Regulação osmo-iônica da espécie dulcícola Aegla schmitti (Crustácea, Anomura, Aeglidae) submetida a choque hiper-salino

Orientadora : Profª. Drª. Viviane ProdocimoDissetação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Fisiologia. Defesa: Curitiba, 26/02/2016Inclui referências : f. 36-45Área de concentraçãoResumo: Os crustáceos anomuros do gênero Aegla ocorrem em água doce há aproximadamente 74 milhões de anos. O objetivo desse estudo foi avaliar a plasticidade osmorregulatória da espécie dulcícola Aegla schmitti através da determinação de limites de tolerância ao aumento de salinidade e da participação de mecanismos fisiológicos. Os animais foram expostos à água doce (controle) e às salinidades de 15‰, 20‰, 25‰ e 35‰ pelos períodos de um, cinco e dez dias e a taxa de sobrevivência da espécie foi determinada. Como a taxa de sobrevivência foi reduzida na salinidade de 35‰ após um dia de exposição, foi realizado um experimento de exposição a essa salinidade por doze horas. Após os experimentos foram medidas as concentrações iônicas (Na., K., Cl. e Mg².) e a osmolalidade da hemolinfa; a atividade da enzima anidrase carbônica nas brânquias e o teor hídrico no músculo abdominal. Aegla schmitti mostrou que ainda preserva mecanismos osmorregulatórios para sobreviver em águas salinas e pode ser considerada eurialina, uma vez que apresentou grande plasticidade osmorregulatória, conseguindo sobreviver por até dez dias nas salinidades de 15‰, 20‰ e 25‰ e por até doze horas na salinidade de 35‰. Essa espécie também mostrou dois padrões de respostas diferentes, quando exposta à salinidades entre 20‰ e 25‰, sendo capaz de osmoconformar a osmolalidade da sua hemolinfa após cinco dias e hiporregular após um dia (entre 21‰ e 25‰) e dez dias (entre 23‰ e 25‰). No geral, os íons sódio e cloreto aumentaram junto com o aumento da osmolalidade da hemolinfa. O potássio foi o único íon que diminuiu a sua concentração após cinco dias na salinidade de 15‰ em comparação aos tempos de um e dez dias e na salinidade de 20‰ após cinco dias em comparação a um dia. Essa diminuição da concentração de potássio pode estar relacionada com a função desse íon na Regulação Isosmótica Intracelular. A concentração de magnésio aumentou com o aumento da salinidade e também com o maior tempo de exposição. O teor hídrico muscular manteve-se inalterado, exceto na salinidade de 25‰ onde houve uma redução após cinco dias de exposição, mostrando que essa espécie ainda consegue regular o volume celular, mesmo com a elevação da osmolalidade da hemolinfa. Esse estudo também foi o primeiro a medir a atividade da enzima anidrase carbônica de uma espécie da família Aeglidae. A atividade dessa enzima manteve-se inalterada, mesmo com o aumento da osmolalidade da hemolinfa em todas as salinidades e todos os tempos de exposição, possivelmente devido a função que essa enzima realiza no equilíbrio ácido-base. A única exceção ocorreu na salinidade de 35‰ após doze horas, quando a atividade da anidrase carbônica reduziu 63,3% em relação à água doce. Esse estudo foi extremamente importante para entender melhor os mecanismos fisiológicos envolvidos na osmorregulação dos crustáceos anomuros do gênero AeglaAbstract: The anomurans crustaceans of the genus Aegla occur in fresh water for about 74 million years. The aim of this study was to evaluate the osmoregulatory plasticity of the freshwater species Aegla schmitti by determining limits of tolerance to increased salinity and the participation of physiological mechanisms. The animals were exposed to fresh water (control) and salinities of 15‰, 20‰, 25‰ and 35‰ for periods of one, five and ten days, and the survival rate of the species was determined. As the survival rate was reduced salinity of 35‰ after a day of exposure, was performed an experiment of exposure to this salinity for twelve hours. After the experiments were measured ionic concentrations (Na?, K?, Cl? and Mg²?) and the osmolality of the hemolymph; the activity of the enzyme carbonic anhydrase in the gills and the water content in the abdominal muscle. Aegla schmitti showed that preserves osmoregulatory mechanisms to survive in saline waters