Publicação
Unravelling mixotrophy in dinoflagellates: connecting transcript analysis to physiological rate measurements across light intensities
| datacite.subject.fos | CiĆŖncias Naturais | |
| dc.contributor.advisor | Ferreira, Guilherme Duarte | |
| dc.contributor.advisor | FelĆcio, Verónica Manuela RĆ“xo | |
| dc.contributor.author | Almeida, Mafalda de Carvalho | |
| dc.date.accessioned | 2026-06-08T10:15:47Z | |
| dc.date.available | 2026-06-08T10:15:47Z | |
| dc.date.issued | 2026-05-12 | |
| dc.description.abstract | Mixotrophy, the fusion between photosynthesis and phagotrophy within a single cell, is a dominant nutritional strategy in marine plankton, conferring a significant competitive advantage in variable environments. However, the molecular mechanisms regulating the balance between these two metabolic pathways remain poorly understood. This dissertation investigated the physiological and molecular regulation of the dinoflagellate Karlodinium veneficum under three different light regimes of 7, 45, and 300 PAR.mā»Ā².sā»Ā¹ under contrasting trophic strategies, by comparing autotrophy against mixotrophy utilizing Rhodomonas salina as prey. Through an integrative approach, physiological rates (growth, ingestion, respiration, photosynthesis) were quantified, cellular energy allocation (lipids, carbohydrates, ATP) and the expression of key metabolic genes were analysed. The results revealed that a light intensity of 45 μmol PAR.mā»Ā².sā»Ā¹ represents the metabolic optimum for mixotrophy, maximizing ingestion rates and photosynthetic efficiency. Unexpectedly, autotrophic growth exceeded mixotrophic growth, suggesting energetic costs associated with predation. Nevertheless, mixotrophic cells demonstrated a higher capacity for energy reserve accumulation and superior photosynthetic rates, indicating a metabolic synergy where prey ingestion enhances the photosynthetic machinery. Connecting transcript analysis to physiological rates, the molecular data provided a mechanistic explanation for the observed metabolic strategy. The transcriptional stability of phosphoribulokinase, prk, underpinned the sustained photosynthetic rates and ATP production observed across trophic modes, confirming that the Calvin cycle operates constitutively and is not repressed by feeding. Simultaneously, the apparent downregulation of cytochrome c oxidase subunit I, cox1, under mixotrophy aligned with the physiological increase in gross oxygen production efficiency. This inverse relationship suggests that prey ingestion alleviates the respiratory burden of biosynthesis, allowing the cell to maximize photosynthetic output with reduced mitochondrial investment. This study highlights the complexity of mixotrophic regulation and underscores the importance of integrating molecular and physiological tools to understand the role of these organisms in marine ecosystem. | eng |
| dc.description.abstract | Mixotrofia, a fusĆ£o entre a fotossĆntese e a fagotrofia numa Ćŗnica cĆ©lula, Ć© uma estratĆ©gia nutricional dominante no plĆ¢ncton marinho, conferindo uma vantagem competitiva significativa em vĆ”rios ambientes. No entanto, os mecanismos moleculares que regulam o equilĆbrio entre estas duas vias metabólicas permanecem pouco estudados. Esta dissertação investigou a regulação fisiológica e molecular do dinoflagelado Karlodinium veneficum sob trĆŖs regimes de luz de 7, 45 e 300 PAR.mā»Ā².sā»Ā¹ em estratĆ©gias tróficas contrastantes, comparando a autotrofia com a mixotrofia utilizando Rhodomonas salina como presa. AtravĆ©s de uma abordagem integrativa, foram quantificadas as taxas fisiológicas (crescimento, ingestĆ£o, respiração, fotossĆntese) e analisadas a alocação de energia celular (lĆpidos, hidratos de carbono, ATP) e a expressĆ£o de genes metabólicos chave. Os resultados revelaram que uma intensidade luminosa de 45 PAR.mā»Ā².sā»Ā¹ representa os melhores resultados metabólicos para a mixotrofia, maximizando as taxas de ingestĆ£o e a eficiĆŖncia fotossintĆ©tica. Todavia, o crescimento autotrófico foi superior ao crescimento mixotrófico, sugerindo custos energĆ©ticos associados Ć predação. Por contraste, as cĆ©lulas mixotróficas demonstraram uma maior capacidade de acumulação de reservas energĆ©ticas e taxas fotossintĆ©ticas superiores, indicando uma sinergia metabólica onde a ingestĆ£o de presas potencia a maquinaria fotossintĆ©tica. Ao analisar a expressĆ£o genĆ©tica Ć luz dos dados fisiológicos, surge uma explicação interessante para a estratĆ©gia metabólica observada. A estabilidade transcricional da fosforibulocinase, prk, sustentou as taxas fotossintĆ©ticas e a produção de ATP mantidas entre os diferentes modos tróficos, confirmando que o ciclo de Calvin opera constitutivamente e que nĆ£o Ć© reprimido pela alimentação. Simultaneamente, a aparente diminuição da expressĆ£o da subunidade I do citocromo c oxidase, cox1, em organismos mixotróficos alinhou-se com o aumento fisiológico da eficiĆŖncia da produção bruta de oxigĆ©nio. Esta relação inversa sugere que a ingestĆ£o de presas alivia a carga respiratória da biossĆntese, permitindo Ć cĆ©lula maximizar o rendimento fotossintĆ©tico com um investimento mitocondrial reduzido. Este estudo destaca, portanto, a complexidade da regulação mixotrófica e sublinha a importĆ¢ncia de integrar ferramentas moleculares e fisiológicas para compreender o papel destes organismos no ecossistema marinho. | por |
| dc.identifier.tid | 204312752 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.8/16379 | |
| dc.language.iso | eng | |
| dc.rights.uri | N/A | |
| dc.subject | Mixotrophy | |
| dc.subject | Karlodinium veneficum | |
| dc.subject | Metabolism Regulation | |
| dc.subject | Abiotic Variations | |
| dc.subject | Physiology | |
| dc.subject | Differential Gene Expression | |
| dc.title | Unravelling mixotrophy in dinoflagellates: connecting transcript analysis to physiological rate measurements across light intensities | eng |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| thesis.degree.name | Mestrado em Biotecnologia dos Recursos Marinhos |
