Effects of light intensity and temperature on Cylindrospermopsis raciborskii (Cyanobacteria) with straight and coiled trichomes: growth rate and morphology

Abstract

Cylindrospermopsis raciborskii (Woloszynska) Seenayya et Subba Raju (Ordem Nostocales) is one of the most troublesome bloom-forming species in Brazil. Understanding the population dynamics of the different morphotypes of C. raciborskii (straight and coiled) could assist in the prediction of favourable conditions for the proliferation of this potentially toxin-producing species. The aim of the present study was to assess the effects of two different light intensities and temperatures on the growth rate and morphology of the trichomes of the straight and coiled morphotypes. For such, two non-toxin producing strains of C. raciborskii were used - one with a coiled trichome (ITEP31) and another with a straight trichome (ITEP28). The strains were cultured in BG-11 medium in a climatic chamber under controlled conditions. Two light intensities (30 and 90 µmol.m-2.s-1 ) were combined at temperatures of 21 and 31 °C and the growth rate and morphological changes were analysed. The morphotypes responded differently to the different temperatures and light intensities. Both strains exhibited faster growth velocities when submitted to higher light intensity and temperature. The lower temperature and higher luminosity hampered the development of both strains. Variations in cellular morphology and an absence of akinetes in both strains were related to the lower temperature (21 °C). The coiled morphotype demonstrated considerable phenotype plasticity, changing the morphology of trichome throughout its growth curve. Although molecular analysis does not sustain the separation of the morphotypes as distinct species, their different eco-physiological responses should be considered further knowledge of extreme importance for the population control of these potentially toxic organisms.Cylindrospermopsis raciborskii (Woloszynska) Seenayya et Subba Raju (Ordem Nostocales) é uma das espécies formadoras de florações mais prejudiciais no Brasil. Entender a dinâmica populacional dos diferentes morfotipos de C. raciborskii (reto e espiralado) pode auxiliar a previsão de condições favoráveis à proliferação e ao estabelecimento dessa espécie potencialmente produtora de saxitoxinas e cilindrospermopsina. O objetivo deste estudo foi avaliar os efeitos de duas diferentes intensidades luminosas e temperaturas na velocidade de crescimento e na morfologia dos tricomas de morfotipos reto e espiralado. Para tanto, foram utilizadas duas linhagens de C. raciborskii, não produtoras de toxinas, sendo uma com tricoma espiralado (ITEP31) e outra com tricoma reto (ITEP28), cultivadas em câmaras climáticas sob condições controladas em meio BG-11. Duas intensidades luminosas, 30 e 90 µmol.m-2.s-1 , foram combinadas com temperaturas de 21 e 31 °C e avaliadas as velocidades de crescimento e modificações morfológicas. Os morfotipos responderam de maneiras diferentes às temperaturas e intensidades luminosas. As linhagens investigadas, independentemente do morfotipo, apresentaram maiores velocidades de crescimento em intensidade luminosa e temperatura altas. A condição de temperatura baixa e intensidade luminosa alta prejudicaram o desenvolvimento de ambas as linhagens. Variações na morfometria celular, bem como a ausência de acinetos para ambas as linhagens, estiveram relacionadas às condições de temperatura baixa (21 °C). O morfotipo espiralado apresentou grande plasticidade fenotípica, alterando a morfologia do tricoma ao longo de sua curva de crescimento. Apesar de a análise com ferramentas moleculares não sustentar a separação dos morfotipos em espécies distintas, devem-se considerar as diferentes respostas ecofisiológicas entre os mesmos como conhecimento de extrema importância no controle populacional desses organismos potencialmente tóxicos.