os produtores primários marinhosmaloucao/mamb10_abr_06.pdf · • laser double faisceau (uv-488...
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Os produtores primOs produtores primáários marinhos rios marinhos
•• Microbiologia do AmbienteMicrobiologia do Ambiente(2005(2005--2006)2006)
•• Ana AmorimAna Amorim
Valiela, 1995
Percentagem de luz incidente de diferentes c.d.o. em profundidade, na água e no sedimento
Nutrientes x turbulência = Produção Máxima
Nutrientes
Turbulência
Dinoflageladosarredondados
Dinoflageladosachatados
Diatomáceas
k
InvernoInverno
PrimaveraPrimavera
VerãoVerão
r
Turb
ulên
cia
/ Nut
rient
es=
Gra
dien
teVe
rtic
al
SequênciaSequênciaNormalNormal
Sequência que podeculminar num bloom
MarMaréé VermelhaVermelha
Retirado de Moita
MandalaMandala do do FitoplânctonFitoplâncton(adaptado de Margalef et al., 1979)
Plataforma Noroeste com uma menor influência de águas subtropicais mais quentes e salinas
Afloramento: Forte sazonalidade (Primavera até ao final do Verão)
Circulação superficial: em geral para Norte
Estação de Convergência:• Corrente para N mais intensa sobre o bordoda plataforma e vertente
Estação de afloramento :• Jactos de afloramento para Sul, associados a contra correntes costeiras para Norte
Algumas características oceanográficas da costa W de Portugal
Plataforma Noroeste aplanada e larga
Plataforma Noroeste com uma menor influência de águas subtropicais mais quentes e salinas
60 40 20 0300
200
100
0
80 60 40 20 0
200
100
0
200
100
0
t (ºC)
.1 .1
2.0
t (ºC)
NO3-
NO3-
Cl.a Cl.a
Distância à costa (km)
Prof
undi
dade
(m)
VerãoVerão PrimaveraPrimaveraPenichePeniche
(mg.m-3)
(µM)
Moita, 2001
Costa SW Costa SW
60 40 20 0300
200
100
0
80 60 40 20 0
Cl.a
σ t200
100
025.4 25.8
Distância à costa (km)
Prof
undi
dade
(m)
Costa NWCosta NWFigueira da Foz Cabo S. Vicente
VerãoVerão 8585
(mg.m-3)
σt(Kg.m-3)
Moita, 2001
InvernoInverno19861986
10º 9º 8º 7º
37º
38º
39º
40º
41º
10º 9º 8º 7º
t (ºC)
W
N
0 mCl. a (mg/m3)
12.0
12.5
13.0
13.5
14.0
14.5
15.0
0.1
0.3
0.5
1.0
Máximo
Moita, 2001
PrimaveraPrimavera19861986
Moita, 2001
37º
38º
39º
40º
41º
10º 9º 8º 7º
t (ºC)
W
N
0 m
10º 9º 8º 7º
MáximoCl. a (mg/m3)
12.0
13.0
13.5
14.0
14.5
15.0
15.5
0.0
0.3
0.8
1.5
2.5
3.5
5.0
Verão1985
10º 9º 8º 7º36º
37º
38º
39º
40º
41º
10º 9º 8º 7º
MáximoCl. a (mg/m3)
0 mt (ºC)
W
N
14
15
16
17
18
19
20
0.10.30.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.5
Moita, 2001
Os diferentes tipos de algas Os diferentes tipos de algas do fitoplânctondo fitoplâncton
• Diatomáceas
•• DinoflageladosDinoflagelados
• Coccolitóforos
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A descoberta da importância do picoplâncton
A descoberta da importância do picoplâncton
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Microscopia de fluorescência e o Microscopia de fluorescência e o desenvolvimento de novas tecnologiasdesenvolvimento de novas tecnologias
Synechococcus découvert en 1979 par J. Waterbury
Prochlorococcus découvert en 1985 par P. Chisholm
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Comment Comment éétudier le tudier le picoplancton ?picoplancton ?
Microscópioelectrónico
Microscópioelectrónico
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Citometria de fluxo
FACS FACS VantageVantage
•• Laser double Laser double faisceau faisceau (UV(UV--488 nm)488 nm)
•• Tri haut dTri haut déébit bit (>10(>1033 cellcell./sec)./sec)
•• SensibilitSensibilitééaccrue ?accrue ?
•• Pas Pas embarquableembarquable
A citometria de fluxo detecta a florescência
Freq
Fluorescence
Taille
Laser
Détection de fluorescence
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« Taille »
100 101 102 103 104
FL3-
Hei
ght
100
101
102
103
104
SSC-Height
P r och lor ococcu s
S yn ech ococcu s
P icoe u caryote s
«C
hlo
rop
hyl
le»
« Taille »
100 101 102 103 104
FL3-
Hei
ght
100
101
102
103
104
SSC-Height
P r och lor ococcu s
S yn ech ococcu s
P icoe u caryote s
«C
hlo
rop
hyl
le»
Side Scatter (≈ Taille)
Fluo
resc
ence
rou
ge (≈
Chl
orop
hylle
/ ce
ll.)
