Quantitative analysis of the percentage of gas vesicles in Microcystis cells from the San Roque Reservoir (Córdoba, Argentina) treated with ultrasound

Authors

  • Florencia Elizabeth Romero Laboratorio de Hidráulica, Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina https://orcid.org/0009-0001-3270-2723
  • Araceli Ferreyra Laboratorio de Hidráulica, Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina https://orcid.org/0009-0006-5855-9677
  • Micaela Juaneda Allende Laboratorio de Hidráulica, Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina https://orcid.org/0009-0000-5152-219X
  • Mauro Gómez Laboratorio de Hidráulica, Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina https://orcid.org/0009-0004-5235-5775
  • Carlos Alberto Vitulich Laboratorio de Hidráulica, Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina https://orcid.org/0009-0006-4701-1980
  • Pedro Ruiz Díaz Laboratorio de Hidráulica, Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina https://orcid.org/0009-0000-7737-9555
  • Gastón Ojeda Laboratorio de Hidráulica, Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina https://orcid.org/0009-0001-1322-6047
  • Guido Marconi Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología – CONICET, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina https://orcid.org/0000-0001-6776-2841
  • María Valeria Amé Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología – CONICET, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina https://orcid.org/0000-0003-2382-8196
  • Camila Mussi Laboratorio de Hidráulica, Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina https://orcid.org/0009-0004-0810-7416
  • Victoria Baraibar Laboratorio de Hidráulica, Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina https://orcid.org/0009-0000-2014-638X
  • Pedro Mansur Laboratorio de Hidráulica, Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina https://orcid.org/0009-0001-4264-8425
  • Agostina Rigatuso Laboratorio de Hidráulica, Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina https://orcid.org/0009-0005-8705-032X
  • Joaquín Fierro Laboratorio de Hidráulica, Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina https://orcid.org/0009-0006-3339-7624
  • Román Martino Laboratorio de Hidráulica, Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina https://orcid.org/0000-0001-5154-0240
  • Lucía Boccardi Latitud – Fundación LATU, Uruguay https://orcid.org/0000-0002-5391-2308
  • Silvana Raquel Halac Instituto Nacional del Agua - Subgerencia Centro de Investigación de la Región Semiárida, Córdoba, Argentina. Centro de Investigaciones en Ciencias de la Tierra – CONICET, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina https://orcid.org/0000-0002-7919-0382
  • Diana Míguez Latitud – Fundación LATU, Uruguay https://orcid.org/0000-0001-5364-5951
  • Andrés Rodriguez Laboratorio de Hidráulica, Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales, Universidad Nacional de Córdoba, Argentina. Instituto de Estudios Avanzados en Ingeniería y Tecnología – CONICET, Córdoba, Argentina. https://orcid.org/0000-0002-4110-6464

DOI:

https://doi.org/10.26461/28.03

Keywords:

Algal blooms, cyanobacteria, buoyancy, ultrasound frequency

Abstract

The genus Microcystis (Cyanobacteria) is of great interest due to its ability to form blooms in reservoirs and other bodies of water. Its cells possess gas vesicles that allow it to regulate its buoyancy. Numerous studies indicate that ultrasound, applied at certain frequencies and powers, causes the collapse of gas vesicles, although this effect has not yet been fully understood. The objective of this work was to quantitatively determine the effect that this technology exerts on gas vesicles and on the total abundance of Microcystis spp. extracted from the San Roque Reservoir, Argentina. To this end, 20 L of sample were exposed to 124 kHz and 20 W of ultrasonic treatment (T), and then cellular abundance and vesicle collapse were analyzed by quantifying their area and determining their relative percentage of the cells that settled using transmission electron microscopy. There were no variations in abundance, and a 10 % sedimentation occurred for T, where the percentage of vesicles in the cells showed a significant decrease. The numerical data on vesicle collapse adds relevance to this study; however, given the low percentage of sedimentation, it is important to continue investigating the effects of ultrasound on the loss of buoyancy in Microcystis spp. and its range of action. 

Downloads

Download data is not yet available.

References

American Public Health Association; American Water Works Association y Water Environment Federation, 2012. Standard methods for the examination of water and wastewater. 23rd ed. Washington: APHA. Standard Method 10200.

