Revista Chilena de Historia Natural (Mar 2009)
Photosynthetic responses to UV-radiation of intertidal macroalgae from the Strait of Magellan (Chile) Respuestas fotosintéticas a la radiación UV en algas intermareales del Estrecho de Magallanes (Chile)
Abstract
For the first time, the photosynthetic performance of field-grown macroalgae from the Magellan Strait was evaluated with respect to their photoadaptation in the field and acclimation potential to ultraviolet radiation. Five macroalgal species were collected in the eulittoral and the upper sublittoral: Ulva intestinalis, Porphyra columbina, Adenocystis utricularis, Desmarestia confervoides and D. ligulata. Photosynthesis vs. irradiance (P-I) curves of macroalgae cultivated in the laboratory under low white light intensities more than a week were used to assess the acclimation potential to irradiance conditions in the field. Both, photosynthetic parameters referred to as maximum electron transport rate (ETRmax) and light saturation points of photosynthesis (Ik) were species-specific and did not correlate with the position on the shore. Ik ranging between 80 and 215 μmol photons m-2 s-1 was indicative of moderate sun-adaptation in all studied species. The acclimation potential to UV-radiation was determined as the extent and the rates (m inh) of PSII inhibition (resulting from decreased maximum PSII-quantum yield (Fv/Fm)) after four hours of UV-exposure and as the subsequent rates of recovery (m ) in dim PAR. The results suggest that photosynthesis of each species during UV-exposure was transiently down regulated rather than damaged. Furthermore, no reductions in ETRmax were detected after 4 h exposure to UV-A and UV-B-radiation, and consequently the Calvin cycle could not be affected. Thus, Fv/Fm was a more sensitive parameter than ETRmax explaining the photosynthetic UV acclimation. Both, the rates of inhibition and the rates of recovery were not correlated with the morpho-functional groups of macroalgae nor to their vertical distribution. Thus, although the capacity to acclimate to UV-radiation varied among the different species, data suggest that such responses are based on metabolic adjustments or possibly photoprotective strategies. In conclusion and taking into account the light adaptation characteristics, all species collected in the midlittoral and the upper sublittoral at the Strait of Magellan seem to be well acclimated to UV-B doses occurring at their habitat, which might be a pre-requisite to withstand enhanced solar UV-B during ozone depletion or summertime irradiance conditions.La actividad fotosintética de algas provenientes del Estrecho de Magallanes fue medida por primera vez con el propósito de determinar su fotoadaptación en terreno y su potencial de aclimatación a la radiación ultravioleta. Cinco especies fueron recolectadas desde la zona eulitoral y sublitoral superior: Ulva intestinalis, Porphyra columbina, Adenocystis utricularis, Desmarestia confervoides y D. ligulata. Curvas de fotosíntesis versus irradiancia (P-I) medidas en algas cultivadas en el laboratorio por más de una semana fueron usadas para determinar la aclimatación potencial de las algas en su habitat. Tanto las capacidades fotosintéticas, determinadas a través de la tasa máxima de transporte de electrones (ETRmax), como los puntos de saturación de fotosíntesis (Ik) fueron especies-específicas, no observándose correlaciones con la distribución vertical de las algas. Valores de Ik con rangos entre 80 y 215 μmol m-2 s-1 indicaron una moderada adaptación a la luz en todas las especies estudiadas. La aclimatación a la radiación UV fue determinada a través del grado de disminución del rendimiento cuántico máximo del PSII (Fv/Fm) y su subsiguiente tasa de recuperación. Los resultados sugieren que bajo exposición a la radiación UV, la fotosíntesis no es dañada sino más bien regulada a la baja de forma transitoria. Además, no se observaron reducciones en ETRmax después de 4 h de exposición a la radiación UV-A y UV-B, y por consiguiente el ciclo de Calvin pudo no ser afectado. De este modo, Fv/Fm fue un parámetro mucho más sensitivo que ETRmax para explicar la aclimatación de fotosíntesis a la radiación UV. Tanto las tasas de inhibición como las tasas de recuperación no estuvieron correlacionadas con grupos morfofuncionales ni con la distribución vertical. Por tanto, aunque la capacidad para aclimatar a la radiación UV varió entre las diferentes especies, los resultados sugieren que estas respuestas están basadas en ajustamientos metabólicos o posiblemente estrategias fotoprotectoras. En conclusión, y tomando en cuenta las características de adaptación a la luz, todas las especies colectadas en el mesolitoral y sublitoral del Estrecho de Magallanes están bien aclimatadas a las dosis de UV-B que ocurren en su habitat, lo cual es un prerrequisito para tolerar aumentos de UV-B durante disminución de ozono o durante condiciones de alta radiación en verano.
