Inhibitory activity of Myriophyllum aquaticum (Vell.) Verdc. on the growht of Microcystis aeruginosa Kutzing

Artigo a ser publicado.Microcystis aeruginosa is the one of the species of cyanobacteria that participates in the degradation of water bodies in harmful blooms. Submerged aquatic macrophyte species may present allelopathic strategies for phytoplankton control and, in this context, species of the genus Myriophyllum have shown potential inhibition of cyanobacteria. This study aimed to evaluate the allelopathic activity of Myriophyllum aquaticum on the growth and physiological aspects of Microcystis aeruginosa. The plant material was collected in the rio Verde reservoir (Araucária-PR) and used for the preparation of extracts, using 80% (v / v) hydroethanolic solution and water as extraction liquids. Dried extracts were solubilized in ASM-1 medium and added to flasks containing exponentially growing M. aeruginosa cultures, remaining under monitoring for nine days of exposure. The inhibitory effect was investigated by cellular counting, concentration of photosynthetic pigments (chlorophyll-a, phycocyanin, phycoerythrin and allophycocyanin) and microcystin-LR analysis. With the same experimental protocol, the seasonal analysis of the inhibitory effects was done, using hydroethanolic extraction. The hydroethanolic extracts (EH) of M. aquaticum obtained with autumn collections (2016 and 2017) were fractionated using silica adsorption column chromatography; the fractions obtained were also evaluated for inhibitory activity. The extracts were analyzed for total phenolic content. The allelopathic effect was also evaluated in inhibition experiments using the living plant species (collected and cultivated in the laboratory) inserted in exponential culture of M. aeruginosa, remaining for seven days. The results obtained with the comparative between extracts showed an inhibitory effect on the cell growth for both extracts (aqueous - EA and hydroethanolic - EH), reaching inhibition rates above 91% in the highest concentration tested (250 mg L- 1). However, EH presented greater inhibition at the intermediate concentration (10 mg L-1). In the seasonal comparison, inhibition rates were higher than 94.5% for the four seasons at the highest concentration (100 mg L-1). The levels of photosynthetic pigments and microcystin-LR in general were compatible with the inhibition results. The fractions of autumn, ethyl acetate and methanol showed inhibitory activities, reaching 87,9 and 95,0%, respectively. The EA had a lower yield (8.3%) compared to HD (14.1%). In relation to the total phenolic content, the EHs presented higher concentrations (72,07 mg mL-1) when compared to the aqueous (17,40 mmg mL-1). In the exposure experiments with the live plant, there was 100% inhibition of M. aeruginosa growth in all treatments, as well as effects on photosynthetic pigments and reduction of microcystin-LR concentration. The results obtained demonstrate that M. aquaticum presented allelopathic properties in relation to the growth of M. aeruginosa and the production of microcystin-LR.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Microcystis aeruginosa é uma espécie de cianobactéria que frequentemente participa da degradação de corpos hídricos em episódios de florações. Espécies de macrófitas aquáticas submersas podem apresentar estratégias alelopáticas para controle do fitoplâncton e, neste contexto, o gênero Myriophyllum tem demonstrado potencial de inibição de cianobactérias. Este estudo buscou avaliar a atividade alelopática de Myriophyllum aquaticum sobre o crescimento e aspectos fisiológicos de M. aeruginosa. O material vegetal foi coletado no reservatório do rio Verde (Araucária-PR) e utilizado para o preparo de extratos, empregando solução hidroetanólica 80% (v/v) e água como líquidos extratores. Os extratos secos foram solubilizados em meio ASM-1 e adicionados a frascos contendo cultivos de M. aeruginosa em fase exponencial de crescimento, permanecendo sob monitoramento durante nove dias. O efeito inibitório foi investigado por contagem celular, concentração de pigmentos fotossintéticos (clorofila-a, ficocianina, ficoeritrina e aloficocianina) e análise de microcistina-LR. O mesmo protocolo experimental foi aplicado para análise sazonal dos efeitos inibitórios, utilizando a extração hidroetanólica. Os extratos hidroetanólicos (EH) de M. aquaticum obtidos com coletas de outono (2016 e 2017) foram fracionados utilizando cromatografia em coluna aberta; as frações obtidas foram também avaliadas quanto à atividade inibitória. Os extratos foram analisados quanto ao teor de fenólicos totais. O efeito alelopático também foi avaliado em experimentos de inibição utilizando a espécie vegetal viva (coletada no reservatório e cultivada em laboratório) inserida em cultivo exponencial de M. aeruginosa, permanecendo por sete dias. Os resultados obtidos com os experimentos utilizando os extratos evidenciaram efeito inibitório sobre o crescimento celular, para ambos os extratos (aquoso - EA e hidroetanólico - EH), alcançando taxas de inibição acima de 91% na maior concentração testada (250 mg L-1). Entretanto, o EH apresentou maior inibição na concentração intermediária (10 mg L-1). Na comparação sazonal, foram verificadas taxas de inibição acima de 94,5% para as quatro estações na maior concentração (100 mg L-1). Os teores de pigmentos fotossintéticos e de microcistina-LR em geral foram compatíveis com os resultados de inibição. Para as frações obtidas das coletas de outono, a acetato de etila e a metanólica demonstraram atividades inibitórias, atingindo 97,9 e 95,0%, respectivamente. Em relação ao teor de fenólicos totais, o EH apresentou maior concentração (72,07 mg mL-1) quando comparado ao aquoso (17,40 mg mL-1); dentre as frações, acetato de etila apresentou maiores concentrações em relação à metanólica. Nos experimentos de exposição com a planta viva, houve 100% de inibição de crescimento da M. aeruginosa em todos os tratamentos, assim como foram observados efeitos sobre os pigmentos fotossintéticos e redução da concentração de microcistina-LR. Os resultados obtidos demonstram que M. aquaticum apresenta propriedades alelopáticas em relação ao crescimento de M. aeruginosa e à produção de microcistina-LR