Efeitos do cálcio extracelular na germinação de tetrásporos de Gelidium floridanum

Abstract

As macroalgas são de grande importância para os sistemas aquáticos, sendo produtores primários para elos subsequentes da cadeia trófica aquática e terrestre. Entretanto, poucos trabalhos tratam dos mecanismos secundários de ação do íon cálcio sobre a germinação de tetrásporos de algas vermelhas e as consequências da supressão do mesmo no meio. Fatores ambientais e antrópicos podem ter por consequência o aumento de agentes que interagem com o íon, diminuindo sua biodisponibilidade no meio, impedindo um correto influxo. O presente trabalho investigou os efeitos do bloqueador de cálcio EGTA, do ionóforo A23187, da adição de cálcio, da interação entre o ionóforo A23187 e cloreto de cálcio (CaCl2) e do metal lantânio sobre a germinação de tetrásporos da macroalga vermelha Gelidium floridanum. Após os tetrásporos serem cultivados com os tratamentos EGTA, CaCl2 e A23187, foram realizadas analises de taxa de adesão e germinação e morfologia através da microscopia de luz (ML), análise dos filamentos de actina e parede celular através microscopia confocal de varredura a laser (MCVL) e análise da ultraestrutura com a microscopia eletrônica de transmissão (MET). No cultivo com cloreto de lantânio (LaCl3) foram feitas análises de taxas de germinação, ML e MET, pigmentos fotossintetizantes e espécies reativas de oxigênio. Os tetrásporos não germinaram e reduziram a adesão quando tratados com EGTA, porém quando tratados com CaCl2, foi observado uma maior taxa de germinação e aceleração desse processo, indicando a dependência do cálcio na adesão e germinação. Os tetrásporos tratados com EGTA não apresentaram formação de parede celular nem polarização dos filamentos de actina, resultados contrários aos observados no tratamento de CaCl2. Pela MET, alterações na parede celular e citoplasma com aumento de vesículas foram observadas nos tratamentos EGTA, A23187, A23187 com CaCl2, indicando problemas na homeostase de cálcio intracelular e a supressão do mesmo nas organelas. Quando tratados com LaCl3 os tetrásporos não germinaram e foram observados com o citoplasma rosáceo, indicando possível dano aos cloroplastos e extravasamento de pigmentos corroborando os dados da análise ultraestrutural e queda na quantificação dos pigmentos acessórios. Os cloroplastos estavam danificados e com tilacóides rompidos. A análise das EROs mostrou um aumento frente ao tratamento, indicando um dano oxidativo causado pelo metal no tetrásporo. Os resultados obtidos indicam que o papel do Ca2+ é essencial como mensageiro secundário na cascata de eventos que precedem a germinação.

Abstract : The seaweed has great importance in aquatic systems, being primary producers for subsequent links of the aquatic and terrestrial trophic chain. However, few studies deal with the secondary mechanisms of calcium ion action on tetraspores germination of red algae and the consequences of its suppression in the environment. Environmental and anthropic factors may result in increasing of agents that interact with the ion, reducing its bioavailability in the environment, restraining a correct influx. The present work investigated the effects of the calcium-chelator EGTA, ionophore A23187, calcium chloride CaCl2 and the metal lanthanum LaCl3 on tetraspores of red macroalga Gelidium floridanum. After tetraspores were cultured with EGTA, CaCl2 and A23187 analyses of adhesion and germination rate were performed, together with observations of morphology with light microscopy and the arrangement of actin filaments and cell wall with laser scaning confocal microscopy in EGTA and CaCl2 treatments. Observations of the ultrastructure were done with the transmission electronic microscopy. In the tetraspores cultivated with LaCl3 germination rates and morphology were analysed with light microscopy, as well as observation of the ultrastructure with TEM and quantification of photosynthetic pigments and reactive oxygen species. Tetraspores did not germinate and reduced adhesion when treated with EGTA. On the other hand, when treated with CaCl2, a higher rate of germination and acceleration of this process was observed, indicating the calcium dependency in adhesion and germination. Tetraspores treated with EGTA showed no cell wall formation or polarization of the actin filaments, in contrary to that observed in the treatment of CaCl2. Abnormalities were observed in the ultrastructure with the treatments EGTA, A23187, A23187 and CaCl2, indicating problems in the intracellular calcium homeostasis and suppression thereof in the organelles. When treated with LaCl3, tetraspores did not germinate and a rosaceous cytoplasm were observed, indicating possible damage in cloroplasts and the extravasation of pigments corroborating ultrastructural analysis data. Chloroplasts were damaged and with broken thylakoids, moreover, in the analysis of the pigment rates, there was a decreasing when compared to the control. The analysis of ROS showed an increasing in treatment, indicating oxidative damage caused by the metal in the tetraspore. The results indicate that the role of calcium is essential as a secondary messenger in the cascade of events that precede germination.