Academic literature on the topic 'Alghe aeroterrestri'

With the increasing demand for natural and safe products in cosmetics, algae with their diverse and valuable bioactive compounds are gaining vital importance. Until now, cosmetics have focused mainly on the use of freshwater and marine algae. However, algae are not restricted to aquatic habitats. They are found in essentially every type of aeroterrestrial and extreme environment on the Earth. There, they have to cope with harsh ecological conditions and have developed special strategies to thrive in these inimical habitats. Although not thoroughly studied, their adaptations include protective biochemical compounds which can find their application or are already used in the field of cosmetics. With proper cultivation techniques, algae from these habitats can provide novel sources of high-value functional products for the cosmetics industry, which have the advantage of being obtained in eco-friendly and cost-effective processes. However, it has to be considered that a few aeroterrestrial and extremophilic algae can be toxin producers, and in order to ensure conformity to the safe quality standards, all new ingredients must be properly tested. The aim of the present review is to unveil the hidden and underestimated potential of the enigmatic algae of aeroterrestrial and extreme habitats for the rapidly developing modern cosmetic industries.

Changes in water balance are some of the most critical challenges that aeroterrestrial algae face. They have a wide variety of mechanisms to protect against osmotic stress, including, but not limited to, downregulating photosynthesis, the production of compatible solutes, spore and akinete formation, biofilms, as well as triggering structural cellular changes. In comparison, algae living in saline environments must cope with ionic stress, which has similar effects on the physiology as desiccation in addition to sodium and chloride ion toxicity. These environmental challenges define ecological niches for both specialist and generalist algae. One alga known to be aeroterrestrial and euryhaline is Stichococcus bacillaris Nägeli, possessing the ability to withstand both matric and osmotic stresses, which may contribute to wide distribution worldwide. Following taxonomic revision of Stichococcus into seven lineages, we here examined their physiological responses to osmotic and matric stress through a salt growth challenge and desiccation experiment. The results demonstrate that innate compatible solute production capacity under salt stress and desiccation tolerance are independent of one another, and that salt tolerance is more variable than desiccation tolerance in the Stichococcus-like genera. Furthermore, algae within this group likely occupy similar ecological niches, with the exception of Pseudostichococcus.

Microscopic prokaryotic and eukaryotic algae (microalgae), which can be effectively grown in mass cultures, are gaining increasing interest in cosmetics. Up to now, the main attention was on aquatic algae, while species from aeroterrestrial and extreme environments remained underestimated. In these habitats, algae accumulate high amounts of some chemical substances or develop specific compounds, which cause them to thrive in inimical conditions. Among such biologically active molecules is a large family of lipids, which are significant constituents in living organisms and valuable ingredients in cosmetic formulations. Therefore, natural sources of lipids are increasingly in demand in the modern cosmetic industry and its innovative technologies. Among novelties in skin care products is the use of lipid nanoparticles as carriers of dermatologically active ingredients, which enhance their penetration and release in the skin strata. This review is an attempt to comprehensively cover the available literature on the high-value lipids from microalgae, which inhabit aeroterrestrial and extreme habitats (AEM). Data on different compounds of 87 species, subspecies and varieties from 53 genera (represented by more than 141 strains) from five phyla are provided and, despite some gaps in the current knowledge, demonstrate the promising potential of AEM as sources of valuable lipids for novel skin care products.

The bone remnants of sea mammals are frequently dispersed everywhere in coastal areas of Svalbard Archipelago represent aspecific natural habitat which is colonized by aeroterrestrial microscopic algae. Such bone habitat might be considered an analogue to stone substrates. However, bone habitats are not included in ecological studies of polar region. In the present study, thorough observations were made on some algal strains isolated to laboratory cultures. They included two green algal species Pseudodictyo-chloris multinucleata and Tetracystis pulchra, as well as two stramenopile algal species Heterococcus papillosus and Xanthonema debile. All these taxa are new additions to the Svalbard flora.

Five strains of the genus Coelastrella were studied from the collections of live cultures of algae of the Institute of Biology, Syktyvkar, Russia (SYKOA Ch-045-09, SYKOA Ch-047-11, SYKOA Ch-072-17) and the Siberian Institute of Plant Physiology and Biochemistry, Irkutsk, Russia (IRK-A 2, IRK-A 173). It was found that, despite their high morphological similarity, the strains have different phylogenetic relationships. The analysis of the 18S rDNA and ITS1-ITS2 showed that the studied strains belong to the species: C. terrestris (IRK-A 173), C. oocystiformis (SYKOA Ch-045-09; IRK-A 2) and C. aeroterrestrica (SYKOA Ch-047-11). The SYKOA Ch-072-17 strain is probably a new species for the genus. The results confirm the high phenotypic variability and hidden diversity among the representatives of this group of green algae.

