MARECHIARA-phytoplankton long-term time-series (1984-2006) at the fixed coastal station in the Gulf of Naples, Southern Tyrrhenian Sea

The "MARECHIARA-phytoplankton" dataset contains phytoplankton data collected in the ongoing time-series at Stn MC ( 40°48.5' N, 14°15' E) in the Gulf of Naples. This dataset spans over the period 1984-2006 and contains data of phytoplankton species composition and abundance. Phytoplankton sampling was regularly conducted from January 1984 till July 1991 and in 1995-2006. Sampling was interrupted from August 1991 till January 1995. The sampling frequency was fortnightly till 1991 and weekly since 1995. Phytoplankton samples were collected at 0.5 m depth using Niskin bottles and immediately fixed with formaldehyde (0.8-1.6% final concentration) for species identification and counts.

Pathology and immune response of the blue mussel (Mytilus edulis L.) after an exposure to the harmful dinoflagellate Prorocentrum minimum

The harmful dinoflagellate Prorocentrum minimum has different effects upon various species of grazing bivalves, and these effects also vary with life-history stage. Possible effects of this dinoflagellate upon mussels have not been reported; therefore, experiments exposing adult blue mussels, Mytilus edulis, to P. minimum were conducted. Mussels were exposed to cultures of toxic P. minimum or benign Rhodomonas sp. in glass aquaria. After a short period of acclimation, samples were collected on day 0 (before the exposure) and after 3, 6, and 9 days of continuous-exposure experiment. Hemolymph was extracted for flow-cytometric analyses of hemocyte, immune-response functions, and soft tissues were excised for histopathology. Mussels responded to P. minimum exposure with diapedesis of hemocytes into the intestine, presumably to isolate P. minimum cells within the gut, thereby minimizing damage to other tissues. This immune response appeared to have been sustained throughout the 9-day exposure period, as circulating hemocytes retained hematological and functional properties. Bacteria proliferated in the intestines of the P. minimum-exposed mussels. Hemocytes within the intestine appeared to be either overwhelmed by the large number of bacteria or fully occupied in the encapsulating response to P. minimum cells; when hemocytes reached the intestine lumina, they underwent apoptosis and bacterial degradation. This experiment demonstrated that M. edulis is affected by ingestion of toxic P. minimum; however, the specific responses observed in the blue mussel differed from those reported for other bivalve species. This finding highlights the need to study effects of HABs on different bivalve species, rather than inferring that results from one species reflect the exposure responses of all bivalves.

Aislamiento, identificación, clonación y análisis filogénico de la microalga Prorocentrum minimum (PAVILLARD) J. Schiller 1933 Aislada de la Bahía del Callao - Perú

Las Floraciones Algales Nocivas (FAN) o Mareas Rojas son decoloraciones del agua visible a simple vista debido a la proliferación de uno o más microorganismos planctónicos como las microalgas, estas pueden alcanzar niveles altos y producir efectos adversos a la salud humana, como también, causar daños a otros organismos marinos cercanos a la costa. Por tal motivo, existió el interés de aislar, identificar y hacer un estudio filogenético de la especie Prorocentrum minimum encontrada en la Bahía del Callao- Perú. Se realizaron varias tomas de muestras de agua de mar para su posterior identificación morfológica, se les efectuó la técnica de purificación de la microalga, y a su vez, se adquirió un estándar de Prorocentrum minimum del Instituto Provasoli- Guillard National Center for Culture of Marine Phytoplankton (CCMP), USA. Se realizó la curva de crecimiento para la concentración de la densidad microalgal, posteriormente se efectuó la extracción de ADN y la filogenia molecular a partir de las secuencias de las subunidades del ribosoma LSU rRNA de la especie Prorocentrum minimum. Se identificó P. minimum y P gracile, que fueron especies epibentónicos cercanas por ser más recientes evolutivamente. Para la confirmación de la presencia ausencia de alguna biotoxina marina en el cultivo de Prorocentrun minimum, se estableció un análisis cuantitativo de la dosis respuesta del animal en el bioensayo en ratón. Se logró obtener la purificación de cultivo de Prorocentrum minimum y estandarizar el protocolo de trabajo, se confirmó la filogenia de la especie de microalgas. No se logró obtener la toxina DSP del cultivo de la microalga.