and can be considered euryhaline, since showed great osmoregulatory plasticity, managing to survive for up to ten days on the salinity of 15‰, 20‰ and 25‰ and up to twelve hours in salinity 35‰. This species also showed two different patterns of responses when exposed to salinity of 20‰ and 25‰, being able to osmoconformer of their hemolymph osmolality after five days and hipo-regulate after one day (between 21‰ and 25‰) and ten days (between 23‰ and 25‰). In general, the sodium and chloride ions increased with increasing hemolymph osmolality. The potassium is the only ion concentration decreased after five days in salinity of 15‰ compared to the times of one and ten days and the salinity of 20‰ after five days compared with a day. This decrease in potassium concentration can be related to the function of this ion in the Isosmotic Intracellular Regulation. The magnesium concentration increased with increasing salinity and also with longer exposure time. Muscle water content remained unchanged, except in salinity of 25‰ where there was a reduction after five days of exposure, showing that this species can still regulate cell volume, even with increasing of the hemolymph osmolality. This study was also the first to measure the activity of the enzyme carbonic anhydrase of a kind of family Aeglidae. The activity of the enzyme remained unchanged even with increasing of hemolymph osmolality in all salinities and all exposure times, possibly due to this enzyme function that performs the acid-base balance. The only exception occurred in salinity of 35‰ after twelve hours, when the activity of the carbonic anhydrase reduced 63.3% compared to freshwater. This study was extremely important to better understand the physiological mechanisms involved in osmoregulation of anomurans crustaceans the genus Aegla

Regulação osmo-iônica da espécie dulcícola Aegla schmitti (Crustácea, Anomura, Aeglidae) submetida a choque hiper-salino

Orientadora : Profª. Drª. Viviane ProdocimoDissetação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Fisiologia. Defesa: Curitiba, 26/02/2016Inclui referências : f. 36-45Área de concentraçãoResumo: Os crustáceos anomuros do gênero Aegla ocorrem em água doce há aproximadamente 74 milhões de anos. O objetivo desse estudo foi avaliar a plasticidade osmorregulatória da espécie dulcícola Aegla schmitti através da determinação de limites de tolerância ao aumento de salinidade e da participação de mecanismos fisiológicos. Os animais foram expostos à água doce (controle) e às salinidades de 15‰, 20‰, 25‰ e 35‰ pelos períodos de um, cinco e dez dias e a taxa de sobrevivência da espécie foi determinada. Como a taxa de sobrevivência foi reduzida na salinidade de 35‰ após um dia de exposição, foi realizado um experimento de exposição a essa salinidade por doze horas. Após os experimentos foram medidas as concentrações iônicas (Na., K., Cl. e Mg².) e a osmolalidade da hemolinfa; a atividade da enzima anidrase carbônica nas brânquias e o teor hídrico no músculo abdominal. Aegla schmitti mostrou que ainda preserva mecanismos osmorregulatórios para sobreviver em águas salinas e pode ser considerada eurialina, uma vez que apresentou grande plasticidade osmorregulatória, conseguindo sobreviver por até dez dias nas salinidades de 15‰, 20‰ e 25‰ e por até doze horas na salinidade de 35‰. Essa espécie também mostrou dois padrões de respostas diferentes, quando exposta à salinidades entre 20‰ e 25‰, sendo capaz de osmoconformar a osmolalidade da sua hemolinfa após cinco dias e hiporregular após um dia (entre 21‰ e 25‰) e dez dias (entre 23‰ e 25‰). No geral, os íons sódio e cloreto aumentaram junto com o aumento da osmolalidade da hemolinfa. O potássio foi o único íon que diminuiu a sua concentração após cinco dias na salinidade de 15‰ em comparação aos tempos de um e dez dias e na salinidade de 20‰ após cinco dias em comparação a um dia. Essa diminuição da concentração de potássio pode estar relacionada com a função desse íon na Regulação Isosmótica Intracelular. A concentração de magnésio aumentou com o aumento da salinidade e também com o maior tempo de exposição. O teor hídrico muscular manteve-se