Optical properties of the dissolved organic matter produced by axenic freshwater phytoplankton cultures

Autor: Zapparoli, Icaro Coloian
Přispěvatelé: Sarmento, Hugo Miguel Preto de Morais
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFSCAR
Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron:UFSCAR
Popis: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) The dissolved organic matter (DOM) is a heterogeneous mixture of molecules with different weight and reactivity that vary spatio-temporally across aquatic ecosystems, and is a key element of biogeochemical cycles. Phytoplankton is a major producer of labile DOM, regulating the quantity and composition of bioavailable DOM pools that support bacterial growth and carbon flow through food webs, standing up as an important, but poorly explored fraction of the DOM pool. The characterization of the optical properties of the fluorescent DOM (FDOM) is a rapid and inexpensive method that provides information about the DOM origin and reactivity. Here, we characterized the DOM produced by freshwater phytoplankton using fluorescence spectroscopy and parallel factor analysis (PARAFAC) in 123 samples from 45 different species grown in axenic cultures. We hypothesized that related species would produce similar compounds, and this could be detected by FDOM signatures. We identify three fluorophore components that were cross validated using the OpenFluor database. The predominant component was characterized as autochthonous of protein origin, and the other two components were identified as non processed terrestrial and processed by microbial activity, respectively. The freshness and humification indexes varied according to the culture’s growth stage, indicating that degradation may occur under the absence of heterotrophic bacteria or UV radiation, but probably due to chemical oxidation. Besides providing a solid database of FDOM produced by freshwater phytoplankton, we show that the FDOM composition is extremely variable among species, within replicated cultures of the same species, and across culture growth stage. We conclude that the FDOM produced by freshwater phytoplankton detected by optical methods does not seem related to phytoplankton phylogenetic structure A matéria orgânica dissolvida (DOM) é uma mistura heterogênea de moléculas com diferentes pesos moleculares e reatividade, que variam espaço-temporalmente entre os ecossistemas aquáticos, e é um elemento chave dos ciclos biogeoquímicos. O fitoplâncton é o principal produtor de DOM lábil, regulando a quantidade e composição de pools de DOM biodisponíveis que suportam o crescimento bacteriano e o fluxo de carbono através das teias alimentares, se destacando como uma fração importante, mas pouco explorada dentro do pool da DOM. A caracterização das propriedades ópticas da DOM fluorescente (FDOM) é um método rápido e de baixo custo que fornece informações sobre a origem e reatividade da DOM. Aqui, caracterizamos a DOM produzida por fitoplâncton de água doce usando espectroscopia de fluorescência e análise de fatores paralelos (PARAFAC) em 123 amostras de 45 espécies cultivadas em condições axênicas. Nossa hipótese é que espécies relacionadas produzem compostos semelhantes, e isso poderia ser detectado através das assinaturas de FDOM. Identificamos três componentes de fluoróforos que foram validados de forma cruzada usando o banco de dados OpenFluor. O componente predominante foi caracterizado como autóctone de origem proteica, e os outros dois componentes foram identificados como terrestre não processado e processado por atividade microbiana, respectivamente. Os índices de frescor e humificação variaram de acordo com o estágio de crescimento da cultura, indicando que a degradação pode ocorrer na ausência de bactérias heterotróficas ou radiação UV, provavelmente devido à oxidação. Além de fornecer um banco de dados sólido da FDOM produzida pelo fitoplâncton de água doce, mostramos que a composição da FDOM é extremamente variável entre as espécies, entre réplicas de culturas da mesma espécie e ao longo do estágio de crescimento da cultura. Concluímos que a FDOM produzida pelo fitoplâncton de água doce detectada por métodos ópticos não parece relacionada à estrutura filogenética de organismos fitoplanctônicos. Processo nº 309514 / 2017-7, Conselho Nacional de Desenvolvimento e Pesquisa Tecnológica (CNPq) Processo nº 2014 / 14139-3, Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
Databáze: OpenAIRE
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