Identification and localization of polyketide synthase genes from cultures of diarrheic shellfish poisoning toxin producing dinoflagellates of the genus Prorocentrum

Aquatic toxins are responsible for a number of acute and chronic diseases in humans. Okadaic acid (OA) and other dinoflagellate derived polyketide toxins pose serious health risks on a global scale. Ingestion of OA contaminated shellfish causes diarrheic shellfish poisoning (DSP). Some evidence also suggests tumor promotion in the liver by OA. Microcystin-LR (MC-LR) is produced by cyanobacteria and is believed to be the most common freshwater toxin in the US. Humans may be exposed to this acute hepatotoxin through drinking or recreational use of contaminated waters. ^ OA producing dinoflagellates have not been cultured axenically. The presence of associated bacteria raises questions about the ultimate source of OA. Identification of the toxin-producing organism(s) is the first step in identifying the biosynthetic pathways involved in toxin production. Polyketide synthase (PKS) genes of toxic and non-toxic species were surveyed by construction of clonal libraries from PCR amplicons of various toxic and non-toxic species of Prorocentrum in an effort to identify genes, which may be part of the biosynthetic pathway of OA. Analysis of the PKS sequences revealed that toxic species shared identical PKS genes not present in non-toxic species. Interestingly, the same PKS genes were identified in a library constructed from associated bacteria. ^ Subsequent bacterial small subunit RNA (16S) clonal libraries identified several common bacterial species. The most frequent 16S sequences found were identified as species of the genus Roseobacter which has previously been implicated in the production of OA. Attempts to culture commonly occurring bacteria resulted in the isolation of Oceanicaulis alexandrii , a novel marine bacterium previously isolated from the dinoflagellate Alexandrium tamarense, from both P. lima, and P. hoffmanianum. ^ Metabolic studies of microcystin-LR, were conducted to probe the activity of the major human liver cytochromes (CYP) towards the toxin. CYPs may provide alternate routes of detoxification of toxins when the usual routes have been inhibited. For example, some research indicates that cyanobacterial xenobiotics, in particular, lipopolysaccharides may inhibit glutathione S-transferases allowing the toxin to persist long enough to be acted upon by other enzymes. These studies found that at least one human liver CYP was capable of metabolizing the toxin. ^

The impact of fluctuating light on the dinoflagellate Prorocentrum micans depends on NO3- and CO2 availability

Increasing atmospheric pCO2 and its dissolution into oceans leads to ocean acidification and warming, which reduces the thickness of upper mixing layer (UML) and upward nutrient supply from deeper layers. These events may alter the nutritional conditions and the light regime to which primary producers are exposed in the UML. In order to better understand the physiology behind the responses to the concomitant climate changes factors, we examined the impact of light fluctuation on the dinoflagellate Prorocentrum micans grown at low (1 µmol/L) or high (800 µmol/L) [NO3(-)] and at high (1000 µatm) or low (390 µatm, ambient) pCO2. The light regimes to which the algal cells were subjected were (1) constant light at a photon flux density (PFD) of either 100 (C100) or 500 (C500) µmol/m**2/s or (2) fluctuating light between 100 or 500 µmol photons/m**2/s with a frequency of either 15 (F15) or 60 (F60) min. Under continuous light, the initial portion of the light phase required the concomitant presence of high CO2 and NO3(-) concentrations for maximum growth. After exposure to light for 3h, high CO2 exerted a negative effect on growth and effective quantum yield of photosystem II (F'(v)/F'(m)). Fluctuating light ameliorated growth in the first period of illumination. In the second 3h of treatment, higher frequency (F15) of fluctuations afforded high growth rates, whereas the F60 treatment had detrimental consequences, especially when NO3(-) concentration was lower. F'(v)/F'(m) respondent differently from growth to fluctuating light: the fluorescence yield was always lower than at continuous light at 100 µmol/m**2/s, and always higher at 500 µmol/m**2/s. Our data show that the impact of atmospheric pCO2 increase on primary production of dinoflagellate depends on the availability of nitrate and the irradiance (intensity and the frequency of irradiance fluctuations) to which the cells are exposed. The impact of global change on oceanic primary producers would therefore be different in waters with different chemical and physical (mixing) properties.

