Screening for biological activities with application in aquaculture in halophytes from the Algarve coastline

• Author(s): Palmeira, João Pedro
• Date: 2013
• Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.1/5784
• Origin: Sapientia - Universidade do Algarve
• Subject(s): Aquacultura; Patogénese; Halófitas; Plantas; Extrato
• Document Type: Master thesis
• Language: English
• Advisor(s): Varela, João
• Contributor(s): Sapientia

Description

Infectious diseases often hamper the production of aquatic organisms in aquaculture systems, causing economical losses, environmental problems and consumer safety issues. The conventional way aquaculture producers had to control pathogens was by means of synthetic antibiotics and chemicals. This procedure had consequences in the emergence of more resilient pathogens, drug contamination of seafood products and local ecosystems. To avoid the repercussions of antibiotic use, vaccination has greatly replaced human drugs in western fish farms. However there is still massive unregulated antibiotic use in third world fish farms, so less expensive therapeutic alternatives for drugs are desperately needed. An alternative way to achieve disease control in aquaculture is by using natural bioactive organic compounds with antibiotic, antioxidant and/or immunostimulant properties. Such diverse biomolecules occur in bacteria, algae, fungi, higher plants and other organisms. Fatty acids, nucleotides, monosaccharides, polysaccharides, peptides, polyphenols and terpenoids, are examples of these substances. One promising source of bioactive compounds are salt tolerant plants. Halophytes have more molecular resources and defence mechanisms, when compared with other tracheophytes, to deal with the oxidative stresses of their habitat. Many halophytes have been used as a traditional food and medical supply, especially by African and Asian cultures. This scientific work evaluated the antibiotic, antioxidant, immunostimulant and metal chelating properties of Atriplex halimus L., Arthrocnemum macrostachyum Moric., Carpobrotus edulis L., Juncus acutus L. and Plantago coronopus L., from the Algarve coast. The antibiotic properties were tested against Listonella anguillarum, Photobacterium damselae piscicida and Vibrio fischeri. The immunostimulant properties were tested with cytochrome c and Griess assays on Sparus aurata head-kidney phagocytes. J. acutus ether extract inhibited the growth of P. damselae piscicida. A. macrostachyum, A. halimus, C. edulis, Juncus acutus and P. coronopus displayed antioxidant, copper chelating and iron chelating properties. These plants show potential as sources of bioactive compounds with application in aquaculture and in other fields.

A produção de organismos aquáticos em sistemas de aquacultura é frequentemente afectada pelo surgimento de doenças infecciosas, sendo a causa de perdas económicas, problemas ambientais e colocando em risco a segurança do consumidor. A forma convencional de controlo de agentes patogénicos era por meio de antibióticos e compostos sintéticos. Este procedimento teve no entanto consequências sob a forma de agentes patogénicos mais resistentes, assim como a contaminação química dos produtos de aquacultura e dos ecossistemas locais. Para evitar os efeitos nefastos do uso de antibióticos, estes foram grandemente substituídos pela vacinação em aquaculturas de países ocidentais. Existe no entanto ainda um uso massivo de antibióticos em sistemas de produção do terceiro mundo, pelo que são necessárias alternativas terapêuticas de baixo custo. Uma forma alternativa de conseguir o controlo de doenças em aquacultura, é pelo uso de compostos orgânicos bioactivos com propriedades antibióticas, antioxidantes e imuno-estimulantes. Estas biomoléculas existem naturalmente em bactérias, algas, fungos, plantas superiores e outros organismos. Ácidos gordos, nucleótidos, monossacarídeos, polissacarídeos, peptídeos, polifenóis e terpenóides são exemplos destas substâncias. Uma fonte promissora de compostos bioactivos são as halófitas ou plantas tolerantes ao sal. Em comparação com outras traqueófitas, as halófitas têm mais defesas moleculares, de forma a lidarem com o stress oxidativo do seu habitat. Muitas halófitas foram tradicionalmente usadas como um recurso alimentar e medicinal por culturas africanas e asiáticas. Este trabalho cientifico avaliou as propriedades antibióticas, antioxidantes, imuno-estimulantes e quelantes de metais de: Atriplex halimus L., Arthrocnemum macrostachyum Moric., Carpobrotus edulis L., Juncus acutus L. e Plantago coronopus L., provenientes da costa Algarvia. As propriedades antibióticas foram testadas contra: Listonella anguillarum, Photobacterium damselae piscicida e Vibrio fischeri. As propriedades imunoestimulantes foram testadas com ensaios de cytochrome c e Griess em fagócitos provenientes de Sparus aurata. O extrato de éter de J. acutus inibiu o crescimento de P. damselae piscicida. A. halimus, A. macrostachyum, C. edulis, J. acutus e P. coronopus exibiram propriedades antioxidantes e quelantes para cobre e ferro. Estas halófitas mostram potencial como fontes de compostos bioactivos com aplicação em aquacultura e outras áreas.