Ecofisiologia de Gelidium sesquipedale: efeitos da temperatura e intensidade luminosa na fotossíntese

Dissertação de mestrado, Aquacultura, Unidade de Ciências e Tecnologias dos Recursos Aquáticos, Universidade do Algarve, 1998

DNA extraction and RAPD markers to assess the genetic similarity among Gelidium sesquipedale (Rhodophyta) populations

A simple method developed for genomic DNA isolation from fungus was tested on the red alga, Gelidium sesquipedale (Clem.) Born et Thur., which is commercially exploited for its high sulfated polysaccharide (agar) content. This method is faster, cheaper, and less toxic than conventional phenol/chloroform methods. Random amplified polymorphic DNA (RAPD) amplifications were performed successfully without the necessity of purifying the DNA. RAPD markers were used to investigate the genetic similarity among three natural populations of G. sesquipedale from southern Portugal. Bulked-genomic DNA samples of 15 different individuals were made in each population. These can be conceived of as a sample of the population DNA. Of the 62 primers screened, 41 produced bands and 22 revealed polymorphisms. Genetic similarities among populations were high. Populations that are further away from each other have the lowest similarity coefficients, whereas the intermediate Ingrina population, located on the south coast, showed higher genetic similarity with the Odeceixe population located on the southwest coast, than with the Sao Rafael southern population. This suggests a higher genetic flow between Odeceixe and Ingrina or the result may be a founder effect in the sense that the species has propagated from the east coast to the south coast of Portugal. We conclude that the use of this isolation method with RAPD analysis is appropriate to characterize the genetic variability of this commercial species along its geographical distribution. Large sample sizes can be screened at a relatively low cost. Finding genetic markers for commercial populations of C. sesquipedale may be of industrial interest.

DNA extraction and RAPD markers to assess the genetic similarity among Gelidium sesquipedale (Rhodophyta) populations

A simple method developed for genomic DNA isolation from fungus was tested on the red alga, Gelidium sesquipedale (Clem.) Born et Thur., which is commercially exploited for its high sulfated polysaccharide (agar) content. This method is faster, cheaper, and less toxic than conventional phenol/chloroform methods. Random amplified polymorphic DNA (RAPD) amplifications were performed successfully without the necessity of purifying the DNA. RAPD markers were used to investigate the genetic similarity among three natural populations of G. sesquipedale from southern Portugal. Bulked-genomic DNA samples of 15 different individuals were made in each population. These can be conceived of as a sample of the population DNA. Of the 62 primers screened, 41 produced bands and 22 revealed polymorphisms. Genetic similarities among populations were high. Populations that are further away from each other have the lowest similarity coefficients, whereas the intermediate Ingrina population, located on the south coast, showed higher genetic similarity with the Odeceixe population located on the southwest coast, than with the Sao Rafael southern population. This suggests a higher genetic flow between Odeceixe and Ingrina or the result may be a founder effect in the sense that the species has propagated from the east coast to the south coast of Portugal. We conclude that the use of this isolation method with RAPD analysis is appropriate to characterize the genetic variability of this commercial species along its geographical distribution. Large sample sizes can be screened at a relatively low cost. Finding genetic markers for commercial populations of C. sesquipedale may be of industrial interest.

A model for the simulation of macroalgal population dynamics and productivity

A mathematical model to simulate the population dynamics and productivity of macroalgae is described. The model calculates the biomass variation of a population divided into size-classes. Biomass variation in each class is estimated from the mass balance of carbon fixation, carbon release and demographic processes such as mortality and frond breakage. The transitions between the different classes are calculated in biomass and density units as a function of algal growth. Growth is computed from biomass variations using an allometric relationship between weight and length. Gross and net primary productivity is calculated from biomass production and losses over the period of simulation. The model allows the simulation of different harvesting strategies of commercially important species. The cutting size and harvesting period may be changed in order to optimise the calculated yields. The model was used with the agarophyte Gelidium sesquipedale (Clem.) Born. et Thur. This species was chosen because of its economic importance as a the main raw material for the agar industry. Net primary productivity calculated with it and from biomass variations over a yearly period, gave similar results. The results obtained suggest that biomass dynamics and productivity are more sensitive to the light extinction coefficient than to the initial biomass conditions for the model. Model results also suggest that biomass losses due to respiration and exudation are comparable to those resulting from mortality and frond breakage. During winter, a significant part of the simulated population has a negative net productivity. The importance of considering different parameters in the productivity light relationships in order to account for their seasonal variability is demonstrated with the model results. The model was implemented following an object oriented programming approach. The programming methodology allows a fast adaptation of the model to other species without major software development.

