VARIAZIONE DELLE ABBONDANZE BATTERICHE E VIRALI IN

Biol. Mar. Medit. (2004), 11 (2): 486-489
A. Bensi, A. Karuza, P. Del Negro, S. Fonda Umani
Laboratorio di Biologia Marina, Via A. Piccard, 54 – 34010 Trieste, Italia.
VARIAZIONE DELLE ABBONDANZE BATTERICHE E VIRALI
IN RELAZIONE ALLA FORMAZIONE DI MUCILLAGINI
NEL GOLFO DI TRIESTE (ALTO ADRIATICO)
CHANGES IN VIRUS AND BACTERIA ABUNDANCE IN RELATION TO
MUCILAGE FORMATION IN THE GULF OF TRIESTE
(NORTHERN ADRIATIC SEA)
Abstract
Viral and bacterial abundances, bacterial carbon production and dissolved organic carbon were analysed from October 1998 to June 2001 in the Gulf of Trieste (coastal monitoring station C1). Three different
periods were identified: an extremely high Virus to Bacteria Ratio (VBR) and the significant correlation
between viral and bacterial abundances, BCP and DOC during the second period, which ended with the
mucilage formation, confirmed the intense processes of bacterial lyses.
Key-words: viruses, bacteria, mucous aggregates, Northern Adriatic.
Introduzione
Una delle più recenti ipotesi sulla formazione delle mucillagini riguarda l’intervento dei virus nel controllo del popolamento batterico. Il presente studio vuole verificare l’esistenza di modificazioni sostanziali nella dinamica delle abbondanze virali
e batteriche prima, durante e dopo l’evento di mucillagine verificatosi nel 2000.
Materiali e metodi
Da ottobre 1998 a giugno 2001 campioni d’acqua sono stati raccolti mensilmente
in una stazione costiera (45º42’03”N, 13º42’36”E) del Golfo di Trieste (C1) come
riportato da Bensi e Del Negro (2003). Le abbondaze virali e batteriche sono state
determinate utilizzando rispettivamente il SYBR Green I (Noble e Fuhrman, 1998)
e il DAPI (Porter e Feig, 1980). La concentrazione di carbonio organico disciolto
(DOC) è stata rilevata mediante ossidazione catalitica ad alta temperatura (Sugimura
e Suzuki, 1988). La produzione batterica (BCP-Bacterial Carbon Production) è stata
misurata con il metodo dell’incorporazione di 3H-Leucina (Smith e Azam, 1992).
Risultati
Dall’osservazione dell’andamento temporale delle abbondanze batteriche e virali
è stato possibile identificare tre periodi distinti (Fig. 1). Nel primo periodo (ottobre 1998-giugno 1999) le abbondanze virali si mantengono su valori minimi (1,9-2,9
×109 virus L-1).
Il secondo periodo (luglio 1999-giugno 2000), precedente la comparsa degli aggregati mucillaginosi dell'estate 2000, risulta caratterizzato da valori elevati, superiori
di un ordine di grandezza rispetto al periodo precedente (6,1-32,1 × 109 virus L-1).
Variazione delle abbondanze batteriche e virali in relazione alla formazione di mucillagini del Golfo di Trieste
487
Scomparse le mucillagini (luglio 2000-giugno 2001), le abbondanze virali si assestano su valori intermedi (<10 × 109 virus L-1).
L’andamento delle abbondanze batteriche risulta speculare a quello dei virus (Fig. 1).
ABBONDANZE BATTERICHE
ABBONDANZE VIRALI
400
20
10 8 virus L -1
108 cell. L -1
25
15
10
300
200
100
5
0
0
1998-1999
1999-2000
1998-1999
2000-2001
1999-2000
2000-2001
Fig. 1 - Box plot delle abbondanze batteriche e virali nei 3 periodi considerati.
1. the
Box
plot di
virali
batteriche
neiperiods.
3 periodi
Box Fig.
plots of
bacterial
andabbondanze
viral abundances
in theethree
considered
considerati.
BR)
.
Box plots of the viral and bacterial abundances in three periods considered .
rich
e (V
Durante il periodo precedente le mucillagini (2° periodo) il rapporto virus:batteri
(VBR) risulta estremamente elevato raggiungendo il valore di 70 (Fig. 2). Secondo
Wommack e Colwell (2000) il VBR risulta normalmente compreso tra 3 e 20.
atte
apr
8080 80
6060 60
5050 50
Fig.
2. R
app
Viru
orto
s to
tra l
Bac
e ab
teri
bon
aR
dan
atio
ze v
(VB
irali
R).
eb
ott
200
1g
en
7070 70
VBR
VBR
VBR
lug
4040 40
80
3030 30
70
20
20
60 20
apr
1998 V
ottB
80 1998 ott
1998 ott
701999 gen
1999 gen
o60tt 1999 gen
8
9
apr
9
5
1
0
apr
40 gen
apr
9
lug
19309
lug
apr lug
20
ott
ott
10
lug ott
2000
gen
0
2000otgen
t
2000 gen
apr
n
eapr
0g
200 apr
lug r
lug
ap
lug
ott g
ottlu
ott
2001 gen ott
2001 gen
2001 gen
apr gen
apr01
20
apr
apr
ott
200
0g
en
1010
5010
R
0 0400
30
lug
20
apr
0
199
8o
tt
199
9g
en
10
e
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er
batt
.