inalterado, exceto na salinidade de 25‰ onde houve uma redução após cinco dias de exposição, mostrando que essa espécie ainda consegue regular o volume celular, mesmo com a elevação da osmolalidade da hemolinfa. Esse estudo também foi o primeiro a medir a atividade da enzima anidrase carbônica de uma espécie da família Aeglidae. A atividade dessa enzima manteve-se inalterada, mesmo com o aumento da osmolalidade da hemolinfa em todas as salinidades e todos os tempos de exposição, possivelmente devido a função que essa enzima realiza no equilíbrio ácido-base. A única exceção ocorreu na salinidade de 35‰ após doze horas, quando a atividade da anidrase carbônica reduziu 63,3% em relação à água doce. Esse estudo foi extremamente importante para entender melhor os mecanismos fisiológicos envolvidos na osmorregulação dos crustáceos anomuros do gênero AeglaAbstract: The anomurans crustaceans of the genus Aegla occur in fresh water for about 74 million years. The aim of this study was to evaluate the osmoregulatory plasticity of the freshwater species Aegla schmitti by determining limits of tolerance to increased salinity and the participation of physiological mechanisms. The animals were exposed to fresh water (control) and salinities of 15‰, 20‰, 25‰ and 35‰ for periods of one, five and ten days, and the survival rate of the species was determined. As the survival rate was reduced salinity of 35‰ after a day of exposure, was performed an experiment of exposure to this salinity for twelve hours. After the experiments were measured ionic concentrations (Na?, K?, Cl? and Mg²?) and the osmolality of the hemolymph; the activity of the enzyme carbonic anhydrase in the gills and the water content in the abdominal muscle. Aegla schmitti showed that preserves osmoregulatory mechanisms to survive in saline waters and can be considered euryhaline, since showed great osmoregulatory plasticity, managing to survive for up to ten days on the salinity of 15‰, 20‰ and 25‰ and up to twelve hours in salinity 35‰. This species also showed two different patterns of responses when exposed to salinity of 20‰ and 25‰, being able to osmoconformer of their hemolymph osmolality after five days and hipo-regulate after one day (between 21‰ and 25‰) and ten days (between 23‰ and 25‰). In general, the sodium and chloride ions increased with increasing hemolymph osmolality. The potassium is the only ion concentration decreased after five days in salinity of 15‰ compared to the times of one and ten days and the salinity of 20‰ after five days compared with a day. This decrease in potassium concentration can be related to the function of this ion in the Isosmotic Intracellular Regulation. The magnesium concentration increased with increasing salinity and also with longer exposure time. Muscle water content remained unchanged, except in salinity of 25‰ where there was a reduction after five days of exposure, showing that this species can still regulate cell volume, even with increasing of the hemolymph osmolality. This study was also the first to measure the activity of the enzyme carbonic anhydrase of a kind of family Aeglidae. The activity of the enzyme remained unchanged even with increasing of hemolymph osmolality in all salinities and all exposure times, possibly due to this enzyme function that performs the acid-base balance. The only exception occurred in salinity of 35‰ after twelve hours, when the activity of the carbonic anhydrase reduced 63.3% compared to freshwater. This study was extremely important to better understand the physiological mechanisms involved in osmoregulation of anomurans crustaceans the genus Aegla

Técnicas de criação de afídeos (Hemiptera: Aphididae) do morangueiro (Fragaria x ananassa Duch.) em condições de laboratório

