Estudo dos efeitos da radiação ultravioleta-B na organização celular durante o desenvolvimento inicial de Nemalion helminthoides (Velley in With). Batters (Nemaliales, Rhodophyta): aspectos morfológicos e ultraestruturais

Abstract

As mudanças globais têm sido amplamente discutidas, e dentre essas mudanças, destaca-se o aumento da incidência da radiação ultravioleta B, em função da contínua destruição da camada de ozônio. Estudos científicos têm evidenciado os efeitos deletérios da exposição à radiação UV-B sobre as macroalgas, mas poucos estudos têm abordado o impacto dessa radiação sobre a germi-nação de esporos e desenvolvimento de fases juvenis. Nemalion helminthoides é uma alga vermelha amplamente distribuída nas regiões temperadas e subtropicais do planeta. Na única fase ma-croscópica da espécie, N. helminthoides mostra um talo cilíndrico e gelatinoso, e é encontrada fixada às rochas de regiões interti-dais, estando frequentemente exposta à radiação solar. Analisar os efeitos da radiação ultravioleta B sobre o desenvolvimento inicial de Nemalion helminthoides foi o principal objetivo deste trabalho. Para tanto, carpósporos de N. helminthoides foram cul-tivados em laboratório, e foram estabelecidos dois grupos: Con-trole, expostos somente à radiação fotossintéticamente ativa PAR; e tratado, expostos à radiação PAR e UV-B. O grupo tratado foi submetido a 1,6 W.m-2 de radiação UV-B artificial, 2h por dia, ao longo de 12 dias. As amostras foram avaliadas a cada três dias. O grupo controle mostrou crescente proliferação celular, crescente acúmulo de substâncias de reservas e intensa ramificação nos últimos estágios observados, 9 e 12 dias de desenvolvimento. Nas células do grupo controle o cloroplasto ocupou grande espaço na célula, empurrando as demais organelas para a periferia celular. Além disso, o cloroplasto apresentou um característico pirenóide globoso, profusamente atravessado por lamelas de tilacóides. As células mostraram freqüente associação entre mitocôndrias, nú-cleos, corpos de Golgi e retículo endoplasmático rugoso, intera-ção que favorece a intensa atividade metabólica característica de fases iniciais de desenvolvimento. Os tetrasporófitos do grupo tratado apresentaram danos a importantes organelas celulares, tais como: desestruturação do pirenóide, perda da organização do cloroplasto, alteração nas cristas mitocondriais, crescente atro-fia dos corpos de Golgi. Além de alterações nos padrões de de-senvolvimento, como perda da polaridade nas primeiras divisões do carpósporo e ramificação anormal do talo filamentoso. Em relação à autofluorescência do cloroplasto, o grupo controle mostrou crescente aumento na auto-fluorescência ao longo do desenvolvimento. Enquanto no grupo tratado a autofluorescência acompanhou a intensidade do grupo controle para 3 e 6 dias, mas mostrou redução de aproximadamente 50% na autofluores-cência em 9 e 12 dias de desenvolvimento, em relação ao grupo controle. As principais alterações nas células de N. helminthoides aconteceram no cloroplasto. Os dados de quantificação da auto-fluorescência coincidiram com as alterações ultraestrutrais apre-sentadas no cloroplasto das células expostas à radiação ultravio-leta B, sugerindo efeitos nocivos dessa radiação ao aparato fotos-sintético, síntese e acúmulo de substâncias de reserva, como o amido das florídeas, os plastoglóbulos e o pirenóide. Além disso, a radiação alterou o padrão de desenvolvimento dos tetrasporófi-tos. Sugere-se neste estudo que a próxima fase do ciclo de vida da espécie, a formação dos tetrasporângios, onde ocorre a meio-se e formação dos tetrásporos, seria comprometida caso os te-trasporófitos jovens continuassem no regime de exposição à ra-diação ultravioleta, mas somente estudos mais longos podem dizer se esta exposição poderá interferir e/ou interromper o ciclo de vida de N. helminthoides.

Global changes have been widely discussed, and among these changes, there is an increased incidence of ultraviolet B radiation, due to the continuous destruction of the ozone layer. Scientific studies have shown the deleterious effects of exposure to UV-B radiation on macro algae, but few studies have addressed the impact of this radiation on spore germination and development of juvenile stages. Nemalion helminthoides is a red alga widely distributed in temperate and subtropical regions of the planet. In the only macroscopic phase of the species, N. helminthoides shows a cylindrical and gelatinous stem, and is found attached to rocks in intertidal areas, being frequently exposed to solar radia-tion. To analyze the effects of ultraviolet B on the initial develop-ment of Nemalion helminthoides is the main objective of this work. For this new set of carpospores Nemalion helminthoides were cultured in the laboratory, and were arranged in two groups: control, exposed only to photosynthetically active radiation (PAR); and treated, exposed to PAR and UV-B. The treated group was exposed to 1.6 Wm -2 UV-B artificial radiation 2 hours a day over 12 days. Specimens from both groups were evaluated every three days. The control group showed increasing cell proliferation, in-creasing accumulation of reserve substances and intense branch-ing in the latter observed stages of 9 and 12 days of develop-ment. In the cells from the control group the chloroplast occupied much space, pushing the other cell organelles to the periphery. Furthermore, the chloroplast showed a typical globular pyrenoid profusely traversed by thylakoid lamellae. The cells showed fre-quent association between mitochondria, nucleus, Golgi bodies and rough endoplasmic reticulum, interaction that favors the in-tense metabolic activity, characteristic of early stages of devel-opment. The sporelings from the treated group showed damage to significant cell organelles, such as: pyrenoid disruption, loss of organization of chloroplast, changes in mitochondrial cristae, increasing atrophy of the Golgi bodies, in addition to changes in development patterns, such as loss of polarity in the first divisions of carpospore and abnormal filamentous thallus branching. Re-garding the autofluorescence of the chloroplast, the control group showed increasing growth in the photosynthetic response during development. While in the treated group the autofluorescence followed the intensity for the control group for 3 and 6 days but showed approximately a 50% reduction in re-sponse of the photosynthetic apparatus in the stages of 9 and 12 days in relation of the control group. The major damage to the cells of N. helminthoides happened in the chloroplast. The quan-tification of autofluorescence data coincided with the ultra struc-tural changes made in the chloroplast of cells exposed to ultra-violet B radiation, showing the harmful effects of this radiation to the photosynthetic apparatus, synthesis and accumulation of re-serve substances such as floridean starch grains, plastoglobuli and pyrenoid . Furthermore, the radiation changed the develop-ment pattern of the seedling. It is suggested in this study that the next stage of reproduction of the species, the formation of tetrasporangia, where meiosis and formation of the tetraspores occur, would be compromised if the seedlings continued in the regime of exposure to ultraviolet radiation, but only longer term studies can tell whether this exposure may interfere with and / or interrupt the life cycle of N. helminthoides.