BR)
(V
iche
ze v
dan
n
o
bb virali
Fig.
Rapporto
tratra
abbondanze
(VBR).
Fig.
Fig.
2.2.2.
Rapporto
Rapporto
tra
lelele
abbondanze
abbondanze
virali
eebatteriche
ebatteriche
batteriche
(VBR).
(VBR).
le a virali
a
R).
r
t
B
o
V
t
(
r(VBR).
Virus
Bacteria
Ratio
Virus
Virus
tototo
Bacteria
Bacteria
Ratio
Ratio
(VBR).
io
po(VBR).
Rat
Rap
a
.
i
2
r
cte
Le abbondanze virali rilevate
mesi caratterizzati dai più alti VBR
Fig. nei
Baquattro
o
t
s
(agosto e novembre 1999, febbraio
ed aprile 2000) (indicati dalle frecce in Fig. 2)
u
r
i
V
risultano correlate significativamente (n = 16, r = 0.77) alle abbondanze batteriche
(Fig. 3) sostenendo la teoria che i virus aumentano in relazione all’aumento di batFig. 2 - Rapporto tra abbondanze virali e batteriche (VBR).
VBR
Virus to Bacteria Ratio (VBR).
488
A. Bensi, A. Karuza, P. Del Negro, S. Fonda Umani
teri matabolicamente attivi (Fuhrman, 1992). Le abbondanze virali rilevate in questi
periodi risultano correlate significativamente anche con DOC e BCP (Tab. 1) mentre
quando il VBR è basso e paragonabile ai valori riscontrati in letteratura non sono
evidenti relazioni significative tra i parametri.
y = 0,0014x + 0,0018
R2 = 0,5873
0,8
0,7
8
10 batteri L
-1
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
0
100
200
300
108 virus L-1
400
Fig. 3 - Retta di regressione tra abbondanze batteriche e virali (a 0, 5, 10 e 15 metri) nei quattro
mesi caratterizzati da un VBR estremamente elevato (n=16, r=0.77, p<0.001).
Fig. 3. Retta di regressione tra le abbondanze batteriche e
Linear regression of bacteria and virus data (at 0, 5, 10 and 15 metres) in the four months characterized by an extremely high VBR (n=16, r=0.77, p<0.001).
virali (a 0, 5, 10 e 15 metri) nei quattro mesi caratterizzati da
Tab.
Tab.1.1.Coefficienti
Coefficientididicorrelazione
correlazionelineare
linearecon
coni irispettivi
rispettivilivelli
livellididiconfidenza
confidenz
tra
tra
le
le
abbondanze
abbondanze
virali,
virali,
il
il
BCP
BCP
e
e
il
il
DOC.
DOC.
un VBR estremamente elevato (n=16, r=0.77, p<0.001). Linear
Linear
Linearcorrelation
correlationcoefficients
coefficientsand
andconfidential
confidentiallevels
levelsamong
amongviral
viral
Tab. 1 - Coefficienti di correlazione lineare con i rispettivi livelli di significatività tra abbondanze
regression
of
bacteria
and
virus
data
plot
(at
0,
5,
10
and
15
BCP
BCPand
andDOC.
DOC.
virali, BCP abundances,
eabundances,
DOC.
Linear correlation coefficients and confidential levels between viral abundances, BCP and DOC.
metres) in the four months characterized by an extremely high
virus
virus
/ batteri
/ batteri
virus
virus
/ BCP
/ BCP
VBR (n=16, r=0.77, p<0.001).
rr
pp
rr
pp
0,77
0,77
<0.001
<0.001
0,61
0,61
<0.05
<0.05
virus
virus
/ DOC
/ DOC
rr
pp
0,50
0,50
<0.05
<0.05
Conclusioni
Nel periodo precedente la comparsa delle mucillagini i virus risultano estremamente infettivi: i valori di VBR sono, infatti, elevatissimi (60-70). La lisi delle cellule batteriche indotta dai virus favorisce l’incremento di sostanza organica disciolta
(DOC) e ne modifica la composizione, arricchendola in molecole labili, particolarmente appetibili per il popolamento batterico che risponde aumentando la propria biomassa (BCP). L’utilizzazione della porzione più labile della sostanza organica favorisce l’accumulo di quella refrattaria che, in condizioni meteo-climatiche particolari,
potrebbe andare incontro a processi di aggregazione.
Variazione delle abbondanze batteriche e virali in relazione alla formazione di mucillagini del Golfo di Trieste
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Questi primi dati sembrano, pertanto, sostenere l’ipotesi che i virus giochino un
ruolo importante nei processi di produzione della matrice organica che darà origine
alle mucillagini.
A seguito della comparsa dei macroaggregati si osserva, invece, un netto cambiamento nelle condizioni trofiche che porta a modificazioni nella dinamica dei popolamenti batterici alterando anche la distribuzione dei virus.
Ringraziamenti
Gli autori desiderano ringraziare la dott.ssa C. De Vittor per le analisi del DOC ed i colleghi E. Crevatin,
C. Larato e P. Rossin per il prezioso aiuto tecnico e scientifico.
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Il presente studio è stato finanziato dal progetto Interreg II Italia - Slovenia (CEE e Regione FVG).