Situazione nazionale: corpi idrici interessati da cianobatteri tossici

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Norberto Barone
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Situazione nazionale: corpi idrici interessati da cianobatteri tossici M. Manganelli (a), E. Viaggiu (b), R. Barone (c), F. Buzzi (d), F. Caviglia (e), R. Congestri (b), D. Copetti (f), R.

Biologia, Università degli Studi di Roma Tor Vergata, Roma (c) Dip. STBCF, Università di Palermo, Palermo (d) Dip. di Lecco, ARPA Lombardia (e) Dip. Prov.

1 Situazione nazionale: corpi idrici interessati da cianobatteri tossici M. Manganelli (a), E. Viaggiu (b), R. Barone (c), F. Buzzi (d), F. Caviglia (e), R. Congestri (b), D. Copetti (f), R. De Angelis (g), F. Godeas (b), L. Guzzella (f), E. Masala (h), L. Naselli-Flores (c), N. Salmaso (i), S. Scardala (a) (a) Dip. AMPP, Istituto Superiore di Sanità, Roma (b) Dip. Biologia, Università degli Studi di Roma Tor Vergata, Roma (c) Dip. STBCF, Università di Palermo, Palermo (d) Dip. di Lecco, ARPA Lombardia (e) Dip. Prov. del Verbano Cusio Ossola, ARPA Piemonte, Verbania (f) IRSA, CNR, Brugherio (MB) (g) Dip tutela delle acque interne e marine, ISPRA, Roma (h) Lab. Prevenzione dell ASL della provincia di Lecco, Oggiono (LC) (i) Centro Ric. ed Inn., Fondazione Edmund Mach, San Michele all Adige 1

2 Cianobatteri potenzialmente tossici in Italia 2

3 Specie tossiche Mattei D, Stefanelli M, Rapporti ISTISAN, 08/6 3

4 4

5 Tossine conosciute Cianotossine Cianobatteri Classificazione Microcystins Most of Microcystis spp and Planktothrix spp, some Anabaena, Nostoc and Synechocystis and Cyanobium bacillare, Arthrospira fusiformis, Hepatotoxins, neurotoxins Limnothrix redekei, Phormidium formosum, Hapalosiphon hibernicus Nodularins Nodularia spumigena (in transitional waters) Hepatotoxin Cylindrospermopsin Anatoxin-a Homoanatoxin-a Cylindrospermopsis raciborskii, Umezakia natans, Aphanizomenon ovalisporum, Aphanizomenon flos-aquae, Rhaphidiopsis curvata, Anabaena lapponica, Anabaena bergii Most of Anabaena spp., some Aphanizomenon (A. flos-aquae, A. issatschenkoi), Cylindrospermum, Microcystis and Planktothrix spp. and Raphidiopsis mediterranea Oscillatoria formosa, Raphidiopsis mediterranea Cytotoxin Neurotoxin Neurotoxin Anatoxin a-(s) Anabaena flos-aquae and A. lemmermannii Neurotoxin Saxitoxins (PSP) Aphanizomenon, Anabaena, Lyngbya and Cylindrospermopsis spp. Neurotoxin LPS endotoxins All cyanobacteria Irritants and gastrointestinal toxins Aplysiatoxin, Lyngbyatoxin Lyngbya majuscula (marine waters), Debromoaplysiatoxin Oscillatoria nigro-vridis Irritants and gastrointestinal toxins Microviridin J Microcystis Unknown β-n-methylamino-l-alanine Microcystis, Anabaena, Nostoc and Planktothrix spp and most of cyanobacteria, both free and symbionts, tested Neurotoxic

Anatoxin-a Homoanatoxin-a Cylindrospermopsis raciborskii, Umezakia natans, Aphanizomenon ovalisporum, Aphanizomenon flos-aquae, Rhaphidiopsis curvata, Anabaena lapponica, Anabaena bergii Most of

6 Area settentrionale Planktothrix rubescens Lago Maggiore e Garda, oligo e oligo-mesotrofici, fioriture poco abbondanti, MC <1µg/L Lago Iseo, Pusiano e Ledro mesotrofi, bloom più intensi, lago Pusiano MC fino a 5 µg/l (dati fino al 2009) Dolichospermum lemmermannii Lago Garda, ottobre 1990 Lago Iseo, 1997 Lago Maggiore, 2005 Lago Como e Pusiano,

mesotrofi, bloom più intensi, lago Pusiano MC fino a 5 µg/l (dati fino al 2009)

7 Il caso del lago di Como espansione di M. aeruginosa 10 8 cell/l MC 1.3 µg/l, ~0.013pg/cell, con fioriture metalimnetiche di P. rubescens 10 7 cell/l

8 Il caso del lago di Como espansione di D. lemmermannii 10 8 cell/l ATX-a 3.2 µg/l (2012), ~0.032pg/cell segnalazione del 2005 D. lemmermannii nel lago Maggiore MC > 1 µg/l 8

9 Area settentrionale Annone est Aphanizomenon flos-aquae 10 8 cell/l retinata 2 m ATX-a 290 µg/l (manca la densità cellulare della retinata) 9

10 Area centrale laghi vulcanici Lago di Vico (50 m) P. rubescens, max 10 8 cell/l, MC µg/l, pg/cell (elevata variabilità intracellulare) Le scale temporali di campionamento possono essere importanti Manganelli et al. in prep 10

43 pg/cell (elevata variabilità intracellulare) Le scale

11 Area centrale laghi vulcanici Laghi vulcanici: Lago di Albano (170 m) ( ) Cilindrospermopsis raciborskii 1 mese 2004, CYN pg/cell Chrysosporum ovalisporum CYN 0.13 pg/cell P. rubescens MC 1.5 pg/cell in schiume Messineo et al 2010 Specie bentoniche del lago di Albano: Anabaena, Aphanothece, Calothrix, Cylindrospermum, Lyngbya, Phormidium non sono state rilevate CTX Godeas

