Respostas biológicas de macroalgas vermelhas submetidas à radiação ultravioleta-B: análises bioquímicas, celulares e fisiológicas

Abstract

Kappaphycus alvarezii é uma macroalga de grande importância econômica, devido a extração de kappa carragenana de suas paredes celulares. Apresenta diversas variantes pigmentares tais como: vermelho escuro, marrom, amarelas e diferentes tonalidades de verde. A radiação ultravioleta-B (RUVB) afeta as macroalgas em diversas maneiras importantes, incluindo a redução nas taxas de crescimento, redução na produtividade primária, e mudanças na biologia celular e na organização ultraestrutural. Portanto, nós examinamos o efeito da RUVB na variante marrom de K. alvarezii durante 28 dias de cultivo sendo 3 h diárias de exposição. As plantas controle apresentaram taxas de crescimento de 7.27% dia-1, enquanto as plantas expostas a RUVB cresceram apenas 4.0% dia-1. Diferenças significativas nas taxas de crescimento e nas concentrações de ficobiliproteínas entre controle e plantas a RUVB foram verificadas. Comparado com as plantas controle, as concentrações das ficobiliproteínas apresentaram redução após a exposição RUVB. Além disso, a concentração da clorofila a diminuiu e mostrou diferenças significativas após a exposição RUVB. A RUVB ocasionou mudanças na ultraestrutura das células corticais e subcorticais, incluindo o aumento da espessura da parede celular e o número de plastoglóbulos, redução nos espaços intracelulares, alterações no contorno das células e destruição de organização interna dos cloroplastos. A reação com azul de Toluidina evidenciou um aumento na espessura da parede celular, e o ácido periódico Schiff mostrou uma diminuição no número de grãos de amido. Pelas mudanças significativas nas taxas de crescimento, nas concentrações dos pigmentos fotossintetizantes, e mudanças ultraestruturais observadas, torna-se evidente que RUVB afeta negativamente as macroalgas intermareais e sua viabilidade econômica

The effects of ultraviolet radiation-B (UVBR) in apical segments of the red macroalgae Gracilaria domingensis (Kützing) Sonder ex Dickie were examined in vitro. Over a period of 21 days, the segments were cultivated and exposed to photosynthetically active radiation (PAR) at 80 µmol photons m-2 s-1 and PAR +UVBR at 1.6 Wm-2 for 3 h per day. The samples were processed for electron microscopy, as well as histochemical analysis, and growth rate, photosynthetic pigment contents and photosynthetic performance were measured. Toluidine Blue reaction showed metachromatic granulations in vacuole and lenticular thickness, while Coomassie Brilliant Blue showed a higher concentration of cytoplasmic organelles, and Periodic Acid Schiff stain showed an increase in the number of floridean starch grains. UVBR also caused changes in the ultrastructure of cortical and subcortical cells, which included an increased number of plastoglobuli, changes in mitochondrial organization, destruction of chloroplast internal organization, and the disappearance of phycobilisomes. The algae cultivated under PAR-only showed growth rates of 6.0% day-1, while algae exposed to PAR +UVBR grew only 2.8% day-1. Compared with algae cultivated with PAR-only, the contents of photosynthetic pigments, including chlorophyll a, phycoerythrin, phycocyanin and allophycocyanin, decreased after exposure to PAR + UVBR, and significant differences were observed. Finally, analysis of these four photosynthetic parameters also showed reduction after exposure to PAR + UVBR: maximum photosynthetic rate, photosynthetic efficiency, photoinhibition and relative electron transport rate. Taken together, these findings strongly suggested that UVBR negatively affects the agarophyte G. domingensis