Evaluación bioecológica de Meridionella obtusangula (Rhodophyta) del Golfo San Matías y su valoración como fuente de ficocoloides

Abstract

Esta tesis se centra en una población de Meridionella obtusangula (Floridiophyceae, Gigartinales, Rhodophyta) una macroalga roja recientemente descubierta en el Golfo San Matías, Argentina. Incluye estudios que integran tanto aspectos básicos de su taxonomía, biología y ecología, como aplicados que resultaron en la obtención y caracterización de polisacáridos sulfatados de sus paredes celulares. La identidad taxonómica de las macroalgas como miembro de las Cystocloniaceae se basó en observaciones morfológicas aplicando diversas técnicas de microscopía óptica y electrónica. Asimismo, se complementó con estudios filogenéticos realizados en colaboración con expertos en la familia Cystocloniaceae concluyendo en el reconocimiento de los taxones como un nuevo género Meridionella Tonicelli, ME. Croce & Hommersand nov. gen. y la confirmación de la identidad de los especímenes argentinos como Meridionella obtusangula Tonicelli, ME. Croce & Hommersand nov. comb. El ciclo de vida fue analizado en condiciones de cultivo in vitro, e incluyó observaciones morfológicas y estudios de ploidía, tanto para talos de la naturaleza como en cultivo. M. obtusangula presenta un ciclo de vida triplobionte haplo-diplonte típico de las algas rojas, con gametofitos y tetrasporofitos isomórficos. La reproducción asexual en ambos talos fue por estolones o por apomeiosis en tetrasporofitos. Para un mejor conocimiento de la especie, se realizaron ensayos de cultivo in vitro para analizar las condiciones abióticas (selección del medio de cultivo, concentraciones del mismo, temperaturas y fotoperiodos) que producirían un crecimiento óptimo. Las condiciones óptimas para desarrollo de los talos tetraspóricos y gametofíticos, se lograron en medio de cultivo enriquecido Von Stosch. El crecimiento fue mayor a temperaturas elevadas, mientras que la supervivencia óptima se logró en una franja de valores más bajos. Además, crecimiento y supervivencia de talos tetraspóricos fue mayor que el de los gametófiticos. Estos resultados observados in vitro, sumado a los registros de mayor densidad de tetrasporofitos por sobre gametofitos en el ambiente natural, brinda elementos para comprender el desbalance entre los distintos estadios reproductivos de la población de M. obtusangula estudiada. Los estudios fenológicos y poblacionales realizados en la naturaleza, así como un estudio a nivel comunidad de las macroalgas acompañantes, permitieron entender su dinámica temporal, basándose en las presiones del entorno en la costa atlántica. Talos reproductivos como vegetativos tuvieron un comportamiento estacional, coexistiendo en otoño, invierno y primavera, aunque en diferentes proporciones. En verano al no hallarse talos macroscópicos durante los muestreos, se asumió que se encontraban en estadios microscópicos que dificultaron su recolección y posterior estudio. La abundancia y el tamaño de los talos estuvieron fuertemente influenciados por las condiciones ambientales: temperatura del agua de mar, fotoperiodo e intensidad del viento, lo que indica que esta especie está fenológicamente y poblacionalmente sujeta a los cambios estacionales. A nivel comunidad, M. obtusangula se encontró acompañada por un gran número de especies pertenecientes algas rojas (Rhodophyta), pardas (Ochrophyta) y verdes (Chlorophyta). Este ensamble de macroalgas integrado por especímenes de los géneros Ahnfeltia, Antithamnion, Ceramium, Corallina, Gelidium, Heterosiphonia, Polysiphonia, Dictyota, Scytopsiphon, Lomentaria, Codium, Ulva, Punctaria, Ectocarpus, Antithamnionella y Undaria es frecuentemente hallado en la zona de estudio. El análisis de la dinámica temporal de la comunidad epifítica sobre los talos de M. obtusangula brindó elementos para la caracterización de dicha comunidad. Se registraron un total de 26 taxa de epifitos y endófitos. Además, su distribución a lo largo de los talos hospedadores y su inferencia con respecto al tamaño de los mismos y estado vegetativo o reproductivo en que se encuentre el alga pudo relacionarse con variaciones de los parámetros ambientales a lo largo del año. Sumado a esto, se pudo atribuir ciertas diferencias a las presiones ambientales entre las comunidades intermareales inferiores y submareales a las que se encuentran sometidas estas especies epífitas. Se realizó un análisis de las morfologías anómalas presentes en talos recolectados en el ambiente natural mediante diversas técnicas de microscopía que permitieron dilucidar el desarrollo de agallas a través de hipertrofia e hiperplasia de las células medulares, con intensa actividad nuclear. En condiciones de cultivo in vitro se comprobó la potencialidad de las agallas para dar origen a nuevos talos de apariencia totalmente normal. Los estudios realizados en sus paredes celulares han permitido obtener y caracterizar polisacáridos sulfatados pertenecientes al grupo de los ι carragenanos, los cuales presentaron un buen rendimiento en su extracción (20 - 15 %) y calidad similar a la de carragenanos comerciales, haciendo de esta especie un potencial recurso valioso de las costas Argentinas.

