Karina M. Michetti*

  Gracilaria gracilis es una alga roja marina que crece fundamentalmente en la provincia de Chubut y es explotada para la extracción de agar, un polisacárido usado en la industria alimenticia y farmacéutica.

La demanda mundial de algas y sus productos derivados, de valor para las industrias alimenticia y farmacéutica (agar, carragenanos, alginatos), ha propiciado el desarrollo de tecnologías para la producción de estas materias primas. Si bien las prácticas de cultivos de algas marinas tienen varios siglos de antigüedad, sólo en los últimos 50 años se han establecido las bases científicas para su fortalecimiento; lo cual se ha logrado a través de: 1) el entendimiento de los aspectos básicos de la biología de las especies algales cultivables, especialmente en lo que se refiere a ciclos de vida y requerimientos fisiológicos y nutricionales; y 2) el emprendimiento de nuevas tecnologías de cultivo. A menudo la demanda creciente ha provocado la sobreexplotación de praderas naturales, por lo que el cultivo ha constituido la única alternativa posible para evitar el colapso de empresas productoras de algas.
El agar es un polisacárido presente en las paredes celulares de algunas especies de algas rojas y puede obtenerse a partir de tres fuentes: material algal recolectado en la playa como arribazón, cosecha directa de poblaciones naturales y cosecha de material de cultivo. Este polisacárido se emplea como espesante y gelificante en la industria de alimentos y para la elaboración de medios de cultivo en microbiología, entre otros usos. Las especies de Gracilaria constituyen una fuente importante de agar y desde la década del 80 países como Chile, Brasil, Taiwán y las Filipinas, iniciaron cultivos comerciales a gran escala para la extracción de este polisacárido. Por otro lado, la extracción de biomasa de poblaciones naturales es una práctica que ha ocasionado problemas ecológicos por las estrategias de cosecha empleadas como el arrastre de fondo. En la actualidad se fomenta la producción de algas a través de cultivos, actividad que se está incrementando, como una forma de generar biomasa, sin alterar las reservas naturales.
En Argentina la especie Gracilaria gracilis crece en la Provincia de Chubut (Boraso de Zaixo 1987) y desde hace más de 40 años es utilizada para la extracción de agar exclusivamente a partir de arribazones en la costa. Actualmente este recurso ha disminuido considerablemente y si bien se han realizado algunos intentos de cultivo experimental a través de propagación vegetativa, por medio de fragmentos del cuerpo vegetativo o talo, éstos no han prosperado. Cabe destacar que hasta el momento, en nuestro país, no se han establecido emprendimientos de cultivo de macroalgas marinas.
Una alternativa al cultivo vegetativo es a través de células reproductivas llamadas esporas que el alga produce para completar su ciclo biológico. El cultivo a partir de esporas o esporocultivo es una técnica que consiste en colocar talos fértiles en condiciones apropiadas para que liberen sus esporas, las que se asientan sobre sustratos duros dispuestos para tal fin y germinan sobre ellos. El cultivo se mantiene hasta que las plántulas resultantes adquieren un tamaño mínimo que asegure su supervivencia en el medio marino y luego los sustratos inoculados se llevan al mar para que continúen su crecimiento. Esta técnica se aplica exitosamente en otros países para el repoblamiento de praderas naturales o para el aumento de la biomasa algal con fines comerciales para la extracción de agar. Una ventaja de los esporocultivos sobre los cultivos vegetativos es que se logra obtener plántulas con variabilidad genética lo cual reduce el envejecimiento o desgaste de las poblaciones.
Para iniciar un esporocultivo se requiere de material fértil de poblaciones naturales que tenga la capacidad de liberar sus esporas y que éstas puedan asentarse, germinar y desarrollar formando plántulas. Para ello es necesario tener un conocimiento acabado de la capacidad reproductiva de las algas, así como de su desempeño en cultivo. Sin embargo, en nuestro país existe un gran desconocimiento de estos aspectos.Con la finalidad de obtener información de base para realizar esporocultivos en la especie nativa Gracilaria gracilis, en el Laboratorio de Estudios Básicos y Biotecnológicos en Algas (LEBBA)-CERZOS CCT BAHIA BLANCA estudiamos el proceso de germinación de las esporas (carpósporas) que produce G. gracilis sobre sustratos artificiales.

Metodología
Talos de Gracilaria gracilis fueron colectados por buceo autónomo a una profundidad de 0 a 8 m de profundidad en una pradera natural en Bahía Bustamante (45° 08’S 66° 32’O), provincia de Chubut. Los fragmentos fértiles fueron seleccionados y colocados en cajas de Petri con medio de cultivo para inducir la liberación de las carpósporas.  Estos fueron incubados a 13±1 °C con un fotoperíodo de 12:12 h (L:O) y una irradiación de 30 μmol fotones m−2 s−1. Las carpósporas se fijaron a portaobjetos (sustrato artificial) ubicados en el fondo de las cajas de Petri y los talos provenientes de su germinación fueron observados al microscopio óptico por un período de 6 meses.

