Adaptación y respuesta de una cepa de Dictyosphaerium chlorelloides resistente a cadmio bajo variaciones ambientales e interacción con otros metales tóxicos

Abstract

The metals present in the aquatic ecosystem have a toxic profile with the ability to bioaccumulate and consequently biomagnifies along the aquatic trophic chain. These metal pollutants induce high sensitivity in most aquatic organisms, while others such as some species of microalgae become resistant. The aim of this doctoral thesis project was to determine the toxic effect that cadmium has on a freshwater microalgae strain with cosmopolitan distribution Dictyosphaerium chlorelloides, to obtain a resistant strain from its genetic and/or structural changes exposed to high cadmium concentrations, as well as the behavior under fluctuations of environmental factors and interaction of the Cd-resistant strain with other metals, in relationship to multi-resistance. According to the results obtained, the biological fitness and selection coefficient were evaluated in the absence of the selective agent, with a reduction of 34.78% (selection coefficient) in survival and leaving descendants with the resistance capacity with a value of m of 1.65 ± 0.33 compared to Dc1Mwt of 2.53 ± 0.55. In addition, DcRCd100 showed a reduction in cell volume and surface area of 75 and 61%, respectively, which is reflected as a fitness cost in of the Cd-resistant strain in the absence of the metal, probably with phenotypic changes. In photosynthesis, DcRCd100 (ΦPSII) exhibited a 20% reduction in PSII activity with modifications in the photosynthetic apparatus. In oxygen balance, resulted in an inhibition of 29.95 ± 3.91% of gross primary productivity (Pg). During fluctuations in photonic incidence a net efficiency (Pn) of 42.73 ± 18.27% was reported at low incidences of 50 μmol m-2 s-1.

Los metales presentes en el ecosistema acuático poseen un carácter tóxico con capacidad de bioacumularse y por consecuencia biomagnificarse a lo largo de la cadena trófica acuática. Estos contaminantes metálicos inducen alta sensibilidad en la mayoría de los organismos acuáticos, mientras que otros como algunas especies de microalgas se vuelven resistentes. El objetivo del presente proyecto de tesis doctoral fue determinar el efecto tóxico que presenta el cadmio sobre una cepa de microalga de agua dulce con distribución cosmopolita tipo salvaje Dictyosphaerium chlorelloides, obtener una cepa resistente a partir de sus cambios genéticos y/o estructurales expuesta a altas concentraciones de cadmio, así como el comportamiento bajo fluctuaciones de factores ambientales e interacción de la cepa Cd-resistente con otros metales, en términos de multiresistencia. De acuerdo con los resultados obtenidos, se evaluó la aptitud biológica y coeficiente de selección en ausencia del agente selectivo, con una reducción del 34.78% (coeficiente de selección) en la supervivencia y dejar descendientes con la capacidad de resistencia con un valor de m de 1.65±0.33 comparada con Dc1Mwt de 2.53 ± 0.55. Además, DcRCd100 presentó reducción en el volumen y superficie celular del 75 y 61%, respectivamente, que se refleja como un costo en la aptitud de la cepa Cd-resistente en ausencia del metal, posiblemente con modificaciones fenotípicas. En fotosíntesis, DcRCd100 (ΦPSII), exhibió 20% de reducción en la actividad del PSII con modificaciones en el aparato fotosintético. En balance de oxígeno, DcRCd100 resultó en una inhibición del 29.95 ± 3.91% de productividad primaria bruta (Pg). Durante fluctuaciones en incidencia fotónica se reportó una eficiencia neta (Pn) de 42.73 ± 18.27% a bajas incidencias de 50 μmol m-2 s-1.