Orientador: Maria Aparecida Cassilha ZawadneakMonografia (Bacharelado) - Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Biológicas. Curso de Graduação em Ciências BiológicasResumo : Os afídeos são considerados uma das principais pragas associadas à cultura do morangueiro. Estudo de técnicas de criação neste hospedeiro é fundamental para dar subsídios à produção contínua de populações destinadas à pesquisas e às futuras estratégias de manejo. O objetivo geral deste estudo foi testar diferentes técnicas de criação e multiplicação de afídeos Chaetosiphon fragaefolii em folhas de morangueiro. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado. Os parâmetros biológicos foram obtidos em BOD, UR de 60±10% e fotofase de 14 horas. As temperaturas foram de 25ºC no primeiro experimento e 22ºC no terceiro e no quarto experimento. O primeiro experimento visou avaliar tipos de recipientes e folhas de duas fases fenológicas. Os tratamentos foram T1 (Placa de Petri/ sem vedação/ folha não expandida), T2 (Placa de Petri/ vedada com filme de PVC/ folha não expandida), T3 (Placa de Petri/ sem vedação/ folha recém-expandida), T4 (Placa de Petri/ vedada com filme de PVC/ folha recém-expandida), T5 (Pote plástico de 70 ml/ folha não expandida) e T6 (Pote plástico de 70 ml/ folha recémexpandida). O segundo experimento teve como objetivo avaliar a temperatura mais indicada para a criação dos afídeos do morangueiro. Os tratamentos foram T1 (22ºC), T2 (25ºC) e T3 (28ºC). O terceiro experimento visou avaliar diferentes cultivares de morango na criação dos afídeos. Os tratamentos foram T1 (cv Albion), T2 (cv Camino Real), T3 (cv Aromas) e T4 (cv Camarosa). O quarto experimento teve como objetivo testar a viabilidade de uma planta hospedeira alternativa em substituição ao morangueiro. Os tratamentos foram: roseiras (T1, T2, T3 e T4), framboesa (T5), amora (T6) e morangueiro (T7). Os tratamentos que utilizaram placa de Petri e folha recém-expandida (T3 e T4) apresentaram os melhores resultados de viabilidade ninfal. Pelas médias obtidas, não houve diferença significativa entre as temperaturas de 22ºC e 25ºC. Porém, a temperatura de 22ºC possibilitou um aumento da longevidade e da fertilidade de C. fragaefolii. O afídeo C. fragaefolii completou o ciclo biológico em todas as cultivares avaliadas. Entretanto, a cultivar Camino Real mostrou ser a mais adequada para a sobrevivência, desenvolvimento e reprodução de C. fragaefolii e a cultivar Camarosa foi estatisticamente a menos adequada. Os afídeos criados em roseira tiveram uma maior sobrevivência do que aqueles criados em amora ou framboesa. O afídeo C. fragaefolii completou o ciclo com quatro instares nos três primeiros experimentos. Conclui-se que os tratamentos feitos com placa de Petri e folha recém-expandida (T3 e T4) proporcionam uma maior viabilidade nos estágios ninfais de C. fragaefolii e a vedação não influencia na biolgia de C. fragaefolii. A longevidade e a fertilidade total foram maiores na temperatura de 22 ºC e a temperatura de 28 ºC influenciou de forma negativa na biologia de C. fragaefolii. As cultivares Albion e Camino Real são mais adequadas para a sobrevivência, desenvolvimento e reprodução de C. fragaefolii. A roseira tem potencial para ser uma planta hospedeira alternativa de C. fragaefolii

Avaliação comparativa da capacidade de hiporregulação da hemolinfa em crustáceos decápodas

Orientadora: Profa. Dra. Viviane ProdocimoCoorientadora: Profa. Dra. Carolina Arruda de Oliveira FreireTese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Ecologia e Conservação. Defesa : Curitiba, 24/03/2020.Inclui referênciasResumo: Os decápodas se originaram no ambiente marinho. A maioria dos decápodas marinhos (ancestrais e atuais) são osmoconformadores. Contudo, diversas espécies invadiram ambientes estuarino e dulcícola devido a seleções de adaptações fisiológicas, morfológicas e bioquímicas, como por exemplo a hiperregulação da osmolalidade da hemolinfa. Secundariamente, os decápodas retornaram para o ambiente marinho também devido a diversas seleções, como a hiporregulação da osmolalidade da hemolinfa. A hiporregulação é mais comum em vertebrados e nos decápodas é observada em caranguejos semi-terrestres, camarões carídeos e camarões peneídeos. O objetivo desse trabalho foi testar a hipótese de que a hiperregulação da osmolalidade da hemolinfa está associada com a hiporregulação, assumindo que decápodas marinhos atuais que mostram capacidade de hiporregulação teriam passado evolutivo em águas mais diluídas, requerendo a hiperregulação. A