Co-occurrence of microcystin and microginin congeners in Brazilian strains of Microcystis sp.

Species of Microcystis are the most common bloom-forming cyanobacteria in several countries. Despite extensive studies regarding the production of bioactive cyanopeptides in this genus, there are limited data on isolated strains from Brazil. Three Microcystis sp. strains were isolated from the Salto Grande Reservoir (LTPNA01, 08 and 09) and investigated for the presence of mcy genes, microcystins and other cyanopeptides. Microcystin and microginin production was confirmed in two isolates using high-resolution tandem mass spectrometry after electrospray ionization (ESI-Q-TOF), and the structures of two new microginin congeners were proposed (MG756 Ahda-Val-Leu-Hty-Tyr and MG770 MeAhda-Val-Leu-Hty-Tyr). The biosynthesis profile of the identified cyanopeptides was evaluated at different growth phases via a newly developed HPLC-UV method. Results demonstrated no substantial differences in the production of microcystins and microginins after data normalization to cell quota, suggesting a constitutive biosynthesis. This study represents the first confirmed co-production of microginins and microcystins in Brazilian strains of Microcystis sp. and highlights the potential of Brazilian cyanobacteria as a source of natural compounds with pharmaceutical interest.

Abundancia y distribución de cianobacterias (Microcystis sp, Anabaena sp, Oscillatoria sp) en el Lago de Ilopango, El Salvador

Las cianobacterias, organismos procariotas fotosintéticos, pueden formar parte del fitoplancton de lagos y embalses y que en algunas ocasiones, si las condiciones de temperatura, pH y disponibilidad de luz son favorables y abundan los nutrientes, principalmente el fósforo y el nitrógeno, pueden dar lugar a proliferaciones (“blooms”). Los efectos negativos que se producen como consecuencia del crecimiento masivo de estas poblaciones, entre estas la producción de potentes toxinas por parte de algunas especies y teniendo en cuenta la extraordinaria importancia ecológica del lago de Ilopango, la realización de estudios que permitan conocer la abundancia, distribución y variación de cianobacterias potencialmente tóxicas (Anabaena sp, Oscillatoria sp y Microcystis sp), así como su relación con diversos parámetros físico-químicos como temperatura, pH, disponibilidad de luz, fósforo y nitrógeno, no sólo estaría plenamente justificada, sino que se revela como un instrumento totalmente imprescindible, debido a las diversas actividades que se desarrollan o están próximas a desarrollarse en el lago, entre estas la potabilización del agua. Con este fin se realizaron muestreos mensuales de cianobacterias (Anabaena sp, Microcystis sp y Oscillatoria sp), nitrógeno, fósforo, pH superficial, temperatura superficial del agua y penetración de la luz en los meses de noviembre de 2012 a febrero de 2013 a diferentes profundidades de la columna de agua en 7 puntos de muestreo previamente establecidos. Para determinar las diferencias significativas entre los puntos de muestreo y los meses muestreados se utilizó una Anova, asimismo se utilizó una correlación de Pearson para determinar la relación existente entre la abundancia de las cianobacterias y los parámetros muestreados. Los datos encontrados sugieren que la proliferación de cianobacterias en el lago de Ilopango es un fenómeno que no se presenta en época seca, probablemente por las bajas concentraciones de nitrógeno durante los meses muestreados, claramente relacionado con, la escasa precipitación que evita la llegada de nutrientes al lago por escorrentía; mientras que la influencia de los demás parámetros físico-químicos por sí solos, no constituyen un factor determinante en la proliferación de estos microorganismos.

Cianobactérias e toxicidade: impacte na saúde pública em Portugal e no Brasil

Um aumento da concentração de nutrientes na água poderá desencadear fluorescências de cianobactérias (densidades >200 cel/mL). Sob determinadas condições as cianobactérias produzem toxinas responsáveis pelo envenenamento de animais e humanos. O objetivo deste estudo é relacionar a ocorrência de fluorescências toxicas em Portugal e no Brasil. Para tal, em 2005 e 2006 foi estudado o fitoplâncton em três reservatórios em Portugal (região sul) e dois no Brasil (Minas Gerais e Pará). Comparativamente foi verificado maior diversidade nos reservatórios portugueses, com dominância de cianobactérias em período de primavera/verão/outono, pertencentes a géneros produtores de hépato e neurotoxinas (Microcystis sp, Aphanizomenon sp, Oscillatoria sp e Planktothrix sp.). No Brasil observou-se dominância de cianobactérias ao longo de todo o ano, com presença de Microcystis aeruginosa, produtora de hepatotoxina. Conclui-se que os reservatórios estudados apresentam géneros produtores de toxinas, com risco para a saúde pública, sendo fundamental implementar medidas que contribuam para mitigar esta situação. - ABSTRACT - An increasing of nutrients in water can conduct to the development of cyanobacteria blooms (density>2000 cels/mL). Under specific conditions cyanobacteria produce toxins responsible for acute poisoning of animals and humans. The aim of this study is to describe toxic blooms in Portugal and Brazil. Therefore, phytoplankton from three Portuguese reservoirs (South region) and two from Brazil (Minas Gerais and Pará) were studied in 2005 and 2006. Portuguese reservoirs showed more diversity with dominance of hepatic and neurotoxin genera producers (Microcystis sp, Aphanizomenon sp, Oscillatoria sp e Planktothrix sp.) along spring/summer/autumn seasons. In Brazil dominance of cyanobacteria was observed all along the year with the presence of Microcystis aeruginosa hepatotoxic producer. The studied reservoirs present toxins producers’ genera, with risk for public health, being fundamental the implementation of mitigation measures to reverse this situation.

