Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/24742
Title: The effects of azoxystrobin and temperature on the mitochondrial activity of the green crab Carcinus maenas
Authors: Mendes, Tito Rafael Ferreira 
Orientador: Pardal, Miguel
Palmeira, Carlos
Keywords: Carcinus maenas; Temperatura; Azoxistrobina; Ecotoxicologia; Mitocôndria
Issue Date: 2013
Place of publication or event: Coimbra
Abstract: O caranguejo verde Carcinus maenas é uma espécie-chave nos sistemas estuarinos, importante na manutenção da estrutura e função das suas comunidades biológicas. Este caranguejo portunídio é também uma espécie invasora com populações espalhadas pelas costas dos cinco continentes, provocando grandes impactos tanto a nível económico como a nível ecológico. Sendo um organismo euritérmico encontrado a diferentes latitudes, C. maenas possui tolerância para uma grande gama de temperaturas. Deste modo, o estudo dos efeitos da temperatura na fisiologia do C. maenas é de extremamente importante para ser possível perceber a sua tolerância térmica. Sabe-se também que a aclimatação térmica afeta profundamente a respiração mitocondrial dos ectotérmicos, uma vez que estes não conseguem regular a sua temperatura interna. Os primeiros protocolos relativos a isolamentos mitocondriais em C. maenas, foram descritos por Munday e Thompson em 1962. Desde essa data, não houve melhorias significativas no que toca aos protocolos, havendo uma lacuna no conhecimento, relativo a este assunto. Há também outros fatores que influenciam a atividade mitocondrial como, por exemplo, alguns pesticidas. O fungicida azoxistrobina afeta a atividade mitocondrial através da inibição da transferência de eletrões entre os citocromos b e c1, interrompendo a produção de ATP. Este modo de ação demonstra ser muito eficiente no controlo de agentes patogénicos de plantas, pertencentes às classes Ascomicetes, Basidiomicetes, Deuteromicetes e Oomicetes, sendo um dos fungicidas mais vendidos em todo o mundo. O uso de azoxistrobina acarreta problemas ecológicos às espécies aquáticas, devido à facilidade em entrar nos sistemas hídricos através de lixiviação e escoamento superficial. De acordo com os resultados, aclimatação a 5ºC causou um decréscimo no consumo de oxigénio nas mitocôndrias isoladas, comparativamente à temperatura padrão (22º). Por outro lado, aclimatação a 27ºC provocou o desacoplamento das mitocôndrias. A alimentação foi também registada, sendo que a 5ºC a maioria dos indivíduos não se alimentou. Embora as extremas temperaturas afetem profundamente a respiração mitocondrial e o processo de alimentação, foi registada baixa mortalidade tento a 5ºC como a 27ºC, sugerindo que o C. maenas possui mecanismos fisiológicos para compensar as variações térmicas. No que diz respeito à azoxistrobina, não foram registados efeitos na respiração mitocondrial, devido possivelmente à baixa concentração usada (25 μg L-1). A concentração usada foi semelhante às concentrações mais elevadas encontradas no ambiente que foram reportadas, mas, ainda assim, mais baixas que as utilizadas nos testes ecotoxicológicos publicados. Não foram observadas interações entre a temperatura e a concentração de azoxistrobina usada. Esta experiência ajuda a explicar as respostas mitocondriais, a alimentação e a mortalidade observadas às diferentes temperaturas e a relacioná-las ao potencial invasor do C. maenas. Por outro lado, a concentração de azoxistrobina usada parece não influenciar a atividade mitocondrial do C. maenas, no entanto, outros processos fisiológicos podem ter ficado comprometidos.
The green shore crab Carcinus maenas is a key species in estuarine systems, important in the maintenance of the structure and function of their biological communities. This European portunid crab is also an invasive species with settled populations spread on the coasts of all five continents, having great economical and ecological impacts. As an eurythermal organism that is found at different latitudes, C. maenas is tolerant to a wide range of temperatures. Therefore, assessing the effects of temperature on the physiology of C. maenas is extremely important to understand its thermal tolerance. It is also known that thermal acclimation deeply affects the mitochondrial respiration rates of ectotherms, since they cannot regulate their internal temperature. The first mitochondrial isolation protocols, regarding C. maenas, were described by Munday and Thompson in 1962, and since then no major improvements were made, remaining a knowledge gap regarding this topic. There are also other factors that influence the mitochondrial activity as, for instance, some pesticides. The fungicide azoxystrobin affects the mitochondrial activity by inhibiting the electron transference between the cytochrome b and the cytochrome c1, thus halting the production of ATP. This mode of action proved to be very efficient in the control of plant pathogens belonging to the Ascomycetes, Basidiomycetes, Deuteromycetes and Oomycetes classes, being one of the most sold fungicides worldwide. The use of azoxystrobin brings ecological problems to aquatic species due to entering easily in the aquatic systems through runoff and leaching processes. According to the obtained results, cold acclimation at 5ºC caused a decrease in the oxygen consumption in isolated mitochondria, comparing to a standard temperature (22ºC). On the other hand, warm acclimation at 27ºC seemed to decouple the isolated mitochondria. Feeding behavior was also registered and it was observed that at 5ºC the majority of the tested organisms did not feed. Although extreme temperatures have deeply affected the mitochondrial respiration and the feeding behavior, low mortality was registered at both 5ºC and 27ºC, suggesting that C. maenas possesses physiological mechanisms to counteract thermal variations. Concerning azoxystrobin, no effects were registered on the mitochondrial respiration, possibly due to the low concentration used (25 μg L-1). This concentration was similar to the highest reported concentrations found in the environment, but was lower than the published concentrations used in ecotoxicological tests. No significant interactions between temperature and azoxystrobin concentrations were observed. This experiment contributed to explaining the observed mitochondrial responses, the feeding behavior and the mortality at different temperature regimes and correlating them to the invasive potential of C. maenas. On the other hand, the assessed azoxystrobin concentration seemed to pose no threat to the mitochondrial activity of C. maenas, nevertheless other physiological processes may have been compromised
Description: Dissertação de mestrado em Ecologia, apresentada ao Departamento Ciências da Vida da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.
URI: http://hdl.handle.net/10316/24742
Rights: openAccess
Appears in Collections:FCTUC Ciências da Vida - Teses de Mestrado

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