Abundância e toxicidade de Pseudo-nitzschia spp. e sua relação com as concentrações de ferro dissolvido em águas do Atlântico Sul (27ºS)

Abstract

Resumo: O ferro é um micronutriente essencial ao metabolismo vital do microfitoplâncton marinho. Sua disponibilidade biológica está relacionada também à produção e liberação da neurotoxina ácido domóico (AD) pela diatomácea Pseudo-nitzschia spp. (Ps-n). O AD é capaz de quelar ferro, o que potencialmente representa uma vantagem competitiva em relação aos demais componentes do plâncton marinho. No entanto, por ser um aminoácido, necessita de ferro para sua biossíntese. Alguns estudos mostraram que as taxas de liberação de AD aumentam significativamente em células Fe-deficientes, provavelmente como alternativa para acelerar a absorção do nutriente; outros concluíram que a produção total diminui drasticamente, pois as células perdem a capacidade de sintetizar a toxina. Esse estudo, descritivo e experimental, investigou a distribuição de macronutrientes inorgânicos dissolvidos, ferro dissolvido total e biodisponível em diferentes profundidades (até 200 m) na margem continental e região oceânica contígua de Santa Catarina e relacionou-os à abundância do microfitoplâncton e de Ps-n. O experimento in vitro testou a influência de diferentes concentrações de ferro-deficientes (D) ou suficiente (S) (D1=0 nmol.L-1, D2= 1,7 nmol.L-1, D3=10 nmol.L-1, S=100 nmol.L-1) sobre as taxa de crescimento e a produção de AD por P. multiseries. Os maiores valores de silicato nas estações de margem continental podem estar relacionados à ressurgência de borda de plataforma. Para o nitrato e fosfato, por outro lado, ocorreu uma intrusão em regiões mais afastadas, provavelmente relacionada à presença da Água Central do Atlântico Sul (ACAS). As concentrações de ferro dissolvido total no ambiente foram em geral elevadas (média 131 nmol.L-1), por ser uma região dominada pelas águas oligotróficas da Corrente do Brasil, e a fração considerada biodisponível representou ~5% do total. Houve uma inversão na dominância de grupos do microfitoplâncton, com diatomáceas nas estações dos máximos subsuperficiais de clorofila-a (MSC) e mais próximas à costa , onde ocorre o acúmulo de nutrientes, e dinoflagelados nas regiões mais afastadas. A análise de regressão múltipla identificou o ferro dissolvido biodisponível, em associação ao silicato e à salinidade, como os fatores mais determinantes (R2 = 0,7) para a distribuição do microfitoplâncton total na região durante o período investigado. O gênero Pseudo-nitzschia representou apenas 3,1% da abundância total, atingindo um máximo de 183 cel.L-1, tendo sido identificada a ocorrência de três espécies: P. pungens, P. delicatissima e P. americana, nenhuma considerada altamente tóxica. A concentração de AD particulado e dissolvido nas amostras de campo não foi quantificável. Resultados do experimento mostraram curvas de crescimento similares das células de P. multiseries sob condições suficientes e deficientes de ferro, o que evidencia a eficiência do AD na adsorção do micronutriente, evitando a limitação do crescimento por ferro. Os conteúdos intracelulares de toxinas, por outro lado, foram significativamente maiores nas células Fe-suficientes em relação às Fe-deficientes, isso porque (i) as primeiras foram capazes de sintetizar maiores quantidades de AD e (ii) as últimas liberaram grande parte do AD no meio para manter suas taxas de crescimento frente ao estresse causado pela limitação. Provavelmente por este mesmo motivo, as concentrações de AD dissolvido no meio não diferiram significativamente entre os tratamentos (p = 0,9) durante a fase exponencial de crescimento. Nas fases estacionária e de declínio, diferentemente, a concentração de AD na fração dissolvida foi até 20 vezes maior no tratamento Fe-suficiente (p!?!0,03),, pois as células já deveriam estar altamente Fe-estressadas no outro tratamento e não conseguiram sintetizar AD abundantemente. Palavras-chave: ácido domóico, micronutrientes, AdCSV, LC-UVD

Abstract: Diatoms of the genus Pseudo-nitzschia (Ps-n) produce the marine neurotoxin domoic acid (DA), linked to amnesic sellfish poisoning. Distribution of dissolved inorganic macronutrients, dissolved total and bioavailable iron was analyzed at South Atlantic waters (27°S) at different depths (until 200 m) and related to microphytoplankton and Ps-n abundance. Dissolved total iron concentrarions were high (avg. 131 nmol.L-1), despite the region is dominated by Brazilian Current (BC) oligotrophic waters, and the bioavailable fraction represented ~5% of the total. There was an inversion in the dominance of microphytoplankton groups: diatoms were more abundant nearshore and in deep chlorophyll maximum (DCM), because nutrient accumulation, and dinoflagellate offshore. Multiple regression analysis identified that the most determining factors (R2 = 0,7) to distribution of total microphytoplankton in the region during the investigated period were bioavailable iron, silicate and salinity. Ps-n spp. represented only 3,1% of the total abundance (max. 183 cell.L-1) and the analysis by electron microscopy revealed the occurrence of three species: P. pungens, P. delicatissima e P. americana, none of them considered highly toxic in previous investigations. Particulate and dissolved DA concentrations were below the quantitation limit of the method used (LC-UVD). We also investigated how Fe availability affects the production of domoic acid (DA), an aminoacid able to chelate Fe in seawater, but whose biosynthesis requires minimum intracellular levels of Fe, by P. multiseries. Growth rates of Fe-deficient and Fe-sufficient cells were similar, suggesting that DA efficiently increased iron intake. Intracellular DA quotas, on the other hand, are significantly greater in Fe-sufficient relative to Fe-deficient cells, because (i) the first are able to synthesize larger amounts of DA and (ii) the latter released most DA to the medium in order to sustain their relatively fast growth rates under the stress caused by Fe-deficiency. This probably also explains the similar concentrations (p = 0.9) of dissolved DA measured in the medium of all treatments during the exponential growth phase. Conversely, at both stationary and decline phases dissolved DA concentrations were up to 20 times higher in Fe-sufficient relative to Fe-deficient cells (p ? 0.03), which must have lost their ability to synthesize large amounts of DA. The results of this study are of importance for the risk assessment of harmful algal blooms in coastal regions with high Fe concentrations. Keywords: domoic acid, micronutrients, AdCSV, LC-UVD