Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

279

EXTRACELLULAR CARBOHYDRATES RELEASED BY P-LIMITED DIATOMS

Erika Magaletti

1*

, Ranieri Urbani

2

, Paola Sist

2

and Anna Maria Cicero

1

1

ICRAM, via di Casalotti, 300, 00166 Roma, Italy 

2

University of Trieste, Department of Biochemistry, Biophysics and Macromolecular Chemistry, 

via L. Giorgieri, 1, I 34127 Trieste, Italy - * e.magaletti@icram.org

Abstract 

A laboratory study was performed on the extracellular production of carbohydrates by the marine diatoms Cylindrotheca closterium,

Thalassiosira pseudonanaand Skeletonema costatum to investigate the role of P-limitation and growth status on abundance and chemical

characteristics of the released polysaccharides. Inorganic phosphorus depletion caused an increase of total polysaccharides in all species

and a reduction in the molar percentage of glucose. Maximum exopolysaccharide production was found at the transition stage between

exponential and stationary growth phase. 

Key-words: Diatoms, exopolysaccharides, mucilage, phosphorus

Cultures of the marine diatoms Thalassiosira pseudonanaHasle &

Heimdal, Skeletonema costatum(Greville) Cleve and Cylindrotheca

closterium (Ehrenberg) Lewin & Reimann,were isolated from the

Northern Adriatic and maintained in f/2 medium at 18°C, 16:8 h

light:dark cycle, 112 

?

Em

-2 

s

-1

irradiance. Cells were treated with an

antibiotic mix [1] for 24 h. P-replete (P+; 36 

µ

M of P-PO

4

) and P-

deplete treatments (P-; 6 

µ

M of P-PO

4

) were established for each

species in duplicate ?asks.

Cells were enumerated using a Bürker counting chamber and light

microscopy. Nutrient concentrations were determined spectrophoto-

metrically [2], extracellular carbohydrates and aldoses composition

were determined colorimetrically [3] and by gas-chromatography [4],

respectively.

The production of total exopolysaccharides was significantly higher

under the P-depleted condition (P-) compared to the P-replete

condition (P+) (Fig. 1.). Maximum carbohydrate concentrations were

found in T. pseudonana(26.8 

µ

mol C/10

6

cells). The aldose signature

varied according to growth status (Fig. 2A). Glucose was generally

the most abundant monomer during the exponential growth phase. In

the stationary growth, the percentage of glucose decreased and

galactose, mannose, xylose, rhamnose and fucose increased. Changes

in aldoses were most pronounced in C. closterium (Fig. 2B).

The diatom species investigated are commonly foundin the Northern

Adriatic Sea [5]. Species-specific differences in abundance and che-

mical characteristics of the exudates may have an important impact on

the degradability of the exudates, thus in?uencing the dynamics of

organic matter in coastal waters [6].

References

1-Guerrini F., Mazzotti A., Boni L., Pistocchi R., 1998. Bacterial-algal

interactions in polysaccharide production. Aquat. Microb. Ecol., 15: 247-

253.

2-Strickland J.D.H., and Parsons T.R., 1972. A practical handbook of

seawater analysis, 2

nd

edition. Bull. Fish. Res. Bd. Can.

3-Myklestad S., Skanoy E., and Hestmann S., 1997. A sensitive and rapid

method for analysis of dissolved mono- and polysaccharides in seawater.

Mar. Chem., 56: 279-286.

4-Blakeney A.B., Harris P.J., Henry R.J. and Stone B.A., 1983. A simple

and rapid preparation of alditol

acetates for monosaccharide ana-

lysis. Carbohyd. Res.,113: 291-299.

5-Regione Emilia Romagna-ARPA,

Struttura Oceanografica Daphne,

2002. Eutrofizzazione delle acque

costiere dell’Emilia Romagna,

Rapporto 2002. P. 200.

6-Puddu A., Zoppini A., Fazi S.,

Rosati M., Amalfitano S., and

Magaletti E., 2003. Bacterial uptake

of DOM released from P-limited

phytoplankton. FEMS Microbiol.

Ecol. (In press).

Fig. 1. Temporal variation of total extracellular carbohydrates (

µ

mol

C/106 cells) in batch cultures of three diatom species. P+: P-replete; 

P: P-depleted.

Fig. 2. Aldoses composition of dissolved extracellular carbohydrates released by three diatom species under

different growth stages (A.) and nutrient conditions (B.).