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Título:
Pigmentos fotosintéticos en la columna de agua determinados mediante técnicas espectroscópicas y cromatográficas (HPLC-RP): variabilidad espacio - temporal y efectos de radiación UV
Autor:
Rosas Riedel, Constanza Daniela
Profesor Patrocinante:
Gómez Ocampo, Iván Manuel
Grado a Optar:
Licenciado en Ciencias Biológicas
Materia:
pigmentos; fotosíntesis; radiación ultravioleta; radiación solar
Universidad:
Universidad Austral de Chile
Facultad:
Facultad de Ciencias
Escuela:
Escuela de Ciencias
Año de Aceptación:
2007
Resumen:
Las principales fuentes de pigmentos presentes en la columna de agua incluyen al fitoplancton y el aporte de comunidades de algas bentónicas, bacterias fototróficas y plantas acuáticas o macrofitas. Estos pigmentos son degradados tanto en la columna de agua como en su posterior depositación en el sedimento. El presente estudio tiene por finalidad realizar una aproximación experimental para detectar cambios en la composición pigmentaria a lo largo de la columna de agua, en una plataforma submareal de la zona de Puerto Montt (Coihuín). La variabilidad espacial y temporal se estudió para poder reconocer algunos factores ambientales involucrados en sus fluctuaciones. Otro aspecto principal fue determinar si la radiación UV-B afecta las fuentes de pigmentos en el sistema. Paralelamente se llevó a cabo la medición de la fotosíntesis in vivo basada en la determinación de la fluorescencia de clorofila del fotosistema II (PSII), mediante pulsos de amplitud modulada (PAM), siendo medidos el rendimiento cuántico máximo (Fv/Fm) y la tasa de transporte de electrones (ETR). Ambos tipos de determinaciones fisiológicas fueron llevadas a cabo en macroalgas previamente expuestas a distintas combinaciones de radiación UV-B, UV-A y visible (PAR) usando lámparas en el laboratorio. En la concentración de los pigmentos fotosintéticos se determinó clorofilas (a y b), carotenoides (β-caroteno) presentes en las macroalgas Ulva sp. y Gracilaria chilensis y fitoplancton mediante estudios espectrofotométricos y Cromatografía Líquida de Alta Resolución (HPLC) de Fase Reversa. En las muestras de fitoplancton las concentraciones de los pigmentos fotosintéticos, clorofila a, b y β-caroteno, variaron en relación con la profundidad y la estacionalidad, observandose los mayores valores (1,80; 0,94; 12,39 ppm) respectivamente en la capa superficial de la columna en los meses de primavera, disminuyendo hacia el invierno (1,17; 0,22; 4,13 ppm). Por otra parte, a una mayor profundidad se presentaron niveles más altos de concentración (1,07; 0,16; 2,05 ppm) en invierno y una disminución en primavera (0,358; 0,163; 4,563 ppm). Se observó una clara estratificación en algunos meses del año, posiblemente debido a la variación de la termoclina, lo que pudo afectar directamente la distribución de los pigmentos en las masas de agua. En el caso de las macroalgas Ulva sp. y Gracilaria chilensis y los efectos de radiación UV, se observó en la medición de ambos parámetros fisiológicos Fv/Fm (27,1 %; 35,7 %) y ETR (46,3 %; 54,4 %) una disminución a mayor tiempo de exposición. Esta disminución podría estar indicando efectos asociados a fotoinhibición crónica, un fenómeno que exhiben las macroalgas en respuesta a un exceso de radiación. En cuanto a los pigmentos fotosintéticos analizados, las concentraciones de clorofila a y b disminuyeron en relación con la exposición a la radiación UV, lo cual podría estar relacionando con una foto-oxidación de la clorofila o una disminución en su biosíntesis, afectando en mayor proporción a la concentración de la clorofila b respecto de la clorofila a. En el caso del β-caroteno se observó un aumento en su concentración, surgiendo la síntesis de este pigmento como un mecanismo de protección en respuesta al exceso de radiación UV-B.
Abstract:
The principal source of pigments present in the water column includes phytoplankton and the contribution of communities of benthic seaweeds, phototrofic bacteria and aquatic plants or macrophytes. These pigments are degraded both in the water column and in the sediment after deposition. The goal of the present study was to experimentally detect changes in pigment composition in the water column of a subtidal platform near Puerto Montt (Coihuín). The spatial and temporal variability of photosynthetic pigments was assessed in order to identify some environmental factors involved in such fluctuations. Another main aspect was to determine whether the UV-B radiation affects the levels of pigments. In parallel, alive in measurements of fluorescence of PSII-chlorophyll a, by means of a pulse amplitude modulation fluorometer (PAM), were performed. Here, the maximum quantum yield (Fv/Fm) and the electron transport rate (ETR) were especially determined. Both types of physiological determinations were carried out in macroalgae previously exposed to a combination of UV-B, UV-A and PAR lamps in the laboratory. The concentration of photosynthetic pigments chlorophylls (a and b), carotenoids (β-carotene) present in the macroalgae Ulva sp. and Gracilaria chilensis and phytoplankton were determined using both Spectrophotometry and Reverse Phase High Perfomace Liquid Chromatograpy RPHPLC). In phytoplankton, the concentrations of photosynthetic pigments, chlorophyl a, b and β-carotene, varied in relation to depth and seasonality, with highest values found in surface layers (1.80; 0.94; 12.39 ppm) of the column during spring months, decreasing toward winter (1.17; 0.22; 4.13 ppm). On the other hand, higher concentrations were observed deep (1.07; 0.16; 2.05 ppm) in winter and decreasing in spring (0,358; 0,163; 4,563 ppm). An obvious stratification in some months of the year was observed, possibly due to variations in the thermocline that could affect the distribution of pigments in the water column. With regards to the macroalgae Ulva sp. and Gracilaria chilensis and the radiation effects UV, the measurements of both physiological parameters Fv/Fm (21,7 %; 35,7 %) and ETR, indicated a decrease (46,3 %; 54,4 %) in relation with the exposure time. This decrease could be associated to a chronic fotoinhibition, a phenomenon exhibited by plants in response to excess solar radiation. In the case of pigments examined, concentrations of Chl to and Chl b decreased with exposure to UV radiation, which may be related to oxidation of chlorophyl or effects on its biosynthesis. This situation affected more strongly chlorophyl b than chlorophyl a. In the case of the β-carotene, an increase in the concentration was detected, which could be indicative of a mechanism of photoprotection in response to the excess of UV B radiation.
Palabras Clave:
pigmentos; fotosíntesis; radiación ultravioleta; radiación solar
Editor:
Universidad Austral de Chile - Sistema de Bibliotecas - Programa Cybertesis
Formato:
text/pdf
Idioma:
es
Copyright:
Rosas Riedel, Constanza Daniela
Dirección Electrónica:
http://cybertesis.uach.cl/tesis/uach/2007/fcr789p/doc/fcr789p.pdf