Resultados
Los talos de Gracilaria gracilis son erectos, cilíndricos, ramificados (Fig. 1A), se fijan al sustrato por un pequeño disco basal y pueden alcanzar 1 m de longitud. Las carpósporas se forman en estructuras protuberantes llamadas cistocarpos (Fig 1B, C).


Figura 1: A. Vista general de Gracilaria gracilis. B. Talos fértiles con cistocarpos (flecha). Observación bajo lupa estereoscópica. C. Sección longitudinal de un cistocarpo conteniendo carpósporas maduras. Observación al microscopio óptico. Barras escala: A: 10 cm; B: 1 cm; C: 0,5 mm (Fuente: Michetti et al 2013).

Las carpósporas son esféricas, densamente pigmentadas, de 34.8 ± 4.6 μm de diámetro (Fig. 2A). Dentro de las 24 hs ocurrió la primera división que tuvo lugar en el plano medio dando como resultado el estadío bicelular (Fig. 2B). Después de 2 a 3 días cada célula se dividió perpendicularmente con respecto a la primera división, originando un estadío 3- y 4-celular, respectivamente (Fig. 2C, D). En un lapso de 4 a 6 días, ocurrieron varias divisiones que dieron lugar a un disco basal multicelular (Fig. 2E). En el transcurso de la segunda semana los discos multicelulares alcanzaron un diámetro de 81.0±9.7 μm (Fig. 2F). A través de posteriores divisiones periclinales se formó una masa hemisférica o domo durante la tercera semana de crecimiento (Fig. 2G) en la que se diferenciaron rizoides (Fig. 2H).

Figura 2: Germinación de carpósporas en Gracilaria gracilis. A. Carpósporas recientemente liberadas. B. Estadio bicelular. C-D. Estadios tri- y tetracelular. E. Estadio 6-8 celular. F. Estadio de disco basal primario. G. Estadio de domo. H. Vista lateral de un disco basal. La flecha señala un rizoide. A-E. Primera semana de desarrollo. F-H. Segunda semana de desarrollo. Barras escala: A-E: 20 µm; F-H: 40 µm (Fuente: Michetti et al 2013).

El centro del domo se arqueó gradualmente estableciéndose una polaridad apical (Fig. 3A) con la formación de una fronde erecta de 174.8±58.7 μm hacia el final del primer mes (Fig. 3B). Las frondes erguidas alcanzaron una longitud de 1.4±0.4 mm al segundo mes de crecimiento (Fig. 3C). Las plántulas de 6 meses de vida presentaron frondes erguidas de 14.2±1.8 mm de longitud y desarrollaron ramificaciones (Fig. 3D). Un fenómeno común fue la fusión de discos basales o coalescencia (Fig. 3E).

Figura 3. Desarrollo temprano de las plántulas de Gracilaria gracilis. A. Diferenciación del vástago erguido (flecha). B-C. Desarrollo del vástago erguido después de 1 y 2 meses de cultivo, respectivamente. D. Plántulas de seis meses de desarrollo. E. Coalescencia de discos basales en plántulas de dos meses de desarrollo. Barras escala: A-B: 50 µm; C: 0,5 mm; D: 25 mm; E: 1 mm (Fuente: Michetti et al., 2013)

Consideraciones finales
El conocimiento de los estadíos de desarrollo de la germinación de las carpósporas de Gracilaria es indispensable en sistemas que emplean esporocultivos como técnica inicial para la producción de plántulas genéticamente variables.
En Gracilaria gracilis, después de 2 meses de cultivo, las plántulas alcanzaron unos 1.5 mm, tamaño mínimo necesario para su trasplante al mar, de acuerdo con los resultados obtenidos para otras especies de Gracilaria (Alveal et al. 1997).
Este es el primer estudio de una cepa argentina de G. gracilis en aspectos relativos a la liberación y germinación de esporas con potencial aplicación en cultivos a escala piloto (Michetti et al. 2013).
La implementación de métodos de repoblamiento a través de esporocultivos de G. gracilis es deseable para incrementar la biomasa y la variabilidad genética en praderas naturales (Martín et al. 2011). En consecuencia, futuras contribuciones en esta línea serán fundamentales para la generación de biomasa de esta especie agarófita.

Referencias

  • Alveal K., Romo H., Werlinger C., Oliveira E.C. 1997. Mass cultivation of the agar-producing alga Gracilaria chilensis (Rhodophyta) from spores. Aquaculture, 148: 77-83.
  • Boraso de Zaixo A.L. 1987. Gracilaria verrucosa in Golfo Nuevo, Chubut, Argentina. Biological parameters and environmental factors. Hidrobiologia 151/152: 239-244.
  • Martín L., Boraso de Zaixo A., Leonardi P.I. 2011. Biomass variation and reproductive phenology of Gracilaria gracilis in a patagonic natural bed (Chubut, Argentina). Journal of Applied Phycology, 23: 643-654.
  • Michetti, K.M; Martín, L. & Leonardi, P.I. 2013. Carpospore release and sporeling development in Gracilaria gracilis (Gracilariales, Rhodophyta) from the southwestern atlantic coast (Chubut, Argentina). Journal of Applied Phycology, 25: 1917-1924.

 

*Karina M. Michetti, investigadora del CERZOS (CONICET-UNS) y docente de la Universidad Nacional del Sur.

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