Кількісне визначення внеску солоності, освітленості та дефіциту біогенів у вихід клітин і накопичення В-каротину в культурі Dunaliella salina (Chlorophyta)

Abstract

Метою дослідження було кількісне визначення внеску солоності, освітленості, нітрату, фосфату та їхної взаємодії до врожаю Dunaliella salina за кількістю клітин та накопиченням В-каротину. Щоб запобігти змішенню ефектів факторів-умов з вичерпанням факторів-ресурсів, водорість вирощували в періодичній культурі з підживленням. В дослідженому діапазоні факторів (освітленість 2–8 клк, солоність 1–4 M NaCl, KNO3 0–80 мг/л, K2HPO4 0–10 мг/л), нітрат і фосфат сильніше впливали на продуктивність культури за кількістю клітин та накопиченням В-каротину, ніж солоність та освітленість. Вплив солоності та освітленості залежав від біогенів та попередньої забезпеченості інокуляту ними. Загальна сила впливу 2 біогенів на врожай клітин складала 0,59 для неголодуючого за біогенами інокуляту та 0,43 для голодуючого інокуляту, тоді як загальна сила впливу факторів-умов – 0,10 та 0,12 відповідно. Щодо вмісту -каротину в клітинах, загальна сила впливу біогенів на клітини, вирощені з неголодуючого та голодуючого інокулятів дорівнювали 0,71 та 0,58, і факторів умов – 0,8 та 0,5 відповідно. Залишкова дисперсія врожаю клітин і вмісту В-каротину в клітинах була віднесена до взаємодії солоності та освітленості з біогенами. Поєднання високих значень солоності та освітленості мало свій власний, не змішаний з вичерпанням поживних елементів, але менший індукуючий вплив на накопичення -каротину. Найбільший вміст В-каротину 53 пг на клітину спостерігався в культурі, вирощеній з голодуючого інокуляту за дефіциту фосфору. Поєднання високих значень солоності та освітленості давало 17 пг В-каротину на клітину порівняно з близько 5 пг за оптимальних умов культивування. Дозування біогенів має бути найпотужнішим інструментом управління біосинтезом в культурі D. salina. Целью исследования было количественное определение вклада солености, освещенности, нитрата, фосфата и их взаимодействия в урожай Dunaliella salina по количеству клеток и накоплению -каротина. Чтобы предотвратить смешение эффектов факторов-условий с исчерпанием факторов-ресурсов, водоросль выращивали в периодической культуре с подпиткой. В исследованном диапазоне факторов (освещенность 2–8 клк, соленость 1–4 M NaCl, KNO3 0–80 мг/л, K2HPO4 0– 10 мг/л), нитрат и фосфат сильнее влияли на продуктивность культуры по количеству клеток и накоплению -каротина, чем соленость и освещенность. Влияние солености о освещенности зависело от биогенов и предшествовашей обеспеченности инокулята ними. Суммарная сила действия 2 биогенов на урожай клеток составляла 0,59 для неголодающего по биогенам инокулята и 0,43 для голодающего инокулята, тогда как суммарная сила действия факторов-условий – 0,10 и 0,12 соответственно. По содержанию -каротина в клетках, суммарная сила действия биогенов на клетки, выращенные из неголодающего и голодающего инокулятов составила 0,71 и 0,58, а факторов условий – 0,8 и 0,5 соответственно. Остаточная дисперсия урожая клеток и содержания В-каротина в клетках была отнесена к взаимодействию солености и освещенности с биогенами. Сочетание высоких значений солености и освещенности имело свое собственное, не смешанное с исчерпанием питательных элементов, но меньшее индуцирующее влияние на накопление В-каротина. Наибольшее содержание В-каротина 53 пг на клетку наблюдалось в культуре, выращенной из голодающего инокулята при дефиците фосфора. Сочетание высоких значений солености и освещенности давало 17 пг В-каротина на клетку по сравнению с около 5 пг при оптимальных условиях культивирования. Дозирование биогенов должно быть самым мощным инструментом управления биосинтезом в культуре D. salina. The purpose of the study was to evaluate the contribution of salinity, irradiance, nitrate and phosphate, and their interactions into the yield of cell number and В-carotene accumulation in Dunaliella salina. To avoid confounding of the effects of factors-conditions by the depletion of factors-resources, the alga was grown in fed-batch culture. In the level ranges of the experimental factors (irradiance 2–8 klx, salinity 1–4 M NaCl, KNO3 0–80 mg L-1, K2HPO4 0–10 mg L-1), nitrate and phosphate influenced the productivity of culture by cell number and -carotene accumulation more strongly than salinity and irradiance. Effects of salinity and irradiance depended on nutrients and their pre-supply to the inoculum. Total effect size 2 of nutrients on cell yield comprised 0,59 for non-starved and 0,43 for starved inoculum, whereas total effect size of factors-conditions – 0,10 and 0,12 correspondingly. As to cellular В-carotene content, total effect size of nutrients on the cells grown from nonstarved and starved inoculum was 0,71 and 0,58, and of factors conditions – 0,8 and 0,5 correspondingly. Remained variances of cell yield and В-carotene content were attributed to the interactions of salinity and irradiance with the nutrients. The combination of high values of salinity and irradiance exerted its own, unconfounded by depletion of nutrients, but lower influence on В-carotene accumulation. The highest В-carotene content of 53 pg per cell was observed in the culture grown from the starved inoculum at the deficiency of phosphorus. Combination of high salinity and irradiance values yielded 17 pg of В-carotene per cell compared to about 5 pg under the optimal culture conditions. Controll nutrient supply would be the most powerful tool for biosynthesis control in D. salina culture