Sensitivity of Antarctic Urospora penicilliformis (Ulotrichales, Chlorophyta) to ultraviolet radiation is life stage dependent

The sensitivity of different life stages of the eulittoral green alga Urospora penicilliformis (Roth) Aresch. to ultraviolet radiation (UVR) was examinedin the laboratory. Gametophytic filaments and propagules (zoospores and gametes) released from filaments were separately exposed to different fluence of radiation treatments consisting of PAR (P = 400700 nm), PAR + ultraviolet A (UVA) (PA, UVA = 320400 nm), and PAR + UVA + ultraviolet B (UVB) (PAB, UVB = 280320 nm). Photophysiological indices (ETRmax, Ek, and a) derived from rapid light curves were measured in controls, while photosynthetic efficiency and amount of DNA lesions in terms of cyclobutane pyrimidine dimers (CPDs) were measured after exposure to radiation treatments and after recovery in low PAR; pigments of propagules were quantified after exposure treatment only. The photosynthetic conversion efficiency (a) and photosynthetic capacity (rETRmax) were higher in gametophytes compared with the propagules. The propagules were slightly more sensitive to UVB-induced DNA damage; however, both life stages of the eulittoral inhabiting turf alga were not severely affected by the negative impacts of UVR. Exposure to a maximum of 8 h UVR caused mild effects on the photochemical efficiency of PSII and induced minimal DNA lesions in both the gametophytes and propagules. Pigment concentrations were not significantly different between PAR-exposed and PAR + UVRexposed propagules. Our data showed that U. penicilliformis from the Antarctic is ratherinsensitive to the applied UVR. This amphi-equatorial species possesses different protective mechanisms that can cope with high UVR in coldtemperatewaters of both hemispheres and in polar regions under conditions of increasing UVR as a consequence of further reduction of stratosphericozone

Microbiome-Dependent Adaptation of Seaweeds Under Environmental Stresses: A Perspective

The microbiome of macroalgae facilitates their adaptation to environmental stress. As bacteria release algal growth and morphogenesis promoting factors (AGMPFs), which are necessary for the healthy development of macroalgae, bacteria play a crucial role in stress adaptation of bacterial-algal interactions. To better understand the level of macroalgal dependence on the microbiome under various stress factors such as light, temperature, salt, or micropollutants, we propose a reductionist analysis of a tripartite model system consisting of the axenic green alga Ulva (Chlorophyta) re-infected with two essential bacteria. This analysis will allow us to decipher the stress response of each symbiont within this cross-kingdom interaction. The paper highlights studies on possible survival strategies embedded in cross-kingdom interactions that govern the stress adaptation, including general features of metabolic pathways in the macroalgal host or more specific features such as alterations in the composition and/or diversity of bacterial assemblages within the microbiome community. Additionally, we present some preliminary results regarding the effect of recently isolated bacteria from the Potter Cove, King George Island (Isla 25 de Mayo) in Antarctica, on the model system Ulva mutabilis Føyn purified gametes. The results indicate that cold-adapted bacteria release AGMPFs, inducing cell differentiation, and cell division in purified cultures. We propose that microbiome engineering can be used to increase the adaptability of macroalgae to stressful situations with implications for, e.g., the sustainable management of (land-based) aquaculture systems

Fosfolipasas de veneno de yarará chica : clonado, expresión funcional y análisis de hidrólisis de sustrato en monocapas aire/agua

