Effect of stress on the ecophysiological response of the sand dollar Dendraster excentricus from northwestern Mexico

Tatiana Olivares-Bañuelos
2014 Ciencias Marinas  
Effect of stress on the ecophysiol ogical response of the sand dollar Dendraster excentricus from northwestern Mexico INTRODUCCIÓN Los organismos estuarinos están constantemente expuestos a cambios de salinidad, pH, temperatura y oxígeno disuelto durante un ciclo mareal. Para sobrevivir en estas condiciones, las plantas y los animales deben ser capaces de responder rápidamente a estos cambios drásticos en los factores ambientales. La temperatura y el oxígeno disuelto son dos factores
more » ... factores importantes que definen la adaptación de las Effect of stress on the ecophysiological response of the sand dollar Dendraster excentricus from northwestern Mexico Efecto del estrés en la respuesta ecofisiológica de la galleta de mar Dendraster excentricus en el noroeste de México ABSTRACT. In the Mexican Pacific, Dendraster excentricus, a common estuarine echinoderm, is subject to daily environmental variations in tidal fluxes. Little is known about its ecophysiological response when individuals are exposed to temperature and oxygen changes. This study evaluates their thermal stress response under normal and reduced oxygen conditions using the RNA/DNA ratio and hsp70 gene expression. We exposed sand dollars to different temperature and oxygen conditions. Three experimental temperatures were similar to the ones that organisms experience during one annual cycle and two were considered extreme. Reduced oxygen conditions were considered when levels dropped below 4 mg L -1 . To estimate variations in the stress-induced RNA/DNA ratio, we determined the value for males and females during a daily cycle. We also analyzed the hsp70 expression. Under stress conditions, a significant decrease was observed in the RNA/DNA ratios. The lowest values were detected after 6 h under normoxic conditions and high temperatures seemed to induce a major effect on the RNA/DNA ratios during the first hour of stress. Analysis of the hsp70 expression showed significant differences. According to our results, thermal and reduced oxygen stress induces a reduction in the general metabolism of the organisms. These metabolic changes were observed by the decrease in the RNA/DNA ratios and expression levels of hsp70 (at high temperatures). We conclude that RNA/DNA ratios are a useful ecophysiological tool to evaluate the effect of particular stressors on the physiology of D. excentricus, and seem to be more sensitive to oxygen levels than to thermal stress, in contrast to the hsp70 expression, which was more sensitive to extreme temperatures. RESUMEN. En el Pacífico mexicano, Dendraster excentricus es un equinodermo común en estuarios y está sujeto a variaciones ambientales por el flujo de marea. Poco se conoce de su respuesta ecofisiológica cuando es expuesta a cambios de temperatura y oxígeno. Este estudio evalúa su respuesta al estrés térmico en condiciones normales y de oxígeno reducido, utilizando como indicadores el índice de ARN/ADN y la expresión del gen hsp70. Se expusieron las galletas de mar a diferentes temperaturas y niveles de oxígeno. Tres de las temperaturas experimentales fueron comunes a las que los organismos experimentan durante un ciclo anual y dos de ellas se consideran extremas. Se consideraron condiciones de oxígeno reducido en niveles por debajo de 4 mg L -1 . Para estimar las variaciones inducidas por estrés en el índice de ARN/ADN, determinamos su valor en machos y hembras durante un ciclo diario. Además, analizamos la expresión del gen hsp70. En condiciones de estrés, se observó un decremento significativo en los índices de ARN/ADN. Los valores más bajos se detectaron después de 6 h en condiciones normales de oxígeno y las temperaturas altas parecieron inducir un mayor efecto en los índices durante la primera hora de estrés. El análisis de la expresión de hsp70 mostró diferencias significativas. Según nuestros resultados, el estrés térmico y por oxígeno induce una reducción general del metabolismo de los organismos. Estos cambios metabólicos se observaron en el decremento de los índices de ARN/ADN y en los niveles de la expresión de hsp70 (a altas temperaturas). Se concluye que los indices de ARN/ADN son una herramienta útil para entender la respuesta ecofisiológica en D. excentricus y parecen más sensibles a los niveles de oxígeno que al estrés térmico, en contraste con la expresión de hsp70 que resultó más sensible a las temperaturas extremas. Palabras clave: estrés, oxígeno reducido, marcadores moleculares, ARN/ADN, gen hsp70.
doi:10.7773/cm.v40i2.2360 fatcat:q3ciqpzvafhsjdoveewo6xowl4