Crioconservazione di sei generi Symbiodiniaceae e valutazione dei profili degli acidi grassi in risposta a trattamenti con aumento della salinità

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 12408 (2022) Citare questo articolo

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Le Symbiodiniaceae sono un gruppo eterogeneo di dinoflagellati, la maggior parte dei quali vivono liberi e/o associati a una varietà di protisti e altri ospiti invertebrati. Il mantenimento delle colture isolate è costoso e ad alta intensità di manodopera, e la crioconservazione fornisce una strada eccellente per la loro conservazione a lungo termine. Abbiamo mirato a crioconservare 15 isolati in coltura da sei generi Symbiodiniaceae utilizzando dimetilsolfossido (DMSO) come agente crioprotettore (CPA). Con una concentrazione di DMSO inferiore al 15%, 10 isolati sono stati crioconservati con successo utilizzando il congelamento rapido o il congelamento a velocità controllata. Le colture che hanno fallito o hanno avuto una bassa sopravvivenza sono state sottoposte a (1) una riduzione del CPA al 10% o (2) un trattamento con aumento della salinità prima del congelamento. Al 10% di DMSO, altri tre isolati sono stati crioconservati con successo. Al 15% di DMSO si riscontravano vitalità cellulari elevate nel Symbiodinium pilosum trattato con 44 parti per mille (ppt) e terreno di coltura 54 ppt. Un isolato di Fugacium sp. crioconservati con successo dopo trattamenti di salinità di 54 ppt e 64 ppt. Le analisi degli acidi grassi (FA) di S. pilosum dopo il trattamento con salinità di 54 ppt hanno mostrato un aumento dei livelli di FA saturi, mentre Fugacium sp. avevano acidi grassi polinsaturi bassi rispetto alla salinità normale (34 ppt). Comprendere gli effetti della salinità e i ruoli degli acidi grassi nella crioconservazione aiuterà a sviluppare protocolli per questi taxa ecologicamente importanti.

Le specie dinoflagellate appartenenti alla famiglia delle Symbiodiniaceae esistono spesso in relazioni endosimbiotiche con invertebrati tra cui coralli, anemoni di mare, meduse, vongole giganti, vermi piatti e foraminiferi bentonici1. Alcune specie esistono anche come fitoplancton a vita libera negli ambienti costieri2. Le Symbiodiniaceae endosimbiotiche sono fondamentali per supportare la crescita, la sopravvivenza e i processi metabolici dei loro ospiti fornendo carbonio fissato fotosinteticamente sotto forma di carboidrati, zuccheri, amidi e amminoacidi3. La loro simbiosi con i coralli duri è fondamentale per la formazione e l'esistenza di ecosistemi sani della barriera corallina4. Le Symbiodiniaceae sono geneticamente diverse e storicamente sono state raggruppate in una serie di lignaggi filogenetici, vale a dire cladi A–J5,6 e numerosi tipi o specie di sottocladi7. Tuttavia, la recente revisione tassonomica della famiglia Symbiodiniaceae ha consentito la descrizione formale di undici generi8, ciascuno contenente una varietà di specie Symbiodiniaceae con attributi ecologici distinti.

Molte specie di dinoflagellati sono conservate nelle collezioni di colture viventi. Ciò richiede una sottocoltura continua che è costosa e rischia la perdita di ceppo, la contaminazione e i cambiamenti nell'integrità genetica9,10. La crioconservazione, il processo di conservazione di cellule, tessuti o microrganismi vitali in uno stato congelato per lunghi periodi di tempo, offre l'opportunità di superare queste sfide11. Il successo della crioconservazione dipende dall'applicazione di agenti crioprotettivi (CPA) appropriati, dai tassi di congelamento, dall'equilibrio osmotico e dai processi di nucleazione del ghiaccio12. Nelle microalghe marine vengono aggiunti CPA come glicerolo, dimetilsolfossido (DMSO) e metanolo per evitare danni cellulari dovuti alla formazione di ghiaccio durante il congelamento9,13. Il CPA ottimale, il tempo di equilibrazione, il tipo di velocità di congelamento utilizzato e la temperatura di scongelamento variano tra le specie10,14,15.

Il successo della crioconservazione dei dinoflagellati simbiotici fornirà una risorsa che potrà essere utilizzata nella ricerca e nella conservazione delle barriere coralline16. L'uso di diverse tecniche di crioconservazione e di quantità adeguate di crioprotettori hanno portato ad un'elevata sopravvivenza cellulare del Breviolum sp. 10. Per le specie Symbiodiniaceae, è stata segnalata la crioconservazione riuscita in questi generi: Durusdinium17,18,19, Breviolum10,14,19,20, Gerakladium15,19, Fugacium e Cladocopium19. Tuttavia, è necessario sviluppare robusti protocolli di crioconservazione per varie specie o sottocladi e altri generi di Symbiodiniaceae.