THE PARTICULATE ß-DIMETHYLSULPHONIOPROPIONATE (DMSP) LEVELS IN RELATION 

TO PHYTOPLANKTON SPECIES DURING A SPRING BLOOM IN TOULON BAY (FRANCE)

Natacha Jean 

1

, Jean-Louis Jamet 

2*

, Gérard Boge 

2

and Dominique Jamet 

2

1

CNAM / Intechmer E.A 3202 “Environnements Marins Naturels et Contrôlés”, Cherbourg France

2

Université de Toulon et du Var, Equipe de Biologie des Milieux Aquatiques, EBMA, Laboratoire des Processus de Transferts et

d’Echanges En Environnement, EA, La garde, France - * jamet@univ-tln.fr, boge@univ-tln.fr, d.jamet@univ-tln.fr

Abstract

This work investigated the origin of particulate DMSP in a Mediterranean ecosystem perturbed by anthropogenic inputs (Toulon bay,

France). We studied the contribution of phytoplankton species to DMSP levels. Dino?agellates were always predominant in comparison

to Bacillariophyceae and peaked in March-April. The intracellular concentrations of DMSP revealed that Dino?agellates contained about

five times more DMSP than Bacillariophyceae. Alexandrium minutumproduced up to 56% of the DMSP pool. We suggest that the

production of the nitrogenous toxin by Alexandrium minutummay explains its high levels of DMSP synthesis.

Keywords : DMSP; Alexandrium minutum; eutrophication; coastal ecosystem; mediterranean sea

Rapp. Comm. int. Mer Médit., 37,2004

527

Dimethylsulphide (DMS) is the most abundant form of volatile

sulphur in the ocean and is produced by the enzymatic cleavage of ß-

dimethylsulphoniopropionate (DMSP), which is abundant in

phytoplankton (1). It is accepted that DMSP is an osmolyte and a

cryoprotectant for marine algae (2).

We have studied particulate DMSP in Toulon Bay for the size class

5-90 µm to show the contribution of phytoplankton species to DMSP

levels in this perturbed and eutrophic littoral marine ecosystem.

Protein concentrations were used to determine the biomass. To

compare the phytoplankton activity with DMSP synthesis, the

DMSP/protein ratio was calculated.

The temporal evolution showed three peaks (March, June and

September, Fig. 1). The March peak corresponded to the highest total

level of DMSP synthesis (0.58 nanomoles DMSP.µg-1). The 5–90 µm

size class was principally composed of algal cells belonging to the

Dino?agellates or to the Bacillariophyceae. Dino?agellate biomass

and abundance peaked in March-April, whereas Bacillariophyceae

biomass and abundance peaked in October-November. No

relationship (p > 0.1, Spearman test) was found between Bacillario-

phyceae biomass and the DMSP concentration, whereas a significant

correlation was observed between Dino?agellate biomass and DMSP

concentration (r = 0.699; p = 0.011). We have separated Bacilla-

riophyceae and Dino?agellates out of seawater to determine their

respective contributions to DMSP production. Comparison of the

intracellular concentrations of DMSP in the two samples revealed that

Dinoflagellates contained about five times more DMSP than

Bacillariophyceae (Table 1). These results highlight the importance of

Dino?agellates and the minor contribution of Bacillariophyceae in

DMSP production. We had also identify the species implicated in

DMSP synthesis. The peaks of biomass were consistent with peak of

DMSP above all for Alexandrium minutum(Fig. 1). Five

monospecific samples were prepared and analysed for DMSP

contents. The intracellular content per unit of biovolume was highest

in A. minutum(Table 1).

Our results suggest that the semi-enclosed configuration of Toulon

Bay and its exposure to high levels of human activity could lead to

stronger productivity involving high concentrations of DMSP. This

hypothesis is in accordance with (3). In addition, it is generally

accepted that Prymnesiophytes and Dino?agellates produce more

DMSP than Bacillariophyceae. (4) measured similar values in

Dino?agellates (355 to 972 mM). A. minutumproduce toxins such as

PSP (paralytic shellfish poison) and DSP (diarrheic shellfish poison)

(5) and grows better in nitrogen-rich ecosystems. This specific

nitrogen requirement could be due to the production of nitrogenous

precursor of the PSP, called saxitoxin (STX) (6). In the

osmoregulation in algal cells, two compounds could be produced

(DMSP or Glycine betaine, GBT). The production of GBT require

high nitrogen levels. In Toulon Bay, high DMSP levels have been

found in A. minutumsuggesting the preferential synthesis of DMSP

rather than GBT. This suggests that the nitrogen requirement of A.

minutumwas not totally fulfilled in spite of the high nitrate levels.

Table 1. Intracellular concentrations of DMSP in phytoplanktonic algae.

References

1-AckmanR.G., TocherC.S., and Mac Lachlan J.,1966. Occurrence of

dimethyl-ß-propiothetin in marine phytoplankton. J. Fish. Res. Bd.

Canada,23: 357-364.

2-KarstenU., WienckeC., and KirstG.O., 1992. Dimethylsulfoniopro-

pionate (DMSP) accumulation in green macroalgae from polar to

temperate regions: interactive effects of light versussalinity and light

versus temperature. Polar Biol., 12: 603-607.

3-NikiT., KunugiM., KohataK., OtsukiA., 1997. Annual monitoring of

DMS-producing bacteria in Tokyo Bay, Japan, in relation to DMSP. Mar.

Ecol. Progr. Ser., 156: 17-24.

4-BelvisoS., ChristakiU., VidussiF., MartyJ.-C., VilaM., and Delgado

M., 2000. Diel variations of the DMSP-to-chlorophyll ratio in

Northwestern Mediterranean surface waters. J. Mar. Syst., 25: 119-128.

5-LassusP., ArzulG., ErardE., GentienP., and Marcaillou C., 1995.

Phytoplankton time – series data of the French phytoplankton monitoring

network: toxic and dominant species. In: Belin C., Bellaeff B., Raffin B.,

Ibanez F., and M. Rabla M. (eds.), Harmful Marine Algal Blooms,

Technique et Documentation, Lavoisier, Intercept Ltd.

6-PremazziG., and VolterraL., 1993. Microphyte toxins. Joint Research

Center Edition, CE, Ispra, 336 p.

Fig. 1. Relationships between the DMSP / protein ratio (black square)

and the Alexandrium minutum biomass (grey diamond).