Horseshoe adasından(antartika) izole edilen chloroidium saccharophilum asya23 mikroalginin element manipülasyonuna verdiği fizyolojik yanıtlar

Abstract

Mikroalglerin içerdiği karbonhidrat, protein, yağ asitleri ve klorofil gibi önemli metabolitler biyoyakıt üretimi, gıda ve insan sağlığı ve kozmetik sektörü başta olmak üzere biyoteknoloji alanında sıklıkla kullanılmaktadır ve bu alanda çalışmalar devam etmektedir. Mikroalgler geliştirdikleri adaptasyon mekanizmalarından dolayı çeşitli ortam koşullarında yaşamlarını sürdürebilmektedirler ve bu adaptasyonları metabolik içeriklerinde ve morfolojik yapılarında gerçekleştirdikleri değişimler sayesinde sağlayabilmektedirler. Antarktika kıtası, mikroalglerin çeşitli yaşam habitatları arasında bulunmaktadır, kuru ve soğuk iklimi sebebiyle burada yaşayan mikroalgler psikofilik olarak değerlendirilmektedirler. Bu stres koşulları altında yaşayan mikroalglerin metabolit oranlarında değişimler görülmektedir. Bu çalışmada Antarktika'nın Horseshoe adasından izole edilen Chloroidium saccharophilum ASYA23 mikroalginin azot (N) ve magnezyum (Mg) açlığına cevapta sergilediği fizyolojik cevaplar irdelenmiştir. Yapılan çalışmada N açlığının mikroalg büyümesi, fotosentez ve solunum hızı, toplam klorofil ve karotenoid içerikleri ilk günlerden itibaren önemli oranda baskıladığı, sakkarit üretimini ise artırdığı anlaşılmıştır. Yine N-açlığı toplam protein ve lipit üretimi üzerine ilk 14 günlük inkübasyonda önemli bir değişime sebep olmamış, ancak ilerleyen günlerde protein içeriğindeki önemli azalmaya karşılık lipit üretmi artmıştır. Öte yandan Mg açlığı ilk günlerde büyüme ile birlikte yuklarıda belirtilen ölçümlerde önemli bir değişikliğe sebep olmamış, inkübasyonun 14. gününden itibaren N-açlığı ile elde edilen verilerle örtüşen sonuçlar elde edilmiştir. FTIR analizleri ve floresan boyama ile elde edilen veriler spektrofotometrik ölçümleri doğrular niteliktedir. Azot ve Mg eksik olan besiyerlerinde ku?ltu?re edilen migroalglerin yag? asitlerindeki deg?is?imlerini belirlemek ic?in mikroalglerden elde edilen lipit, Gaz Kromatografi Alev I?yonlas?malı Dedekto?r (GC-FID) cihazı ile incelenmis?tir. Mikroalgin içerdiği yağ asitlerinin doymamışlık derecesi yüksek düzeyde (%82,78) belirlenmiştir. Chloroidium saccarophilum ASYA23 mikroalgi N ve Mg açlığına bırakıldığında 21 günlük inkübasyon sonrasında doymamışlık derecesinin sırasıyla %106,24 ve %100,58 düzeyine çıktığı kaydedilmiştir. Sonuç olarak Antarktika'da psikofilik şartlar altıda yetişen bir tür olan Chloroidium saccharophilum ASYA23 mikroalginin çoklu doymamış yağ asidi (ÇDYA) üretimi için kullanılabilecek potansiyel bir mikroalg olduğu, N ya da Mg açlığı uygulamasının bu mikroalgden ÇDYA üretimi amacıyla kullanılabilecek yaklaşımlar olduğu değerlendirilmiştir.

Important metabolites such as carbohydrates, proteins, fatty acids and chlorophyll contained in microalgae are frequently used in the field of biotechnology, especially in the biofuel production, food and human health and cosmetics sector, and studies in this field continue. Microalgae can survive in various environmental conditions due to the adaptation mechanisms they have developed, and they can achieve these adaptations through changes in their metabolic contents and morphological structures.The Antarctic continent is among the various habitats of microalgae, and microalgae living here are considered psychophilic due to its dry and cold climate. Changes are observed in the metabolite ratios of microalgae living under these stress conditions. In this study, the physiological responses of the miScroalgae Chloroidium saccharophilum ASYA23 isolated from Horseshoe Island in Antarctica in response to nitrogen (N) and magnesium (Mg) starvation were examined.In the study, it was understood that N starvation significantly suppressed microalgae growth, photosynthesis and respiration rate, total chlorophyll and carotenoid contents from the first days and increased saccharide production.Again, N-starvation did not cause a significant change on total protein and lipid production in the first 14 days of incubation, but lipid production increased in the following days despite the significant decrease in protein content.On the other hand, Mg starvation did not cause a significant change in the above-mentioned measurements with growth in the first days, and results were obtained from the 14th day of incubation, which overlapped with the data obtained with N-starvation.Data obtained by FTIR analyzes and fluorescent staining confirm the spectrophotometric measurements. In order to determine the changes in fatty acids of migroalgae cultured in nitrogen and Mg deficient media, the lipid obtained from microalgae was examined with a Gas Chromatography Flame Ionization Detector (GC-FID). The degree of unsaturation of the fatty acids contained in microalgin was determined at a high level (82.78%). When Chloroidium saccarophilum ASYA23 microalgae was starved for N and Mg, the degree of unsaturation increased to 106.24% and 100.58%, respectively, after 21 days of incubation. As a result, it has been evaluated that the microalgae Chloroidium saccharophilum ASYA23, a species grown under psychophilic conditions in Antarctica, is a potential microalgae that can be used for polyunsaturated fatty acid (PUFA) production, and N or Mg starvation is the approach that can be used for PUFA production from this microalgae.