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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/723| Efecto de la intensidad de la luz sobre los mecanismos de disipación no fotoquímica y producción de toxinas paralizantes en cepas de Gymnodinium catenatum Effect of light intensity on the non photochemical quenching mechanisms and production of paralytic shellfish toxins in strains of Gymnodinium catenatum | |
| Ramón Murillo Martínez | |
| Ernesto García Mendoza | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| Fotoquímica | |
| La disipación no fotoquímica de energía del fotosistema II (NPQ, por sus siglas en inglés) es uno de los principales mecanismos de fotoprotección de los organismos fotosintéticos cuando la absorción de la luz excede su capacidad de utilización. En los dinoflagelados se conoce poco sobre los mecanismos involucrados en el control del NPQ y no se ha evaluado el papel del ciclo de las xantofilas (CX) en la inducción de este mecanismo de fotoprotección. El CX involucra la conversión del pigmento diadinoxantina (Ddx) a diatoxantina (Dtx) en condiciones de estrés lumínico. La aparición de Dtx es necesaria para la inducción de NPQ en otros organismos fitoplanctónicos como diatomeas, pero no se conoce si estos dos procesos están relacionados en dinoflagelados. Este grupo, además de su importancia ecológica, presenta varias especies que pueden afectar a otros organismos por la formación de florecimientos algales nocivos (FAN) o la producción de toxinas marinas. Gymnodinium catenatum es el principal productor de toxinas paralizantes (PST) en el Golfo de California, México, y su presencia en los últimos años ha sido reportada a lo largo de todo el Pacífico mexicano. No se conocen las condiciones específicas que promueven los FAN y la producción de toxinas en este organismo. El objetivo de este estudio fue caracterizar el efecto de la irradiancia sobre los mecanismos de fotoprotección, crecimiento y producción de PST en cepas de G. catenatum aisladas del Golfo de California. Las células fueron aclimatadas a dos diferentes intensidades de luz: Baja Luz (BL, 120 μmol fotón m<sup>-2</sup> s<sup>-1</sup>) y Alta Luz (AL, 350 μmol fotón m<sup>-2</sup> s<sup>-1</sup>). Se comparó el crecimiento poblacional entre estas dos condiciones de cultivo y se evaluó la producción de PST, inducción y disipación de NPQ así como la interconversión de los pigmentos del CX durante la fase de crecimiento exponencial y estacionaria de cada condición de cultivo. La tasa de crecimiento máxima en AL fue de 0.28 día<sup>-1</sup> y se alcanzaron abundancias celulares de 5,902 cél mL<sup>-1</sup>. La tasa de crecimiento fue 50 % menor y la abundancia celular fue 45 % más baja en los cultivos de BL. Las células de G. catenatum presentaron una concentración y perfil de PST similar en los dos tratamientos de luz y fases de crecimiento. Los valores máximos de NPQ a los 30 min de exposición a luz saturante fueron diferentes entre tratamientos y fases de crecimiento, presentándose un NPQ mayor en células aclimatadas a BL durante la fase estacionaria. La concentración celular de pigmentos fue diferente entre los tratamientos de luz. Las células aclimatadas a BL presentaron una concentración de clorofila a y peridinina mayor (15 %) con relación a las de AL, mientras que en estas últimas la concentración de Ddx y Dtx (pigmentos fotoprotectores) fue 18 % más alta. Por lo tanto las células aclimatadas a AL presentaron una capacidad de fotoprotección mayor. Se detectó una dependencia alta (r<sup>2</sup> entre 0.67 y 0.89) de la formación del NPQ sobre la interconversión de los pigmentos del CX durante la exposición a luz saturante en los dos tratamientos de luz y fases de crecimiento. NPQ en obscuridad estuvo asociada (r<sup>2</sup> = 0.93 y 0.99) a la disminución del Dtx en las células aclimatadas a AL. Sin embargo, esta relación no es igual en las células aclimatadas a BL. Estos resultados demuestran que la recuperación lenta en losiiitratamientos de BL en obscuridad está relacionada con los procesos de daño y reparación del FSII que afectan la emisión de fluorescencia. Por lo tanto, se demuestra en el presente trabajo que el NPQ en G. catenatum depende mayormente de la interconversión