Добавление ауксина в условиях ограничения азота увеличивает содержание олеиновой кислоты и МНЖК в биомассе Eustigmatoscalaminaris с потенциалом для производства биодизельного топлива.

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 594 (2023) Цитировать эту статью

824 доступа

1 Цитаты

Подробности о метриках

Благодаря своему потенциалу накопления липидов микроводоросли широко изучаются с точки зрения их использования в производстве биодизеля. Настоящее исследование было направлено на определение изменений в производстве биомассы, биохимическом составе, накоплении и распределении жирных кислот в нейтральных липидах, гликолипидах, фосфолипидах и биодизельных свойствах почвенной микроводоросли Eustigmatoscalaminaris в ответ на различные уровни азотного стресса и индола-3. -добавка уксусной кислоты. Наибольшая скорость роста, наибольшее содержание липидов и суточная липидная продуктивность отмечены при ограничении азота до 25% при добавлении ИУК. Увеличение NL было связано с нутриентным стрессом. Увеличение уровня ГЛ и ФЛ зафиксировано при уменьшении содержания азота (25% N) и добавлении ИУК. Газохроматографический/масс-спектрометрический анализ показал, что C16:0, C16:1 и C18:1 являются основными жирными кислотами в липидах E.calaminaris. Как показал липидомный анализ, добавление ИУК в вариантах с ограничением азота повышало содержание ТАГ в С18:1 и мононенасыщенных жирных кислотах. Текущие результаты указывают на потенциальную стратегию улучшения профиля жирных кислот в нейтральных липидах и высокий потенциал E.calaminaris для применения в биодизельном топливе.

Благодаря способности синтезировать и накапливать липиды, в частности триацилглицериды (ТАГ), биомасса одноклеточных водорослей является одним из перспективных субстратов для производства биодизеля1. В связи с различными физиологическими функциями липидов их содержание и состав в клетках водорослей варьируют в зависимости от вида и условий окружающей среды. По их составу выделяют следующие классы липидов: нейтральные липиды (НЛ) и полярные липиды, т. е. гликолипиды (ГЛ) и фосфолипиды (ФЛ). Класс НЛ представлен преимущественно триацилглицеридами, служащими запасным материалом в клетках. ГЛ являются основными компонентами тилакоидов, а ФЛ — компонентами клеточных мембран и органелл2. Скорость синтеза и накопления нейтральных липидов или структурных полярных липидов меняется в зависимости, например, от условий роста. В благоприятных условиях окружающей среды водоросли синтезируют липиды в форме фосфолипидов в клеточных мембранах3. Стрессовые факторы, присутствующие в окружающей среде, вызывают изменения в росте и метаболизме клеток водорослей. Как показано в современной литературе, дефицит азота способствует накоплению липидов1,4. Вследствие образования избытка активных форм кислорода в условиях стресса, накопление липидов сопровождается торможением деления клеток водорослей4. Ауксины – это растительные гормоны, функция которых связана с детоксикацией активных форм кислорода5. Сообщалось, что ауксин индол-3-уксусной кислоты усиливает регуляцию роста и метаболизма зеленых водорослей6,7,8. В современной литературе приводятся данные о влиянии индол-3-уксусной кислоты в условиях азотного стресса на рост и клеточный состав микроводорослей9. Однако нет подробной липидомной информации об изменениях, вызванных профилем жирных кислот (включая жирные кислоты в отдельных классах липидов с особым вниманием к нейтральным липидам) в ответ на ограничение азота и добавление экзогенной индол-3-уксусной кислоты. Примечательно, что на пригодность сырья для производства биодизеля влияет не только количество отдельных классов липидов, но и профиль жирных кислот в нейтральных липидах. Микроводоросли Eustigmaphycean считаются перспективным материалом для промышленного применения благодаря их способности производить жирные кислоты10. Некоторые виды, принадлежащие к классу Eustigmatophyceae, например морские виды Nannochromophypsis, считаются модельными маслянистыми видами и широко исследуются. Напротив, лишь немногие исследования были сосредоточены на штаммах Eustigmatos, встречающихся в почве; кроме того, биотехнологический потенциал этих водорослей еще не изучен11. До сих пор водоросли Eustigmatophyceae рода Nannochromiss, Trachydiscusminutus, Vischeri и Eustigmatos magnus анализировались только с точки зрения их способности синтезировать липидные соединения4,11,12,13. Широкое использование Nannochromis spp. в биотехнологии предполагает, что и другие виды Eustigmatophyceae могут характеризоваться большим биотехнологическим потенциалом. Eustigmatoscalaminaris (Eustigmatophyceae) — это одноклеточные кокковидные водоросли, выделенные из отвалов каламиновых шахт, липидный профиль которых еще не охарактеризован14,15.