Non-enzymatic antioxidant photoprotection against potential UVBR-induced damage in an Antarctic diatom (Thalassiosira sp.)

Abstract

Durante enero 1999, cultivos unialgales de una diatomea Thalassiosira sp., aislada de poblaciones fitoplanctónicas naturales de Caleta Carlos Potter, Antártida, fueron expuestos a radiación solar ultravioleta (UVR, 280-400 nm) con el objetivo de estudiar su aclimatación a largo plazo. La radiación ultravioleta B (UVBR, 280-315 nm) inhibió la tasa de crecimiento durante el primer y segundo día de exposición. No se observó inhibición por UVBR durante el tercer día. El contenido inicial de α-tocopherol (13 pmol (104 cel)-1) mostró una marcada disminución durante la fase de crecimiento exponencial (4 pmol (104 cel)-1 al día 3). El contenido inicial de β-caroteno (3 pmol (104 cel)-1) no mostró diferencias significativas entre días en células expuestas a UVBR. Se identificaron dos aminoácidos parecidos a micosporina (MAAs), porfira-334 y shinorina. Las concentraciones celulares de MAAs mostraron aumentos significativos en los días 2 y 3, que resultaron mayores cuando las algas fueron expuestas a UVBR. La importancia relativa de la concentración de MAAs fue significativa (P < 0.05) en relación al contenido de α-tocopherol . Se encontró una relación positiva entre la concentración celular de MAAs y la tasa de crecimiento. Estos resultados sugieren que la fotoprotección contra el daño inducido por UV está caracterizado por un consumo a corto plazo de α-tocopherol y una síntesis de MAAs a largo plazo. El balance UVBR daño/reparación a largo plazo, compromete la acción combinada de varios factores celulares endógenos, siendo la síntesis de MAAs el factor más efectivo relacionado con la fotoprotección.

In January 1999, unialgal cultures of the diatom Thalassiosira sp., solate from natural phytoplankton assemblages from Potter Cove, Antarctica, were exposed to solar ultraviolet radiation (UVR, 280-400 nm) in order to study the long-term acclimation of this species. Ultraviolet radiation B (UVBR, 280-315 nm) inhibited the growth rate during the first and second days of exposure. No UVBR inhibition was observed on the third day. The initial content of α-tocopherol (13 pmol (10 4 cell) -1) showed a marked decrease during the exponential growth phase (4 pmol (10 4 cell -1) by day 3). The initial content of β-carotene (3 pmol (10 4 cell) -1) did not show significant differences over time in cells exposed to UVBR. Two mycosporine-like amino acids (MAAs) were identified: porphyra-334 and shinorine. Cellular concentrations of MAAs increased significantly on days 2 and 3, and exposure of the algae to UVBR significantly enhanced this value. The relative importance of MAAs concentration was significant (P < 0.05) in relation to the α-tocopherol content. A positive correlation was shown between cellular MAAs concentration and growth rate. Our results suggest that photoprotection against UV-induced damage is characterized by short-term consumption of α-tocopherol and longer-term synthesis of MAAs. The UVBR damage/repair ratio during long-term exposure involves the combined action of several endogenous factors within the cell, with MAAs synthesis being the most effective factor related to photoprotection.