Memoria para optar al título profesional de Bioquímico / Autorizada por el autor, pero con restricción para ser publicada a texto completo en el Portal de Tesis Electrónicas, hasta diciembre de 2014 / La distribución diferencial de las especies macroalgales que habitan la zona intermareal está influenciada por diversos factores entre los que destaca la desecación. Este factor, que se encuentra asociado a oscilaciones de los niveles de la marea y a condiciones climáticas, puede generar alteraciones fisiológicas, estrés oxidativo e incluso la muerte celular en organismos intermareales sensibles a estrés mediante vías dependientes de especies reactivas de oxígeno (EROs). La macroalga Pyropia columbina habita exitosamente la zona alta del intermareal chileno, por lo cual es considerada un modelo tolerante a desecación. Bajo esta condición de estrés, se ha observado la activación de enzimas antioxidantes y cambios a nivel proteómico y metabolómico. Sin embargo, poco se conoce sobre la tolerancia a desecación a nivel molecular. Con el fin de comprender la modulación génica de esta especie bajo desecación, se analizó mediante qRT-PCR y actividad enzimática la cinética de expresión de genes de tolerancia presentes en P. columbina, bajo el ciclo de desecación y re-hidratación natural. Además, las respuestas de los productos génicos codificados por estos factores de tolerancia se compararon mediante análisis enzimático en las especies sensibles que habitan la zona media y baja del intermareal (i.e. Mazzaella laminarioides, Scytosiphon lomentaria y Lessonia spicata). Los resultados indican que diariamente durante desecación, el nivel relativo de transcritos de genes asociados al metabolismo basal en P. columbina disminuye significativamente. Sin embargo, durante rehidratación el nivel de sus mRNA aumenta alrededor de 4 veces. Contrariamente, genes asociados al metabolismo antioxidante aumentan sus transcritos 15-20 veces durante desecación, retornando a niveles basales hacia el final del período de re-hidratación. Comparativamente, todas las enzimas antioxidantes tuvieron una mayor actividad en P. columbina durante desecación. Las especies que habitan la zona más baja del intermareal (S. lomentaria y L. spicata) mostraron los menores niveles de actividad e incluso inhibición enzimática. Los resultados demuestran que durante el proceso de desecación, existe una expresión génica diferencial de los factores de tolerancia en P. columbina y que las especies sensibles presentan una respuesta ineficiente a ésta condición de estrés. Estos resultados aportan significativamente al conocimiento de las bases funcionales y moleculares que sustentan los patrones ecológicos de distribución diferencial en la zona intermareal rocosa / The differential distribution of macroalgae species on the intertidal rocky zone is influenced by several factors such as desiccation. This stress factor, associated with daily tidal changes and climate conditions, can generate oxidative stress, physiological alterations and cellular death on sensible intertidal organisms by means of oxygen reactive species (ROS). The seaweed Pyropia columbina is considered a model of desiccation tolerance because of its ability to inhabit the upper zone of the intertidal rocky zone. Under this stress condition, activation of antioxidant enzymes and proteomic and metabolic alterations has been observed. However, the behavior at genetic level remains unknown. In order to understand the genetic modulation of this species under desiccation, the kinetics of gene expression of several tolerance factors in P. columbina was analyzed by qRT-PCR and enzymatic assays under the natural desiccationrehydration cycle. In addition, the responses of these gene products were compared by enzymatic analysis in the sensitive species that inhabit the middle and lower part of the intertidal zone (i.e. Mazzaella laminarioides, Scytosiphon lomentaria and Lessonia spicata). The results indicate that during desiccation the relative mRNA levels of genes associated with basal metabolism in P. columbina was down-regulated. However, during rehydration their levels were increased fourfold. On the other hand, transcript levels of genes associated with the antioxidant metabolism increased about 15-20 times during the stress period, returning to basal levels during the final hours of rehydration. All antioxidant enzymes studied showed higher specific activity on P. columbina under desiccation. Species that inhabit the lower parts of the intertidal zone (S. lomentaria and L. spicata) exhibited lower levels and even enzymatic inactivation. These results show that under desiccation Pyropia columbina presents a differential gene expression of tolerance factors and that sensitive species have an inefficient response to this stress condition. The results obtained in this work, significantly contribute to the understanding of the differential distribution patterns of seaweeds on the intertidal rocky zone at a molecular and functional level / Fondecyt

