Efeitos de um metal essencial (Mn) e um não essencial (Cr), isolados e em mistura, na clorofícea de água doce Raphidocelis subcapitata
| Ano de defesa: | 2022 |
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Universidade Federal de São Carlos
Câmpus São Carlos |
| Programa de Pós-Graduação: |
Programa de Pós-Graduação em Ecologia e Recursos Naturais - PPGERN
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Resumo: | Metal contamination of aquatic ecosystems poses to aquatic biota. Usually, metals are not present isolated in environments, so aquatic organisms are exposed to several chemical compounds simultaneously. Despite this, there is still not much data on the long-term effects of metal mixtures on aquatic organisms. This study investigates the toxic effects of an essential metal, manganese (Mn), and a non-essential one, chromium (Cr), in single and combined form, on the freshwater chlorophyte Raphidocelis subcapitata. This research evaluated the impact of the metals in isolated and mixture forms on growth, the photosynthetic activity, biochemical composition, and reactive oxygen species (ROS) production of this chlorophyte to obtain an in-depth assessment of the toxic actions of the contaminants. Both Mn and Cr led to growth inhibition and reduced the chlorophyll a fluorescence of the microalgae, being Mn more toxic than Cr. The species sensitivity distribution curve revealed that the species used in the present study was the most sensitive to Mn, among other several freshwater organisms exposed to this metal. Mn negatively affected the efficiency of the oxygen evolution complex, the effective quantum yield, and photochemical quenching of the microalgae. At the same time, Cr led to less severe alterations in these parameters, probably due to the activation of photoprotection mechanisms. The mixture of Mn and Cr showed additive effects for the microalgae, and the Independent Action reference model was the one that best fitted the data. The ROS production increased significantly after 96 h of exposure to both metals. At high Mn concentrations (7.28 and 14.56 μM), in which there was more outstanding production of lipids in response to the stress caused by the metal, the intracellular levels of ROS dropped, suggesting that the increase in the total lipids content acted as a defense. The combination of the metals led to synergistic effects for the effective quantum yield and antagonistic for the total carbohydrates content of the alga, highlighting the importance of studies that consider metal interactions in ecotoxicological assessments. Mn and Cr led to different microalgae responses regarding the lipid class composition: Mn caused an increase in the levels of aliphatic hydrocarbons (HC), ketone (KET), free fatty acids (FFA), free sterol (ST), and acetone-mobile polar lipids (AMPL), while Cr induced a reduction in triglycerides (TAG), ST and AMPL. The data from this study contribute with information on the potential risks of Mn and Cr toxicity, isolated and combined, in freshwater ecosystems. |
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This study investigates the toxic effects of an essential metal, manganese (Mn), and a non-essential one, chromium (Cr), in single and combined form, on the freshwater chlorophyte Raphidocelis subcapitata. This research evaluated the impact of the metals in isolated and mixture forms on growth, the photosynthetic activity, biochemical composition, and reactive oxygen species (ROS) production of this chlorophyte to obtain an in-depth assessment of the toxic actions of the contaminants. Both Mn and Cr led to growth inhibition and reduced the chlorophyll a fluorescence of the microalgae, being Mn more toxic than Cr. The species sensitivity distribution curve revealed that the species used in the present study was the most sensitive to Mn, among other several freshwater organisms exposed to this metal. Mn negatively affected the efficiency of the oxygen evolution complex, the effective quantum yield, and photochemical quenching of the microalgae. At the same time, Cr led to less severe alterations in these parameters, probably due to the activation of photoprotection mechanisms. The mixture of Mn and Cr showed additive effects for the microalgae, and the Independent Action reference model was the one that best fitted the data. The ROS production increased significantly after 96 h of exposure to both metals. At high Mn concentrations (7.28 and 14.56 μM), in which there was more outstanding production of lipids in response to the stress caused by the metal, the intracellular levels of ROS dropped, suggesting that the increase in the total lipids content acted as a defense. The combination of the metals led to synergistic effects for the effective quantum yield and antagonistic for the total carbohydrates content of the alga, highlighting the importance of studies that consider metal interactions in ecotoxicological assessments. Mn and Cr led to different microalgae responses regarding the lipid class composition: Mn caused an increase in the levels of aliphatic hydrocarbons (HC), ketone (KET), free fatty acids (FFA), free sterol (ST), and acetone-mobile polar lipids (AMPL), while Cr induced a reduction in triglycerides (TAG), ST and AMPL. The data from this study contribute with information on the potential risks of Mn and Cr toxicity, isolated and combined, in freshwater ecosystems.A contaminação de ecossistemas aquáticos por metais representa