Study on extraction of agaropectin from Gelidium amansii and its anticoagulant activity

Gelidium amansii agar was fractionated on DEAE-cellulose and four fractions were obtained sequentially. The yields of 1.0 mol/L NaCl fraction and 2.5 mol/L NaCl fraction were 2.80% and 2.03%. They are highly sulfated agar, and named as agaropectin with sulfate content being 22.8% and 32.5%, respectively. The anticoagulant experiment results show that agaropectin could effectively prolong the coagulation time in a dose-dependent manner in vitro. Agaropection could be absorbed and effectively prolong the plasma coagulation time in vivo. After intragastric administration at the doses of 100, 200, and 400 mg/kg.d in rats for 15 days, TT (thrombin time), CT (coagulation time), PT (prothrombin time), and APTT (activated partial thromboplastin time) could be effectively prolonged and the plasma Fib level could be significantly lowered.

A KARYOLOGICAL DEMONSTRATION OF MEIOSIS IN GELIDIUM-LATIFOLIUM (GELIDIACEAE, RHODOPHYTA) FROM IRELAND

A population of Gelidium latifolium (Greville) Bornet et Thuret (Rhodophyta) from Portstewart, County Antrim, Northern Ireland, was dominated by tetrasporophytes. When grown in culture, excised tips from 10 non-reproductive individuals all formed tetrasporangial branches. Chromosome counts in mitotic nuclei of vegetative cells from cultured tetrasporophytic apices were 58 +/- 4 chromosomes. In nuclei of dividing tetrasporocytes there were 29 +/- 2 larger bodies that were interpreted as paired meiotic chromosomes. Field-collected tetrasporophytes from Islandmagee. County Antrim. also showed approximately 29 pairs of chromosomes during meiosis in tetrasporocytes, This is the first report of meiosis in G. latifolium and the first direct demonstration of meiosis in this commercially important genus. In germinating tetraspores, the haploid nucleus initially divided prior to or during formation of the germination tube. The two daughter nuclei then underwent synchronous mitoses to form four haploid nuclei (n = 29 +/- 2), only one of which entered the germination tube. The sporeling survival rate was low, and few plants grew to maturity. The largest of these was diploid, with 55-58 chromosomes, and formed spermatangia after 14 months in culture. Other plants, which were abnormally bushy and densely branched, failed to reproduce. Since the most vigorous individual (and possibly also the other survivors) had apparently diploidized spontaneously during development, it is possible that the lack of gametophytes in the local G. latifolium population results from poor viability of haploid sporelings.

Efeitos de variáveis abióticas na composição química de Gelidium Crinale (Gelidiaceae, Rhodophyta) em cultivo unialgal