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Delimita las especies del género Polysiphonia sensu lato basados en análisis morfológicos de caracteres vegetativos y reproductivos y análisis moleculares con genes de origen plastidial y mitocondrial. Caracteriza morfologicamente a las especies de Polysiphonia sensu lato de la costa peruana a partir de material nuevo colectado en la vecindad de las localidades tipo. Evalúa las relaciones filogenéticas entre las especies de Polysiphonia sensu lato para la costa peruana comparando sus porcentajes de divergencia molecular. Evidencia la distribución de las especies de Polysiphonia sensu lato en la costa peruana. / Tesis

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Chondracanthus chamissoi (C. Agardh) Kützing (Rhodophyta: Gigartinaceae) es una macroalga marina de importancia comercial para el Perú. Poblaciones del intermareal rocoso de la bahía de Ancón, en Lima, fueron estudiadas mediante muestreos mensuales no destructivos en dos áreas, desde abril de 1996 hasta marzo de 2007, con la finalidad de establecer la proporción de fases. Un mínimo de cien matas fueron evaluadas macroscópicamente para determinar la fase del ciclo de vida. Aquellas que no presentaron estructuras reproductivas macroscópicas, fueron diferenciadas como gametofitos o tetrasporofitos, utilizando la prueba de resorcinol. La densidad de matas tuvo un comportamiento estacional, ya que fue mayor en primavera y verano, y menor en invierno. El evento El Niño 97-98 coincidió con un incremento de la densidad, la cual luego decayó abruptamente por el efecto de la herbivoría intensiva. Sin embargo, este hecho no se repitió durante el periodo de estudio. El 51% de las frondas muestreadas no presentaron estructuras reproductivas visibles macroscópicamente. Este alto número se debió a que las estructuras reproductivas de los gametofitos masculinos son microscópicas. Finalmente, se calculó un promedio de un 63.8% de gametofitos y un 36.2% de tetrasporofitos, tendencia que se mantuvo para la mayoría de los meses muestreados, estableciéndose una proporción de fases de 64:36 (gametofitos: tetrasporofitos) para C. chamissoi de la bahía de Ancón. / Tesis

Las macroalgas han sido utilizadas como alimento desde tiempos ancestrales y actualmente también son usadas con diversas aplicaciones en distintas industrias. Las algas rojas Gigartinales constituyen un recurso económico de gran valor debido a su contenido de carragenanos. Éstos son polisacáridos sulfatados presentes en la pared celular, ampliamente utilizados como gelificantes, estabilizantes y espesantes en las industrias alimentaria, cosmética y farmacéutica. En Argentina, Gigartina skottsbergii ha sido explotada para la obtención de carragenanos desde la década del 70 y Sarcothalia crispata ha sido señalada como materia prima potencial con este fin. Estas especies pertenecen a la familia Gigartinaceae, cuyos miembros se caracterizan por tener gametofitos que producen carragenanos gelificantes del tipo Kappa/Iota-, y tetrasporofitos productores de carragenanos espesantes o viscosantes del tipo Lambda-. En base a estos antecedentes, el objetivo general de esta tesis fue el estudio de las macroalgas carragenófitas Gigartina skottsbergii y Sarcothalia crispata del Mar Argentino, incluyendo aspectos morfológicos y reproductivos relevantes con el fin de obtener información que sirva de base para el desarrollo de futuros esporocultivos comerciales y para el manejo de praderas naturales. Este estudio también estuvo orientado a la búsqueda de aplicaciones novedosas de los carragenanos extraídos de estas especies. Para llevar a cabo los objetivos mencionados, se realizaron ensayos a escala de laboratorio para determinar la disponibilidad de carpósporas y tetrásporas de G. skottsbergii y S. crispata coleccionadas en Cabo Raso (Chubut, Argentina), así como la optimización de las condiciones para su liberación a partir de frondes fértiles. Se iniciaron esporocultivos in vitro para estudiar la germinación de las esporas y evaluar sustratos potenciales para el asentamiento y desarrollo de las plántulas. Además, se realizó la extracción y caracterización de los carragenanos de las generaciones gametofíticas de ambas especies y se llevó a cabo la formación de complejos interpolielectrolito (IPECs) con los mismos y el copolímero Eudragit E. Estos IPECs fueron evaluados para la liberación controlada de ingredientes farmacéuticos activos utilizando