Morte celular programada em microalgas verdes cocoides e seus possíveis efeitos ecológicos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Barreto Filho, Marcelo Malisano
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12779
Resumo: Programmed cell death may have important intra and inter-specifics effects in phytoplanktonic populations, and consequently in the ecology of freshwater ecosystems. However, before any ecological studies or evolutionary interpretations, it is essential to document the phenotypic changes associated with PCD since the morphotypes and markers may be different in the same organism in response to different environmental stimuli, implying in different ecology evolutionary interpretations. Moreover, these interpretations can also be conflicting due to incorrect application and interpretation of the measures and markers of PCD. Thus, in Chapter 1, we presented a systematic review of the different methods and measures of PCD, and offered suggestions as how PCD should be measured in eukaryotic phytoplankton. Additionally, in chapter 2 we provided a first-time report of PCD in Ankistrodesmus densus, a member of the important microalgal group of the family Selenastraceae (Chlorophyta, Chlorophyceae, Sphaeropleales). Based on our revision, transmission electron microscopy (TEM) appears essential, as the first approach, for properly detecting PCD. Ultrastructural images should be compared and complemented with biochemical and genetic assays. In order of preference, we suggested DNA laddering and PS externalization. Biochemical markers such as caspase activity and the increase in reactive oxygen species (ROS) should be used with caution since these are not specific enough for PCD. Therefore, we have used ultrastructural morphological changes, PS externalization and DNA laddering to document PCD in A. densus in response to darkness, nitrogen starvation, and heat and cold shock. Our findings suggest that light and nitrogen deprivation may lead to a small but significant fraction of community to undergo PCD. On the other hand, we also present evidence that different death morphotypes can emerge in A. densus depending on different environmental inducers, which is essential for the interpretation of the results of ecological studies. Moreover, our results indicate that the vacuolar/autophagic like cell death morphotype existed in single-celled green microalgae (Chlorophyta) before land plants evolved and might have been an important development for tissue homeostasis in higher multicellular plants.
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However, before any ecological studies or evolutionary interpretations, it is essential to document the phenotypic changes associated with PCD since the morphotypes and markers may be different in the same organism in response to different environmental stimuli, implying in different ecology evolutionary interpretations. Moreover, these interpretations can also be conflicting due to incorrect application and interpretation of the measures and markers of PCD. Thus, in Chapter 1, we presented a systematic review of the different methods and measures of PCD, and offered suggestions as how PCD should be measured in eukaryotic phytoplankton. Additionally, in chapter 2 we provided a first-time report of PCD in Ankistrodesmus densus, a member of the important microalgal group of the family Selenastraceae (Chlorophyta, Chlorophyceae, Sphaeropleales). Based on our revision, transmission electron microscopy (TEM) appears essential, as the first approach, for properly detecting PCD. Ultrastructural images should be compared and complemented with biochemical and genetic assays. In order of preference, we suggested DNA laddering and PS externalization. Biochemical markers such as caspase activity and the increase in reactive oxygen species (ROS) should be used with caution since these are not specific enough for PCD. Therefore, we have used ultrastructural morphological changes, PS externalization and DNA laddering to document PCD in A. densus in response to darkness, nitrogen starvation, and heat and cold shock. Our findings suggest that light and nitrogen deprivation may lead to a small but significant fraction of community to undergo PCD. On the other hand, we also present evidence that different death morphotypes can emerge in A. densus depending on different environmental inducers, which is essential for the interpretation of the results of ecological studies. Moreover, our results indicate that the vacuolar/autophagic like cell death morphotype existed in single-celled green microalgae (Chlorophyta) before land plants evolved and might have been an important development for tissue homeostasis in higher multicellular plants.A morte celular programada (MCP) pode desempenhar importantes efeitos intra e interespecíficos nas populações fitoplanctônicas, e consequentemente na ecologia dos ecossistemas aquáticos. Entretanto, antes de quaisquer estudos ecológicos ou interpretações