Bonansea, M.; Bazán, R.; Germán, A.; Ferral, A.; Beltramone, G.; Cossavella, A. y Pinotti, L., 2021. Assessing land use and land cover change in Los Molinos reservoir watershed and the effect on the reservoir water quality. En: J. South Am. Earth Sci., 108, 103243. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jsames.2021.103243

Daga, I. C.; Fernández Belmonte, M. C. y Reyna, S. M., 2021. Composición algal y bioindicadores de calidad de agua. Caso de estudio: Embalse San Roque, Córdoba. Argentina. En: Cuadernos del CURIHAM., 26, pp. 1-11. DOI: http://dx.doi.org/10.35305/curiham.v26i0.143

Dick, G. J.; Duhaime, M. B.; Evans, J. T.; Errera, R. M.; Godwin, C. M.; Kharbush, J. J.; Nitschky, H. S.; Powers, M. A.; Vanderploeg, H. A.; Schmidt, K. C.; Smith, D. J.; Yancey, C. E.; Zwiers, C. C. y Denef V. J., 2021. The genetic and ecophysiological diversity of Microcystis. En: Environmental Microbiology, 23(12), pp. 7278-7313. DOI: https://doi.org/10.1111/1462-2920.15615

Ferreyra, A.; Romero, F. E.; Rodriguez, M. I.; Juaneda Allende, M.; Ruiz, M. A. y Rodriguez, A., 2023. Propuesta de protocolo de recuento Microcystis sp. (resumen extendido) [En línea]. En: Instituto Nacional del Agua. XXVII Congreso Nacional del Agua CONAGUA. Bs. As., Argentina, (28-30 de Agosto de 2023). Buenos Aires: Argentina. pp. 568 [Consulta: 7 de marzo de 2024]. Disponible en: https://conagua.ina.gob.ar/archivos/Libro-resumenes-CONAGUA2023.pdf

Halac, S. R.; Bazán, R. D. V.; Larrosa, N. B.; Nadal, A. F.; Ruibal-Conti, A. L.; Rodriguez, M. I.; Ruiz, M. A. y López, A. G., 2019. First report on negative association between cyanobacteria and fecal indicator bacteria at San Roque reservoir (Argentina): impact of environmental factors. En: Journal of freshwater ecology, 34(1), pp. 273-291.

Halac, S.; Mengo, L.; Guerra, L.; Lami, A.; Musazzi, S.; Loizeau, J. L.; Ariztegui, D. y Piovano, E. L., 2020. Paleolimnological reconstruction of the centennial eutrophication processes in a sub-tropical South American reservoir. En: Journal of South American Earth Sciences, 103, 102707. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jsames.2020.102707

Hobson, P.; Dickson, S.; Burch, M.; Thorne, O.; Tsymbal, L.; House, J.; Brookes, J.; Chang, D.; Kao, S.; Lin, T.; Bierlein, K. y Little, J., 2012. Alternative and innovative methods for source water management of algae and cyanobacteria [En linea]. Denver: The Water Research Foundation. [Consulta: 30 de octubre de 2023]. Disponible en: https://www.waterrf.org/resource/alternative-and-innovative-methods-source-water-management-algae-and-cyanobacteria-0

Huang, Y. R.; Li, L.; Wei, X. M.; Li, H. Z.; Zeng, J. Y. y Kuang, R., 2020. An investigation of mechanisms for the enhanced coagulation removal of Microcystis aeruginosa by low-frequency ultrasound under different ultrasound energy densities. En: Ultrasonics Sonochemistry, 69, 105278. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2020.105278

HW Group, 2014. Hercules - Software for serial port terminal [En línea]. Versión 3.2.8. Praga: HW Group. [Consulta: 1 de septiembre de 2024]. Disponible en: https://www.hw-group.com/product-version/hercules

ImageJ, 2023. ImageJ [En línea]. Versión 1.8.0. [s.l.]: [s.n.]. [Consulta: 1 de septiembre de 2024]. Disponible en: https://imagej.net/

Kieffer, L. A.; de la Sierra, P. M.; Devercelli, M.; Luna, J. A.; Claret, M. y Leiz, E., 2015. Ensayos en laboratorio para el control de floraciones algales mediante ultrasonido [En línea]. En: Ciencia, Docencia y Tecnología, (50), pp. 224-243. [Consulta: 30 de octubre de 2023]. Disponible en: https://dialnet.unirioja.es/servlet/articulo?codigo=5092631

Kong, Y.; Peng, Y.; Zhang, Z.; Zhang, M.; Zhou, Y. y Duan, Z., 2019. Removal of Microcystis aeruginosa by ultrasound: Inactivation mechanism and release of algal organic matter. En: Ultrasonics Sonochemistry, 56, pp. 447-457. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2019.04.017

Lürling, M.; Waajen, G. y de Senerpont Domis, L. N., 2016. Evaluation of several end-of-pipe measures proposed to control cyanobacteria. En: Aquatic Ecology, 50, pp. 499-519. DOI: https://doi.org/10.1007/s10452-015-9563-y