Tesis (Doctor en Ciencias Químicas)--Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2014El marco general del trabajo presentado en esta tesis fue el estudio de propiedades proteicas claves en la interacción con interfases lipídicas. El objetivo particular fue aportar información sobre las causas de las diferencias de actividad lipolítica de isoformas de enzimas fosfolipasas A2 de veneno de Yarará Chica o Bothrops diporus. Este trabajo continúa la línea investigativa desarrollada en la tesis del Dr. José Julián Daniele, también dirigida por el Dr. Gerardo Fidelio. En aquel trabajo se caracterizaron bioquímicamente tres isoformas de fosfolipasas A2 de Bothrops diporus, siendo notable la diferencia de hidrólisis de monocapas entre una de ellas (P3), respecto a las otras dos (P1 y P2). P3 presentaba una presión lateral óptima de hidrólisis de monocapas de dilauroil-fosfatidil-colina (DLPC) mucho mayor que P1 y P2. En la Parte 1 de esta tesis, se resumen los resultados concernientes al clonado, expresión y renaturalización de dos isoenzimas de Bothrops diporus. Como primer paso se obtuvo la secuencia completa de aminoácidos, deducida a partir del ADN codificante clonado para cada una de ellas. Estas presentan gran similitud entre sí, y se clasifican como de grupo II. Las dos primeras fueron expresadas heterólogamente (E. coli) y renaturalizadas, determinándose su perfil de velocidad de hidrólisis de monocapas de DLPC respecto la presión lateral de esas monocapas. Para ambas isoformas recombinantes, dicho perfil fue coincidente con los obtenidos para las isoformas purificadas de veneno, cuya secuencia completa era desconocida en su momento. Además, se clonó el ADN codificante de una miotoxina con estructura símil a fosfolipasa. A partir de veneno, se purificaron fosfolipasas, encontrándose las dos cuyas secuencias proteicas coinciden con las expresadas en E .coli. Una tercera fosfolipasa fue parcialmente secuenciada a nivel de proteína, siendo distinta de la reportada en el trabajo previo a este (P3), y también diferente en su N-terminal a las dos clonadas. Su perfil hidrolítico en monocapas también difiere aunque es similar al de P3, descripto en el trabajo fundador de esta línea. La información de secuencia de esta nueva isoespecie, parcial, se logró a través del uso de espectrometría de masas de péptidos post digestión tríptica. La Parte 2 de este trabajo resume los puntos principales de este enfoque. Además, en la Parte 3 se presenta un estudio que relaciona los óptimos experimentales de actividad hidrolítica de monocapas de sustrato (lípido) para una dada fosfolipasa secretada con su energía libre de unión a membrana, siendo esta última obtenida a partir de simulación computacional. Se evidenció una relación directa entre el óptimo de presión lateral de hidrólisis de sustrato en monocapa con un mayor valor absoluto de energía de unión a membrana simulado. Por Resumen general 13 modelado molecular se generaron las posibles estructuras para las enzimas de Bothrops diporus y se calculó su energía de unión a membrana simulada. Este valor fue coherente con la presión lateral óptima de hidrólisis predicha por la relación obtenida con estructuras y óptimos conocidos. Al modelar una enzima quimérica consistente en la secuencia de una de las recombinantes con porciones de sus secuencia reemplazada por los péptidos de la nueva fosfolipasa de alta presión, se obtuvo una energía que se relaciona con un mayor óptimo de hidrólisis. Esto sugiere que esas regiones modificadas in silico podrían ser claves para que una isoespecie se comporte como de “alta presión” lateral. En la Parte 4 se presenta un estudio sobre los cambios estructurales de una membrana natural, la mielina, luego de la acción de diversas fosfolipasas. La información estructural se obtuvo a través de la metodología de difracción de rayos X a bajo ángulo (SAXS). Pudo detectarse un cambio en la estructura de mielina al ser incubada con fosfolipasas, evidenciándose una fase más expandida en coexistencia con la fase regular de mielina a la temperatura medida. No se hallaron diferencias entre fosfolipasas de veneno de víbora y de pancreática porcina. Finalmente, en la Parte 5 se describe una modificación al método usual para medir óptimos de hidrólisis en monocapas. Esta permite mayor sencillez en la configuración experimental respecto del método de barostato. Consiste en hacer medidas de la caída de presión lateral de una monocapa de dilauroil-fosfatidil colina y encontrar el punto de inflexión de la curva expresada como moléculas superficiales vs. tiempo. El tiempo al que se da este punto de inflexión permite obtener la presión lateral óptima, es decir, a la cual es máxima la velocidad de hidrólisis.Yunes Quartino, Javier. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.Fidelio, Gerardo Daniel. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Biológica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina.Barra, José Luis. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Biológica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina.Rivas, Gustavo Adolfo. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Fisicoquímica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Investigaciones en Fisicoquímica de Córdoba; Argentina.Bocco, José Luis. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Bioquímica Clínica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina.Leiva, Laura Cristina. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Farmacia y Bioquímica; Argentina

Cloning and functional expression of secreted phospholipases A2 from Bothrops diporus (Yarará Chica)

Bothrops diporus is a very common viper in Argentina. At present, no complete sequence of secreted phospholipase A2 (sPLA2) from this snake has been reported. We have cloned two sPLA2 isoenzymes as well as a putative sPLA2-like myotoxin from venom gland. The two sPLA2 were expressed as inclusion bodies in Escherichia coli with an N-terminal tag of ubiquitin. After in vitro renaturation and cleavage step, using an ubiquitin specific peptidase, the recombinants exhibited sPLA2 activity when analyzed by means of Langmuir dilauroylphosphatidylcholine monolayers as substrate. Both enzymes have a similar surface pressure-activity profile when compared with non-recombinant purified isoforms. To our knowledge, this is the first time that analysis of optimal lateral pressure of substrate monolayers by using the surface barostat technique is performed on recombinant sPLA2s.Fil: Yunes Quartino, Pablo Javier. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos Córdoba; ArgentinaFil: Barra, Jose Luis. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; ArgentinaFil: Fidelio, Gerardo Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Biológica; Argentin

