Composición y diversidad de cianobacterias cultivables en muestras de sedimentos superiores de dos embalses tropicales

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.17533/udea.acbi/v46n120a05

Palabras clave:

diversidad de cianobacterias, embalse tropical, sedimento, zona bentónica

Resumen

Las investigaciones sobre cianobacterias bentónicas en reservorios de alta montaña en regiones tropicales aún son limitadas, debido a su complejidad y vacíos de conocimiento en relación con su ecología. Este estudio tuvo como objetivo explorar la composición, diversidad y potencial tóxico de estas cianobacterias en sedimentos superiores de dos embalses colombianos, empleando múltiples metodologías, como experimentos de germinación para evaluar su presencia y viabilidad en sedimentos, ensayos de ELISA competitivo para cuantificar toxinas en cultivo, análisis de Unidades Taxonómicas Operativas (OTUs) a partir de submuestras de los cultivos para evaluar su diversidad y riqueza entre los diferentes phylum procarióticos, y análisis filogenético de cianobacterias cultivables. Se confirmó la presencia de poblaciones viables de cianobacterias en los sedimentos mediante mediciones de clorofila-a y la identificación microscópica demostró su capacidad de crecimiento en condiciones controladas de laboratorio. A pesar de los bajos niveles de microcistina en cultivo, la detección previa de genes mcy en muestras directas de sedimento, sugiere un potencial tóxico en las cianobacterias presentes. El análisis de la comunidad reveló una notable diversidad microbiana en los sedimentos de ambos embalses, con una mayor abundancia relativa de cianobacterias en comparación con otros phylum procarióticos. Estos hallazgos respaldan la hipótesis de que los sedimentos superficiales desempeñan un papel fundamental como depósito de cianobacterias que pueden plantear riesgos inherentes a la salud del ecosistema. En conclusión, esta investigación subraya la necesidad de realizar más estudios para lograr una comprensión holística de la dinámica de las cianobacterias bentónicas en reservorios tropicales de alta montaña.

 

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Biografía del autor/a

Lina Arismendi-González, Universidad de Antioquia

Grupo de Gestión y Modelación Ambiental (GAIA), Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia.

Luz Yaneth Orozco, Universidad de Antioquia

Grupo de Gestión y Modelación Ambiental (GAIA), Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia.

Clara María Arboleda-Baena, Universidade Federal

Laboratory of Microbial Processes & Biodiversity, Departamento de Hidrobiologia, Universidade Federal, São Carlos, Brazil.

Marisol Sepúlveda-Sánchez, Universidad de Antioquia

Grupo de Gestión y Modelación Ambiental (GAIA), Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia.

Carlos Enrique Muskus-López, Universidad de Antioquia

Programa de Estudio y Control de Enfermedades Tropicales (PECET), Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia.

Elisabeth Pohlon, Justus Liebig University

Institute for Animal Ecology, and Systematics, Justus Liebig University, Gießen, Germany.

María Teresa Flórez-Molina, Universidad de Antioquia

Grupo de Gestión y Modelación Ambiental (GAIA), Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia.

Jaime Palacio-Baena, Universidad de Antioquia

Grupo de Gestión y Modelación Ambiental (GAIA), Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia.

Citas

Arboleda Baena, C. M. (2017). Determinación del potencial tóxico de cianobacterias Nostocales y Chroococcales en la columna de agua del embalse Riogrande II (Antioquia) a través de la detección del gen mcy [Tesis de Maestría, Universidad de Antioquia]. https://catalejo.udea.edu.co/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=768343

Arismendi-González, L., Sepúlveda-Sánchez, M., Arboleda-Baena, C. M., Palacio-Betancur, H., Murillo-Ramos, E., Muskus-López, C. E., Pohlon, E., Flórez-Molina, M. T., Betancur-Uran, J., & Palacio-Baena, J. (2021). Evidence for toxic cyanobacteria in sediments and the water-sediment interface of a tropical drinking water reservoir. Limnologica, 91, 125924. https://doi.org/10.1016/j.limno.2021.125924