Mengo, L.; Deon, J.; Halac, S.; Foray, G.; Loizeau, J. L.; Ariztegui, D.; Chiavassa, S.; Adatte, T.; Pasquini, A.; Spangenberg, J.; Costamagna, I. y Piovano, E., 2024. Deciphering the intricate link between watershed-level land use changes and reservoir eutrophication in central Argentina over the 20th-21st century. En: Anthropocene, 100437. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ancene.2024.100437

Míguez Caramés, D. M., 2016. Tecnologías de control de floraciones de cianobacterias y algas nocivas en cuerpos de agua, con énfasis en el uso de irradiación por ultrasonido. En: INNOTEC, (12), pp. 54-61. DOI: https://doi.org/10.26461/12.06

O’Farrell, I.; Motta, C.; Forastier, M.; Polla, W.; Ota~no, S.; Meichtry, N. y Lombardo, R., 2019. Ecological meta-analysis of bloom-forming planktonic Cyanobacteria in Argentina. En: Harmful Algae, 83, pp. 1–13. DOI: https://doi.org/10.1016/j.hal.2019.01.004

Peng, Y.; Zhang, Z.; Kong, Y.; Li, Y.; Zhou, Y.; Shi, X. y Shi, X., 2020. Effects of ultrasound on Microcystis aeruginosa cell destruction and release of intracellular organic matter. En: Ultrasonics Sonochemistry, 63, 104909. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2019.104909

Rodríguez, M. I. y Ruiz, M. A., 2016. Limnology of the San Roque Reservoir. En: Wunderlin, D. A., ed. The Suquía River Basin (Córdoba, Argentina). Cham: Springer. (The Handbook of Environmental Chemistry, vol. 62). DOI: https://doi.org/10.1007/698_2016_467

Romero, F. E.; Ferreyra, A.; Marasas, M. S.; Juaneda Allende, M.; Gómez, M. G.; Constanzo, D.; Marconi G.; Vitulich C. A.; Ruiz Diaz, P.; Ceballos, M. L.; Rodríguez González S. A.; Halac, S. R.; Amé M. V.; Rodríguez, M. I. y Rodríguez, A., 2022. Elaboración de un dispositivo ultrasónico para control de floraciones algales del género Microcystis en el embalse San Roque, Córdoba: primeros pasos para evaluación de sus efectos. En: IEEE. 2022 IEEE Biennial Congress of Argentina (ARGENCON). San Juan, Argentina (7-9 setiembre 2022). San Juan: IEEE. DOI: https://doi.org/10.1109/ARGENCON55245.2022.9939993

Posit, 2023. RStudio [En línea]. Boston: Posit. Versión 6.1.0. [Consulta: 1 de septiembre de 2024]. Disponible en: https://posit.co/download/rstudio/

Sosa Benegas, G. R.; Fernandes Bernal, S. P.; Maia de Oliveira, V. y Zambrano Passarini, M. R., 2020. Inibição do crescimento de Microcystis Aeruginosa e degradação da cianotoxina microcistina LR por extratos de microrganismos do continente antártico [En línea]. Foz do Iguaçu: UNILA. [Consulta: 25 de julio de 2023]. Disponible en: https://dspace.unila.edu.br/handle/123456789/6029

Yang, Z.; Kong, F.; Shi, X.; Zhang, M.; Xing, P. y Cao, H., 2008. Changes in the morphology and polysaccharide content of Microcystis aeruginosa (Cyanobacteria) during flagellate grazing. En: Journal of Phycology, 44(3), pp. 716-720. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1529-8817.2008.00502.x

Yu, G.; Zhao, C.; Liu, B.; Li, Q. y Gao, H., 2013. Removal of algae from raw water by ultrasonic irradiation and flocculation: a pilot scale experiment [En línea]. En: J Environ Biol., 34, pp. 331-335. [Consulta: 30 de octubre de 2023]. Disponible en: http://www.jeb.co.in/journal_issues/201304_apr13_supp/paper_07.pdf

Published

2024-11-26

How to Cite

Romero, F. E., Ferreyra, A., Juaneda Allende, M., Gómez, M., Vitulich, C. A., Ruiz Díaz, P., Ojeda, G., Marconi, G., Amé, M. V., Mussi, C., Baraibar, V., Mansur, P., Rigatuso, A., Fierro, J. ., Martino, R., Boccardi, L., Halac, S. R., Míguez, D., & Rodriguez, A. (2024). Quantitative analysis of the percentage of gas vesicles in Microcystis cells from the San Roque Reservoir (Córdoba, Argentina) treated with ultrasound. INNOTEC, (28 jul-dic), e665. https://doi.org/10.26461/28.03

Issue

Section

Articles

Most read articles by the same author(s)