Effects of seawater temperature and seasonal irradiance on growth, reproduction, and survival of the endemic Antarctic brown alga Desmarestia menziesii (Phaeophyceae)

Endemic Antarctic macroalgae are especially adapted to live in extreme Antarctic conditions. Their potential biogeographic distribution niche is primarily controlled by the photoperiodic regime and seawater temperatures, since these parameters regulate growth, reproduction, and survival during the entire life cycle. Here we analyzed the upper survival temperature (UST) of juvenile sporophytes and the temperature range for sporophyte formation from gametophytes of Desmarestia menziesii, one of the dominant endemic Antarctic brown algal species. This process is a missing link to better evaluate the full biogeographical niche of this species. Two laboratory experiments were conducted. First, growth and maximum quantum yield of juvenile sporophytes were analyzed under a temperature gradient (0, 5, 10, 12, 13, 14, 15, and 16 °C) in a 16:8 h light:dark (LD) regime (Antarctic spring condition) for 2 weeks. Second, the formation of sporophytes from gametophytes (as a proxy of gametophyte reproduction) was evaluated during a 7 weeks period under a temperature gradient (0, 4, 8, 12, and 16 °C), and two different photoperiods: 6:18 h LD regime simulating winter conditions and a light regime simulating the Antarctic shift from winter to spring by gradually increasing the light period from 7.5:16.5 h LD (late winter) to 18.5:5.5 h LD (late spring). Sporophytes of D. menziesii were able to grow and survive up to 14 °C for 2 weeks without visible signs of morphological damage. Thus, this species shows the highest UST of all endemic Antarctic Desmarestiales species. In turn, gametophyte reproduction solely took place at 0 °C but not at 4–8 °C. The number of emerging sporophytes was six times higher under the light regime simulating the transition from winter to spring than under constant short day winter conditions. There was a negative relationship between the number of sporophytes formed and the gametophyte density at the beginning of the experiment, which provides evidence that gametophyte density exerts some control upon reproduction in D. menziesii. Results strongly indicate that although sporophytes and gametophytes may survive in warmer temperatures, the northernmost distribution limit of D. menziesii in South Georgia Islands is set by the low temperature requirements for gametophyte reproduction. Hence, global warming could have an impact on the distribution of this and other Antarctic species, by influencing their growth and reproduction.Fil: Matula, Carolina Veronica. Ministerio de Relaciones Exteriores, Comercio Interno y Culto. Dirección Nacional del Antártico. Instituto Antártico Argentino; ArgentinaFil: Quartino, Maria Liliana. Ministerio de Relaciones Exteriores, Comercio Interno y Culto. Dirección Nacional del Antártico. Instituto Antártico Argentino; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Museo Argentino de Ciencias Naturales "Bernardino Rivadavia". Estación Hidrobiológica de Puerto Quequén (sede Quequén); ArgentinaFil: Nuñez, Jesus Dario. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras; ArgentinaFil: Zacher, Katharina. Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung; AlemaniaFil: Bartsch, Inka. Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung; Alemani

Icebergs, sea ice, blue carbon and Antarctic climate feedbacks

Sea ice, including icebergs, has a complex relationship with the carbon held within animals (blue carbon) in the polar regions. Sea-ice losses around West Antarctica's continental shelf generate longer phytoplankton blooms but also make it a hotspot for coastal iceberg disturbance. This matters because in polar regions ice scour limits blue carbon storage ecosystem services, which work as a powerful negative feedback on climate change (less sea ice increases phytoplankton blooms, benthic growth, seabed carbon and sequestration). This resets benthic biota succession (maintaining regional biodiversity) and also fertilizes the ocean with nutrients, generating phytoplankton blooms, which cascade carbon capture into seabed storage and burial by benthos. Small icebergs scour coastal shallows, whereas giant icebergs ground deeper, offshore. Significant benthic communities establish where ice shelves have disintegrated (giant icebergs calving), and rapidly grow to accumulate blue carbon storage. When 5000 km2 giant icebergs calve, we estimate that they generate approximately 106 tonnes of immobilized zoobenthic carbon per year (t C yr−1). However, their collisions with the seabed crush and recycle vast benthic communities, costing an estimated 4 × 104 t C yr−1. We calculate that giant iceberg formation (ice shelf disintegration) has a net potential of approximately 106 t C yr−1 sequestration benefits as well as more widely known negative impacts

Evidence of macroalgal colonization on newly ice-free areas following glacial retreat in Potter Cove (South Shetland Islands), Antarctica