We describe the morphological features and the phylogenetic relationships of five morphologically similar strains belonging to the genus Coelastrella, which live in different ecological and geographical conditions of terrestrial ecosystems: in the Ural Mountains (Polar, Subpolar, and Northern Urals of Russia) and the Khentii Mountains (Russia and Mongolia). We analysed algal strains stored in the Culture Collection of Algae of the Institute of Biology, Syktyvkar, Russia (SYKOA Ch-045-09, SYKOA Ch-047-11, SYKOA Ch-072-17) and the Culture Collection of Algae at Herbarium of the Siberian Institute of Plant Physiology and Biochemistry, Irkutsk, Russia (IRK-A 2, IRK-A 173). By light microscopy, all samples were assigned to Coelastrella terrestris. However, the phylogenetic analyses based on the nucleotide sequences of 18S rDNA and ITS1-ITS2 showed that only one strain belongs to C. terrestris (IRK-A 173). Other samples were closer to C. oocystiformis (SYKOA Ch-045-09; IRK-A 2) and C. aeroterrestrica (SYKOA Ch-047-11). The strain SYKOA Ch-072-17 is probably a new species for the genus. These results confirmed the high phenotypic variability and the hidden diversity among the members of this green algal group.

Land plants are considered monophyletic, descending from a single successful colonization of land by an aquatic algal ancestor. The ability to survive dehydration to the point of desiccation is a key adaptive trait enabling terrestrialization. In extant land plants, desiccation tolerance depends on the action of the hormone abscisic acid (ABA) that acts through a receptor-signal transduction pathway comprising a PYRABACTIN RESISTANCE 1-like (PYL)–PROTEIN PHOSPHATASE 2C (PP2C)–SNF1-RELATED PROTEIN KINASE 2 (SnRK2) module. Early-diverging aeroterrestrial algae mount a dehydration response that is similar to that of land plants, but that does not depend on ABA: Although ABA synthesis is widespread among algal species, ABA-dependent responses are not detected, and algae lack an ABA-binding PYL homolog. This raises the key question of how ABA signaling arose in the earliest land plants. Here, we systematically characterized ABA receptor-like proteins from major land plant lineages, including a protein found in the algal sister lineage of land plants. We found that the algal PYL-homolog encoded by Zygnema circumcarinatum has basal, ligand-independent activity of PP2C repression, suggesting this to be an ancestral function. Similarly, a liverwort receptor possesses basal activity, but it is further activated by ABA. We propose that co-option of ABA to control a preexisting PP2C-SnRK2-dependent desiccation-tolerance pathway enabled transition from an all-or-nothing survival strategy to a hormone-modulated, competitive strategy by enabling continued growth of anatomically diversifying vascular plants in dehydrative conditions, enabling them to exploit their new environment more efficiently.