Monitoramento de fitoplâncton e microcistina no reservatório da UHE Americana

Este trabalho foi realizado na UHE Americana, pertencente à Companhia Paulista de Força e Luz, e faz parte de um projeto de pesquisa e desenvolvimento realizado em conjunto com a Faculdade de Ciências Agronômicas - UNESP, de Botucatu. As amostragens de água foram realizadas nos meses de fevereiro, abril, junho e outubro de 2004. As características analisadas foram: temperatura da água, pH, oxigênio dissolvido, condutividade, nitrogênio total, nitrito, nitrato, amônia, fósforo total, fosfato, fosfato inorgânico, juntamente com análise qualitativa e quantitativa da comunidade fitoplanctônica e a toxicidade. O reservatório apresentou valores elevados de fósforo total, variando de 18 a 509 µg L-1; fosfato, de 4 a 463 µg L-1; nitrogênio total, de 0,99 a 17,25 mg L-1; e nitrato, de 0,26 a 15,29 mg L-1. Para a comunidade fitoplanctônica foram encontrados 103 táxons em todo o período amostrado; a maior riqueza foi encontrada no ponto P06, e a maior pobreza de táxons, nos pontos localizadas no corpo central do reservatório (P02, P03, P04 e P05). A maior concentração de cianofícea ocorreu em abril de 2004: 5.375.175 ind. L-1. As espécies que apresentaram as maiores densidades foram Microcystis aeruginosa, Anabaena spiroides, Microcystis sp. e Pseudoanabaena mucicola; a maior densidade foi apresentada por Anabaena spiroides, com 4.178.084 ind. L-1. Nos meses de junho e outubro a classe Cryptophyceae teve uma grande contribuição para a densidade total. Apesar da grande densidade de cianobactérias, os valores de toxicidade ficaram abaixo do limite permitido pela Portaria nº 1.469.

Estrutura e dinâmica do fitoplânctone bacterioplâncton em cultivos de camarão no Rio Grande do Norte-Brasil: impacto sobre o ambiente natural

This work aimed to study the structure and dynamic of Phytoplankton and Bacterioplankton in a complete cycle of shrimp cultivation (Litopenaeus vannamei) and determine the environmental factors responsible for the structural changes of these communities. The study was realized in a saltwater shrimp farm (Macaíba, RN), between September/2005 and February/2006, and in a freshwater shrimp farm (Ceará Mirim, RN), between May/2007 and September 2007. The samplings were collected weekly in saltwater farm and every fifteen days in freshwater farm. Total phosphorus, chlorophyll a and environmental parameters (pH, dissolved oxygen, salinity, temperature, depth and water transparency) were measured. Qualitative and quantitative analysis of the phytoplankton and bacterioplankton were carried out. The Shannon-Wiener ecologic indexes of diversity and the Pielou equitability indexes were calculated to the phytoplankton. Bacterial density was determined by epifluorescence microscopy. The data were statistically analyzed by Pearson correlation and t-Test. Chlorophycea were predominat in salt water and in the captation/drainage point (24 to 99%). Diatoms had higher wealth. The species Choricystis minor had the highest occurrence (100%) and dominance (90-100%), thus showing its adaptation to the high temperatures, salinity and low water transparency conditions. Filamentous Cyanobacteria like Oscillatoria sp., Pseudoanabaena sp. and Phormidium sp. had constant levels. The negative correlation between chlorophycea and water transparency, and the positive correlation between chlorophyll a and salinity, showed that the phytoplankton was well adapted to the low transparency and to the high salinity. The bacterioplankton was negatively correlated with the total phosphorus and salinity. In freshwater, Cyanobacteria were predominant (>80%), presenting some producers of toxins species like Microcystis sp., Aphanizomenon sp., Cylindrospermopsis raciborskii e Anabaena circinalis. Cyanobacterial density and total phosphorus and chlorophyll a concentrations exceeded the maximum value allowed by legislation. The means of total phosphorus varied from 264 to 627 Wg.L-1 and the means of chlorophyll a oscillated between 22 and 182 Wg.L-1. The phytoplankton species were selected by low availability of the light, high pH, temperature and high availability of total phosphorus. The bacterioplankton showed high densities (5,13 x 107 to 8,50 x107 Bac.mL-1). The studied environments (ponds and rivers) presented a high level of trophic state based on the high concentrations of chlorophyll a and total phosphorus and cyanobacteria dominance. The composition of species in the ponds and rivers was similar, as well as high concentrations of total phosphorus and chlorophyll a, highlighting the pollution caused by the discharges of the farms in natural environment