Borges, H. L., Branco, L. H., Martins, M. D., Lima, C. S., Barbosa, P. T., Lira, G. A., Bittencourt-Oliveira, M. C., & Molica, R. J. (2015). Cyanotoxin production and phylogeny of benthic cyanobacterial strains isolated from the northeast of Brazil. Harmful Algae, 43, 46-57. https://doi.org/10.1016/j.hal.2015.01.003

Bormans, M., Savar, V., Legrand, B., Mineaud, E., Robert, E., Lance, E., & Amzil, Z. (2020). Cyanobacteria and cyanotoxins in estuarine water and sediment. Aquatic Ecology, 54(2), 625-640. https://doi.org/10.1007/s10452-020-09764-y

Chorus, I., & Bartram, J. (1999). Toxic Cyanobacteria in Water: a guide to their Public Health consequences, monitoring, and management [Archivo PDF]. https://cdn.who.int/media/docs/default-source/wash-documents/water-safety-and-quality/toxic-cyanobacteria---1st-ed.pdf

Crispino, L. M., & Sant’Anna, C. L. (2006). Cianobacterias marinhas bentonicas de ilhas costeiras do Estado de Sao Paulo, Brasil. Revista Brasileira de Botanica, 29(4), 639-656. https://doi.org/10.1590/S0100-84042006000400014

Dalu, T., & Wasserman, R. J. (2018). Cyanobacteria dynamics in a small tropical reservoir: Understanding spatio-temporal variability and influence of environmental variables. Science of the Total Environment, 643, 835-841. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.06.256

Everson, S., Fabbro, L., Kinnear, S., & Wright, P. (2011). Extreme differences in akinete, heterocyte and cylindrospermopsin

concentrations with depth in a successive bloom involving Aphanizomenon ovalisporum (Forti) and Cylindrospermopsis raciborskii (Woloszynska) Seenaya and Subba Raju. Harmful Algae, 10(3), 265-276. https://doi.org/10.1016/j.hal.2010.10.006

Gaget, V., Almuhtaram, H., Kibuye, F., Hobson, P., Zamyadi, A., Wert, E., & Brookes, J. D. (2022). Benthic cyanobacteria: A utility-centred field study. Harmful Algae, 113, 102185. https://doi.org/10.1016/j.hal.2022.102185

Gangi, D., Plastani, M. S., Laprida, C., Lami, A., Dubois, N., Bordet, F., Gogorza, C., Frau, D., & de Tezanos Pinto, P. (2020). Recent cyanobacteria abundance in a large sub-tropical reservoir inferred from analysis of sediment cores. Journal of Paleolimnology, 63(3), 195-209. https://doi.org/10.1007/s10933-020-00110-8

Harke, M. J., Steffen, M. M., Gobler, C. J., Otten, T. G., Wilhelm, S. W., Wood, S. A., & Paerl, H. W. (2016). A review of the global ecology, genomics, and biogeography of the toxic cyanobacterium, Microcystis spp. Harmful Algae, 54, 4-20. https://doi.org/10.1016/j.hal.2015.12.007

Heuer, H., Krsek, M., Baker, P., Smalla, K., & Wellington, E. M. (1997). Analysis of actinomycete communities by specific amplification of genes encoding 16S rRNA and gel-electrophoretic separation in denaturing gradients. Applied Environmental Microbiology, 63(8), 3233-3241. https://doi.org/10.1128/aem.63.8.3233-3241.1997

Hellweger, F. L., Kravchuk, E. S., Novotny, V., & Gladyshev, M. I. (2008). Agent-based modeling of the complex life cycle of a cyanobacterium (Anabaena) in a shallow reservoir. Limnology and Oceanography, 53(4), 1227-1241. https://doi.org/10.4319/lo.2008.53.4.1227

Herlemann, D. P., Labrenz, M., Jürgens, K., Bertilsson, S., Waniek, J. J., & Andersson, A. F. (2011). Transitions in bacterial communities along the 2000 km salinity gradient of the Baltic Sea. The ISME Journal, 5, 1571-1579. https://doi.org/10.1038/ismej.2011.41

Izaguirre, G., Jungblut, A. D., & Neilan, B. A. (2007). Benthic cyanobacteria (Oscillatoriaceae) that produce microcystin-LR, isolated from four reservoirs in southern California. Water Research, 41(2), 492-498. https://doi.org/10.1016/j.watres.2006.10.012

Komárek, J., & Anagnostidis K. (1998). Cyanoprokaryota. Teil 1/part 1: Chroococcales. Springer Spektrum, Heidelberg.

