Πολυφασικός χαρακτηρισμός εμπορικώς καλλιεργούμενων στελεχών του γένους Arthrospira (‘Spirulina’)
Creators: name: Παπαπαναγιώτου, Γεωργία Γεωργίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2016
Subjects: Arthrospira (‘Spirulina’)
Πολυφασικός χαρακτηρισμός
Ταξινόμηση
Polyphasic characterization
Taxonomy

description: Τα κυανοβακτήρια του γένους Arthrospira καλλιεργούνται εδώ και χρόνια για την παρασκευή διατροφικών συμπληρωμάτων Σπιρουλίνα σε διάφορες χώρες παγκοσμίως συμπεριλαμβανομένης και της Ελλάδας. Το πρόβλημα της ορθής ταξινόμησης των στελεχών του γένους Arthrospira αντανακλάται στη λανθασμένη ονομασία των σκευασμάτων Σπιρουλίνα τα οποία φέρουν ακόμα τη λανθασμένη ονομασία του γένους Spirulina. Παρά το γεγονός ότι η ταξινόμηση σε επίπεδο γένους έχει πλέον επιλυθεί, η ταξινόμηση σε επίπεδο είδους βρίσκεται σε εξέλιξη. Στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας επιχειρήθηκε η ταξινόμηση και ο χαρακτηρισμός δυο στελέχων Arthrospira, τα οποία καλλιεργούνται εμπορικώς στην Ελλάδα τα τελευταία 18 χρόνια. Η ταξινόμηση των στελεχών αυτών τελεί υπό το πρίσμα της πολυφασικής προσέγγισης, οπού πληθώρα μορφολογικών και μοριακών χαρακτήρων συνδυάζονται με γνώμονα την αποκάλυψη των φαινοτυπικών και φυλογενετικών σχέσεων των στελέχων Arthrospira καθώς και τη μεταξύ τους ταξινομική συγγένεια. Όσον αφόρα την μορφολογία, ένα σύνολο 13 μορφολογικών και μορφομετρικών χαρακτήρων προσδιορίζεται και συγκρίνεται με τη μοναδική μέχρι στιγμής «βάση δεδομένων» των Muhling et al. (2006) εφαρμόζοντας αριθμητική ταξινόμηση, ενώ για τη φυλογενετική ανάλυση των στελεχών γίνεται χρήση των μοριακών δεικτών 16S rRNA, 16S-23S rRNA ITS και cpcBA-IGS. Το αποτέλεσμα της εφαρμογής πολυφασικής ανάλυσης οδήγησε στη δημιουργία μιας υπόθεσης για την ταξινόμηση των στελέχων Arthrospira η όποια εφόσον επιβεβαιωθεί θα συντελέσει στην οριστική λύση της ταξινόμησης των στελεχών Arthrospira σε επίπεδο είδους. Βάσει αυτής της υπόθεσης τα δύο στελέχη της παρούσας εργασίας κατατάσσονται στο είδος A. maxima και Α.fusiformis. Επιπρόσθετα, για την επιτυχή εφαρμογή της πολυφασικής ταξινόμησης, τα στελέχη υποβλήθηκαν σε διαδικασίες καθαρισμού με αποτέλεσμα την παρουσία τους σε μονοειδικές καλλιέργειες. Η αξιολόγηση και ιεράρχηση των διαδικασιών καθαρισμού, οδήγησε στη δημιουργία μιας «στρατηγικής καθαρισμού» η οποία δύναται να βρει εφαρμογή και σε αλλά στελέχη Arthrospira. Τέλος, διερευνήθηκε η ικανότητα των δύο στελέχων Arthrospira ως προς την παραγωγή κυανοτοξινών. Οι μέθοδοι που εφαρμόστηκαν έδωσαν αντιφατικά μεταξύ τους αποτελέσματα, καθιστώντας αναγκαία την εφαρμογή επιπρόσθετων μεθόδων ανάλυσης για την τελική εξαγωγή συμπερασμάτων.
description: Cyanobacterial strains of the genus Arthrospira are cultivated over the last decades in various countries around the world, including Greece, for the production of the well-known food supplement Spirulina. The problem of the correct classification of the genus Arthrospira is reflected even in the wrong brand name of Spirulina supplements which still bear the wrong name of the genus Spirulina. Although the confused taxonomy between the genera Arthrospira and Spirulina has been resolved, the classification of Arthrospira strains at the species level is still ongoing. In the context of the present study, the classification and the characterization of two commercially cultivated in Greece over the last 18 years Arthrospira strains is attempted. In the light of a polyphasic approach, a variety of morphological and molecular characters are combined in order the phenotypic and phylogenetic relationships among Arthrospira strains to be revealed. Based on morphology, a total of 13 morphological and morphometric characters is determined and compared with the only available hitherto "database" of Muhling et al. (2006) by applying numerical taxonomy; as for the phylogenetic analyses the molecular markers:16S rRNA, 16S-23S rRNA ITS and cpcBA-IGS are used. The results of the applied polyphasic analysis led to a hypothesis of Arthrospira strains’ classification, which so long as is confirmed, will contribute to the final solution of the Arthrospira strains’ classification at the species level. According to this hypothesis, present study’s Arthrospira strains classified as representatives of the species A. maxima and A. fusiformis. Furthermore, for the successful implementation of the polyphasic taxonomy, strains were submitted to a series of cleaning processes, resulting in their presence as monospecific cultures. The evaluation and hierarchy of the cleaning procedures led to the creation of a "purification strategy" which is capable of finding application in other Arthrospira strains. Finally, the ability of both Arthrospira strains to produce cyanotoxins was investigated. The methods applied gave contradictory results, making it necessary to implement additional methods of analysis for the final conclusions.