Demanda química de oxigênio, clorofila a e comunidade fitoplanctônica como indicadores da qualidade da água no Canal do Pataxó/RN

The current study examined spatial-temporal modifications and water quality through chemical and biotic indicators during both dry (January, February and November 2006) and wet seasons (March to June 2006). This study was carried out in Armando Ribeiro Gonçalves Reservoir, RN, Canal do Pataxó and after the water station treatment (WST). The physical-chemical parameters were measured in situ and inorganic nutrients, chlorophyll a and Free Oxygen Demand (FOD) were analyzed in laboratory conditions. Quali quantitative analyses of phytoplankton were carried out utilizing Sedgwick-Rafter camera. Results indicate that DQO concentrations were low. FOD concentrations in the reservoir were comparatively higher in the dry season (5.21 mgL-1; 5.64 mgL-1 e 6.05 mgL-1) in relation to the wet season (4.52 mgL-1; 4.12 mgL-1 e 4.92 mgL-1), in surface, intermediate and bottom waters, respectively. FOD values were inferior to 1.0mgL-1in both Canal do Pataxó and after WST, which is considered adequate for public use reservoirs. Although FOD concentrations were low, Armando Ribeiro Gonçalves Reservoir, Canal do Pataxó and WST were classified as euthophizied, mesotrophic ad oligotrophic, respectively, considering the Index of Trophic State Criteria. Chlorophyll a concentrations in the study reservoir were higher in the surface (199.2 µgL-1) during the wet season, whereas in Canal do Pataxó concentrations decreased from 1.56 µgL-1 to 0.028 µgL-1, and after WST values were low (0.059 µgL-1). Dominance of cianobacterias, such as Planktotrhix agardhii (dry season) and Microcystis sp (wet season) was registered in all three areas. In the reservoir and Canal do Pataxó, density of cianobacterias, such as P. agardhii and Microcistys sp., was superior to the values allowed by the Health ministry (HM). However, after WST, density values of cianobacteria were inferior to values established by the HM

Influence of management on plankton community of fishponds during the dry and rainy seasons

Aim: The present investigation aims at evaluating attention to the occurrence and abundance of planktonic communities in fishponds and their relationships to the management employed; Methods: Seven fishponds (V1-V7) fertilized with different treatments were analyzed by monthly sampling, taken between July and December/07, during both dry and rainy seasons; Results: Euglenophyceae and Chlorophyceae were most representative during the studied period. In the fishpond with organic fertilizer Cyanobacteria was more than 65 and 90% of total phytoplankton abundance in September and August, mainly represented by Microcystis sp. (14,595 and 22,500 ind.L-1, respectively). An inverse relationship occurred between Copepoda and Cladocera, and Copepoda and Rotifera were present in all fishponds during the both seasons. Diversity (H') and species richness was low and equitability indices generally showed the highest values for zooplankton. The lowest values were observed for phytoplankton during the rainy season; Conclusions: The use of organic fertilizer and the random emptying of the fishponds affected directly and species diversity and richness, with dominance of Cyanobacteria emphasizing the need to adopt a management technique to increase fishponds productivity and consequently, fish production.