This thesis focuses on a population of Meridionella obtusangula (Florideophyceae, Gigartinales, Rhodophyta), a recently discovered red macroalgae from Golfo San Matías, Argentina. It includes integrative studies about basic aspects of taxonomy, biology, and ecology, and applied ones about the characterization of cell wall sulfated polysaccharides. The taxonomic identity of the macroalgae as a member of the Cystocloniaceae was based on morphological observations with light and electron microscopy. It was also complemented by phylogenetic studies carried out in collaboration with experts in the family Cystocloniaceae, which led to the recognition of the taxa as a new genus Meridionella Tonicelli, ME. Croce & Hommersand gen. nov. and confirmed the identity of the Argentinean specimens as Meridionella obtusangula Tonicelli, ME. Croce & Hommersand comb. nov. The life cycle was analyzed under in vitro culture conditions, and involved morphological observations and ploidy studies, both of thalli from nature and culture. M. obtusangula has a triplobiont haplo diplont life cycle, typical of red algae, with isomorphic gametophytes and tetrasporophytes. Asexual reproduction was by stolons or apomeiosis in tetrasporophytes. In vitro culture assays were carried out to test abiotic conditions (concentration of culture medium, temperature, and photoperiod) that would produce optimal growth. The optimal conditions for the development of tetrasporic and gametophytic thalli were achieved with seawater enriched with Von Stosch culture medium. Growth was higher at higher temperatures, while optimal survival was achieved in a lower temperature range. In addition, the growth and survival of tetrasporic thalli were higher than gametophytic thalli. These results found in vitro, added to the records of higher density of tetrasporophytes over gametophytes in the natural environment, provided elements to understand the unbalance between the different reproductive stages of M. obtusangula population. Phenological and population studies carried out in the nature, as well as a community-level study of the accompanying macroalgae, allowed to understand the temporal dynamics, based on environmental pressures on the Atlantic coast. The reproductive and vegetative thalli showed a seasonal behavior, coexisting in autumn, winter, and spring, although in different proportions. In summer, no macroscopic thalli were found during sampling, but it was assumed that they remained as microscopic stages. The abundance and size of the thalli were strongly influenced by environmental conditions: water temperature, photoperiod and wind intensity, indicating that this species is phenologically and population-wise subject to seasonal changes. At community level, M. obtusangula was accompanied by a large number of red, brown and green macroalgae. This macroalgal assemblage was composed of specimens of the genera Ahnfeltia, Antithamnion, Ceramium, Corallina, Gelidium, Heterosiphonia, Polysiphonia, Dictyota, Scytosiphon, Lomentaria, Codium, Ulva, Punctaria, Ectocarpus, Antithamnionella, and Undaria. The analysis of the temporal dynamics of the epiphytic community on M. obtusangula thalli provided elements for the characterization of this community. A total of 26 epiphyte and endophyte taxa were recorded. In addition, their distribution along the host thalli and their inference concerning their size and vegetative or reproductive state was related to variations in environmental parameters throughout the year. Certain differences could be attributed to environmental pressures between the lower intertidal and subtidal communities to which these epiphytic species are subjected. An analysis of the anomalous morphologies found in thalli collected from the natural environment was carried out using different microscopy techniques, allowing us to elucidate the galls development by hypertrophy and hyperplasia of the medullary cells, with intense nuclear activity. Under culture conditions, portions of thallus with the galls originated new thalli of completely normal appearance. The study of the cell wall sulfated polysaccharides have allowed obtaining and characterizing polysaccharides belonging to the group of ι-carrageenans, which showed a high extraction yield (20 - 15 %) and quality similar to that of commercial carrageenans, making this species a potentially valuable resource of the Argentinean coasts.