ibuprofeno como fármaco modelo. La disponibilidad estacional de esporas de G. skottsbergii resultó limitada, obteniéndose cantidades considerables de carpósporas y tetrásporas únicamente en los meses de invierno y primavera. La aplicación de diferentes métodos de inducción de la liberación de esporas (desecación y shock osmótico) no resultó en una mayor obtención de esporas, registrándose valores similares a los obtenidos con la liberación espontánea. Por otro lado, la incubación de las frondes cistocárpicas y tetraspóricas bajo distintas temperaturas no mostró un efecto en la liberación de carpósporas y tetrásporas respectivamente, mientras que el aumento de horas de luz tuvo un efecto positivo en la liberación de tetrásporas, aunque esto no se observó en la liberación de carpósporas. Los esporocultivos iniciados en laboratorio, tanto con carpósporas como con tetrásporas de esta especie, mostraron bajas tasas de supervivencia de plántulas en todos los sustratos evaluados (vidrio, conchillas y piedras). En S. crispata, la aplicación de métodos de inducción (desecación, shock osmótico, baja temperatura) tampoco tuvo efecto en la liberación de carpósporas o tetrásporas. Por ello, para ambas especies, la liberación espontánea de esporas sería un método adecuado para la obtención tanto de carpósporas como de tetrásporas, por ser menos laboriosa y costosa que los demás métodos evaluados. En S. crispata, la liberación de esporas por área de fronde resultó mayor en talos tetraspóricos que en talos cistocárpicos, aspecto relevante a la hora de iniciar cultivos selectivos para la obtención de materia prima específica para la extracción de un tipo determinado de carragenano. Las plántulas tetraspóricas y gametofíticas desarrollaron sobre los cuatro sustratos evaluados (vidrio, sogas, conchillas y piedras), registrándose las mayores densidades, al igual que un adecuado crecimiento, sobre conchillas y piedras a los tres meses de cultivo. Estos sustratos, al ser obtenidos del ambiente natural, no implicarían un riesgo para su inserción en el ecosistema marino. Las sogas no presentaron altas densidades ni buen crecimiento de plántulas. La caracterización de los carragenanos de las generaciones gametofíticas de ambas especies dio como resultado un producto mayormente Kappa, aunque con cantidades menores pero considerables de estructuras Iota y Nu. Los IPECs formados entre estos carragenanos y el copolímero Eudragit E se utilizaron para la elaboración de comprimidos conteniendo ibuprofeno. Los IPECs mostraron características particulares en su composición química y a nivel ultraestructural en cada una de las especies, lo cual se vio reflejado en una liberación más lenta de ibuprofeno en el IPEC formado por el carragenano de S. crispata. El trabajo realizado aporta información valiosa para el manejo de praderas de Gigartina skottsbergii. De acuerdo a los resultados obtenidos, la posibilidad de implementar esporocultivos piloto de Sarcothalia crispata se presenta con mayor factibilidad que en el caso de G. skottsbergii. La liberación controlada de ingredientes farmacéuticos activos constituye una aplicación novedosa de los carragenanos de estas dos especies nativas de la Patagonia argentina. / Seaweeds have been used as food since ancestral times and, nowadays, they are also employed with diverse applications in different industries. The red algae belonging to the order Gigartinales are a valuable economic resource because of their high carrageenan content. These are cell wall sulphated polysaccharides, widely used as gelling, stabilizing, and viscosity binding agents in the food industry, cosmetics and pharmaceutical formulations. In Argentina, Gigartina skottsbergii has been exploited for carrageenan production since 1970, and Sarcothalia crispata has been pointed out as potential raw material for this purpose. These species belong to the Gigartinaceae family, whose members are characterized for having gametophytes that produce Kappa/Iota-carrageenan and tetrasporophytes that produce Lambda-carrageenan. Based on this background information, the main objective of this thesis was to study the carrageenophytes Gigartina skottsbergii and Sarcothalia crispata from the Argentinian Sea, including relevant morphological and reproductive aspects, with the aim of obtaining basic information for the implementation of future spore cultures and for the management of natural beds. This study was also oriented to the pursuit of novel applications for the carrageenans extracted from these species. To carry out the mentioned objectives, laboratory experiments were performed to determine the availability of carpospores and tetraspores from G. skottsbergii and S. crispata collected near Cabo Raso (Chubut, Argentina), as well as the optimization of the conditions for their release from fertile fronds. In vitro spore cultures were initiated to study spore germination and to evaluate potential substrates for the settlement and development of germlings. In addition, the extraction and characterization of carrageenans from the gametophytic generations of both species was carried out, as well as the preparation of interpolyelectrolyte complexes (IPECs) among each carrageenan and the copolymer Eudragit E. These IPECs were tested for the release of active pharmaceutical ingredients using ibuprofen as a model drug. The availability of G. skottsbergii spores was limited throughout the year, obtaining considerable amounts of both carpospores and tetraspores only during winter and spring. The application of different induction methods for spore release (desiccation and osmotic shock) did not result in a higher amount of spores, obtaining similar values than with spontaneous discharge. Incubation of fertile cystocarpic and tetrasporic fronds under different temperatures did not have an effect on the release of carpospores and tetraspores, respectively, while the increase in daylight hours had a positive effect on the release of tetraspores, not showing the same effect on that of carpospores. Laboratory cultures of G. skottsbergii carpospores and tetraspores showed low survival of sporelings on all the evaluated substrates (glass, shells and gravel). In S. crispata, the application of induction methods (desiccation, osmotic shock, low temperature) had also no effect on the release of carpospores or tetraspores. For this reason, spontaneous discharge of spores would be and adequate method for obtaining both carpospores and tetraspores of both species. This method would be less expensive and laborious than the other evaluated ones. In S. crispata, spore release per frond area was higher for tetrasporic than for cystocarpic fronds, which is a relevant aspect when initiating selective cultures for obtaining specific raw material for the extraction of certain type of carrageenan. Carposporelings and tetrasporelings developed on the four evaluated substrates (glass, ropes, shells and gravel), registering the highest densities, as well as an adequate growth, on shells and gravel on the third month of culture. As these substrates were obtained from the natural environment, they would not imply a risk for the marine ecosystem when being transplanted to the sea. Ropes did not have high densities or good growth of germlings. Characterization of carrageenans of the gametophytic generations of both species indicated a Kappa-carrageenan as a major product. However, minor but considerable amounts of Iota and Nu structures were also present. The IPECs prepared with each carrageenan and the copolymer Eudragit E were employed for the preparation of tablets containing ibuprofen. The IPECs showed particular characteristics regarding their chemical composition and ultrastructure on each species, which was supported by a slower ibuprofen release profile for the IPEC prepared with the carrageenan from S. crispata. This study presents valuable information for the management of Gigartina skottsbergii natural beds. According to the obtained results, the possibility of implementing pilot spore cultures of Sarcothalia crispata is presented with more feasibility than the case of G. skottsbergii. The controlled release of active pharmaceutical ingredients constitutes a novel application for the carrageenans of these native species from the Argentinian Patagonia.

Revisa morfológicamente y molecularmente, mediante el código de barras de ADN, las especies de Cryptonemia presentes en la costa central de Perú. Una colecta exhaustiva de ejemplares de Cryptonemia, entre los 9°S - 78°O y los 15°S - 75°O, proporciona material para el análisis morfológico, donde se aplican técnicas de tinción con anilina y de medición con el software ImageJ. Para el análisis molecular se generan secuencias del gen cloroplastidial rbcL, con las cuales se realiza construcciones filogenéticas con tres métodos: el método de máxima parsimonia (MP), máxima verosimilitud (ML) e inferencia bayesiana (IB). Los análisis morfológicos y moleculares reconocen solo tres especies de las seis reportadas para la costa central, C. anconensis, C. limensis, C. obovata, más dos especies no reconocidas, Cryptonemia sp.1 y Cryptonemia sp. 2. Futuras revisiones requieren incluir una mayor cantidad de ejemplares para las morfoespecies caracterizadas, en especial Cryptonemia sp. 1 y Cryptonemia sp. 2, así como la aplicación de otros marcadores moleculares, mitocondriales y nucleares, los cuales han sido de ayuda para distinguir especies y resolver las relaciones filogenéticas en otros géneros de la familia Halymeniaceae. / Tesis