Toxicity and Growth Assessments of Three Thermophilic Benthic Dinoflagellates (Ostreopsis cf. ovata, Prorocentrum lima and Coolia monotis) Developing in the Southern Mediterranean Basin

armful benthic dinoflagellates, usually developing in tropical areas, are expanding to temperate ecosystems facing water warming. Reports on harmful benthic species are particularly scarce in the Southern Mediterranean Sea. For the first time, three thermophilic benthic dinoflagellates (Ostreopsis cf. ovata, Prorocentrum lima and Coolia monotis) were isolated from Bizerte Bay (Tunisia, Mediterranean) and monoclonal cultures established. The ribotyping confirmed the morphological identification of the three species. Maximum growth rates were 0.59 ± 0.08 d−1 for O. cf. ovata, 0.35 ± 0.01 d−1 for C. monotis and 0.33 ± 0.04 d−1 for P. lima. Toxin analyses revealed the presence of ovatoxin-a and ovatoxin-b in O. cf. ovata cells. Okadaic acid and dinophysistoxin-1 were detected in P. lima cultures. For C. monotis, a chromatographic peak at 5.6 min with a mass m/z = 1061.768 was observed, but did not correspond to a mono-sulfated analogue of the yessotoxin. A comparison of the toxicity and growth characteristics of these dinoflagellates, distributed worldwide, is proposed.

Caracterización ambiental y potencial pesquero 2004-2011: Bahía de Samanco, Chimbote, Perú.

El desarrollo de la maricultura en la Bahía de Samanco ha ocasionado descarga de restos orgánicos al ecosistema marino; se efectuaron monitoreos en esta Bahía en época de veda y de actividad pesquera industrial del 2005 al 2010; temperatura, salinidad y nutrientes se mantuvieron normales, pudiéndose afirmar que la capacidad de resiliencia del ecosistema no está afectada. Los parámetros fisicoquímicos, aceites y grasa presentaron altas concentraciones del 2007 al 2010, en relación al valor límite de los Estándares de Calidad Ambiental. La pesca artesanal generó 21.416 t de recursos hidrobiológicos, conformado por moluscos 57,78%, peces óseos 38,68%, equinodermos 3,20% y crustáceos, celentéreos y algas. La diversidad correspondió a 114 especies, mayor relevancia íctica dada por pejerrey, lisa, machete, lorna y coco; los invertebrados fueron concha de abanico, navajuela, calamar, marucha, caracol y ancoco. La captura de la pesca industrial de madera y artesanal anchovetera para consumo fue de 7.039 t, se identificaron 15 especies: peces (13) e invertebrados (2), la anchoveta aportó 98,71%. Se registraron 11 especies de fitoplancton potencialmente tóxicos, diatomeas: Pseudonitzschia cf delicatissima y P. pungens; dinoflagelados: Alexandrium sp., Dinophysis acuminata, D. caudata, D. rotundata, D. tripos, Gymnodinium sp., Prorocentrum mínimum, Protoperidinium crassipes y P. depressum.

La comunidad de fitoplancton en la costa peruana, primavera 2005

La biomasa planctónica fluctuó entre 0,30 mL/m3 (Chimbote) y 1,90 mL/m3 (Paita), promedio 0,30 mL/m3; el 86% del volumen fue menor a 0,5 mL/m3. El fitoplancton fue abundante (70%) predominando diatomeas sobre dinoflagelados. Géneros de mayor importancia fueron Bacteriastrum, Planktoniella, Ditylum, Chaetoceros, Thalassiosira, Hemiaulus, Asteromphalus, Pleurosigma, Coscinodiscus, Guinardia, Leptocylindrus, Roperia, Eucampia y Prorocentrum. Los indicadores biológicos mostraron distribución normal, P. obtusum se registró entre Paita y Chimbote, dentro de las 20 mn hasta las 40 mn en Callao y Pisco. Ceratium incisum (ASS) solo fue encontrado frente a San Juan, fuera de las 180 mn.

Effetto dell'erbicida Terbutilazina sulla crescita di flagellate marine in coltura

