Στόχος της διπλωματικής εργασίας είναι να καταγραφούν τα δημοσιευμένα δεδομένα σε διεθνή περιοδικά που αφορούν στον προσδιορισμό κατάλληλων “βιομαρτύρων στρες, stress biomarkers” σε θαλάσσια μακροφύκη, τα οποία έχουν προταθεί στο παρελθόν ως “βιολογικοί ενδείκτες” ρύπανσης. Οι βιομάρτυρες αυτοί μελετώνται σε επίπεδο μοριακό, βιοχημικό, κυτταρικό και επίπεδο φυσιολογίας των μακροφυκών. Βιομάρτυρες καταπόνησης που σχετίζονται με βιοχημικές και φυσιολογικές μεταβολές του φυτού αφορούν στην απόκριση στη φωτοσυνθετική δραστηριότητα των φυτών (π.χ. φθορισμός χλωροφύλλης, συγκεντρώσεις φωτοσυνθετικών χρωστικών), το οξειδωτικό στρες, την ανάπτυξη αντιοξειδωτικών μηχανισμών, τη σύνθεση δευτερογενών μεταβολιτών κ.α. Μεταξύ των βιομαρτύρων που δρουν σε κυτταρικό επίπεδο περιλαμβάνονται η ζωτικότητα των κυττάρων, η επίδραση στα κυτταροσκελετικά στοιχεία των κυττάρων κ.α.
Οι ανθρωπογενείς δραστηριότητες έχουν οδηγήσει τα τελευταία χρόνια σε υποβάθμιση των θαλάσσιων οικοσυστημάτων και κατά συνέπεια σε μείωση της παραγωγικότητας των κύριων πρωτογενών παραγωγών, των θαλάσσιων μακροφύτων (αγγειοσπέρμων και μακροφυκών). Μια από τις κύριες αιτίες αυτής της υποβάθμισης είναι η απελευθέρωση τοξικών ρύπων. Για την αξιολόγησή της υποβάθμισης αυτής χρησιμοποιούνται θαλάσσια μακρόφυτα, τα οποία δρουν ως “βιολογικοί ενδείκτες” συγκεκριμένων τοξικών ρύπων στις παράκτιες περιοχές. Στους οργανισμούς αυτούς, που έχουν προταθεί ως βιολογικοί ενδείκτες, επιλέγονται κατάλληλοι “βιομάρτυρες” για να γίνει έγκαιρη προειδοποίηση της υποβάθμισης αυτής. Η μελέτη αυτή έχει εφαρμοσμένο χαρακτήρα, καθώς οι βιομάρτυρες αυτοί μπορούν να εφαρμοστούν σε προγράμματα βιοπαρακολούθησης θαλάσσιων οικοσυστημάτων και να χρησιμοποιηθούν ως “πρώιμοι” δείκτες καταπόνησης, πριν να υπάρξουν επιπτώσεις στο θαλάσσιο περιβάλλον. Οι βιομάρτυρες ταξινομούνται σε βιομάρτυρες έκθεσης και βιομάρτυρες στρες (γενικού και ειδικού στρες). Οι βιομάρτυρες γενικού στρες είναι μεταξύ άλλων το οξειδωτικού στρες (π.χ. οξειδωτική έκρηξη, υπεροξείδωση των λιπιδίων, αντιοξειδωτικά ένζυμα), ενώ οι βιομάρτυρες ειδικού στρες είναι οι βιομάρτυρες αποτοξίνωσης (π.χ. παραγωγή φυτοχηλατίνων, ένζυμα βιομετατροπής κ.α.).
Ανάμεσα στους τοξικούς ρύπους στο θαλάσσιο περιβάλλον συγκαταλέγονται τα μεταλλικά στοιχεία. Οι πηγές εισόδου, οι μορφές, η τύχη, καθώς και η βιοδιαθεσιμότητα τους στους οργανισμούς αναλύονται. Όσον αφορά τη τοξική δράση μεταλλικών στοιχείων σε θαλάσσια μακρόφυτα, μεταξύ των βιομαρτύρων που περιγράφονται συχνά στη διεθνή βιβλιογραφία είναι ο φθορισμός της χλωροφύλλης, η συγκέντρωση των φωτοσυνθετικών χρωστικών, των πρωτεϊνών θερμικού σοκ και των φαινολικών ενώσεων, η κυτταρική νέκρωση, οι επιδράσεις στον κυτταροσκελετό, ο ρυθμός αύξησης των οργανισμών κ.α.
