Investigation of important steps in Palmaria palmata cultivation

Abstract

Økt etterspørsel av rødalgen Palmaria palmata øker interessen for kultivering av denne arten i Norge. Mer forskning innen viktige trinn i P. palmata kultivering er nødvendig for at stor skala kultivering skal bli mulig. I denne masteroppgaven var det ønskelig å undersøke livsstadier av P. palmata for å kunne løse noen av flaskehalsene i P. palmata kultivering.

En undersøkelse av den helårlige helse og reproduktive statusen av P. palmata i Trondheim viste at innsamling av sporofytter gjennom vinteren kan sikre høyt antall fertile of friske sporofytter passende for sporeslipp (høyest i januar). Undersøkelsen så også på distribusjonen av fertile tetrasporofytter og fertile hann gametofytter, og forslår at høy tilgjengelighet (20-40 %) av fertile hann gametofytter gjennom den reproduktive sesongen kan bli utnyttet.

To sporeslipp forsøk over tre dager, et i januar og et i november, undersøkte når sporeslipp har den høyeste tettheten. Sporeslipp raten syntes å være sesongavhengig, og sporeslipp med sori fra sporofytter innsamlet innenfor den reproduktive sesongen demonstrerte høyest spore tetthet etter 28 timer sporeslipp.

Effekten av fire desinfeksjonsmidler ved ulike konsentrasjoner var undersøkt for å redusere diatom kontaminering. Den mest lovende desinfiserings behandlingen var å senke sori fra sporofytter innsamlet i den reproduktive sesongen i 0,5 mL L-1 germanium dioxide løsning (GeO2) i 2 minutter i en eksponeringstemperatur på 10°C etterfulgt av to rensende bad med sterilt sjøvann i 30 sekunder. Denne behandlingen redusere diatom kontamineringen signifikant uten å påvirke utviklingen og overlevelsen til kimplantene og gav de lengste kimplantene etter 21 dages inkubering. Desinfisering av sori fra sporofytter innsamlet utenom den reproduktive sesongen i GeO2 viste en forsinkende effekt på spore til kimplante utviklingen. 0,1 mL L-1 GeO2 tilsatt i vekstmediet i P. palmata kulturer var også undersøkt som en måte å kontrollere diatom kontaminering. Tilsetningen av GeO2 viste ingen signifikant effekt på kimplante overlevelse. Sori desinfisert med 0,02 % og 0,2 % Lugol, 1 % og 7 % eddiksyre of 300 ppm og 600 ppm natriumhyperkloritt reduserte teraspore overlevelsen og bør ikke anbefales i P. palmata kultivering.

Denne masteroppgaven inkluderer også den første utplasseringen av kultiverte P. palmata kimplanter i norsk farvann. Kimplanter ble utplassert på nett og tau i en integrert multitrofisk akvakultur (IMTA) lokalitet, og kimplanter på nett viste vellykket vekst etter 4 måneder i sjø.

Increased demand of the red macroalgae Palmaria palmata raises the interest of cultivating this specie in Norway. More research within important steps in P. palmata cultivation is necessary in order for successful large-scale cultivation. In this present thesis, it was desirable to investigate life stages of P. palmata to solve some of the bottleneck in P. palmata seedling cultivation.

A survey on the year-round health and reproductive status of P. palmata in Trondheim revealed that collecting sporophytes during winter may secure high amount of fertile and healthy sporophytes suitable for spore release (highest in January). The survey also investigated the distribution of fertile tetraporophytes and fertile male gametophytes, suggesting that high availability (20- 40 %) of fertile male gametophytes during the reproduction season can be utilize.

Two spore release trials over three days, one in January and one in November, examined when spore release had its highest density. Spore release rate seemed to be seasonal dependent, and spore release with sori from sporophytes collected within the reproductive season demonstrated highest spore density after 28 hours of spore release.

The effect of four chemical disinfectants at different concentrations was investigated in order to reduce diatom contamination. The most promising disinfection treatments was immerging sori from sporophytes collected within the reproductive season in 0.5 mL L-1 germanium dioxide solution (GeO2) for 2 minutes in an exposure temperature of 10 °C followed by two rinsing baths of sterile seawater for 30 seconds. This treatment significantly reduced diatom contamination without affecting seedling development and survival and gave the longest seedlings after 21 days of incubation. Disinfection of sori from sporophytes collected outside the reproductive season in GeO2 showed a delaying effect on spore to seedling development. 0.1 mL L-1 GeO2 added in growth medium in P. palmata cultures was also investigated as a way of controlling diatom contamination. The addition of GeO2 showed no significant effect on seedling survival. Sori disinfection with 0.02 % and 0.2 % Lugol, 1 % and 7 % acidic acid and 300 ppm and 600 ppm of sodium hypochlorite reduced tetraspore survival and should not be recommended in P. palmata cultivation.

The present study also includes the first deployment of cultivated P. palmata seedling in Norwegian waters. Seedlings were deployed on nets and strings in an integrated multitrophic aquaculture (IMTA) farm, and seedling on nets showed successful growth after 4 months in sea.