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Previous issue date: 2017-08-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Aquatic macrophytes are important for the maintenance of clear alternative states of aquatic environments, because they can release allelopathic substances capable of inhibiting the growth of planktonic algae. On the other hand, in turbid environments, resulting from cyanobacterial blooms, the presence of cyanotoxins can negatively affect the macrophytes, causing oxidative stress and reducing their growth. In order to elucidate the mutual allelopathic relationships between bloom-forming cyanobacteria and submerged macrophytes, we tested two hypotheses through laboratory studies: (1) the release of allelochemicals by Egeria densa reduces the growth rates of toxic and non-toxic strains of Microcystis; and (2) toxic strains of Microcystis inhibit the growth and biomass of E. densa, and cause oxidative stress on these plants. Based on this, two articles were written: (1) Why do aquatic macrophytes inhibit cyanobacteria? Allelopathic effects of Egeria densa Planch. on toxic and non-toxic strains of Microcystis; and (2) Can submerged macrophytes inhibit toxic and non-toxic strains of cyanobacteria equally? Allelopathic effects of Egeria densa Planch. on Microcystis spp. In the first article, we verified the influence of the coexistence of E. densa and the application of extracts of this plant (with dissolved allelochemicals) on the biomass and growth rates of toxic strain of M. aeruginosa (MC+) and non-toxic strain of M. panniformis (MC-). In the second, we evaluated the physiological and growth responses of E. densa cultivated with the MC+ and MC- strains, verifying the lipid peroxidation, hydrogen peroxide production, changes in photosynthetic pigment content and activity of the antioxidant enzymes superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and ascorbate peroxidase (APX). The MC+ strain was significantly inhibited when cultivated with E. densa, while MC- exhibited a contrary response, with stimulating growth. When cultivated under the influence of E. densa extract, MC+ and MC- strains were inhibited, but more significantly in MC-. The macrophyte presented a small increment in the total phenolic compounds production when in coexistence with the cyanobacteria, mainly with the toxic strain. The growth and biomass of E. densa were inhibited when in co-culture with the MC+ strain, showing few changes when cultivated with the MC- strain. In addition, the MC+ strain inhibited the emergence of shoots and roots in plants. Both strains showed a reduction in total chlorophyll levels, chlorophyll a and b, as well as an increase in the total carotenoids content. The plants cultivated with MC+ strain presented high lipid peroxidation rates and enzymatic activity, especially for the APX. Our results support the hypothesis that there are mutual allelopathic interactions between Microcystis and E. densa. However, E. densa needs a stimulant to release the allelochemicals, such as the stress caused by microcystins. The tested plant has enzymatic defense mechanisms that allow them to coexist with microcystins during short-time exposure (about eight days), however, prolonged exposure (five weeks) to toxic strains of Microcystis causes a reduction in plant growth. / As macrófitas aquáticas são importantes para a manutenção dos estados alternativos claros dos ambientes aquáticos, pois podem liberar substâncias alelopáticas capazes de inibir o crescimento das algas planctônicas. Por outro lado, em ambientes túrbidos, resultantes das florações de cianobactérias, a presença de cianotoxinas pode afetar negativamente as macrófitas, causando estresse oxidativo e reduzindo o seu crescimento. Com o objetivo de elucidar as relações alelopáticas mútuas entre cianobactérias formadoras de florações e macrófitas submersas, nós testamos duas hipóteses através de estudos laboratoriais: (1) a liberação de aleloquímicos por Egeria densa reduz as taxas de crescimento de cepas tóxicas e não tóxicas de Microcystis; e (2) cepas tóxicas de Microcystis inibem o crescimento e biomassa de E. densa, além de ocasionar estresse oxidativo a essas plantas. Com base nisso, foram elaborados dois artigos: (1) Macrófitas submersas podem inibir cepas tóxicas e não tóxicas de cianobactérias igualmente? Efeitos alelopáticos de Egeria densa Planch. sobre Microcystis spp.; e (2) Respostas biométricas e fisiológicas de Egeria densa Planch. cultivada com cepas tóxica e não tóxica de Microcystis. No primeiro artigo, verificamos a influência da coexistência de E. densa e a aplicação de extratos desta planta (com os aleloquímicos dissolvidos) sobre a biomassa e taxas de crescimento de cepas tóxica de M. aeruginosa (MC+) e não tóxica de M. panniformis (MC-). No segundo, avaliamos as respostas fisiológicas e de crescimento de E. densa cultivadas com as cepas MC+ e MC-, verificando-se peroxidação lipídica, produção de peróxido de hidrogênio, alteração no conteúdo de pigmentos fotossintéticos e atividade das enzimas antioxidativas superóxido dismutase (SOD), catalase (CAT) e ascorbato peroxidase (APX). A cepa MC+ foi significativamente inibida quando cultivada com E. densa, enquanto que MC- exibiu uma resposta contrária, havendo estímulo do crescimento. Ao serem cultivadas sob influência do extrato de E. densa, as cepas MC+ e MC- foram inibidas, porém mais significativamente em MC-. A macrófita apresentou um pequeno incremento na produção de compostos fenólicos totais quando em coexistência com as cianobactérias, principalmente com a cepa tóxica. O crescimento e biomassa de E. densa foram inibidos quando em cultivo com a cepa MC+, com poucas alterações quando cultivadas com MC-. Além disso, a cepa MC+ inibiu a emergência de brotos e raízes nas plantas. Ambas as cepas mostraram uma redução nos teores de clorofilas totais, clorofila a e b, bem como um incremento dos carotenóides totais. As plantas cultivadas com MC+ apresentaram altas taxas de peroxidação lipídica e atividade enzimática, especialmente da APX. Nossos resultados suportam a hipótese de que existem interações alelopáticas mútuas entre Microcystis e E. densa. No entanto, E. densa necessita de um estímulo para liberar os aleloquímicos, como por exemplo o estresse ocasionado pelas microcistinas. A planta testada possui mecanismos de defesa enzimáticos que lhes permite coexistir com as microcistinas a curto prazo (cerca de oito dias), entretanto, a exposição prolongada (cinco semanas) às cepas tóxicas de Microcystis causa uma redução no crescimento da planta.
Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede2:tede2/7272 |
Date | 16 August 2017 |
Creators | AMORIM, Cihelio Alves |
Contributors | MOURA, Ariadne do Nascimento, SILVA, Cláudia Ulisses de Carvalho, DANTAS, Ênio Wocyli, FERRAZ, Elba Maria Nogueira, ARAÚJO, Elcida de Lima, MELO JÚNIOR, Mauro de |
Publisher | Universidade Federal Rural de Pernambuco, Programa de Pós-Graduação em Botânica, UFRPE, Brasil, Departamento de Biologia |
Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
Language | Portuguese |
Detected Language | English |
Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
Format | application/pdf |
Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRPE, instname:Universidade Federal Rural de Pernambuco, instacron:UFRPE |
Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Relation | -8877188098239082220, 600, 600, 600, 600, -2696744535589096700, -3406147892414307501, 2075167498588264571 |
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