Sargassum vulgare

Biol. Mar. Mediterr. (2012), 19 (1): 57-58
A. Chiarore, F.P. Patti, M.C. Buia
Stazione Zoologica Anton Dohrn, Napoli, Italia.
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VARIABILITÀ MORFOLOGICA E GENETICA DI SARGASSUM
VULGARE. STUDIO PILOTA DI UNA POPOLAZIONE NELL’AREA
ACIDIFICATA DEL “CASTELLO ARAGONESE” (ISCHIA, NAPOLI)
MORPHOLOGICAL AND GENETIC VARIABILITY OF SARGASSUM
VULGARE. PILOT STUDY OF A POPULATION IN THE ACIDIFIED ZONE
OF THE “CASTELLO ARAGONESE” (ISCHIA ISLAND, GULF OF NAPLES)
Abstract - In this study we analysed the genetic and the morphotypes variability of the brown
algae Sargassum vulgare C. Agardh. We considered two populations off the island of Ischia (Naples),
the first one characteristic of an acidified zone, the second from a control area without CO 2 vents.
The morphological observations revealed two different morphotypes. Molecular analysis (we used two
markers: the plastidial marker psbA and the nuclear marker 28S) indicated a variability of the nuclear
genes.
Key-words: phenotypic variations, DNA, Sargassum vulgare, acidification.
Introduzione - Sargassum vulgare C. Agardh è un’alga bruna (Phaeophyceae)
caratteristica di fondali rocciosi dall’infralitorale sino a 40 metri di profondità,
cosmopolita, presente nel bacino del Mediterraneo ad eccezione dell’Adriatico
settentrionale e del Golfo del Leone. Recenti osservazioni hanno evidenziato una
drastica riduzione della specie in ambienti dove prima era abbondante (Buia, oss.
pers.). Nuovi studi sulla distribuzione e caratterizzazione genetica della specie lungo
le coste dell’isola di Ischia (NA) hanno evidenziato il forte carattere adattativo di S.
vulgare a condizioni estreme di ambienti acidi (Buia et al., 2007; Ciarlone, 2012). Nel
presente studio sono state condotte osservazioni sulla distribuzione e morfologia della
specie in un sito dell’isola d’Ischia caratterizzato da emissioni di CO2 che abbassano
il pH dell’acqua e in un sito di controllo dove i parametri di pH rientrano nei valori
medi stagionali. Le tipicità morfologiche sono state confrontate con i risultati ottenuti
da analisi molecolari volte a identificare la presenza di un morfotipo di S. vulgare
geneticamente differenziato e caratteristico di ambienti con bassi valori di pH. Per
la caratterizzazione genetica sono stati utilizzati due marcatori: un gene plastidiale
(psbA) che codifica per la proteina D1 che lega la clorofilla nel fotosistema II; un
gene nucleare (28S) che codifica per la subunità maggiore dei ribosomi.
Materiali e metodi - I campionamenti sono stati eseguiti in due siti: Castello
Aragonese (acidificato) e San Pancrazio (controllo). Un singolo individuo (tallo) di
S. vulgare è stato raccolto ad una profondità di circa un metro su tre transetti, a
distanza di un metro l’uno dall’altro. I campioni sono stati sciacquati vigorosamente
con acqua di mare precedentemente filtrata, al fine di allontanare il feltro epifita
e ridurre il rischio di contaminazioni per le analisi molecolari. I singoli campioni,
divisi in tre sub-campioni, sono stati successivamente conservati in azoto liquido.
Prima dell’analisi molecolare sono state condotte osservazioni di morfologia classica
utilizzando uno stereomicroscopio. Ogni sub-campione è stato pesato procedendo
immediatamente all’estrazione del genoma seguendo un protocollo con CTAB. Per
ogni marcatore è stato utilizzato un set di primers specifici. Per il gene plastidiale sono
stati ottimizzati due primers, PsbA-F (5’-ATGACTGCTACTTTAGAAAGACG-3’)
e PsbA-R (5’- GCTAAATCTARWGGGAAGTTGTG -3’), costruiti sulla base del
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A. Chiarore, F.P. Patti, M.C. Buia
lavoro di Tronholm et al. (2010) e modificati successivamente (Ciarlone, 2012). Per
il gene nucleare sono stati utilizzati i primers universali Its3 e D1R (Patti e Gambi,
2001) modificati secondo lo schema di Rousseau et al. (1997). I prodotti di PCR
opportunatamente purificati sono stati quindi affidati per il sequenziamento al
Servizio di Biologia Molecolare della Stazione Zoologica Anton Dohrn.
