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La región de la plataforma patagónica es considerada una de las áreas de mayor productividad biológica a nivel mundial. Sin embargo, es muy escaso el conocimiento sobre las comunidades fitoplanctónicas, en particular los estudios sobre la diversidad y abundancia de los organismos que componen las fracciones más pequeñas (< 3 µm) por las dificultades que ofrece su tamaño para su estudio con herramientas tradicionales. El objetivo de este trabajo fue caracterizar la diversidad de organismos picoeucariotas fotosintéticos, en la plataforma patagónica del Mar Argentino aplicando una combinación de métodos moleculares y microscópicos. Las muestras de agua superficial fueron colectadas durante la Campaña GEF-Patagonia II del buque oceanográfico ARA Puerto Deseado (marzo de 2006) en 4 estaciones ubicadas en dos secciones en el área del talud frente a Península Valdés y a Puerto Deseado respectivamente. Cada muestra fue filtrada para retener la fracción de interés (< 3 µm) y se extrajo el ADN total a partir del filtro. Se amplificaron por PCR (Reacción en cadena de la Polimerasa) utilizando los cebadores EUKfF y 1055R los ADNr 18S. Con los productos de amplificación se generaron bibliotecas en Escherichia coli y se secuenciaron insertos de las cuatro muestras. Las secuencias fueron comparadas con las disponibles en bases de datos públicas (NCBI, http://www.ncbi.nlm.nih.gov/). Se registraron secuencias pertenecientes a: Haptophyta, Dinophyceae, Prasinophyceae, Bacillariophyceae, Cryptophyceae, Picobiliphyta y Pelagophyceae. Además otras correspondientes a organismos heterotróficos como Alveolados (Dinophyceae y Ciliophora), Stramenopilos, Cercozoa, Apuzoa y Katablepharidae. Estos resultados constituyen los primeros aportes al conocimiento de la diversidad de los componentes más pequeños del plancton en la región de la plataforma patagónica del Mar Argentino.