hipótese foi testada nos dois capítulos. No capítulo 1, foi realizada uma revisão quantitativa da literatura utilizando como métrica a capacidade osmótica de 114 estudos independentes de decápodas (que vivem em diferentes ambientes) e também foi realizada uma correlação de Pearson entre a máxima capacidade osmótica no ambiente marinho e a maior medida do corpo (apenas para os táxons que possuíam osmoconformadores e hiporreguladores). Também foi realizada uma análise de agrupamento hierárquica usando a distância Euclidiana para visualizar relações entre espécies de Brachyura, usando transportadores iônicos, o ambiente em que essas espécies vivem e a classificação sistemática para construir o dendograma. As análises mostraram que Dendrobranchiata, Caridea e Brachyura possuem uma alta capacidade osmótica (? 350 mOsm/kg H2O) para a hiperregulação na água doce/oligoalina e também para a hiporregulação, mostrando que existe uma associação entre esses dois mecanismos fisiológicos. Além disso, os resultados desse capítulo mostraram que a terrestrialidade também é um fator responsável pelo surgimento da hiporregulação, devido ao desafio da desidratação que para conservar água no corpo dos decápodas é necessário secretar sal ativamente. A análise de agrupamento contrariou análises anteriores e mostrou que a enzima apical V-H+-ATPase surgiu antes do que a proteína basolateral NKCC, ou seja, é mais uma evidência de que a hiperregulação surgiu antes da hiporregulação nos decápodas. Esse capítulo ainda mostrou que existe uma correlação negativa, conhecida como trade-off, entre a capacidade osmótica hiporregulatória e o tamanho do corpo dos crustáceos braquiúros, que compensam uma menor capacidade de crescimento e calcificação da carapaça com uma maior capacidade de hiporregulação da osmolalidade da hemolinfa ou vice-versa. No capítulo 2, foram realizados experimentos com o caranguejo marinho osmoconformador Hepatus pudibundus, o siri marinho/estuarino Callinectes danae, camarão marinho Penaeus schmitti e os caranguejos entremarés/ semi-terrestres Panopeus austrobesus e Pachygrapsus transversus expostos a águas mais diluídas e mais concentradas em 3 tempos (6, 24 e 120h). Foram medidas concentrações iônicas e a osmolalidade da hemolinfa; a atividade da anidrase carbônica (AAC) nas brânquias anteriores e posteriores e o teor hídrico (TH) muscular. Para testar a hipótese foi realizada uma revisão da literatura, somada às 5 espécies estudadas e utilizado um teste de independência ?2. As espécies P. schmitti e P. transversus hiporregularam a osmolalidade da hemolinfa em todos os tempos de exposição e são eficientes hiperreguladores em águas muito diluídas. As 5 espécies estudadas possuem eficientes mecanismos fisiológicos para manter o TH inalterado, tanto em águas mais diluídas quanto em águas mais concentradas. A AAC nas brânquias anteriores e posteriores quase não se alterou em H. pudibundus e P. schmitti, mostrando que essa enzima está mais envolvida com a respiração em caranguejos osmoconformadores e em camarões peneídeos. Porém, em C. danae, P. austrobesus e P. transversus, a AAC aumentou quando essas espécies foram expostas a baixas ou altas salinidades, mostrando que essa enzima está envolvida tanto com a hiperregulação quanto com a hiporregulação. Os resultados ainda mostraram evidências de que a hiperregulação está associada com a hiporregulação e a hipótese foi aceita através de um teste de independência ?2 (p ? 0,001), utilizando 172 espécies de decápodas. Dessa forma, os resultados obtidos no presente estudo reforçaram a hipótese de que a hiperregulação da osmolalidade da hemolinfa está associada com a hiporregulação nos dois capítulos. Palavras-chave: hiper-hiporregulador, capacidade osmótica, peneídeos, camarões carídeos, caranguejos semi-terrestres, osmolalidade.Abstract: Decapods originated in the marine environment. Most marine decapods (ancestral and current) are osmoconformers. However, several species invaded estuarine and freshwater environments due to selections of physiological, morphological and biochemical adaptations, such as the hyperregulation of hemolymph osmolality. Secondarily, decapods