Billes
Synechococcus
Prochlorococcus
Analyse cytométrique
Flagellés
Coccoïdes
BolidophyceaeBolidophyceae
• Deux flagelles inégaux
• Même pigmentation que les Diatomées
• Séquence 18S les plaçant àla base des Diatomées
=> Nouvelle classe
=> Un seul genre : Bolidomonas
Guillou et al. J. Phycol 1999
PelagophyceaePelagophyceae
PelagococcusPelagococcus sp.sp. PelagomonasPelagomonas calceolatacalceolata
Ostreococcus sppOstreococcus spp.. 9 souches disponibles:• Etang de Thau• Méditerranée• Manche• Océan Atlantique• Mer Rouge
Eucaryote le plus petit : 0,8 µmwww.sb-roscoff.fr
20 m
80 m
150 m
Surface
thermocline
UV
Synechococcus 10 000 / ml
Picoeucaryotes 1 000 / ml
Bactéries 1 000 000 / ml
Microzooplancton 100 / ml
Virus 10 000 000 / ml
FerPhosphatesNitrates
Prochlorococcus 100 000 / ml Vent
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Diversité des Populations Naturelles
DiversitDiversitéé des Populations des Populations NaturellesNaturelles
Approches et TechniquesApproches et Techniques
–– Abondance picoeucaryotes par cytomAbondance picoeucaryotes par cytoméétrie en fluxtrie en flux
–– Examen systExamen systéématique de la diversitmatique de la diversitéé ggéénnéétique par tique par DGGEDGGE (en d(en dééveloppement)veloppement)
–– Clonage et sClonage et sééquenquenççage gage gèène ARNr 18S ne ARNr 18S àà partir de partir de populations naturellespopulations naturelles
–– Quantification de lQuantification de l ’’abondance des diffabondance des difféérents taxons rents taxons •• Sondes ARNr 18S et Hybridation Sondes ARNr 18S et Hybridation in situ in situ (FISH)(FISH)•• PCR quantitativePCR quantitative (en d(en dééveloppement)veloppement)
Moon et al. 2001Moon et al. 2001
Novas Novas LinhagensLinhagens EucariotasEucariotas
Nouveaux groupes
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Marqueurs cellulairesMarqueurs cellulairesChlamydomonas Bolidomonas
Marqueur reconnaissant toutes les cellules ànoyau
Marqueur Bolidomonas
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Diversidade do Diversidade do picoplânctonpicoplâncton
•• Factores que afectam a distribuiFactores que afectam a distribuiçção do ão do picoplânctonpicoplâncton
Comparaison Synechococcus - Prochlorococcus
APCPE
PC
Synechococcus ProchlorococcusCell size 0.8-1.2 µm 0.5-0.8 µm Carbon content ca. 250 fg/cell 50-130 fg/cell Pigmentation chlorophyll a
phycobilins zeaxanthin
beta-carotene
divinyl-Chls a & blow amounts of PE
zeaxanthin alpha-carotene
Major antenna phycobilisomes Pcb
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Types de Distributions Verticales
250
200
150
100
50
00.1 1 10 100
Tropical Pacific
103 cell ml-1
Prochlorococcus Synechococcus
Dep
th (m
)
0 1 2 3 4 5NO3
250
200
150
100
50
00.1 1 10 100
Equatorial Pacific
103 cell ml-1
Prochlorococcus Synechococcus
Dep
th (m
)
0 5 10 15 20NO3
250
200
150
100
50
00.1 1 10 100
Tropical Atlantic
103 cell ml-1
Prochlorococcus Synechococcus
Dep
th (m
)
Pacifique Equatorial E
250 Synechococcus
0 5 10 15 20NO3
Atlantique Tropical(proche upwelling)
Pacific tropical N
[Syn] ≈ [Proc] [[Syn] ≈ 1/10 [Proc] Syn] ≈ 1/100 [Proc]
Partensky et al. (1999) Microbiol. Mol. Biol. Rev.
Questions Questions EcologiquesEcologiques
•• Facteurs contrôlant la distribution diffFacteurs contrôlant la distribution difféérentielle de rentielle de
Prochlorococcus Prochlorococcus etet SynechococcusSynechococcus ? ?
•• MMéécanismes dcanismes d’’adaptation des cyanobactadaptation des cyanobactééries aux forts flux ries aux forts flux
de photons visibles et UV en surface des ocde photons visibles et UV en surface des océéans ?ans ?
•• Facteurs responsables de la large distribution verticale des Facteurs responsables de la large distribution verticale des
populations de populations de Prochlorococcus Prochlorococcus dans les zones dans les zones oligotrophesoligotrophes ??
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«« EcotypesEcotypes »» dede ProchlorococcusProchlorococcus
nutri
lites
lumière
Différences entre souches adaptées aux basses et hautes lumières :
Isolement Culture
• Optimum lumineux de croissance
• Taux photosynthétique maximum
• Rapport Chl b sur Chl a2
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0 m
50 m
100 m
150 m
200 m
Diversité Génétique (16S rRNA)
Prochlorococcus TATL1bProchlorococcus MIT9107Prochlorococcus SB, TATL2Prochlorococcus MIT9302Prochlorococcus MIT9312Prochlorococcus GP2Prochlorococcus TATL1aSAR 6Prochlorococcus NATL2Prochlorococcus MED4
Prochlorococcus NATL2aProchlorococcus PAC1
Prochlorococcus SS120Prochlorococcus MIT9313
Prochlorococcus MIT9303Synechococcus WH8102
SAR 139SAR 100
SAR 7Synechococcus WH8101
Synechococcus WH7805Synechococcus PCC6301
Moore et al. (1998) Nature
Low light-adapted clades
High light-adapted clades
HLII
HLI
Génome séquencé
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