Risultati - Le osservazioni morfologiche, al momento solo qualitative,
suggeriscono un effetto dell’acidificazione sulla dimensione dei talli (minore nella
zona acidificata), sulla pigmentazione e sulla copertura epifitica (assente nella zona
acidificata). L’analisi delle sequenze nucleari ITS1 e 5.8S ha prodotto 645 paia di
basi (bp). Le sequenze ITS2 sono risultate più lunghe, circa 800bp e più variabili
con 7 sostituzioni che hanno differenziato le due popolazioni sulla base di due
aplogruppi principali; nessuna differenza tra le popolazioni è emersa con l’analisi
della variabilità dei geni plastidiali.
Conclusioni - Nell’area di studio del “Castello Aragonese” si è già riscontrato un
adattamento di specie algali differentemente distribuite lungo tutto il gradiente di
pH (Porzio et al., 2011). Precedenti studi hanno dimostrato come le alghe siano un
ottimo modello per studiare gli effetti dell’acidificazione sulla selezione di morfotipi
particolari (Ciarlone, 2012). Sargassum vulgare sembra essersi adattato all’ambiente
acido sia con un morfotipo differente caratterizzato da foglie piccole, sia con un
aplotipo caratteristico dell’ambiente acido. Tuttavia la variabilità dell’ITS2 e la
presenza di copie multiple evidenziate dal clonaggio può essere il risultato di una
separazione di flusso genico non necessariamente legato all’ambiente acidificato. Tali
studi si inseriscono in un progetto più ampio volto ad individuare i fattori di stress
dell’alga ad uno stimolo esterno con l’ausilio dell’analisi di espressione genica. Tale
approccio potrebbe aiutare a chiarire quali siano i geni responsabili dell’adattamento,
i meccanismi di regolazione, nonché i fattori fisiologici coinvolti nei processi cellulari.
Ringraziamenti: Si ringraziano Vincenzo Rando e Bruno Iacono per il supporto a mare durante i
campionamenti, e il Servizio di Biologia Molecolare SZN per il sequenziamento.
Bibliografia
BUIA M.C., PORZIO L., PATTI F.P. (2007) - The application of the “CARLIT method” to assess
the ecological status of coastal waters in the Gulf of Naples. In: Pergent-Martini C., El Asmi S.,
Le Ravallec C. (eds), Proceedings of the Third Mediterranean Symposium on Marine Vegetation.
CAR/ASP Publ., Tunis: 253-254.
CIARLONE L. (2012) - Variabilità genetica del genere Sargassum: studio pilota di una popolazione
di Sargassum vulgare in una zona acidificata del Golfo di Napoli. Tesi Sperimentale in Genetica,
UNINA: 82 pp.
PATTI F.P., GAMBI M.C. (2001) - Phylogeography of the invasive polychaete Sabella spallanzanii
(Sabellidae) based on the nucleotide sequence of internal transcribed spacer 2 (ITS2) of nuclear
rDNA. MEPS, 215: 169-177.
PORZIO L., BUIA M.C., HALL-SPENCER J.M. (2011) - Effects of ocean acidification on
macroalgal communities. J. Exp. Mar. Biol. Ecol., 400: 278-287.
ROUSSEAU F., LECLERC M.C., DE REVIERS B. (1997) - Molecular phylogeny of European
Fucales (Phaeophyceae) based on partial large-subunit rDNA sequence comparisons. Phycologia,
36: 438-446.
TRONHOLM A., STEEN F., THYBERGEIN L., LELIAERT F., VERBRUGGEN H., RIBERA
SIGUAN M.A., DE CLERCK O. (2010) - Species delimitation, taxonomy and biogeography of
Dictyota in Europe (Dictyotales, Phaeophyceae). J. Phycol., 46: 1301-1321.