Riassunto analitico
Lo scopo del lavoro di tesi è stato valutare l’impatto delle biomasse gelatinose di meduse,Aurelia sp. sulla dinamica delle popolazioni batteriche nel lago di Varano. Negli ultimi anni, segnalazioni di blooms sono state sempre più frequenti. Il rapido decadimento delle biomasse gelatinose e il cospicuo rilascio di nutrienti nella colonna d'acqua, rappresenta un passaggio trofico molto importante per il funzionamento dell'ecosistema.E' probabile che la rapida decomposizione di meduse correlata ai blooms causi un forte incremento della domanda di ossigeno,della concentrazione di nutrienti e importanti cambiamenti quali quantitativi nelle comunità microbiche. Le analisi microbiologiche hanno incluso anche la ricerca di alcuni indicatori di contaminazione fecale per la valutazione della qualità delle acque. Oltre agli indicatori sono stati considerati vari parametri microbiologici, in particolare i batteri coltivabili a 37C,compresi i potenziali patogeni per l'uomo, i vibrioni ed i batteri eterotrofi coltivabili a 22C. Durante il bloom di meduse i parametri microbiologici esaminati sono stati generalmente più elevati nella zona con meduse rispetto alla zona di controllo ,assenza di meduse. Inoltre, nei mesi in cui si è verificato il decadimento delle biomasse gelatinose molti dei parametri considerati sono risultati i più elevati di tutto l’anno. La diversità dei batteri eterotrofi coltivabili è stata studiata mediante isolamento delle singole colonie ed estrazione del DNA tramite un metodo di purificazione del DNA genomico.L’ rRNA batterico 16S è stato successivamente amplificato utilizzando primers universali. Questa diversità è stata poi comparata con quella ottenuta con un approccio metagenomico basato sul protocollo Nextera ,Nextera,Illumina. In presenza di meduse è stato registrato un aumento significativo delle famiglie Halomonadaceae, Shewanellaceae, Comamonadaceae, Simkaniaceae, Micrococcaceae, e uno meno significativo delle Oceanospirillaceae. La stima del batterioplancton totale è stata realizzata con colorazione con DAPI e osservazione con microscopio in epifluorescenza. Per il calcolo della biomassa i batteri sono stati divisi in differenti classi dimensionali, piccoli, medi e grandi. Il biovolume è stato convertito in biomassa assumendo un contenuto di carbonio di 310 fg C microl meno3.A maggio, durante il il bloom di meduse, la maggior parte dei parametri microbiologici considerati era più elevata nella zona con meduse. Inoltre, i massimi valori di biomassa e abbondanza batterica sono stati registrati a Settembre durante il decadimento delle biomasse gelatinose. Per comprendere i rapporti che si stabiliscono tra blooms di meduse e comunità batteriche è stata anche investigata l’esistenza di un’attività antimicrobica legata alla presenza di metaboliti bioattivi presenti nei tentacoli, corpo e muco di Aurelia. In ciascuno dei compartimenti esaminati delloIn ciascuno dei compartimenti esaminati dello Scifozoo è stata rilevata la presenza di un’attività antibatterica lisozima simile. Il lisozima è il peptide antimicrobico meglio caratterizzato negli invertebrati marini capace di lisare la parete batterica. L'attività lisozima simile è stata testata mediante saggio su piastra Petri contenente una sospensione di parete batterica di Micrococcus luteus sulla quale sono stati praticati dei pozzetti riempiti con muco,omogenato di tentacoli e corpo. L'attività enzimatica dei campioni è stata valutata misurando i diametri di lisi della parete batterica di M. luteus e comparata con quella di riferimento del lisozima di bianco d’uovo di pollo. Nel muco, omogenato dei tentacoli e corpo di Aurelia sp. è stata riscontrata un’interessante attività lisozima simile.L’isolamento e la caratterizzazione dei metaboliti coinvolti potrebbe portare a nuovi approcci biologici nella preparazione di antibiotici.
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Abstract
The aim of this thesis is to evaluate the impact of jellyfish biomass,Aurelia sp., on the dynamic of bacterial populations in the Lake of Varano,Southern Adriatic coast, Italy. In the last years, reports of jellyfish blooms have become more frequent. The rapid decay of jellifish gelatinous biomass and the substantial release of nutrients in the water column represents a very important trophic link. Such a link may produce qualitative, quantitative changes in the microbial communities with consequences for the functioning of the ecosystem.Qualitative and quantitative studies on the bacterial community dynamic have been conducted in presence, absence of jellyfish in water samples collected from the lake of Varano. Microbiological analysis also included the research of the classical microbial pollution indicators for the assessment of the water quality. In addition to these indicators, further microbiological parameters, have been considered. In particular, we examined the density of bacteria culturable at 37C including human potential pathogens, vibrios and heterotrophic bacteria culturable at 22C. In presence of jellyfish, the abundance of the microbial pollution indicators, heterotrophic bacteria and vibrios resulted higher than in the control water ,absence of jellyfish. In addition, when the jellyfish bloom disappeared the abundances of most of the examined parameters showed the highest values. The diversity of culturable heterotrophic isolates was performed by using 16S rRNA gene sequence analysis amplified using universal primers. The diversity obtained with this approach was compared with that obtained by a metagenomic approach based on the Nextera protocol ,Nextera,Illumina. In presence of jellyfish a significant increase of the Halomonadaceae, Shewanellaceae, Comamonadaceae, Simkaniaceae, Micrococcaceae families has been recorded. The family of Oceanospirillaceae recorded a slight increase. The total bacterioplankton count was estimated by DAPI staining and observation under an epifluorescence microscope. For the calculation of the biomass, the bacteria were divided into three different size classes, small, medium and large ones. The biovolume was converted into biomass assuming a carbon content of 310 fg C microl meno3. In May, during the jellyfish bloom, the bacterial biomass and abundance where higher in the zone with Aurelia sp. than in the control zone. The highest values of bacterial biomass and abundance were recorded in September during the jellyfish decaying. In order to understand the relationships established between the blooms of jellyfish and the bacterial communities, the existence of an antimicrobial activity, linked to the presence of bioactive metabolites, in the tentacles, body and mucus of Aurelia sp. was also investigated. In each compartment of the examined Scyphozoa, the presence of an antibacterial lysozyme like activity has been evidenced. In invertebrates lysozyme represents the best characterized enzyme involved in self defense from bacteria. This enzyme dissolves certain bacteria by cleaving the alfa 1,4 bonds between N acetylglucosamine and N acetylmuramic acid of bacterial cell walls. To detect lysozyme activity, inoculated Petri dishes were used as standard assay, 700 microl of dried Micrococcus luteus cell walls were diluted in agarose and then spread on a Petri dish. Wells were sunk in the agarose gel and each filled with mucus, homogenate of tentacles and body respectively. The enzymatic activity of the samples was evaluated by measuring the diameters of the cleared zone and compared with those produced by hen egg white lysozyme. In the mucus, in the homogenate of tentacles and in the body of Aurelia sp. an interesting lysozyme like activity has been found, especially in the tentacles. Isolation and characterization of the involved metabolites could lead to the development of new biological approaches in the preparation of antibiotics.
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