evolutivas, é essencial a correta documentação das alterações fenotípicas associadas à MCP, pois os morfotipos e marcadores podem ser diferentes em um mesmo organismo em resposta a diferentes estímulos. Além disso, as interpretações podem ser conflitantes devido à aplicação e interpretação incorretas de métodos e marcadores de MCP. Desta forma, no Capítulo 1, apresentamos uma revisão sistemática dos diferentes métodos e marcadores de MCP, e fizemos sugestões sobre como a MCP deve ser medida no fitoplâncton eucariótico. No capítulo 2, acrescentamos informações inéditas sobre a MCP em Ankistrodesmus densus, pertencente ao importante grupo de microalgas verdes da família Selenastraceae (Chlorophyta, Chlorophyceae, Sphaeropleales). Baseado na revisão realizada, a microscopia eletrônica de transmissão (TEM) parece ser essencial, como primeira abordagem, para se detectar adequadamente a MCP. Imagens ultra-estruturais devem ser comparadas e complementadas com métodos bioquímicos e genéticos. Em ordem de preferência, foram sugeridos a degradação do DNA (DNA laddering) e a externalização da fosfatidilserina (PS). Ensaios bioquímicos como a atividade de enzimas caspases e o aumento de espécies reativas de oxigênio devem ser usados com cuidado porque estes não são suficientemente específicos para MCP. Assim, nós utilizamos mudanças morfológicas ultraestruturais, externalização da PS e DNA laddering para documentação da MCP em A. densus em resposta à privação de luz, nitrogênio e ao choque de calor e frio. Nossos achados sugerem que a privação total de luz e nitrogênio podem levar a uma fração pequena, mas significativa, da comunidade à MCP. Por outro lado, há evidências de que diferentes fenótipos de morte podem emergir em A. densus dependendo dos indutores ambientais, o que é essencial para a interpretação dos resultados de estudos ecológicos. Além disso, nossos resultados indicam que a morte celular do tipo vacuolar/autofágica já existia em microalgas verdes (Chlorophyta) unicelulares e evolutivamente pode ter sido importante para a homeostase tecidual em plantas.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)CAPES: Código de Financiamento 001CAPES: 88882.426376/2019-01engUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ecologia e Recursos Naturais - PPGERNUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessPCDMicroalgaePhytoplanktonCIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIA::ECOLOGIA DE ECOSSISTEMASCIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIA::ECOLOGIA TEORICAMorte celular programada em microalgas verdes cocoides e seus possíveis efeitos ecológicosProgrammed cell death in coccoid green microalgae and its possible ecological effectsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis60060055e4a785-fa59-41aa-892e-65564eb50e50reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALMarcelo_Dissertation_FINALVERSION_11:05.pdfMarcelo_Dissertation_FINALVERSION_11:05.pdfDissertação de Mestradoapplication/pdf2679233https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12779/5/Marcelo_Dissertation_FINALVERSION_11%3a05.pdfa357ec2ddcd11bdb30f6ef046157331bMD55carta versão final dissertação assinada.pdfcarta versão final dissertação assinada.pdfCarta comprovanteapplication/pdf720766https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12779/4/carta%20vers%c3%a3o%20final%20disserta%c3%a7%c3%a3o%20assinada.pdf91b73094e1fa5d20ad05f850d99e458cMD54CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12779/6/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD56TEXTMarcelo_Dissertation_FINALVERSION_11:05.pdf.txtMarcelo_Dissertation_FINALVERSION_11:05.pdf.txtExtracted texttext/plain221469https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12779/7/Marcelo_Dissertation_FINALVERSION_11%3a05.pdf.txt52c2590860c49bbb51f782fa75e2be5bMD57carta versão final dissertação assinada.pdf.txtcarta versão final dissertação assinada.pdf.txtExtracted texttext/plain1559https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12779/9/carta%20vers%c3%a3o%20final%20disserta%c3%a7%c3%a3o%20assinada.pdf.txtd99a841886b2d052f086b0bd2f287effMD59THUMBNAILMarcelo_Dissertation_FINALVERSION_11:05.pdf.jpgMarcelo_Dissertation_FINALVERSION_11:05.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6984https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12779/8/Marcelo_Dissertation_FINALVERSION_11%3a05.pdf.jpg88748dff6c13212de873f0b586b3777bMD58carta versão final dissertação assinada.pdf.jpgcarta versão final dissertação assinada.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6589https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12779/10/carta%20vers%c3%a3o%20final%20disserta%c3%a7%c3%a3o%20assinada.pdf.jpg63b54047fee73cdeda7ea76f5888946aMD510ufscar/127792023-09-18 18:31:55.019oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/12779Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:31:55Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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