Cultivo de Kappaphycus alvarezii sob condições subótimas: limites de tolerância térmica e efeitos morfológicos.

Abstract

Kappaphycus alvarezii é uma macroalga vermelha de elevada importância econômica, amplamente cultivada para a produção de carragenana e com potencial aplicação em diferentes setores biotecnológicos. No entanto, em regiões subtropicais como o litoral de Santa Catarina, a redução sazonal da temperatura pode limitar seu cultivo, afetando o crescimento e a integridade dos talos. Diante disso, este trabalho teve como objetivo, avaliar os efeitos da exposição prolongada à baixa temperatura sobre o desempenho fisiológico, morfológico e estrutural de duas linhagens de Kappaphycus alvarezii, verde (VD) e marrom (MR), cultivadas em condições controladas. As linhagens foram submetidas a dois tratamentos térmicos: controle a 25 ± 1 °C e baixa temperatura a 15 ± 1 °C, durante três semanas, com quatro réplicas por condição. Foram avaliadas a taxa de crescimento, os teores de pigmentos fotossintéticos e carotenoides, além de alterações morfológicas e celulares por microscopia de luz, testes citoquímicos e microscopia eletrônica de varredura. Os resultados demonstraram que ambas as linhagens apresentaram crescimento positivo a 25 °C, com taxas de 4,04% dia⁻¹ para VD e 3,83% dia⁻¹ para MR, indicando condição favorável ao desenvolvimento dos talos. Em contrapartida, a exposição a 15 °C resultou em perda de biomassa, com taxas negativas de -1,60% dia⁻¹ em VD e -2,23% dia⁻¹ em MR. A baixa temperatura também promoveu despigmentação, redução dos teores de clorofila a e carotenoides, alterações nas ficobiliproteínas, diminuição da reatividade ao Azul de toluidina (ATO), redução dos grãos de amido evidenciados pelo àcido periódico de Schiff (PAS) e desorganização estrutural da superfície dos talos. A linhagem marrom apresentou maior sensibilidade ao frio, com alterações morfológicas e estruturais mais intensas, enquanto a linhagem verde demonstrou maior tolerância, mantendo melhor integridade e menor perda de biomassa. Os resultados sugerem que Kappaphycus alvarezii apresenta tolerância limitada à exposição a 15 °C, mantendo-se funcional por até duas semanas sob essa condição. Entretanto, a continuidade da exposição promove alterações fisiológicas e estruturais que evidenciam a incapacidade da espécie de sustentar seu desempenho em longo prazo nessa temperatura.

Kappaphycus alvarezii is a red macroalgae of high economic importance, widely cultivated for carrageenan production and with potential application in different biotechnological sectors. However, in subtropical regions such as the coast of Santa Catarina, seasonal temperature reductions can limit its cultivation, affecting thallus growth and integrity. Therefore, this study aimed to evaluate the effects of prolonged to low temperature on the physiological, morphological, and structural performance of two Kappaphycus alvarezii strains, green (VD) and brown (MR), cultivated under controlled conditions. The strains were subjected to two thermal treatments: a control at 25 ± 1 °C and a low temperature at 15 ± 1 °C, for three weeks, with four replicates per condition. Growth rate, photosynthetic pigment and carotenoid contents were evaluated, as well as morphological and cellular alterations using light microscopy, cytochemical tests, and scanning electron microscopy. The results demonstrated that both strains showed positive growth at 25 °C, with rates of 4.04% day⁻¹ for VD and 3.83% day⁻¹ for MR, indicating a favorable condition for thallus development. In contrast, exposure to 15 °C resulted in biomass loss, with negative rates of -1.60% day⁻¹ in VD and -2.23% day⁻¹ in MR. Low temperature also promoted depigmentation, reductions in chlorophyll a and carotenoid contents, alterations in phycobiliproteins, decreased reactivity to Toluidine Blue O (TBO), reduction of starch grains as evidenced by Periodic Acid-Schiff (PAS), and structural disorganization of the thallus surface. The brown strain showed greater sensitivity to cold, with more intense morphological and structural changes, while the green strain demonstrated greater tolerance, maintaining better integrity and less biomass loss. The results suggest that Kappaphycus alvarezii has limited tolerance to exposure to 15 °C, remaining physiologically functional for up to two weeks under this condition. However, prolonged exposure induces physiological and structural changes, demonstrating the species’ inability to maintain its performance over the long term at this temperature.