El fitoplancton es la base de la cadena alimenticia de todo ecosistema acuático, siendo prioritario monitorear la composición y abundancia de especies, como un elemento de la calidad del agua en estudios ambientales, ecológicos, oceanográficos y sanitarios. Se efectuaron monitoreos mensuales del fitoplancton y variables ambientales superficial y subsuperficial durante el 2013 al 2015, en 4 sitios costeros a 10 millas frente a Esmeraldas, Manta, La Libertad y Puerto Bolívar, aplicando metodologías estandarizadas. Los resultados de las variables ambientales presentaron diferencias significativas con mayor amplitud de variabilidad mensual se reflejó en la época húmeda de los 3 años, relacionadas por las condiciones hidrográficas específicas de cada lugar. El año 2015 registró aguas más cálidas por desarrollo del evento El Niño 2015-2016. El fitoplancton registró 215 especies con un total de 64 géneros, que correspondieron principalmente a diatomeas céntricas-pennadas y escasos dinoflagelados. Se estableció rangos de abundancia, con escasos registros de máximas concentraciones en condiciones de agotamiento de nitrato y fosfato. Las dos componentes principales de las variables explicaron entre un 69 a 71% de la variabilidad de todos los datos, lo que implica que otras variables están ejerciendo en el funcionamiento de la dinámica del fitoplancton. Las variables evidenciaron un óptimo nivel de conservación del ecosistema marino costero, con excepción del oxígeno y algunas especies registradas que pueden generar mareas rojas, cuando se cumplan las condiciones para ello, lo que ha evidenciado escasos riesgos en sitios cercanos a la ruta de tráfico marqítimo e inicios de la maricultura. / Tesis

Emplea los marcadores moleculares rbcL y psbA en un amplio estudio florístico de algas rojas de la costa del Perú para investigar la taxonomía y evaluar las relaciones filogenéticas de 20 especies. Un total de 51 secuencias rbcL y 4 secuencias psbA fueron generadas, de las cuales 32 fueron incluidas por primera vez en un análisis molecular. Los resultados revelaron 21 especies agrupadas en 11 familias y la presencia de cuatro nuevos reportes para el Perú: Corallina caespitosa, Nothogenia chilensis, Porphyra mumfordii y Schizymenia dubyi. Adicionalmente, el análisis también reveló cinco taxones Haraldiophyllum sp., Hypnea sp., Phymatolithon sp., Pyropia sp.1 y Pyropia sp.2 que podrían corresponder a nuevas especies por lo que posteriores colectas y análisis morfológicos y moleculares son requeridos para develar su taxonomía. Los resultados obtenidos permiten actualizar la lista taxonómica de especies y resalta el uso del secuenciamiento de marcadores moleculares para establecer perfiles básicos de diversidad molecular y evaluar de manera objetiva las relaciones evolutivas de las algas marinas en el Perú. / Tesis

Evalúa la variación de la actividad antioxidante in vitro de los extractos etéreos, diclorometánicos y etanólicos del alga roja Polysiphonia paniculata Montagne de tres zonas del litoral peruano. Las zonas de recolección son: playa Barranco de Barranco-Lima, playa Punta Rocas de Pisco-Ica y playa Lagunillas de Paracas-Ica. Diversas especies del genero Polysiphonia, han sido reportadas por presentar compuestos bromofenólicos con actividad antioxidante. La actividad antioxidante se determina utilizando el método del radical libre 1,1-difenil-2-picril-hidrazilo (DPPH), los resultados revelan que los extractos diclorometánicos presentan mayor actividad antioxidante en comparación con los extractos etéreos y etanólicos. Los extractos diclorometánicos en el análisis de DPPH presentan una concentración inhibitoria media (CI50) de 357 μg/mL (Barranco); 366.6 μg/mL (Pisco) y 300.19 μg/mL (Paracas) respectivamente; comparados con la Vitamina C, que presenta un valor de CI50 de 2.4 μg/mL. El contenido de fenoles totales es determinado a todos extractos por el método de Folin-Ciocalteu, el mayor contenido de fenoles totales lo presenta el extracto diclorometánico de Barranco con 1.752mg/Eq de ácido gálico/g de extracto seco. Los espectros Infrarrojos de los extractos diclorometánicos exhiben una banda de absorción a 719 cm-1 que indica la presencia de bromo. Mediante método colorimétrico con el reactivo de fluoresceína se identifica la presencia de bromo, la cual es corroborada por espectrometría inductiva de plasma acoplada a espectro de masa (ICP-MS). Se concluye que los extractos diclorometánicos presentan mayor actividad antioxidante atribuido a la presencia de compuestos bromofenólicos de baja polaridad. Las muestras algales obtenidas en la playa Lagunillas de Paracas - Ica presentaron mayor actividad antioxidante. / Tesis