Στη παρούσα μελέτη εξετάστηκε, σε εργαστηριακές συνθήκες, η επίδραση διαφορετικών επιπέδων των μεταλλικών στοιχείων χαλκού (Cu) και καδμίου (Cd) στο θαλάσσιο μακροφύκος Ulva rigida, για διάρκεια 12 ημερών. Το χλωροφύκος αυτό επιλέχθηκε, καθώς είναι ένα νιτρόφιλο είδος που συχνά έχει προταθεί στο παρελθόν ως βιολογικός ενδείκτης αρκετών μετάλλων. Ο Cu θεωρείται ως απαραίτητο στοιχείο, που συμμετέχει σε μεταβολικές διεργασίες των μακροφυκών και κατά συνέπεια μπορεί να γίνει τοξικός σε υψηλές συγκεντρώσεις, ενώ το Cd είναι τοξικό ακόμη και σε χαμηλές συγκεντρώσεις. Μελετήθηκε η επίδραση των στοιχείων αυτών στη νέκρωση των κυττάρων του μακροφύκους, στην αύξηση του θαλλού και στη συγκέντρωση των φωτοσυνθετικών χρωστικών (χλωροφύλλη α, β, συνολική, φαιοφυτίνη α, β, συνολική, καροτενοειδή). Μελετήθηκε η καταλληλότητά των παραπάνω βιομαρτύρων κάτω από στρες Cu και Cd στο μελετώμενο μακροφύκος και η δυνατότητα τους να χρησιμοποιηθούν για τη βιοπαρακολούθηση παράκτιων οικοσυστημάτων.
The aim of this master thesis is to record the published data in international journals concerning the identification of suitable "stress biomarkers" in marine macroalgae, which in the past have been proposed as "biological indicators" of pollution. These biomarkers are studied at the molecular, biochemical, cellular and physiological level. Biomarkers of stress which are related to biochemical and physiological changes of the plant concerning the response of the plant to photosynthetic activity (e.g. chlorophyll fluorescence, content of the photosynthetic pigments), oxidative stress, development of antioxidant mechanisms, secondary metabolite synthesis etc. Among the biomarkers that act at the cellular level are the cell viability, the effect on the cytoskeletal elements of cells etc.
Anthropogenic activities in recent years have caused deterioration of marine ecosystems and consequently a decline in the productivity of major primary producers, of marine macrophytes (angiosperms and macroalgae). One of the main causes of this degradation is the release of toxic pollutants. To assess this degradation, marine macrophytes are used, which act as "biological indicators" of specific toxic pollutants in coastal areas. These organisms, which have been proposed as biological indicators, are selected appropriate "biomarkers" to timely warning of this degradation. This study has an applied character, as these biomarkers can be applied to biomonitoring programs in marine ecosystems and used as "early" stress signal before impacting on the marine environment. Biomarkers are classified into biomarkers of exposure and biomarkers of stress (general and special stress). Biomarkers of general stress include among others oxidative stress (e.g. oxidative burst, lipid peroxidation, antioxidant enzymes), while biomarkers of special stress are detoxification biomarkers (e.g. production of phytochelatins, biotransformation enzymes etc).
The trace metals are included among the toxic pollutants in the marine environment. The sources of input, forms, luck, and their bioavailability in organisms are analyzed. With regard to the toxic effect of trace metals on marine macrophytes, between biomarkers which often described in the international literature are chlorophyll fluorescence, content of the photosynthetic pigments, heat shock proteins, phenolic compounds, cell death, cytoskeletal effects, the growth rate of organizations etc.
In this study, the effect of different levels of trace metals Copper (Cu) and Cadmium (Cd) on the marine macroalgae Ulva rigida was investigated under laboratory conditions for 12 days. This chlorophyta was chosen as it is a nitrofilo species that has been previously proposed frequently as a biological indicator of several metals. Cu is considered a necessary element which involved in metabolic processes of macroalgaes and can therefore become toxic at high concentrations, while Cd is toxic even at low concentrations. The effect of these trace on the cell death in macroalgae, the growth of thallium and the content of the photosynthetic pigments (chlorophyll a, b, total, pheophytin a, b, total, carotenoids) was studied. We studied the suitability of these biomarkers under Cu and Cd stress in the studied macroalgae and their ability to be used for biomonitoring in coastal ecosystems.
Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Κύρια Αρχεία Διατριβής
Αξιολόγηση της ποιότητας του θαλάσσιου περιβάλλοντος με τη χρήση βιομαρτύρων ρύπανσης σε θαλάσσια μακροφύκη - Identifier: 81942
Internal display of the 81942 entity interconnections (Node labels correspond to identifiers)
