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.

Esta tesis se centra en una población de Meridionella obtusangula (Floridiophyceae, Gigartinales, Rhodophyta) una macroalga roja recientemente descubierta en el Golfo San Matías, Argentina. Incluye estudios que integran tanto aspectos básicos de su taxonomía, biología y ecología, como aplicados que resultaron en la obtención y caracterización de polisacáridos sulfatados de sus paredes celulares. La identidad taxonómica de las macroalgas como miembro de las Cystocloniaceae se basó en observaciones morfológicas aplicando diversas técnicas de microscopía óptica y electrónica. Asimismo, se complementó con estudios filogenéticos realizados en colaboración con expertos en la familia Cystocloniaceae concluyendo en el reconocimiento de los taxones como un nuevo género Meridionella Tonicelli, ME. Croce & Hommersand nov. gen. y la confirmación de la identidad de los especímenes argentinos como Meridionella obtusangula Tonicelli, ME. Croce & Hommersand nov. comb. El ciclo de vida fue analizado en condiciones de cultivo in vitro, e incluyó observaciones morfológicas y estudios de ploidía, tanto para talos de la naturaleza como en cultivo. M. obtusangula presenta un ciclo de vida triplobionte haplo-diplonte típico de las algas rojas, con gametofitos y tetrasporofitos isomórficos. La reproducción asexual en ambos talos fue por estolones o por apomeiosis en tetrasporofitos. Para un mejor conocimiento de la especie, se realizaron ensayos de cultivo in vitro para analizar las condiciones abióticas (selección del medio de cultivo, concentraciones del mismo, temperaturas y fotoperiodos) que producirían un crecimiento óptimo. Las condiciones óptimas para desarrollo de los talos tetraspóricos y gametofíticos, se lograron en medio de cultivo enriquecido Von Stosch. El crecimiento fue mayor a temperaturas elevadas, mientras que la supervivencia óptima se logró en una franja de valores más bajos. Además, crecimiento y supervivencia de talos tetraspóricos fue mayor que el de los gametófiticos. Estos resultados observados in vitro, sumado a los registros de mayor densidad de tetrasporofitos por sobre gametofitos en el ambiente natural, brinda elementos para comprender el desbalance entre los distintos estadios reproductivos de la población de M. obtusangula estudiada. Los estudios fenológicos y poblacionales realizados en la naturaleza, así como un estudio a nivel comunidad de las macroalgas acompañantes, permitieron entender su dinámica temporal, basándose en las presiones del entorno en la costa atlántica. Talos reproductivos como vegetativos tuvieron un comportamiento estacional, coexistiendo en otoño, invierno y primavera, aunque en diferentes proporciones. En verano al no hallarse talos macroscópicos durante los muestreos, se asumió que se encontraban en estadios microscópicos que dificultaron su recolección y posterior estudio. La abundancia y el tamaño de los talos estuvieron fuertemente influenciados por las condiciones ambientales: temperatura del agua de mar, fotoperiodo e intensidad del viento, lo que indica que esta especie está fenológicamente y poblacionalmente sujeta a los cambios estacionales. A nivel comunidad, M. obtusangula se encontró acompañada por un gran número de especies pertenecientes algas rojas (Rhodophyta), pardas (Ochrophyta) y verdes (Chlorophyta). Este ensamble de macroalgas integrado por especímenes de los géneros Ahnfeltia, Antithamnion, Ceramium, Corallina, Gelidium, Heterosiphonia, Polysiphonia, Dictyota, Scytopsiphon, Lomentaria, Codium, Ulva, Punctaria, Ectocarpus, Antithamnionella y Undaria es frecuentemente hallado en la zona de estudio. El análisis de la dinámica temporal de la comunidad epifítica sobre los talos de M. obtusangula brindó elementos para la caracterización de dicha comunidad. Se registraron un total de 26 taxa de epifitos y endófitos. Además, su distribución a lo largo de los talos hospedadores y su inferencia con respecto al tamaño de los mismos y estado vegetativo o reproductivo en que se encuentre el alga pudo relacionarse con variaciones de los parámetros ambientales a lo largo del año. Sumado a esto, se pudo atribuir ciertas diferencias a las presiones ambientales entre las comunidades intermareales inferiores y submareales a las que se encuentran sometidas estas especies epífitas. Se realizó un análisis de las morfologías anómalas presentes en talos recolectados en el ambiente natural mediante diversas técnicas de microscopía que permitieron dilucidar el desarrollo de agallas a través de hipertrofia e hiperplasia de las células medulares, con intensa actividad nuclear. En condiciones de cultivo in vitro se comprobó la potencialidad de las agallas para dar origen a nuevos talos de apariencia totalmente normal. Los