Il fitoplancton è costituito da organismi molto importanti per l'ambiente marino e molto diversificati sia dal punto di vista morfologico che fisiologico.Questi organismi sono normalmente soggetti ai cambiamenti stagionali e alle variazioni dell'ambiente dovute sia a fenomeni naturali che all'impatto antropico, sempre più rilevante. Con questa tesi si è voluto approfondire l'effetto di erbicidi comunemente usati dall'uomo in agricoltura su delle microalghe flagellate rappresentative del Mar Adriatico. L'inquinante scelto è la Terbutilazina, sostanza utilizzata per il diserbo del mais e diffusa in tutta l'area padano-venera, come dimostrano i dati dei campionamenti ARPA, che riportano la presenza di Terbutilazina e del suo prodotto di degradazione Desetil-Terbutilazina a concentrazioni superiori al limite fissato sia nelle acque superficiali che in quelle sotterranee. Anche in mare come riportato in letteratura (Carafa et. al 2009)è stato riscontrato a concentrazioni superiori al limite previsto dalla normativa vigente in Italia. In particolare il meccanismo d'azione di questo erbicida interferisce con la fotosintesi, agendo sulle proteine di membrana dei cloroplasti, rimpiazzando il chinone accettore di elettroni QB della proteina D1 del fotosistema II. Più specie di microalghe fatte crescere in colture 'batch' sono state testate a diverse concentrazioni di erbicida in condizione di luce nutrienti costanti. Questi esperimenti sono stati inoltre condotti a due diverse temperature (20 e 25°C) per studiare l'effetto di questo inquinante in correlazione con l'attuale aumento di temperatura in atto nel pianeta. In una prima fase di screening è stato valutato l'effetto della Terbutilazina su 9 specie di flagellate rappresentative dell'Adriatico, tramite misure dell'efficienza fotosintetica. Grazie a questa prima fase sono state individuate le microalghe e le relative concentrazioni di Terbutilazina da utilizzare negli esperimenti. Per gli esperimenti, sono state scelte le due specie algali Gonyaulax spinifera e Prorocentrum minimum sulle quali si è approfondito lo studio dell'effetto dell'inquinante alle due temperature, attraverso una serie di analisi volte ad individuare le risposte in termini di crescita e di fisiologia delle alghe quali: conteggio delle cellule, torbidità, efficienza fotosintetica, consumo di nutrienti, quantità di clorofilla e di polisaccaridi extracellulari prodotti. La scelta di queste microalghe è stata dettata dal fatto che Gonyaulax spinifera si è rivelata la microalga più sensibile a concentrazioni di erbicida più vicine a quelle ambientali fra tutte le alghe valutate, mentre Prorocentrum minimum è fra le dinoflagellate più frequenti e rappresentative del Mar Adriatico (Aubry et al. 2004), anche se non particolarmente sensibile; infatti P. minimum è stato testato ad una concentrazione di erbicida maggiore rispetto a quelle normalmente ritrovate in ambiente marino. Dai risultati riportati nella tesi si è visto come l'erbicida Terbutilazina sia in grado di influenzare la crescita e la fotosintesi di microalghe flagellate dell'Adriatico anche a concentrazioni pari a quelle rilevate in ambiente, e si è evidenziato che gli effetti sono maggiori alle temperature in cui le microalghe hanno una crescita meno efficiente. Questi studi hanno messo in evidenza anche l'utilità delle misure di fotosintesi tramite fluorimetro PAM nel valutare le risposte delle microalghe agli erbicidi triazinici. Inoltre la diversa risposta delle microalghe osservata, potrebbe avere conseguenze rilevanti sulle fioriture estive di fitoplancton in caso di presenza in mare di Terbutilazina, anche a concentrazioni non particolarmente elevate. Questo lavoro si inserisce in un contesto più ampio di ricerca volto alla modellizzazione della crescita algale in presenza di inquinanti ed in concomitanza con le variazioni di temperatura. Infatti i dati ottenuti insieme a misure di carbonio cellulare, non ancora effettuate, saranno utili per la messa a punto di nuove parametrizzazioni che si avvicinino maggiormente ai dati reali, per poi simulare i possibili scenari futuri variando le condizioni ambientali e le concentrazioni dell'inquinante studiato.

Individuazione dei valori ottimali di crescita di dinoflagellate bentoniche, valutazione della tossicità e di interazioni allopatiche.

