Concomitant acclimation of Cylindrospermopsis raciborskii to temperature and phosphate deficiency reveals distinct strain plastic responses

Abstract

Resumo: Cylindrospermopsis raciborskii é uma das cianobactérias potencialmente tóxica mais estudada. Efeitos de fatores isolados como aumento da temperatura ou desta combinada com luz têm sido descritos como promotores do crescimento de C. raciborskii. Entretanto, ainda não foi descrita a combinação entre deficiência de nutrientes e temperatura. Neste trabalho, as performances de duas cepas de C. raciborskii (MVCC19, uruguaia e LP1, brasileira) foram avaliadas sob aclimatação à mudanças de temperaturas (25°C-32°C) e duas transições de suficiência a deficiência de fósforo. Quando sujeita à transição de alta suficiência à deficiência, somente as cepas aclimatadas à alta temperatura cresceram. A cepa MVCC19 mostrou maior taxa de crescimento e reduzida fase curva de crescimento em relação a LP1. Diferenças morfológicas também foram encontradas: MVCC19 cresceu em número de filamentos menores, enquanto LP1 aumentou não só o número de filamentos como também o comprimento e número de células por filamento ao final da fase exponencial. Nós hipotetizamos que atributos ecofisiológicos e morfológicos das cepas podem refletir as condições dos lagos de origem. LP1 foi isolada de um lago oligo-mesotrófico, o que provavelmente explica sua otimização sob deficiência de fósforo; já crescimento explosivo e menores filamentos de MVCC19 podem refletir condições eutróficas e de alta turbidez. OO efeito positivo da aclimatação à elevada temperatura pode ser consequência da redução do quota celular mínimo, permitindo aos organismos ajustar e superar a depleção de fosfato nos lagos. Palavras-chave: cianobactéria, resposta funcional, ecótipos, lago, fisiologia de alga, funcionamento de ecossistema.

Abstract: Cylindrospermopsis raciborskii is one of the most studied potentially harmful cyanobacteria. Effects of single factors like increased temperature or combined with light have been described as promoters of C. raciborskii growth. However, until now it was not described for cyanobacteria the combined effects of nutrient deficiency and temperature. Here, the performances of two strains of C. raciborskii (MVCC19, Uruguayan and LP1, Brazilian) were evaluated under acclimation to temperatures shifts (25ºC - 32ºC) and two transitions from phosphorus (P) sufficiency to deficiency. When subjected to the transition from high P sufficiency to deficiency state, only the temperature acclimated strains developed. The MVCC19 strain showed higher growth rate and less prolonged growth phase than LP1. Also morphologically differences were found: MVCC19 strain grew by production of shorter filaments, while LP1 strain increased in length and number of cells per filament at the end of the exponential phase. We hypothesized that ecophysiological and morphological traits of the strains may reflect the originary lake conditions. The LP1 strain was isolated from an oligo to mesotrophic lake, which probably explains its optimization of growth under phosphorus deficiency. The explosive growth and shorter trichomes of MVCC19 may reflect more eutrophic and turbid lake conditions. The positive effect of previous acclimation to elevated temperature may be consequence of the reduction of minimal internal cellular quota, allowing the organisms to adjust and overcome the phosphate depletion in lakes. Key-words: cyanobacteria, functional response, ecotypes, lake, algae physiology, ecosystem functioning.