Morphological, biochemical and growth characteristics of Alexandrium catenella (Whedon & Kofoid) Balech, a toxic dinoflagellate expanding in Mediterranean waters

Abstract

Transfer of harmful species is mediated by natural dispersal, ballast water discharges and by bivalve relocation. This results of increasing risk of coastal waters invasion by exotic species. In spite of some confusion in relation to the identification of Alexandrium catenella, this dinoflagellate has been considered as a non-indigenous in Mediterranean. Our work aims to exhaustively characterise a strain of A. catenella (ACT00) isolated from Mediterranean waters using multiple criteria (genetic, morphology, toxin and pigment profiles) since this detailed information is still lacking. Examination of the morphology of the studied strain and of Alexandrium cells sampled during the bloom of May 2000 clearly showed the absence of the ventral pore between the plates 1’ and 4’ and the ability to form chains of up to eight cells during the exponential growth phase. This corresponds to the description of Alexandrium catenella (Whedon & Kofoid) Balech, 1985. Analysis of the nuclear rRNA fragment, including ITS1, the 5.8S rRNA gene, ITS2, and the D1/D2 28S rRNA genes revealed that the strain belonged to the A. catenella species from the Group IV (Temperate Asian clade). Toxin profile showed a dominance of C-toxins and gonyautoxins whereas saxitoxins and neosaxitoxins were absent. A. catenella is characterized by a pigment profile typical of peridinin containing dinoflagellates. Laboratory measured growth revealed a moderate growth rate of this species. The obtained reference data (morphogenetic, toxinic and pigment profile) on A. catenella from Thau lagoon are necessary in understanding of Alexandrium expansion in the Mediterranean waters and the geographic origin of this species.

Caractéristiques morphologiques, biochimiques et de croissance d’Alexandrium catenella (Whedon & Kofoid) Balch, un Dinoflagellé toxique en expansion en Méditerranée. L’introduction des microalgues nuisibles est due à la dispersion par des courants marins, le rejet des eaux de ballast et le transfert des coquillages. Ces espèces exotiques potentiellement invasives peuvent affecter durablement l’écosystème marin receveur. Bien que l’identification formelle de l’espèce Alexandrium catenella reste difficile, ce dinoflagellé a été considéré comme étant une espèce introduite en Méditerranée. Notre étude porte sur la première caractérisation multi-critères de l’espèce A. catenella responsable des efflorescences toxiques dans une lagune méditerranéenne, Thau. L’examen morphologique des cellules d’Alexandrium échantillonnées lors du bloom de mai 2000 ainsi que des cellules de la souche ACT00 isolée et mise en culture a clairement montré l’absence du pore ventral entre les plaques 1’ et 4’, une capacité de former des chaines (≤ 8 cellules) et une organisation thécale qui correspond à la description d’A. catenella (Whedon & Kofoid) Balech. L’analyse de la séquence comprenant les régions ITS1-5.8S rRNA-ITS2 et D1/D2 28S de l’opéron ribosomal a indiqué que cette espèce appartenait au groupe IV (clade Asie Tempérée). Chez la souche ACT00, les toxines-C et des gonyautoxines dominent tandis que les saxitoxines et les néosaxitoxines sont absents. Par ailleurs, le profil pigmentaire est typique des dinoflagellés à péridinine. A. catenella originaire de Thau est caractérisée par un rythme de division modéré. La détermination des caractéristiques morphogénétiques, toxiniques et pigmentaires d’A. catenella est nécessaire à la compréhension de l’expansion du genre Alexandrium en Méditerranée et à la détermination de l’origine géographique de cette espèce.