de los pigmentos del ciclo de las xantofilas, sin embargo, existe otro mecanismo que afecta asimismo la emisión del FSII que es independiente de este proceso. The nonphotochemical quenching of photosystem II (PSII) fluorescence (NPQ) is one of the most important photoprotection mechanisms of photosynthetic organisms when light absorption exceeds the capacity for light utilization. In dinoflagellates little is known about the mechanisms involved in the control of NPQ and the role of xanthophyll cycle (XC) on the induction of this photoprotection mechanism has not been evaluated. The XC involves the conversion of the pigment diadinoxanthin (Ddx) into diatoxnthin (Dtx) under light stress. The Dtx appearance is required for induction of NPQ in other phytoplankton organisms such as diatoms, but it is not known if these two processes are related in dinoflagellates. This group, in addition to their ecological importance, has several species that can affect other organisms due to the formation of harmful algal blooms (HAB) or by the production of phycotoxins. Gymnodinium catenatum is the main species responsible for the presence of paralytic shellfish toxins (PST) in the Gulf of California, Mexico, and its distribution comprises all the Mexican Pacific coast. The specific conditions that promote HABs and induce the production of toxins in this species are not know. The goal of this study was to characterize the effect of the irradiance on photoprotection mechanisms, growth and production of PST in a strain of G. catenatum isolated from the Gulf of California. Cells were acclimated to two different light intensities: Low Light (LL, 120 mol photon m<sup>-2</sup> s<sup>-1</sup>) and High Light (HL, 350 mol photon m<sup>-2</sup> s<sup>-1</sup>). The population growth were compared between these two culture conditions. The PST production, induction and dissipation of NPQ and the interconversion of the XC pigments were evaluated at the exponential and stationary phase of growth at each culture condition. Maximum growth rate in HL was 0.28 day<sup>-1</sup> and maximum cell abundance was of 5,902 cells mL<sup>-1</sup> in HL cultures. A 50 % lower growth rate and a 45 % lower cell abundance was measured in LL cultures. The PST profile of G. catenatum cells and the concentration of these toxins were similar in both light treatments (LL and HL) and growth phases. Maximum NPQ after 30 minutes of exposure to saturation light conditions were different between treatments and growth phases. The highest NPQ was detected in cells acclimated to LL and during the stationary phase of growth. The cellular pigment concentration was different between light treatments. The cells acclimated to LL presented a higher clorophyll a and peridinin concentration (15 %) that HL cells. In contrast, Ddx and Dtx (photoprotective pigments) concentration was 18 % higher in HL acclimated cells. Therefore, cells acclimated to HL had a greater photoprotection capacity. NPQ formation was dependent (r<sup>2</sup> between 0.67 and 0.89) on XC pigments interconversion during exposure to saturation light in the two light treatments and growth phases. NPQ dissipation in darkness was related (r<sup>2</sup> = 0.93 and 0.99) to the disappearance of Dtx in cells acclimated to HL. However, this relationship was not similar in cells acclimated to LL. These results demonstrate that the slow recovery of NPQ in darkness for the LL acclimated cells was probably to accumulation of PSII damage and its repair that affected the fluorescence emission. Therefore, it is demonstrated in the present work that NPQ in G.vcatenatum depends mainly on the interconversion of the xanthophyll cycle pigments, however, there is another mechanism that affects also the emission of PSII. | |
| CICESE | |
| 2015 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Murillo Martínez,R.2015.Efecto de la intensidad de la luz sobre los mecanismos de disipación no fotoquímica y producción de toxinas paralizantes en cepas de Gymnodinium catenatum.Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California.61 pp. | |
| PECES Y FAUNA SILVESTRE | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Ecología Marina |
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