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Reproduction and cultivation of asparagopsis taxiformis (Delile) trevisan
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Authors
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Abstract(s)
Seaweeds have been receiving increased interest from the fisheries and aquaculture industries in recent years, with red algae continuing to be one of the more important components of seaweed aquaculture representing 54% of the harvested biomass (around US$ 6.3 billion). These seaweeds are important for both food and diverse of biotechnology usages. Asparagopsis taxiformis, a characteristic red alga, has been receiving increased attention for its biotechnological applications, the most interesting one being its ability to reduce methane emissions on the cattle. A. taxiformis presents a triphasic life history, passing from gametophyte to carposporophyte and finally to tetrasporophyte. The conditions for the lab manipulation and survival of this species are still not know, taking in consideration the difficulty of maintaining gametophyte cultures.
In this work, some abiotic factors affecting gametophyte maintenance and reproduction were experimentally tested. A. taxiformis gametophyte did not survive any common pretreatment used, only surviving in culture if cleaned of epizoa in sterilized filtered seawater and by selecting the less epiphyted individuals. A. taxiformis showed the highest growth rate when cultivated at 15 ºC, not growing at 20 ºC and dying at 25 ºC. An industrial fertilizer used showed similar growth rates compared to the Von Stosch medium. Photoperiod manipulation did not result in any sexual differentiation on the gametophytes. A low stock density (1 g/L) was required since at higher densities there was reduced (2 g/L) or no (4g/L) growth rate. A. taxiformis was able to grow at both 20 and 40 μmol photon m-2 s-1, showing slightly higher (but not significant) growth rates at the latter. Attempts at inducing carposporophyte formation were unsuccessful. Temperature and light intensity were the two most important factors to maintain gametophyte culture.
Os setores de aquicultura e pescas são importantes para a economia global. Nos últimos 30 anos, a aquicultura tem sido o principal responsável pelo aumento no fornecimento de peixe e algas para consumo. Cerca de 40 espécies de macroalgas são cultivadas no mundo, com um aumento substancial da sua produção registado nos últimos 20 anos. As algas marinhas têm várias utilizações desde alimentação, rações e a aplicações biotecnológicas. As algas vermelhas (Rhodophytas) têm, na sua maioria, um ciclo de vida trifásico, que consiste na alternância de fases entre gametófito, carposporófito e tetrasporófito. A Asparagopsis taxiformis, uma alga marinha vermelha, apresenta diversas utilidades culinárias e biotecnológicas e tem recebido um interesse especial a nível global pela sua capacidade de redução das emissões de metanos em gado bovino através do seu uso em rações. A. taxiformis apresenta o ciclo típico das algas vermelhas, sendo, no entanto ainda desconhecido os fatores bióticos e abióticos que levam às alternâncias de fase em laboratório. É sabido que as manipulações de fatores como a temperatura e fotoperíodo são comumente os principais fatores para indução de reprodução, enquanto que outros fatores abióticos como a qualidade da luz, a intensidade desta e a suplementação com nutrientes, são pontos importantes para a manutenção e possível manipulação dos ciclos de vida. Nos Açores, Asparagopsis spp. está presente anualmente, ocorrendo em maior biomassa durante os meses de primavera/inicio de verão. Tanto o gametófito como o tetraesporófito são encontrados no meio natural ao logo do ano. Com o interesse comercial crescente deste género, é necessário controlar o seu ciclo de vida in vitro para facilitar a sua produção. Este trabalho teve como objetivo definir os requerimentos para a manutenção do gametófito de A. taxiformis, incluindo vários fatores abióticos promotores de crescimento (pré-tratamentos; qualidade e intensidade de luz; temperatura; suplementação de nutrientes; fotoperíodo; e densidade de cultivo) e determinar os fatores que permitem a carposporogénese e a respectiva libertação de carpósporos in vitro. Os pré-tratamentos que são normalmente utilizados para a limpeza de espécimes de algas marinhas vermelhas, tiveram, na sua generalidade, efeitos adversos no cultivo desta espécie. Apenas a limpeza com pinças em banhos de água do mar filtrada e esterilizada, e a seleção de indivíduos com baixa presença de epífitos foram eficientes na manutenção do cultivo. Cultivos a temperaturas superiores a 20 ºC foram deletérios para o gametófito, que apenas registou taxas de crescimento positivas quando cultivada a 15 ºC. A A.taxiformis quando cultivada juntamente com a adição de um fertilizante habitualmente utilizado em cultivos de laboratório (Von Stosch) apresentou taxas de crescimento semelhantes aqueles registados quando cultivada com um fertilizante comercial, o que facilita o processo de cultivo. A exposição a diferentes fotoperíodos não resultou em diferenças nas características sexuais do gametófito durante o tempo de cultivo, mas a experiência foi interrompida por questões alheias ao cultivo, não tendo, por isto, os resultados sido conclusivos. Densidades de cultivo superiores a 1 g/L apresentaram taxas de crescimento mais reduzido, sendo que, à densidade de cultivo de 4 g/L as taxas de crescimento foram mesmo negativas para o gametófito. Por fim, o gametófito apresentou crescimento quando cultivado a 20 e a 40 μmol m-2 s-1, com taxas de crescimento ligeiramente maiores (embora não significativas) na última condição. Todas as tentativas de indução da formação de carposporófito e da sua maturação não foram bem-sucedidas. As duas variáveis testadas que mostraram maior importância na manutenção do cultivo do gametófito foram a temperatura e a intensidade de luz. Este trabalho conclui que é possível a manutenção em laboratório de A. taxiformis, tendo as condições ótimas observadas, dentro do leque de opções testadas, sido o seu cultivo a uma temperatura de 15 ºC, com uma intensidade de luz menor ou igual a 40 μmol m-2 s-1 e uma densidade de cultivo de 1 g/L. São necessários mais estudos para determinar as condições necessárias para a indução e maturação do carpoesporófito.