Monitoramento de fitoplâncton e microcistina no reservatório da UHE Americana

Este trabalho foi realizado na UHE Americana, pertencente à Companhia Paulista de Força e Luz, e faz parte de um projeto de pesquisa e desenvolvimento realizado em conjunto com a Faculdade de Ciências Agronômicas - UNESP, de Botucatu. As amostragens de água foram realizadas nos meses de fevereiro, abril, junho e outubro de 2004. As características analisadas foram: temperatura da água, pH, oxigênio dissolvido, condutividade, nitrogênio total, nitrito, nitrato, amônia, fósforo total, fosfato, fosfato inorgânico, juntamente com análise qualitativa e quantitativa da comunidade fitoplanctônica e a toxicidade. O reservatório apresentou valores elevados de fósforo total, variando de 18 a 509 µg L-1; fosfato, de 4 a 463 µg L-1; nitrogênio total, de 0,99 a 17,25 mg L-1; e nitrato, de 0,26 a 15,29 mg L-1. Para a comunidade fitoplanctônica foram encontrados 103 táxons em todo o período amostrado; a maior riqueza foi encontrada no ponto P06, e a maior pobreza de táxons, nos pontos localizadas no corpo central do reservatório (P02, P03, P04 e P05). A maior concentração de cianofícea ocorreu em abril de 2004: 5.375.175 ind. L-1. As espécies que apresentaram as maiores densidades foram Microcystis aeruginosa, Anabaena spiroides, Microcystis sp. e Pseudoanabaena mucicola; a maior densidade foi apresentada por Anabaena spiroides, com 4.178.084 ind. L-1. Nos meses de junho e outubro a classe Cryptophyceae teve uma grande contribuição para a densidade total. Apesar da grande densidade de cianobactérias, os valores de toxicidade ficaram abaixo do limite permitido pela Portaria nº 1.469.

The Global Plankton Database: an inventory and data from the Former Soviet Union expeditions

At present time, there is a lack of knowledge on the interannual climate-related variability of zooplankton communities of the tropical Atlantic, central Mediterranean Sea, Caspian Sea, and Aral Sea, due to the absence of appropriate databases. In the mid latitudes, the North Atlantic Oscillation (NAO) is the dominant mode of atmospheric fluctuations over eastern North America, the northern Atlantic Ocean and Europe. Therefore, one of the issues that need to be addressed through data synthesis is the evaluation of interannual patterns in species abundance and species diversity over these regions in regard to the NAO. The database has been used to investigate the ecological role of the NAO in interannual variations of mesozooplankton abundance and biomass along the zonal array of the NAO influence. Basic approach to the proposed research involved: (1) development of co-operation between experts and data holders in Ukraine, Russia, Kazakhstan, Azerbaijan, UK, and USA to rescue and compile the oceanographic data sets and release them on CD-ROM, (2) organization and compilation of a database based on FSU cruises to the above regions, (3) analysis of the basin-scale interannual variability of the zooplankton species abundance, biomass, and species diversity.

Composição do fitoplâncton e cianotoxinas em um reservatório utilizado para o abastecimento público: o efeito do tratamento de água convencional.

Florações de cianobactérias nocivas ocorrem frequentemente em reservatórios brasileiros, devido ao incremento de nutrientes pela eutrofização e pelas mudanças climáticas, como o aquecimento global. Estas florações alteram a qualidade dos corpos hídricos, produzindo compostos de gosto e odor e cianotoxinas, que representam um problema para as Estações de Tratamento de Água (ETAs). Estes compostos, quando dissolvidos na água dificultam os tratamentos convencionais. Além das cianobacérias, um dinoflagelado exótico tem ocorrido em águas doces brasileiras, incluindo reservatórios utilizados para o abastecimento público. Os reservatórios de Caxias do Sul (RS – Brasil) são gerenciados pelo Serviço Autônomo Municipal de Água e Esgoto (SAMAE) e apresentam um histórico de florações de cianobactérias nocivas, como Dolichospermum Bory de Saint-Vincent ex Bornet & Flahault e Microcystis (Kützing) ex Lemmermann, dentre outras. Além disso, desde 2012, tem ocorrido nestes reservatórios florações de Ceratium furcoides. Este organismo quando em extensas florações tem sido relacionado à perda da qualidade dos corpos hídricos. O reservatório Maestra foi construído entre os anos de 1965-1970 e abastece 22% da população de Caxias do Sul. Este reservatório fornece água para a ETA Celeste Gobatto, que utiliza o método convencional de tratamento da água. Este trabalho esta estruturado em três capítulos. O primeiro consiste de uma revisão bibliográfica de assuntos relavantes acerca do histórico do monitoramento da qualidade dos reservatórios no Brasil, da biologia de algas e cianobactérias, e as principais cianotixinas e acidentes devido à intoxicação no Brasil. Além disso, é feita uma breve revisão sobre o tratamento convencional da água, mostrando a importância de cada etapa para a remoção das impurezas, de acordo com os padrões de potabilidade da Portaria 2914. O segundo capítulo é manuscrito na forma de artigo científico intítulado “Composição de algas, cianobactérias e cianotoxinas no reservatório Maestra – Caxias do Sul, RS – Brasil”. Este estudo foi realizado entre janeiro de 2012 a abril de 2013. O terceiro capítulo consta de um manuscrito na forma de artigo científico, intitulado “Efeito do tratamento de água convencional na remoção de algas, cianobactérias e cianotoxinas em uma Estação de Tratamento de Água Convencional”. A eficiência de remoção foi avaliada em escala piloto, em uma Estação de Tratamento de Água de Caxias do Sul – RS a qual utiliza o método convencional de tratamento.