Komárek, J., & Anagnostidis K. (2005). Cyanoprokaryota. Teil 2/Part 2: Oscillatoriales. Springer Spektrum.

Komárek, J. (2013). Cyanoprokaryota. Teil 3/part 3: Heterocytous Genera. Springer Spektrum.

Legrand, B., Le Jeune, A. H., Colombet, J., Thouvenot, A., & Latour, D. (2017a). Akinetes may be representative of past nostocalean blooms: A case study of their benthic spatiotemporal distribution and potential for germination in a eutrophic lake. Applied and Environmental Microbiology, 83(23), 01571-17. https://doi.org/10.1128/AEM.01571-17

Legrand, B., Lamarque, A., Sabart, M., & Latour, D. (2017b). Benthic archives reveal recurrence and dominance of toxigenic cyanobacteria in a eutrophic lake over the last 220 years. Toxins, 9(9), 271. https://doi.org/10.3390/toxins9090271

Legrand, B., Miras, Y., Beauger, A., Dussauze, M., & Latour, D. (2019). Akinetes and ancient DNA reveal toxic cyanobacterial recurrences and their potential for resurrection in a 6700-year-old core from a eutrophic lake. Science of the Total Environment, 687, 1369-1380. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.07.100

Lyra, C., Suomalainen, S., Gugger, M., Vezie, C., Sundman, P., Paulin, L., & Sivonen, K. (2001). Molecular characterization of planktic cyanobacteria of Anabaena, Aphanizomenon, Microcystis, and Planktothrix genera. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 51, 513-526. https://10.1099/00207713-51-2-513.

Magina, F., & da Silva e Silva, L. (2008). Cianobacterias Psamicas em Sedimentos Marginais da Lagoa Rodrigo de Freitas, Estado do Rio de Janeiro, Brasil. Anuario Do Instituto de Geociencias, 31, 43-49.

Noffke, N., Gerdes, G., & Klenke, T. (2003). Benthic cyanobacteria and their influence on the sedimentary dynamics of peritidal depositional systems (siliciclastic, evaporitic salty, and evaporitic carbonatic). Earth-Science Reviews, 62(1-2), 163-176. https://doi.org/10.1016/S0012-8252(02)00158-7

Paerl, H. W., Hall, N. S., & Calandrino, E. S. (2011). Controlling harmful cyanobacterial blooms in a world experiencing anthropogenic and climatic-induced change. Science of the Total Environment, 409(10), 1739-1745. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2011.02.001

Palacio, H. M., Ramírez, J. J., Echenique, R. O., Palacio, J. A., & Sant’anna, C. L. (2015). Floristic composition of cyanobacteria in a neotropical, eutrophic reservoir. Revista Brasileira de Botanica, 38(4), 865-876. https://doi.org/10.1007/s40415-015-0185-3

Palacio, J., Florez-Molina, M., Molina-Perez, F., Toro, M., Gomez, A., Penuela, G., & Cuellar, W. (2017). Estudio de la Problematica Ambiental de tres Embalses de Empresas Públicas de Medellín para la Gestion Integral y Adecuada del Recurso Hídrico [Informe convenio EPM- Universidad de Antioquia].

Quiblier, C., Wood, S., Echenique-Subiabre, I., Heath, M., Villeneuve, A., & Humbert, J. F., (2013). A review of current knowledge on toxic benthic freshwater cyanobacteria ecology, toxin production and risk management. Water Research, 47(15), 5464-5479. https:// doi.org/10.1016/j.watres.2013.06.042

Rajaniemi, P., Hrouzek, P., Kaštovská, K., Willame, R., Rantala, A., Hoffmann, L., Komárek, J., & Sivonen, K. (2005). Phylogenetic and morphological evaluation of the genera Anabaena, Aphanizomenon, Trichormus and Nostoc (Nostacales, cyanobacteria). International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology, 55(1), 11-26. https://doi.org/10.1099/ijs.0.63276-0

Reynolds, C. S., & Petersen, A. C. (2000). The distribution of planktonic Cyanobacteria in Irish lakes in relation to their trophic states. Hidrobiología, 424, 91-99. https://doi.org/10.1023/A:1003901012233.