12 Area centrale - altri bacini Bacini artificiali delle Marche - oligotrofici: P. rubescens Lago di Gerosa, MC < 1 µg/l Lago Fiastrone, MC < 1 µg/l Lago Castreccioni, MC 2.5 µg/l Lago alluvionale Trasimeno C. raciborskii specie dominante in estate, con oscillazioni di densità negli ultimi anni. CYN trovata solo una volta in tracce Lago costiero di Massaciuccoli, Microcystis aeruginosa, (2003) fino a 130 µg/l 12

13 Area meridionale e insulare Lago artificiale di Occhito: fioriture significative di P. rubescens ( cell/l, MC µg/l, ~0.3 pg/cell) Bogialli et al arrivo al mare di acqua dal bacino a seguito di forti piogge; controllo delle MC in acqua di mare µg/l e mitili dagli impianti costieri 3-60 ng/g De Pace et al

2013 2009-2010 arrivo al mare di acqua dal bacino a seguito di forti piogge; controllo

14 Area meridionale e insulare Nelle isole essenzialmente bacini artificiali di vari livelli trofici Sicilia: P. rubescens durante i periodi invernali ( ), in diversi bacini eutrofici, con picchi di densità molto elevate ( cell/l, MC 34 µg/l) Naselli Flores et al Microcystis spp. in estate ( ) picchi > cell/l e MC > 2500 µg/l ~ 0.25 pg/cell Naselli Flores e Barone 2003 Sardegna: Dati fra 1990 e 2004 indicavano la dominanza di M. aeruginosa in molti invasi, con presenza di MC (Messineo et al 2009) Dati più recenti evidenziano una riduzione delle biomasse totali, con comunità molto diversificate e dominanze variabili. P. rubescens, M. botrys, Woronichinia naegaeliana, Dolichospermum spp.

2007 Microcystis spp. in estate (1998-2002) picchi > 10 10 cell/l e MC > 2500 µg/l ~ 0.

15 Specie tossiche e cianotossine Dolichospermum lemmermannii, ATX-a (1 solo dato, 0.03 pg/cell), MC??, Italia settentrionale In Danimarca STX e ATX-a(s) Ceppi isolati da: Mar Baltico, Finlandia, Francia, Norvegia, Canada, Egitto producono MC Osservazioni sulla produzione di MC in ceppi isolati di Anabaena spp.: Temperatura (<), intensità di luce (variabile) e concentrazione P (>); differente risposta delle varianti Rapala et al

Norvegia, Canada, Egitto producono MC Osservazioni sulla produzione di MC in ceppi isolati di Anabaena spp.

16 Specie tossiche e cianotossine Aphanizomenon flos-aquae, ATX-a, Italia settentrionale In Germania e Francia produce CYN, dove sembra controllata più da fattori ambientali che genetici sia per la produzione di tossine che per il rilascio attivo all esterno della cellula (T<) Preussel et al 2009 Chrysosporum ovalisporum, CYN 0.13 pg/cell, Italia centrale Anche in altre regioni produce CYN; identificato un cluster genico simile a quello di C. raciborskii; influenza di luce (>) Shalev-Malui et al e della disponibilità di fosforo (controverso) Bar-Yosef et al. 2010; Bacsi et al sulla trascrizione genica di CYN 16

ovalisporum, CYN 0.13 pg/cell, Italia centrale Anche in altre regioni produce CYN; identificato un cluster genico simile a quello di C.

17 Specie tossiche e cianotossine Cylindrospermopsis raciborskii, CYN, pg/cell Italia centrale Ceppi australiani producono CYN; ceppi brasiliani producono STX; la/e tossina/e prodotta/e dal ceppo europeo non è ancora stata individuata Fastner et al. 2003; Acs et al Somiglianza a tossine neurotossiche Vehovszky et al

producono STX; la/e tossina/e prodotta/e dal ceppo europeo non è ancora stata

18 Specie tossiche e cianotossine Microcystis aeruginosa, MC, 0.25 pg/cell, isole Dipende dalla presenza di genotipi tossici; dal tasso di crescita cellulare (e dai fattori che lo influenzano, come i nutrienti); dal tasso di produzione che può variare nel giro di poche ore in funzione della densità cellulare; protezione da stress ossidativo; maggiore fitness in caso di mancanza di CO2 18

dai fattori che lo influenzano, come i nutrienti); dal tasso di produzione che può variare nel

19 Specie tossiche e cianotossine Planktothrix rubescens, MC, 0.43 pg/cell in tutta Italia Poco importante per la balneazione (bloom superficiali in autunno/inverno con eccezioni); La densità algale non è sempre un buon indicatore di una situazione a rischio, 1) la concentrazione delle tossine non è sempre correlabile alla densità cellulare; 2) il rapporto fra genotipo tossico e non tossico è molto variabile; È una specie che può proliferare anche in condizioni di oligotrofia; In caso di utilizzo per acqua potabile, è necessario monitorare anche in estate in prossimità dei punti di captazione dell acqua, generalmente in profondità. 19

indicatore di una situazione a rischio, 1) la concentrazione delle tossine non è sempre correlabile alla densità cellulare; 2) il rapporto fra genotipo tossico

20 Conclusioni Situazione in evoluzione e complessa Tossine prodotte diverse da quelle prodotte in altri paesi Una raccolta di dati più sistematici sulle fioriture e le tossine prodotte dovrebbe permettere di avere un quadro generale più preciso sul reale rischio in Italia 20

sistematici sulle fioriture e le tossine prodotte dovrebbe

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