riscos para a biota aquática. Frequentemente, os metais não estão presentes nos ambientes de maneira isolada, de forma que os organismos aquáticos são expostos a vários compostos químicos simultaneamente. Apesar disso, ainda não existem muitos dados sobre os efeitos a longo prazo de mistura de metais nos organismos aquáticos. Este trabalho visou investigar os efeitos tóxicos um metal essencial, manganês (Mn), e um não essencial, cromo (Cr), de forma isolada e em mistura, na clorofícea de água doce Raphidocelis subcapitata. Este trabalho avaliou o impacto dos metais isolados e combinados no crescimento, na atividade fotossintética, composição bioquímica e e produção de espécies reativas de oxigênio (ROS) dessa clorofícea, de forma a se obter uma avaliação aprofundada das ações tóxicas dos contaminantes. Tanto o Mn quanto o Cr levaram à inibição do crescimento e da fluorescência da clorofila a da microalga, sendo o Mn mais tóxico que o Cr. A curva de distribuição de sensibilidade de espécies revelou que a espécie utilizada no presente estudo foi a mais sensível ao Mn, dentre vários organismos de água doce expostos a esse metal. O Mn afetou negativamente a eficiência do complexo de evolução do oxigênio, o rendimento efetivo e quenching fotoquímico da microalga, enquanto o Cr levou a alterações menos severas nessas variáveis, provavelmente devido à ativação de mecanismos de fotoproteção. A mistura de Mn e Cr apresentou efeitos aditivos para a microalga, sendo o modelo de referência de Ação Independente (AI) o que melhor se ajustou aos dados. A produção ROS aumentou significativamente após 96 horas de exposição aos metais. Nas concentrações mais altas de Mn (7,28 e 14,56 μM), nas quais houve maior produção de lipídios em resposta ao metal, os níveis intracelulares de ROS caíram, o que sugere o aumento de lipídios como um mecanismo de defesa. A combinação dos metais levou a efeitos sinérgicos para o rendimento efetivo da alga e antagônicos para a concentração de carboidratos totais. Mn e Cr levaram à respostas diferentes da microalga em relação à composição das classes lipídicas: o Mn causou aumento dos níveis de hidrocarbonetos (HC), cetona (KET), ácidos graxos livres (FFA), esterol (ST) e lipídios polares móveis em acetona (AMPL), enquanto a exposição ao Cr induziu a redução de triacilgliceróis (TAG), ST e AMPL. Os dados deste estudo contribuem com informações sobre os riscos potenciais de toxicidade do Mn e do Cr, isolados e em mistura, em ecossistemas de água doce.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)141126/2017-5porUniversidade 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/openAccessMistura de metaisEcotoxicologiaEspécies planctônicasMetal mixturesEcotoxicologyPlanktonic speciesRaphidocelis subcapitataCIENCIAS BIOLOGICAS::BOTANICACIENCIAS BIOLOGICAS::ECOLOGIAEfeitos de um metal essencial (Mn) e um não essencial (Cr), isolados e em mistura, na clorofícea de água doce Raphidocelis subcapitataEffects of an essential (Mn) and a non-essential (Cr) metal, isolated and in mixture, on the freshwater Chlorophycea Raphidocelis subcapitatainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesis600600dc176969-1756-4354-8ff1-5242c10033aereponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALTese_Lays Alho_PPGERN_Versão Final.pdfTese_Lays Alho_PPGERN_Versão Final.pdfTese de doutoradoapplication/pdf3782758https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/04663e19-5f4c-48a1-a243-5b01ef801b67/download3e11021098bcb87ad3698cc4d24b794aMD51trueAnonymousREAD2023-09-10Carta comprovante_LAYS ALHO.pdfCarta comprovante_LAYS ALHO.pdfCarta comprovanteapplication/pdf237525https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/538cf044-9c97-46d9-89e2-a567209594e0/download75fd21c46009843fdf3521dc0e238e22MD52falseCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/14134d8b-ba91-40f1-ae97-ff991a8c2a21/downloade39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD53falseAnonymousREAD2023-09-10TEXTTese_Lays Alho_PPGERN_Versão Final.pdf.txtTese_Lays Alho_PPGERN_Versão Final.pdf.txtExtracted texttext/plain286506https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/bf9b43d5-7d64-4d8f-a058-0df1f5c2f13b/download65c63a6a9f2130239e834331f61180e2MD58falseAnonymousREAD2023-09-10Carta comprovante_LAYS ALHO.pdf.txtCarta comprovante_LAYS ALHO.pdf.txtExtracted texttext/plain0https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/481f70a8-8213-483f-8ec6-91081e7de3ec/downloadd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD510falseTHUMBNAILTese_Lays Alho_PPGERN_Versão Final.pdf.jpgTese_Lays Alho_PPGERN_Versão Final.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg7717https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/7ed2444b-3ad0-4eea-a767-1121ee935146/download5b246bc1b792d6a48cea4e39ba49aeb5MD59falseAnonymousREAD2023-09-10Carta comprovante_LAYS ALHO.pdf.jpgCarta comprovante_LAYS ALHO.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg5523https://repositorio.ufscar.br/bitstreams/a39fa5ea-c328-4ab0-be8b-88d275f8754e/download194490590ff6dfa942caf78bc7d7f43bMD511false20.500.14289/156982025-02-05 20:57:58.868http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilopen.accessoai:repositorio.ufscar.br:20.500.14289/15698https://repositorio.ufscar.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestrepositorio.sibi@ufscar.bropendoar:43222025-02-05T23:57:58Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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