METABARCODING E MICROSCOPIA OTTICA PER IL MONITORAGGIO DELLE MICROALGHE TOSSICHE IN NORD ADRIATICO

The Northern Adriatic Sea is a highly productive yet vulnerable ecosystem, characterized by strong anthropogenic pressures and marked hydrological and climatic variability. In this context, phyto- plankton plays a crucial role not only in sustaining primary productivity but also as a potential driver of harmful algal blooms (HABs), events capable of compromising ecosystem health, mussel farming, and coastal economies. The aim of this study was to characterize the potentially toxic phytoplankton community at the LTER station of Senigallia (SG01) from January 2018 to September 2024, through an integrated approach combining light microscopy (LM) and DNA metabarcoding (MB). The collected samples were subjected to both morphological and molecular analyses based on the amplification of the V4 and V9 regions of the 18S rRNA gene. Sequences were processed with the QIIME2 pipeline and taxonomically assigned using the PR2 and SILVA databases. To reduce biases linked to variable rRNA gene copy numbers across taxa, metabarcoding data were normalized by applying correction factors (CF). The results highlighted significant differences between markers, databases, and methodologies. The V9 region captured higher overall species richness, whereas the V4 region provided more accurate classification of diatoms and dinoflagellates. PR2 proved more detailed for protists, while SILVA offered broader coverage, though sometimes with more conserva- tive classifications. The application of CF reduced the overestimation of dinoflagellates, highlighting raphidophyceae and toxic flagellates such as Heterosigma akashiwo and Chattonella spp., known for their role in ichthyotoxic events. Comparison with microscopy confirmed the predominance of the genus Pseudo-nitzschia among the toxic microalgae but also revealed the limitations of LM in de- tecting small-sized microalgae and cryptic taxa. Overall, the study demonstrates that no single method is sufficient to exhaustively describe the toxic phytoplankton community of the Northern Adriatic Sea. The integration of LM, MB with dual markers, multiple databases, and the application of CFs represents the most robust strategy for accurate HAB monitoring, with crucial implications for the ecological, sanitary, and economic risk management of Mediterranean coastal areas.

Il Mar Adriatico settentrionale rappresenta un ecosistema altamente produttivo ma al contempo vul- nerabile, caratterizzato da intense pressioni antropiche e da una notevole variabilità idrologica e cli- matica. In tale contesto, il fitoplancton riveste un ruolo cruciale non solo per la produttività primaria, ma anche per la potenziale comparsa di fioriture algali nocive (HABs), eventi capaci di compromet- tere la salute degli ecosistemi, la mitilicoltura e l’economia costiera. L’obiettivo di questo studio è stato caratterizzare le specie fitoplanctoniche potenzialmente tossiche presso il sito LTER SG01 nel periodo gennaio 2018–settembre 2024, mediante un approccio integrato che combina microscopia ottica (LM) e DNA metabarcoding (MB). I campioni raccolti sono stati sottoposti a analisi morfolo- giche e molecolari basate sull’amplificazione delle regioni V4 e V9 del gene 18S rRNA, con succes- siva elaborazione delle sequenze tramite QIIME2 e assegnazione tassonomica mediante i database PR2 e SILVA. Per ridurre i bias dovuti al diverso numero di copie geniche tra taxa, ai dati di MB sono stati applicati fattori di correzione (CF). I risultati hanno evidenziato differenze significative tra marker, database e metodologie. Il V9 ha intercettato una maggiore ricchezza complessiva di specie, mentre il V4 ha garantito una classificazione più accurata di diatomee e dinoflagellate. PR2 si è rile- vato più dettagliato per i protisti, mentre SILVA ha offerto una copertura più ampia, ma talvolta più conservativa. L’applicazione dei CF ha ridimensionato la sovrastima delle dinoflagellate, mettendo in evidenza rafidoficee tossiche come Heterosigma akashiwo e Chattonella spp., note per il loro ruolo in eventi ittiotossici. Il confronto con la microscopia ha confermato la predominanza del genere Pseudo-nitzschia tra le microalghe tossiche, ma ha anche mostrato i limiti di questa tecnica nella rilevazione di microalghe di piccole dimensioni e di taxa criptici. Nel complesso, lo studio dimostra che nessun approccio, considerato singolarmente, è sufficiente a descrivere esaustivamente la comu- nità fitoplanctonica tossica del Nord Adriatico. L’integrazione di LM, MB con doppi marker, data- base multipli e l’utilizzo di fattori di correzione rappresenta quindi la strategia più solida per un mo- nitoraggio accurato delle HABs, con implicazioni fondamentali per la gestione del rischio ecologico, sanitario ed economico nelle aree costiere del Mediterraneo.