Συστηματική και οικολογία μικροφυκών από παράκτια μεταβατικά οικοσυστήματα της Δυτικής Ελλάδος (Ιονίου)

Abstract

This doctoral thesis focuses on the study of microalgal strains of characteristic phytoplankton groups of ecological and taxonomic interest isolated from transitional aquatic ecosystems of W. Greece, through a multivariate approach. Meanwhile, their potential utilisation in an applied level. Strains isolated from the lagoonal system of Messolonghi-Aetoliko as well as strains already deposited in the micoralgae Strain Bank AthU-Al of the N.K.U.A, originating from several coastal lagoons of Greece, were studied herein. The studied organisms include five strains of the genus <i>Tetraselmis</i> and 25 strains that show affinity for the species <i>Dunaliella salina</i>. The <i>Tetraselmis</i> strains were studied using methords of classic taxonomy (light and electron microscopy), methods of molecular phylogeny and biochemical methods of fatty acid profile analysis. The <i>D. salina</i> strains were studied using methods of classic taxonomy as well as biochemical methods. The latter involved two series of experiments of incresed salinity stress in order to investigate the efect of salinity on the production of β-carotene in the strains’ cells and to evaluate their potential use in industrial applications.The <i>Tetraselmis</i> strains were classified in the species <i> Tetraselmis verrucosa</i> f. <i> rubens</i> and presented an interesting intra-specific diversity, displaying differences in both morphology as well as biochemistry. The <i> D. salina</i> were re-named as <i>D.</i> cf. <i>salina</i> due to the controversial results of their taxonomic analysis. A re-evaluation of the taxonomic system for the halophilic species of the genus <i>Dunaliella</i> using biochemical criteria, wes perfomed based on the said results; these criteria seem to be inefficient in the incontrovertible distinction between different <i> Dunaluella </i> species, however they are an important distinction criterion in an intra-specific level. The results of the salinity experiments as well as the morpholigal obserdvations support the polymorphic natur of the species <i> D. salina</i> and additionally accent the potential suitability of some of the studied strains for use in the β-carotene production industry.The results of the present thesis as well as their evaluation, reveal the intra-specific diversity of cultured populations of phytoplankters originating from transitional waters, in a taxnomic, ecological and biochemical level, as well as the necessity for re-evaluation and improvement upon the existing taxonomic systems used for the study of these organisms, with the application of multivariate approaches including classic, molecular and biochemical methods, which allow the full characterisations of the studied strains as well as their potential exploitation in an industrial scale.

Αντικείμενο της Διατριβής είναι η μελέτη στελεχών του φυτοπλαγκτού με οικολογική και ταξινομική σημασία από μεταβατικού τύπου υδατικά συστήματα της Δ. Ελλάδος, μέσω μιας πολυπαραγοντικής προσέγγισης. Παράλληλα διερευνήθηκε και η δυνατότητα αξιοποίησής τους σε εφαρμοσμένο επίπεδο. Μελετήθηκαν στελέχη απομονωμένα από το λιμνοθαλάσσιο σύστημα Μεσολογγίου-Αιτωλικού αλλά και στελέχη κατατεθειμένα στην Τράπεζα Στελεχών Μικροφυκών του Ε.Κ.Π.Α. προερχόμενα από διάφορες λιμνοθάλασσες τη Ελλάδος. Οι οργανισμοί που μελετήθηκαν περιλαμβάνουν 5 στελέχη του γένους <i>Tetraselmis</i> και 25 στελέχη που εμφανίζουν συγγένεια με το είδος <i> Dunaliella salina </i>. Τα στελέχη <ι> Tetraselmis </i> μελετήθηκαν με μεθόδους κλασικής ταξινόμησης (φωτονική και ηλεκτρονική μικροσκοπία), μεθόδους μοριακής φυλογένεσης και με βιοχημικές μεθόδους ανάλυσης του προφίλ των λιπαρών οξέων τους. Τα στελέχη <i> D. salina </i> μελετήθηκαν με μεθόδους κλασικής ταξινόμησης καθώς και με βιοχημικές μεθόδους. Οι τελευταίες περιλαμβάνουν δύο σειρές πειραμάτων καταπόνησης με αυξημένη αλατότητα ώστε να διερευνηθεί η επίδραση αυτής στην παραγωγή β-καρωτενίου στα κύτταρα των στελεχών και να αξιολογηθεί η πιθανότητα χρήσης τους σε βιομηχανικές εφαρμογές. Τα στελέχη Tetraselmis τοποθετήθηκαν στο είδος <i> Tetraselmis verrucosa</i> f. <i> rubens</i>, και παρουσίασαν ενδιαφέρουσα ενδοειδική ποικιλομορφία εμφανίζοντας διαφορές τόσο στη μορφολογία όσο και στη βιοχημεία τους. Τα στελέχη <i> D. salina</i> μετονομάστηκαν σε <i>D.</i> cf. <i>salina</i> δεδομένου ότι τα αποτελέσματα ταξινόμησής τους ήταν αμφιλεγόμενα. Βάσει των αποτελεσμάτων αυτών πραγματοποιήθηκε αξιολόγηση του μορφολογικού συστήματος ταξινόμησης των αλόφιλων ειδών του γένους <i>Dunaliella</i> με τη χρήση βιοχημικών κριτηρίων, τα οποία φαίνεται πως δεν επαρκούν για την αδιαμφισβήτηση διάκριση μεταξύ των ειδών του γένους αν και αποτελούν σημαντικό στοιχείο διάκρισης σε ενδο-ειδικό επίπεδο. Τα αποτελέσματα των πειραμάτων αλατότητας αλλά και της μοφολογικής παρατήρησης υποστηρίζουν την πολυμορφικότητα του είδους <i> D. salina</i> ενώ παράλληλα αναδεικνύουν ορισμένα από τα μελετηθέντα στελέχη ως κατάλληλους υποψηφίους προς χρήση στη σχετική βιομηχανία παραγωγής β-καρωτενίου. Μέσω των αποτελεσμάτων και της αξιολόγησης αυτών αναδεικνύεται η ενδοειδική ποικιλότητα των καλλιεργούμενων πληθυσμών αντιπροσώπων του φυτοπλαγκτού μεταβατικών οικοσυστημάτων σε ταξινομικό, οικολογικό και βιοχημικό επίπεδο, καθώς και τη αναγκαιότητα για αναθεώρηση και αναβάθμιση των των υπαρχουσών ταξινομικών συστημάτων για την μελέτη των οργανισμών αυτών με τη χρήση πολυπαραγοντικών προσεγγίσεων που περιλαμβάνουν κλασικές, μοριακές και βιοχημικές μεθόδους και επιτρέπου τόσο τον πλήρη χαρακτηρισμό των μελετούμενων στελεχών αλλά και την πιθανή εκμετάλλευσή τους σε βιομηχανική κλίμακα.