returned to the marine environment also due to several selections, such as hyporegulation of hemolymph osmolality. Hyporegulation is more common in vertebrates and in decapods it is observed in sem-terrestrial crabs, carid shrimps and peneid shrimps. The objective of this work was to test the hypothesis that hyperregulation of hemolymph osmolality is associated with hyporegulation, assuming that current marine decapods that show hyporegulation capacity would have evolved in more diluted waters, requiring hyperregulation. The hypothesis was tested in both chapters. In chapter 1, a quantitative review of the literature was performed using as a metric the osmotic capacity of 114 independent studies of decapods (which live in different environments) and it was also performed a Pearson correlation between the maximum osmotic capacity in the marine environment and the largest measurement of the body (only for taxa that had osmoconformers and hyporegulators). A hierarchical cluster analysis was also performed using the Euclidean distance to visualize relationships between species of Brachyura, using ion transporters, the environment in which these species live and the systematic classification to construct the dendogram. The analyzes showed that Dendrobranchiata, Caridea and Brachyura have a high osmotic capacity (? 350 mOsm/kg H2O) for hyperregulation in freshwater/oligohaline and also for hyporegulation, showing that there is an association between these two physiological mechanisms. In addition, the results of this chapter showed that terrestriality is also a factor responsible for the appearance of hyporegulation, due to the challenge of dehydration that to conserve water in the decapod's body it is necessary to actively secrete salt. The cluster analysis contradicted previous analyzes and showed that the apical V-H+-ATPase enzyme emerged earlier than the basolateral NKCC protein, that is, it is more an evidence that hyperregulation arose before hyporegulation in decapods. This chapter also showed that there is a negative correlation, known as a trade-off, between the hyporegulatory osmotic capacity and the body size of brachyuran crustaceans, which compensate for a lower capacity for growth and calcification of the carapace with a greater capacity for hyporegulation of hemolymph osmolality or vice versa. In chapter 2, experiments were performed with the marine osmoconformer crab Hepatus pudibundus, the marine/estuarine swimming crab Callinectes danae, the marine shrimp Penaeus schmitti and intertidal/semi-terrestrial crabs Panopeus austrobesus and Pachygrapsus transversus exposed to more diluted and more concentrated waters in 3 times (6, 24 and 120h). Ion concentration and hemolymph osmolality; carbonic anhydrase activity (CAA) in the anterior and posterior gills and muscle water content (WC) were measured. To test the hypothesis, a literature review was performed, adding the 5 species studied and using a ?2 independence test. Penaeus schmitti e P. transversus species hyporegulate the hemolymph osmolality at all times of exposure and are efficient hyperregulators in very diluted waters. The 5 species studied have efficient physiological mechanisms to keep WC unchanged, both in more diluted and more concentrated waters. The CAA in the anterior and posterior gills almost not changed in H. pudibundus and P. schmitti, showing that this enzyme is more involved with breathing in osmoconformers crabs and peneid shrimps. However, in C. danae, P. austrobesus and P. transversus, CAA increased when these species were exposed to low or high salinity, showing that this enzyme is involved with both hyperregulation and hyporegulation. Chapter 2 also showed evidence that hyperregulation is associated with hyporegulation and the hypothesis was accepted through a ?2 independence test (p ? 0,001), using 172 species of decapods. Thus, the results obtained in the present study reforced the hypothesis that hyperregulation of hemolymph osmolality is associated with hyporegulation in both chapters. Keywords: hyper-hyporegulator, osmotic capacity, peneids, caridean shrimps, semiterrestrial crabs, osmolality