Individuazione dei valori ottimali di crescita di dinoflagellate bentoniche, valutazione della tossicità e di interazioni allelopatiche. Il fitoplancton rappresenta la base della catena trofica in ambiente marino, nonché oltre la metà  della produzione primaria a livello mondiale. Le dinoflagellate, assieme alle diatomee, costituiscono la maggior parte del fitoplancton, comprendendo numerose e diversificate specie di microalghe dalla differente distribuzione, ecologia e fisiologia. Alcune specie appartenenti a tale gruppo sono in grado di dare luogo, in determinate condizioni, a estesi fenomeni di fioriture algali, che diventano particolarmente impattanti se le specie coinvolte sono responsabili della produzione di biotossine, le quali possono direttamente uccidere altri organismi o accumularsi nei loro tessuti. Gli effetti nocivi di questi fenomeni si ripercuotono pesantemente sull'ecosistema marino, con ingenti morie di organismi acquatici (da pesci a molluschi, dal bentos al necton) e profonde alterazioni nelle comunità specifiche. Un forte coinvolgimento si ha di conseguenza anche per le attività umane, in seguito a forti esternalità negative su pesca, turismo, attività ricreative, o spesso con rischi direttamente correlati alla salute umana, dovuti perlopiù ad ingestione di organismi contaminati o all'inalazione di tossine per via aerea. Negli ultimi anni le fioriture algali tossiche si sono fortemente intensificate in distribuzione, estensione e frequenza, attirando l'interesse globale della comunità scientifica. Diversi studi condotti in questo senso hanno portato all'identificazione di numerose specie di dinoflagellate tossiche e all'isolamento di una lunga serie di composti chimici con effetti dannosi da esse sintetizzate. Tuttavia si conosce ancora ben poco sull'ecologia di queste specie, in particolare su quali siano i fattori che possano indurre o regolare la proliferazione e lo sviluppo di un bloom algale. Questo studio si è focalizzato su due specie di dinoflagellate bentoniche tossiche, Ostreopsis ovata e Coolia monotis, entrambe appartenenti alla famiglia Ostreopsidaceae, note già da tempo nei paesi tropicali poiché associate alla sindrome da ciguatera. Negli ultimi anni, Ostreopsis ovata è stata oggetto di numerose ricerche in Europa, poiché ha dato luogo a fenomeni di bloom, collegati con danni respiratori nell'uomo, anche lungo i litorali italiani; soltanto recentemente grazie ad una tecnica analitica basata sulla combinazione di cromatografia liquida e spettrometria di massa (LC-MS), è stato possibile isolare la diverse tossine responsabili. Durante i vari monitoraggi e campionamenti delle acque, questa dinoflagellata è stata sempre riscontrata in presenza di Coolia monotis (e Prorocentrum lima), di cui invece si conosce ben poco, visto che la sua tossicità in Mediterraneo non è ancora stata dimostrata, né la sua tossina caratterizzata. Il primo step di questo studio è stato quello di valutare, attraverso il mantenimento di colture in vitro, l'importanza della temperatura nella crescita di O. ovata e C. monotis (singolarmente) provenienti dalla zona del monte Conero (Ancona, Marche). Esistono già studi di questo tipo su ceppi adriatici di O. ovata, tuttavia è stato effettuato un esperimento similare utilizzando un nuovo ceppo, isolato in anni recenti; per C. monotis invece non sono presenti molti studi in letteratura, in particolare nessuno riguardante ceppi italiani. La valutazione della crescita è stata effettuata attraverso conteggio delle cellule, misura dell'efficienza fotosintetica e consumo dei macronutrienti. Quindi, visto che le due specie vivono in associazione nell'ambiente marino, si è cercato di evidenziare l'instaurarsi di eventuali processi competitivi o di fenomeni di allelopatia. Dall'analisi dei risultati è emerso che, se coltivate individualmente, sia C. monotis che O. ovata mostrano un optimum di crescita alla temperatura di 20°C, con tasso di crescita, numero di cellule e rendimento fotosintetico raggiunti più elevati, seppure non di molto rispetto alle colture a 25°C. Le colture a 30°C al contrario hanno mostrato valori sensibilmente inferiori. Se fatte crescere assieme, invece, C. monotis mantiene lo stesso pattern riscontrato nella monoculture a 20 e 25°C, seppur raggiungendo numeri di cellule inferiori, mentre a 30°C ha una crescita bassissima. Al contrario, O. ovata alla temperatura più elevata raggiunge lo stesso numero di cellule della monocultura, alla temperatura intermedia registra il tasso di crescita, ma non il numero di cellule, più elevato, mentre alla temperatura più bassa (che era l'optimum per la monocultura) si ha il maggior stress per la specie, evidenziando forti fenomeni di competizione. Esperimenti su C. monotis fatta crescere in un filtrato di O. ovata non hanno invece chiarito l'esistenza o meno di eventuali effetti allelopatici di Ostreopsis su Coolia, dato che non sono apparse differenze evidenti tra il controllo e il filtrato, mentre hanno messo in luce l'importanza dei batteri associati alle microalghe come supporto alla loro crescita, poiché le colture cresciute in filtrato sterile hanno manifestato tutte quante un rendimento quantico fotosintetico inferiore.