2012/2013
I licheni, una simbiosi mutualistica tra un fungo (il micobionte), generalmente un ascomicete, e una o più popolazioni di alghe e/o cianobatteri (il fotobionte) sono considerati forme di vita estremofile in quanto da disidratati possono resistere a condizioni ambientali molto difficili come elevati irraggiamenti solari, scarsa disponibilità d'acqua e di nutrienti e dosi elevate di inquinanti aerodiffusi. Tali fattori di stress tuttavia inducono una sovrapproduzione a livello cellulare di specie reattive dell'ossigeno (ROS), che se eccede le difese antiossidanti genera stress ossidativo. L'accumulo delle ROS è un fenomeno molto pericoloso perché porta al danneggiamento di importanti macromolecole come lipidi, proteine e DNA ed in casi estremi può condurre anche alla morte cellulare. Sebbene gli effetti dello stress foto-ossidativo nei licheni siano già stati studiati, in questo dottorato di ricerca si è voluto approfondire alcuni aspetti ancora poco chiari relativi alla resistenza dei fotobionti a questo stress e alla resistenza dei licheni allo stress ossidativo indotto dalla presenza di elevate concentrazioni di inquinanti fotochimici come l'ozono (O3). Sul primo filone di ricerca sono stati condotti due studi. Nel primo ci si è focalizzati sugli effetti dello stress foto-ossidativo su parametri fisiologici di vitalità (ChlaF) e di produzione di ROS in un fotobionte lichenico e nella sua controparte lichenizzata. Ciò è stato ottenuto sottoponendo colture axeniche del fotobionte Trebouxia sp. e lobi del lichene Parmotrema perlatum da cui è stato isolato il fotobionte, a diverse combinazioni di umidità relativa e intensità luminose per periodi di tempo crescenti. L'obiettivo di questo studio è stato quello di approfondire le conoscenze sui benefici indotti dalla lichenizzazione nella resistenza al disseccamento e al concomitante stress foto-ossidativo. Il secondo studio invece, strettamente connesso al primo, è focalizzato sulla variazione di espressione genica dell'intero trascrittoma del fotobionte Trebouxia gelatinosa, isolato dal lichene Flavoparmelia caperata (L.) Hale, indotta da eventi di disidratazione e reidratazione. Con questo studio si è voluto individuare ed analizzare i meccanismi molecolari alla base della tolleranza di questo organismo al disseccamento e al concomitante stress fotoossidativo. Sul secondo filone di ricerca invece è stato condotto uno studio sulle risposte fisiologiche, citologiche e biochimiche del lichene Flavoparmelia caperata (L.) Hale sottoposto a fumigazioni con O3 e mantenuto a diversi regimi di idratazione e di umidità relativa ambientale. L'obiettivo di questo studio è stato quello di verificare se la tolleranza di questo lichene allo stress ossidativo derivante dall'esposizione all'O3 dipende da una strategia O3-avoidant, imputabile alla sua inattività metabolica durante le ore della giornata in cui si verifica il picco dell'O3, oppure da una O3-tolerant, dovuta invece alla presenza di un cospicuo ed efficace corredo di difese antiossidanti. Il primo studio ha dimostrato che il fotobionte algale al di fuori della simbiosi è in grado di resistere a livelli elevati di stress foto-ossidativo anche per periodi molto lunghi. Tuttavia è stato confermato che la simbiosi adduce benefici importanti come l'aumento della capacità di estinzione dell'energia accumulata dalle clorofille attraverso meccanismi non fotochimici e un ridotto effetto ossidativo indotto dal disseccamento. Questi risultati ci hanno permesso di sfatare l'ormai consolidata idea che i fotobionti algali, in particolare quelli del genere Trebouxia, siano particolarmente delicati e incapaci di tollerare autonomamente (al di fuori della simbiosi) fattori di stress abiotici come quelli che intervengono durante il disseccamento. Dai risultati del secondo studio è emerso che il fotobionte T. gelatinosa per far fronte alle importanti alterazioni dovute alla perdita d'acqua, si affida soprattutto a meccanismi che intervengono durante la fase di reidratazione. I più importanti coinvolgono molecole di riparazione “chaperone”, e. g. “Heath Shock Proteins”, e proteine della famiglia “Desiccation Related Proteins”, la cui funzione è ancora sconosciuta, ma visto l'elevato numero, la loro diversità intraspecifica e la sensibilità ai cambi di contenuto idrico, sembrano giocare un ruolo molto importante. Paradossalmente invece non sono state osservate alterazioni nell'espressione di geni collegati alle difese antiossidanti, che è sempre rimasta a livelli costitutivi. Ciò è stato interpretato come una strategia che permette all'organismo di avere sempre a disposizione mRNA per la neo-sintesi di nuovi enzimi coinvolti nelle difese antiossidanti. Infine nell'ultimo studio è stata riconfermata l'elevata resistenza del lichene F. caperata allo stress ossidativo derivato dall'esposizione all'O3 in quanto alla concentrazione utilizzata, ovvero il massimo registrato nell'ambiente alle nostre latitudini, non è stato osservato alcun effetto sulla vitalità nonostante sia stata osservata una notevole produzione di ROS. L'effetto ossidativo dell'O3 infatti è stato controbilanciato dalle difese antiossidanti le quali si sono mostrate altamente sensibili all'esposizione ed efficaci anche a bassi contenuti idrici. Lo stress ossidativo derivante da fattori abiotici di origine naturali e antropica dunque sembra essere gestito efficacemente sia dai licheni che dai loro fotobionti isolati, grazie ad efficienti difese antiossidanti e all'intervento di meccanismi di riparazione del danno.
XXVI Ciclo
1983