Os setores de aquicultura e pescas são importantes para a economia global. Nos últimos 30 anos, a aquicultura tem sido o principal responsável pelo aumento no fornecimento de peixe e algas para consumo. Cerca de 40 espécies de macroalgas são cultivadas no mundo, com um aumento substancial da sua produção registado nos últimos 20 anos. As algas marinhas têm várias utilizações desde alimentação, rações e a aplicações biotecnológicas. As algas vermelhas (Rhodophytas) têm, na sua maioria, um ciclo de vida trifásico, que consiste na alternância de fases entre gametófito, carposporófito e tetrasporófito. A Asparagopsis taxiformis, uma alga marinha vermelha, apresenta diversas utilidades culinárias e biotecnológicas e tem recebido um interesse especial a nível global pela sua capacidade de redução das emissões de metanos em gado bovino através do seu uso em rações. A. taxiformis apresenta o ciclo típico das algas vermelhas, sendo, no entanto ainda desconhecido os fatores bióticos e abióticos que levam às alternâncias de fase em laboratório. É sabido que as manipulações de fatores como a temperatura e fotoperíodo são comumente os principais fatores para indução de reprodução, enquanto que outros fatores abióticos como a qualidade da luz, a intensidade desta e a suplementação com nutrientes, são pontos importantes para a manutenção e possível manipulação dos ciclos de vida. Nos Açores, Asparagopsis spp. está presente anualmente, ocorrendo em maior biomassa durante os meses de primavera/inicio de verão. Tanto o gametófito como o tetraesporófito são encontrados no meio natural ao logo do ano. Com o interesse comercial crescente deste género, é necessário controlar o seu ciclo de vida in vitro para facilitar a sua produção. Este trabalho teve como objetivo definir os requerimentos para a manutenção do gametófito de A. taxiformis, incluindo vários fatores abióticos promotores de crescimento (pré-tratamentos; qualidade e intensidade de luz; temperatura; suplementação de nutrientes; fotoperíodo; e densidade de cultivo) e determinar os fatores que permitem a carposporogénese e a respectiva libertação de carpósporos in vitro. Os pré-tratamentos que são normalmente utilizados para a limpeza de espécimes de algas marinhas vermelhas, tiveram, na sua generalidade, efeitos adversos no cultivo desta espécie. Apenas a limpeza com pinças em banhos de água do mar filtrada e esterilizada, e a seleção de indivíduos com baixa presença de epífitos foram eficientes na manutenção do cultivo. Cultivos a temperaturas superiores a 20 ºC foram deletérios para o gametófito, que apenas registou taxas de crescimento positivas quando cultivada a 15 ºC. A A.taxiformis quando cultivada juntamente com a adição de um fertilizante habitualmente utilizado em cultivos de laboratório (Von Stosch) apresentou taxas de crescimento semelhantes aqueles registados quando cultivada com um fertilizante comercial, o que facilita o processo de cultivo. A exposição a diferentes fotoperíodos não resultou em diferenças nas características sexuais do gametófito durante o tempo de cultivo, mas a experiência foi interrompida por questões alheias ao cultivo, não tendo, por isto, os resultados sido conclusivos. Densidades de cultivo superiores a 1 g/L apresentaram taxas de crescimento mais reduzido, sendo que, à densidade de cultivo de 4 g/L as taxas de crescimento foram mesmo negativas para o gametófito. Por fim, o gametófito apresentou crescimento quando cultivado a 20 e a 40 μmol m-2 s-1, com taxas de crescimento ligeiramente maiores (embora não significativas) na última condição. Todas as tentativas de indução da formação de carposporófito e da sua maturação não foram bem-sucedidas. As duas variáveis testadas que mostraram maior importância na manutenção do cultivo do gametófito foram a temperatura e a intensidade de luz. Este trabalho conclui que é possível a manutenção em laboratório de A. taxiformis, tendo as condições ótimas observadas, dentro do leque de opções testadas, sido o seu cultivo a uma temperatura de 15 ºC, com uma intensidade de luz menor ou igual a 40 μmol m-2 s-1 e uma densidade de cultivo de 1 g/L. São necessários mais estudos para determinar as condições necessárias para a indução e maturação do carpoesporófito.
Description
Keywords
Pretreatments Temperature Stock density Photoperiod Light intensity Azores