Climate warming has been related to glacial retreat along the Western Antarctic Peninsula. Over the last years, a visible melting of Fourcade Glacier (Potter Cove, South Shetland Islands) has exposed newly ice-free hard bottom areas available for benthic colonization. However, ice melting produces a reduction of light penetration due to an increase of sediment input and higher ice impact. Seventeen years ago, the coastal sites close to the glacier cliffs were devoid of macroalgae. Are the newly ice-free areas suitable for macroalgal colonization? To tackle this question, underwater video transects were performed at six newly ice-free areas with different degree of glacial influence. Macroalgae were found in all sites, even in close proximity to the retreating glacier. We can show that: 1. The complexity of the macroalgal community is positively correlated to the elapsed time from the ice retreat, 2. Algae development depends on the optical conditions and the sediment input in the water column; some species are limited by light availability, 3. Macroalgal colonization is negatively affected by the ice disturbance, 4. The colonization is determined by the size and type of substrate and by the slope of the bottom. As macroalgae are probably one of the main energy sources for the benthos, an expansion of the macroalgal distribution can be expected to affect the matter and energy fluxes in Potter Cove ecosystem.Facultad de Ciencias Naturales y Muse

Alkaline basalt with ultramafic xenoliths in Tierra del Fuego

En el extremo sur de Tierra del Fuego han sido descubiertas rocas basáltico alcalinas con enclaves ultramáficos. Los pequeños cuerpos de basalto alcalino hasta aquí conocidos son escasos y las rocas circundantes están constituidas por pizarras pertenecientes a depósitos mesozoicos. La petrografía, textura y composición de los basaltos y xenolitos fue investigada con microscopio petrográfico y microsonda electrónica. Xenocristales de anfíbol y feldespato alcalino, olivina, espinelos, flogopita y minerales de Fe-Ti (10%) y una diversidad de xenolitos (15%), principalmente lherzolíticos, piroxeníticos y wehrlíticos, pero también provenientes de rocas metamórficas, se encuentran inmersos en el basalto, cuya pasta está formada por tablillas y agujas de plagioclasa, piroxeno, minerales opacos, apatita y vidrio, con texturas intersertal, hialopilítica y pilotáxica. Hay amígdalas rellenas por analcita, ceolitas, sodalita y calcita. La clasificación normativa de esta roca, basada en su contenido nefelínico, es la de un basalto alcalino. La clasificación química, considerando la relación Zr/TiO2 frente a Nb/Y indica también un basalto alcalino y en el diagrama TAS los puntos caen en los campos de las foiditas (ricas en Na o nefelinitas) y basanitas. Los diagramas de tierras raras muestran un alto grado de fraccionamiento (La/Yb~30). La datación isotópica de K-Ar sobre macrocristales da edades de 146±5 Ma (anfíbol) y 127±4 Ma (feldespato alcalino) y sobre roca total, 8,3±0,3 Ma. Sin embargo, las muestras fértiles denotan rasgos geoquímicos típicos de materiales de profundidad, lo que indicaría, basado en su posición tectónica actual, que el basalto es más antiguo que la edad isotópica obtenida.At the southern extreme of Tierra del Fuego, alkali basaltic rocks with ultramafic enclaves have been discovered. Alkali basalt plugs or pipes hitherto identified are scarce, and host rocks consist of slates of Mesozoic deposition. The petrography, texture and composition of the basalt and xenoliths were investigated by petrographic microscope and electron microprobe analysis. Xenocrysts of amphibole and alkali feldspar, olivine, spinel, flogopite and Fe-Ti minerals (10%) and a diversity of xenoliths, mainly lherzolitic, pyroxenite and wehrlitic (15%), but also of metamorphic provenance, are contained in the basalt groundmass (75%), of laths or needles of plagioclase, pyroxene, opaque minerals, apatite and glass, with intersertal, hyalopilitic and pilotaxitic textures. Former amygdules are filled with analcite, zeolites, sodalite and calcite. The normative classification, based on nepheline content, show this rock to be an alkali basalt. The chemical classification, considering immobile elements as Zr/TiO2 versus Nb/Y, also indicate an alkali basalt composition; plots over the TAS diagram fall in the foidite (Na-rich or nephelinite) and basanite fields. The REE patterns are fractionated (La/Yb primitive mantle normalized is aproximately 30). K-Ar isotopic dating of individual macrocrysts gave ages of 146 ± 5 Ma (amphibole) and 127 ± 4 Ma (alkali feldspar); whereas K-Ar whole rock data gave 8.3 ± 0.3 Ma. Nevertheless, fertile samples show geochemical features typical of deep-derived material and thus, given its actual tectonic setting, indicate that the basalt is older than its isotopic age.Fil: Acevedo, Rogelio Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Austral de Investigaciones Científicas; ArgentinaFil: Quartino, Bernabé J.. No especifíca