Arsenic tolerance of cyanobacterial strains with potential use in biotechnology

• Published in: Revista argentina de microbiología 2013-07, Vol.45 (3), p.174-179
• Main Authors: Ferrari, Susana G., Silva, Patricia G., González, Diana M., Navoni, Julio A., Silva, Humberto J.
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Arsenic; Arsenic - toxicity; Arsénico; Biotechnology; Cianobacterias; Curvas dosis-respuesta; Cyanobacteria; Cyanobacteria - drug effects; Dose-response curves; Dose-Response Relationship, Drug; Drug Tolerance; Estímulo del crecimiento; Growth stimulation; Microbial Sensitivity Tests; Toxicidad; Toxicity
• ISSN: 0325-7541
• DOI: 10.1016/S0325-7541(13)70021-X

The arsenic content of various water bodies in Argentina is higher than the acceptable levels for human and animal uses. Cyanobacteria are widely distributed in aquatic environments and can bioaccumulate arsenic (As). This study presents the response of indigenous cyanobacteria to As(III) and As(V), including the species Tolypothrix tenuis, Nostoc muscorum and Nostoc minutum, previously used with biotechnological purposes. As(III) resulted more toxic than As(V) in all cases, causing cell death in the range of 5–20mg/l. T. tenuis growth was sensitive to As(V) with lethal inhibition at 625mg/l, whereas the Noctoc species were stimulated. EC50 values found were 73.34mg/l for N. muscorum and 989.3mg/l for N. minutum. Batch cultures of N. minutum showed improvements in both growth parameters and photosynthetic pigment content in the presence of 1,000mg/l As(V). Increases of 66.7%, 75.5%, 40% and 20.7% in cell productivity, chlorophyll a, total carotenoids and C-phycocyanin respectively were observed, reaching a bioaccumulated arsenic value of 37.4μg/g at the stationary growth phase. El contenido de arsénico de diversos cuerpos de agua de Argentina es superior a los niveles aceptados para consumo humano y animal. Las cianobacterias están ampliamente distribuidas en los ambientes acuáticos y pueden bioacumular As. Este estudio presenta la respuesta de cianobacterias autóctonas a As(III) y As(V), incluyendo las especies Tolypothrix tenuis, Nostoc muscorum y Nostoc minutum utilizadas previamente con fines biotecnológicos. As(III) resultó más tóxico que As(V) en todos los casos, causando muerte celular en el rango de 5–20mg/l. El crecimiento de T. tenuis fue sensible a As(V) con inhibición letal a 625mg/l. Sin embargo, las especies de Noctoc resultaron estimuladas. Los valores de EC50 encontrados fueron de 73,34mg/l para N. muscorum y 989,3mg/l para N. minutum. Los cultivos batch de N. minutum mostraron mejoras en los parámetros de crecimiento y en el contenido de pigmentos fotosintéticos en presencia de 1000mg/l As(V). Los incrementos observados en productividad celular, contenido de clorofila a, carotenoides totales y C-ficocianina fueron de 66,7 %; 75,5 %; 40 % y 20,7 % respectivamente, alcanzando un valor de arsénico bioacumulado de 37,4μg/g en la fase estacionaria.