Os efeitos individuais e interativos dos parâmetros ambientais físicos e químicos, como temperatura, intensidade luminosa, salinidade e concentração de fósforo inorgânico dissolvido na água do mar, na produção de proteínas, carboidratos, acúmulo de fósforo tecidual e taxa de absorção do fósforo inorgânico disponível no meio de cultura em Gelidium crinale (Turner) Lamouroux, foram investigados durante um período de sete dias de cultivo laboratorial, em condições controladas. A ação dos parâmetros abióticos foi analisada de três maneiras diferentes. A primeira avaliação integrou a ação de temperatura, intensidade luminosa e fósforo inorgânico dissolvido, mantendo-se fixa a salinidade em 25 ups, onde se constatou que em todos os componentes químicos algais ocorreram interações de terceira ordem. O incremento de 2,28 a 2,67 % nos teores de proteínas foram obtidos à temperatura de 25 °C e 12 μmol m-2 s-1 de intensidade luminosa, diminuindo com a elevação da intensidade luminosa para 40 μmol m-2 s-1. Para carboidratos, ocorreram interações significativas entre os três parâmetros, com um aumento de 6,85 % sendo registrado a 25 °C de temperatura, 24 μmol m-2 s-1 de intensidade luminosa e 10,0 μM de fósforo inorgânico. O aumento máximo na taxa de fósforo tecidual (0,56 %) ocorreu em talos cultivados nas menores temperatura e intensidade luminosa e na maior concentração de fósforo inorgânico dissolvido. Com relação à intensidade luminosa, foi observada uma correlação negativa entre proteínas e carboidratos. A segunda avaliação estabeleceu a ação independente e sinérgica de temperatura, salinidade e fósforo inorgânico disponível no meio de cultivo, fixando-se a intensidade luminosa em 24 μmol m-2s-1. A maior produção de proteínas ocorreu em cultivos onde a temperatura foi de 25 °C, com uma concentração de 5,0 e 10,0 μM de fósforo inorgânico dissolvido e salinidade entre 15 e 20 ups, cujos valores médios do incremento variaram entre 2,62 a 2,83 % peso seco de alga, resultando em uma interação de terceira ordem altamente significativa. Para carboidratos a elevação de 6,85 % em sua concentração está associada à maior temperatura (25 °C), maior salinidade (25 ups) e maior quantidade de fósforo inorgânico disponível no meio de cultivo (10,0 μM). Contudo, não foi observada uma interação de terceira ordem através da análise estatística. Para esta biomolécula observaram-se interações de segunda ordem altamente significativa (P < 0,005) entre temperatura e diferentes concentrações de fósforo inorgânico e entre temperatura e salinidade (P < 0,000). O acúmulo de fósforo nos talos da alga foi menor durante os cultivos em que a salinidade foi de 25 ups,nas temperaturas de 20 e 25 °C e concentração de fósforo disponível de 2,5 μM, com percentuais entre 0,08 a 0,11 % em peso de cinzas. O maior incremento ocorreu na menor temperatura, associada à baixa salinidade e alta concentração de fósforo inorgânico no meio. O coeficiente de correlação de Pearson revelou correlações positivas, altamente significativas (P < 0,001) entre teor de proteína, temperatura e disponibilidade de fósforo inorgânico no meio de cultivo. Para carboidratos, as correlações foram positivas com os três parâmetros abióticos. Para fósforo tecidual somente com o fósforo inorgânico disponível no cultivo foi que ocorreu uma relação positiva; com os outros dois parâmetros esta correlação foi negativa. Entre os componentes químicos encontrados nas algas, proteínas e carboidratos apresentaram uma relação positiva, porém fósforo tecidual apresentou uma correlação negativa com ambos, embora com proteínas esta relação não tenha sido significativa. A terceira avaliação estudou a ação individual e o sinergismo entre os parâmetros ambientais, temperatura, intensidade luminosa e salinidade, a uma concentração fixa de fósforo inorgânico disponível no meio de cultivo (10,0 μM), sobre a composição química, bem como na taxa de absorção de fósforo inorgânico disponível. Observou-se a ocorrência de interações de terceira ordem em todos as variáveis estudadas. O teor de proteínas apresentou um aumento de 3,72 % durante o período de cultivo, passando de 20,63 % antes do cultivo, para 24,35 % após o término do experimento, principalmente nas condições de 25 °C de temperatura, 12 μmol m-2s-1 de intensidade luminosa e 15 ups de salinidade. Para carboidratos, nas condições de baixa intensidade luminosa (12 μmol m-2s- 1), a uma temperatura de 20 °C e salinidades de 10 e 15 ups, foram registrados valores inferiores à amostra controle, caracterizando um consumo desta biomolécula por parte das algas. Nestas mesmas condições ambientais, foram registrados os maiores teores de fósforo tecidual, variando entre 0,86 a 1,09 % do peso das cinzas. As maiores taxas de absorção do fósforo do meio ocorreram na salinidade de 25 ups e 25 °C de temperatura, diminuindo da intensidade luminosa de 12 μmol m-2s-1 para 40 μmol m-2s-1. As maiores concentrações de fósforo inorgânico residual na água do meio de cultivo ocorreram nas salinidades de 10 e 15 ups, em todas as intensidade luminosas e temperaturas estudadas. Através do coeficiente de correlação de Pearson, observou-se que os teores de proteínas apresentaram uma forte correlação negativa com a intensidade luminosa e positiva com a temperatura e salinidade, embora com esta última não tenha sido significativa. Para carboidratos, as correlações com os parâmetros abióticos foram todas positivas. Correlações negativa e positiva, não significativas, foram observadas entre esta biomolécula e o teor de proteínas e a taxa de absorção de fósforo disponível no meio, respectivamente. Por outro lado, com fósforo tecidual, ocorreu uma correlação negativa, altamente significativa. Este estudo mostra o estado fisiológico de Gelidium crinale e contribui para o estabelecimento das melhores condições de cultivo para produção de proteína, carboidrato e fósforo tecidual e indicação do uso racional de nutrientes, fornecendo informações para a otimização de processos de maricultura, tanto em termos de cultivo bem sucedido de algas, quanto de redução no impacto sobre o ambiente.

Contribución al conocimiento de las poblaciones naturales de Gelidium canariense (Rhodophyta) desde una perspectiva genética y demográfica

Programa de Ecosistemas Litorales