistema pusular ligam o Sphaerodinium aos woloszynskióides em geral e ao género Baldinia em particular, mas não aos peridinióides. O volumoso estigma de S. cracoviense revelou ser extraplastidial e de um modelo único, composto por elementos que se encontram em woloszynskióides, mas nunca encontrados anteriormente juntos. A análise filogenética baseada nas sequências parciais de LSU rDNA também sugerem uma maior proximidade de S. cracoviense com os woloszynskióides do que com os peridinióides. Futuras análises pormenorizadas de dinoflagelados peridinióides, em especial entre os do numeroso grupo de espécies com poro apical, serão necessárias para clarificar as suas relações taxonómicas; e a produção de descrições melhoradas das características finas particulares das células serão um requisito para perceber a evolução dos caracteres dos peridinióides por forma a podermos identificar marcadores filogenéticos.

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In the marine environment, phytoplankton and bacterioplankton can be physically associated. Such association has recently been hypothesized to be involved in the toxicity of the dinoflagellate genus Alexandrium. However, the methods, which have been used so far to identify, localize, and quantify bacteria associated with phytoplankton, are either destructive, time consuming, or lack precision. In the present study we combined tyramide signal amplification–fluorescent in situ hybridization (TSA-FISH) with confocal microscopy to determine the physical association of dinoflagellate cells with bacteria. Dinoflagellate attached microflora was successfully identified with TSA-FISH, whereas FISH using monolabeled probes failed to detect bacteria, because of the dinoflagellate autofluorescence. Bacteria attached to entire dinoflagellates were further localized and distinguished from those attached to empty theca, by using calcofluor and DAPI, two fluorochromes that stain dinoflagellate theca and DNA, respectively. The contribution of specific bacterial taxa of attached microflora was assessed by double hybridization. Endocytoplasmic and endonuclear bacteria were successfully identified in the nonthecate dinoflagellate Gyrodinium instriatum. In contrast, intracellular bacteria were not observed in either toxic or nontoxic strains of Alexandrium spp. Finally, the method was successfully tested on natural phytoplankton assemblages, suggesting that this combination of techniques could prove a useful tool for the simultaneous identification, localization, and quantification of bacteria physically associated with dinoflagellates and more generally with phytoplankton.

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Crawford Lake, Ontario, provides an ideal natural laboratory to study the response of freshwater dinoflagellates to cultural eutrophication. The anoxic bottom waters that result from meromixis in this small (2.4 ha) but deep (24 m) lake preserve varved sediments that host an exceptional fossil record. These annual layers provide dates for human activity (agriculture and land disturbance) around the lake over the last millennium by both Iroquoian village farmers (ca. A.D. 1268-1486) and Canadian farmers beginning ~A.D. 1883. The well established separate intervals of human activity around Crawford Lake, together with an abundance of available data from other fossil groups, allow us to further investigate the potential use of the cyst of freshwater dinoflagellates in studies of eutrophication. Cyst morphotypes observed have been assigned as Peridinium willei Huitfeldt-Kaas, Peridinium wisconsinense Eddy and Peridinium volzii Lemmermann and Parvodinium inconspicuum (Lemmermann) Carty. The latter two cyst-theca relationships were determined by culturing and by the exceptional preservation of thecae of P. inconspicuum in varves deposited at times of anthropogenic reductions in dissolved oxygen.

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A monitoring programme for microzooplankton was started at the long-term sampling station ''Kabeltonne'' at Helgoland Roads (54°11.30' N; 7°54.00' E) in January 2007 in order to provide more detailed knowledge on microzooplankton occurrence, composition and seasonality patterns at this site and to complement the existing plankton data series. Ciliate and dinoflagellate cell concentration and carbon biomass were recorded on a weekly basis. Heterotrophic dinoflagellates were considerably more important in terms of biomass than ciliates, especially during the summer months. However, in early spring, ciliates were the major group of microzooplankton grazers as they responded more quickly to phytoplankton food availability. Mixotrophic dinoflagellates played a secondary role in terms of biomass when compared to heterotrophic species; nevertheless, they made up an intense late summer bloom in 2007. The photosynthetic ciliate Myrionecta rubra bloomed at the end of the sampling period. Due to its high biomass when compared to crustacean plankton especially during the spring bloom, microzooplankton should be regarded as the more important phytoplankton grazer group at Helgoland Roads. Based on these results, analyses of biotic and abiotic factors driving microzooplankton composition and abundance are necessary for a full understanding of this important component of the plankton.