estudios realizados en sus paredes celulares han permitido obtener y caracterizar polisacáridos sulfatados pertenecientes al grupo de los ι carragenanos, los cuales presentaron un buen rendimiento en su extracción (20 - 15 %) y calidad similar a la de carragenanos comerciales, haciendo de esta especie un potencial recurso valioso de las costas Argentinas. / This thesis focuses on a population of Meridionella obtusangula (Florideophyceae, Gigartinales, Rhodophyta), a recently discovered red macroalgae from Golfo San Matías, Argentina. It includes integrative studies about basic aspects of taxonomy, biology, and ecology, and applied ones about the characterization of cell wall sulfated polysaccharides. The taxonomic identity of the macroalgae as a member of the Cystocloniaceae was based on morphological observations with light and electron microscopy. It was also complemented by phylogenetic studies carried out in collaboration with experts in the family Cystocloniaceae, which led to the recognition of the taxa as a new genus Meridionella Tonicelli, ME. Croce & Hommersand gen. nov. and confirmed the identity of the Argentinean specimens as Meridionella obtusangula Tonicelli, ME. Croce & Hommersand comb. nov. The life cycle was analyzed under in vitro culture conditions, and involved morphological observations and ploidy studies, both of thalli from nature and culture. M. obtusangula has a triplobiont haplo diplont life cycle, typical of red algae, with isomorphic gametophytes and tetrasporophytes. Asexual reproduction was by stolons or apomeiosis in tetrasporophytes. In vitro culture assays were carried out to test abiotic conditions (concentration of culture medium, temperature, and photoperiod) that would produce optimal growth. The optimal conditions for the development of tetrasporic and gametophytic thalli were achieved with seawater enriched with Von Stosch culture medium. Growth was higher at higher temperatures, while optimal survival was achieved in a lower temperature range. In addition, the growth and survival of tetrasporic thalli were higher than gametophytic thalli. These results found in vitro, added to the records of higher density of tetrasporophytes over gametophytes in the natural environment, provided elements to understand the unbalance between the different reproductive stages of M. obtusangula population. Phenological and population studies carried out in the nature, as well as a community-level study of the accompanying macroalgae, allowed to understand the temporal dynamics, based on environmental pressures on the Atlantic coast. The reproductive and vegetative thalli showed a seasonal behavior, coexisting in autumn, winter, and spring, although in different proportions. In summer, no macroscopic thalli were found during sampling, but it was assumed that they remained as microscopic stages. The abundance and size of the thalli were strongly influenced by environmental conditions: water temperature, photoperiod and wind intensity, indicating that this species is phenologically and population-wise subject to seasonal changes. At community level, M. obtusangula was accompanied by a large number of red, brown and green macroalgae. This macroalgal assemblage was composed of specimens of the genera Ahnfeltia, Antithamnion, Ceramium, Corallina, Gelidium, Heterosiphonia, Polysiphonia, Dictyota, Scytosiphon, Lomentaria, Codium, Ulva, Punctaria, Ectocarpus, Antithamnionella, and Undaria. The analysis of the temporal dynamics of the epiphytic community on M. obtusangula thalli provided elements for the characterization of this community. A total of 26 epiphyte and endophyte taxa were recorded. In addition, their distribution along the host thalli and their inference concerning their size and vegetative or reproductive state was related to variations in environmental parameters throughout the year. Certain differences could be attributed to environmental pressures between the lower intertidal and subtidal communities to which these epiphytic species are subjected. An analysis of the anomalous morphologies found in thalli collected from the natural environment was carried out using different microscopy techniques, allowing us to elucidate the galls development by hypertrophy and hyperplasia of the medullary cells, with intense nuclear activity. Under culture conditions, portions of thallus with the galls originated new thalli of completely normal appearance. The study of the cell wall sulfated polysaccharides have allowed obtaining and characterizing polysaccharides belonging to the group of ι-carrageenans, which showed a high extraction yield (20 - 15 %) and quality similar to that of commercial carrageenans, making this species a potentially valuable resource of the Argentinean coasts.