“Caracterización de la utilización de carbono inorgánico y su relación con la disponibilidad de luz en macroalgas del Mediterráneo”.

Abstract

[eng] Marine macroalgae are an important component in coastal marine ecosystems due to their contribution to primary production, their economic and ecological role. In these ecosystems, inorganic carbon (Ci) is present mostly in the bicarbonate form (HCO3-) and therefore CO2 concentrations is a limiting factor in marine photosynthesis. In addition, the CO2 fixing enzyme, ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase oxygenase (Rubisco), increases these limitations due to its double function as carboxylase and oxygenase. This leads to the development of Carbon Concentrating Mechanisms (CCMs) in many macroalgae. The objective of this study was to determine the utilization of Ci and its relationship with the availability of light of calcifying and non-calcifying species in the Mediterranean upper intertidal zone. The species analysed were Acetabularia acetabulum, Anadyomene stellata, Padina pavonica and Dictyota fasciola. In these species, Ci acquisition measures were carried out by means of oxygen evolution measures at varing concentrations of dissolved Ci and the effect of various CCMs inhibitors on photosynthesis: acetazolamide (AZ) and 6-ethoxyzolamide (EZ), which inhibit external and total carbonic anhydrases, respectively; diisothiocyanatostilbene-2,20- disulfonate (DIDS), an inhibitor of an anion exchange bicarbonate transporter, and the biological buffer tris(hydroxymethyl)aminomethane (Tris), which dissipates gradients of H+. These measurements were combined with pH drift assays and photochemical measurements obtaining the maximum electron transport rate (ETRmax), the efficiency of photosynthetic light capture (α) and the saturating irradiance (Ek). Comparing the results of the affinity for CO2 of photosynthesis in vivo with published Rubisco kinetic data, the presence of CCM in all species is demonstrated. The results also indicate that HCO3- acts as the main source of photosynthetic inorganic carbon in all species. Phylogenetic differences and the presence / absence of calcifying mechanisms likely causes the diversity observed in the CCMs. However, all the species studied converge on the ability to concentrate CO2 around Rubisco, thus increasing their respective photosynthetic rates.

[spa] Las macroalgas marinas son un componente principal en los ecosistemas marinos costeros debido a su importante contribución a la producción primaria global y a su relevante papel económico y ecológico. En estos ecosistemas, el carbono inorgánico (Ci) se presenta en su mayoría en forma de bicarbonato (HCO3-) y por lo tanto las concentraciones de CO2 suponen un factor limitante para la fotosíntesis marina. Además, la enzima fijadora del CO2, la ribulosa 1,5-bifosfato carboxilasa oxigenasa (Rubisco), acentúa estas limitaciones debido a su doble función como carboxilasa y como oxigenasa. Esto conlleva a que en muchas especies de macroalgas se hayan desarrollado a lo largo de la evolución Mecanismos Concentradores de Carbono (CCMs). El objetivo de este estudio fue determinar la utilización del Ci y su relación con la disponibilidad de luz de las especies calcificantes y no calcificantes de la zona mediolitoral del mar Mediterráneo. Las especies analizadas fueron Acetabularia acetabulum, Anadyomene stellata, Padina pavonica y Dictyota fasciola. En estas especies, se realizaron medidas de adquisición de Ci mediante medidas de evolución de oxígeno (O2) a diferentes concentraciones conocidas de Ci disuelto y una evaluación del efecto de diversos inhibidores de CCMs en la fotosíntesis: acetazolamida (AZ) y 6-ethoxyzolamida (EZ), que son inhibidores de las anhidrasas carbónicas (CAs) externas y totales, respectivamente; diisotiocianatostilbeno2,20-disulfonato (DIDS), que es un inhibidor de un transportador de HCO3- y el tampón biológico tris(hydroxymethyl)aminometaano (Tris), que disipa los gradientes de H+. Estas medidas se combinaron con medidas de deriva del pH y medidas fotoquímicas de las que se obtuvo la tasa máxima de transporte de electrones (ETRmax), la eficiencia fotosintética en la captación de luz (α) y la irradiancia de saturación (Ek). Comparando los resultados de la afinidad por el CO2 de la fotosíntesis in vivo con datos de cinética de Rubisco publicados, se demuestra la presencia de CCMs en todas las especies. Los resultados también indican que el HCO3- actúa como fuente principal de Ci en todas las especies. Las diferencias filogenéticas y la presencia/ausencia de mecanismos calcificantes podrían explicar la diversidad observada en los CCMs. Sin embargo, todas las especies estudiadas convergen en la capacidad de concentrar el CO2 alrededor de la Rubisco, aumentando así sus respectivas tasas fotosintéticas.