Rodríguez López, M. L. (2013). Cultivo, aislamiento e identificación de cianobacterias procedentes de los embalses la Fe, Riogrande II y Porce II [Tesis de Maestría, Universidad de Antioquia].

Roque J., & Tamagnini, P. (2021). Characterization of cyanobacterial strains isolated from Portuguese soil/soil biocrusts and a first insight into this community [Tese de Mestrado, Universidade do Porto]. https://repositorio-aberto.up.pt/bitstream/10216/139400/2/528160.pdf

Salomón, S., Rivera-Rondón, C. A., & Zapata, A. M. (2020). Cyanobacterial blooms in Colombia: State of knowledge and research needs in the context of climate global change. Revista de La Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, 44(171), 376-391. https://doi.org/10.18257/raccefyn.1050

Schloss, P. D., Westcott, S. L., Ryabin, T., Hall, J. R., Hartmann, M., Hollister, E. B., Lesniewski, R. A., Oakley, B. B., Parks, D. H., Robinson, C. J., Sahl, J. W., Stres, B., Thallinger, G. G., Van Horn, D. J., & Weber, C. F. (2009). Introducing Mothur: open-source, platform independent, community-supported software for describing and comparing microbial communities. Applied and Environmental Microbiology, 75(23), 7537-7541 https://doi.org/10.1128/AEM.01541-09.

Sepúlveda-Sánchez, M., Arismendi-González, L. M., Arboleda-Baena, C. M., Muskus- López, C. E., Pohlon, E., Florez-Molina, M. T., & Palacio-Baena, J. A. (2021). First evidence of potential toxic cyanobacteria in the water-sediment interface of a tropical drinking water reservoir. Revista Internacional de contaminación Ambiental, 37, 259-272. https://doi.org/10.20937/RICA.53696

Silva-e-Silva, L., (2004). Estruturas microbianas recentes da lagoa Pernambuco, Estado do Rio de Janeiro, Brasil. Revista Brasileira de Paleontologia, 7(2), 189-192. https://doi.org/10.4072/ rbp.2004.2.11.

Tucci, A., Sant’Anna, C. L., Azevedo, M. T. P., Malone, C. F. S., Werner, V. R., Rosini, E. F., Gama, W. A., Hentschke, G. S., Osti, J. A. S., Dias, A. S. Jacinavicius, F. R., & Santos, K. R. S. (2019). Atlas de Cianobactérias e Microalgas de Águas Continentais Brasileiras [Archivo PDF]. https://www.infraestruturameioambiente.sp.gov.br/institutodebotanica/wp-content/uploads/sites/235/2013/09/virtuais_3atlas.pdf

Westrick, J. A., & Szlag, D., (2018). A cyanotoxin primer for drinking water professionals. American Water Works Association, 110(8), E1-E16. https://doi.org/10.1002/awwa.1088

Wood, S. A., Jentzsch, K., Rueckert, A., Hamilton, D. P., & Cary, S. C. (2009). Hindcasting cyanobacterial communities in Lake Okaro with germination experiments and genetic analyses. FEMS Microbiology Ecology, 67(2), 252-260. https://doi.org/10.1111/j.1574-6941.2008.00630.x

Wood, S. M., Kremp, A., Savela, H., Akter, S., Vartti, V. P., Saarni, S., & Suikkanen, S. (2021). Cyanobacterial Akinete Distribution, Viability, and Cyanotoxin Records in Sediment Archives from the Northern Baltic Sea. Frontiers in Microbiology, 12, 681881. https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.681881

Publicado

2024-02-06

Cómo citar

Arismendi González, L., Arroyave, E., Orozco, L. Y., Arboleda Baena, C. M., Sepúlveda Sánchez, M., Palacio Betancur, H., Muskus López, C. E., Pohlon, E., Flórez Molina, M. T., & Palacio Baena, J. (2024). Composición y diversidad de cianobacterias cultivables en muestras de sedimentos superiores de dos embalses tropicales. Actualidades Biológicas, 46(120), e4605. https://doi.org/10.17533/udea.acbi/v46n120a05

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