Effekten af lyskvalitet på isoflagellaters vækst og syntese af bioaktive produkter
Marine mikroalger er en multifunktionel cellefabrik, der kan syntetisere forskellige aktive produkter som pigmenter, polysaccharider og flerumættede fedtsyrer (PUFA'er). De bruges i vid udstrækning i fødevarer, medicin, foder, kosmetik og andre områder. Blandt de mange marine mikroalgearter har Isochrysis fordelene ved hurtig vækst, høj fotosyntetisk effektivitet, stærk synteseevne af fucoxanthin og flerumættede fedtsyrer (PUFA'er, såsom octadecatetraensyre og docosahexaensyre) og ingen cellevægsstruktur. Den har tiltrukket sig opmærksomhed fra forskere og mikroalgeentreprenører og er blevet anvendt i udviklingen af funktionelle fødevarer som pasta, kiks og yoghurt. Der er forskningsrapporter om, at fucoxanthin har vist sig at have forskellige farmakologiske virkninger såsom antiinflammatorisk, anti-fedme, anti-cancer, antibakteriel, neurobeskyttende, fremme af aksonal vækst, forbedre stofskiftet og behandle luftvejssygdomme; flerumættede fedtsyrer kan også forbedre diabetes og osteoporose; ekstracellulære polysaccharider kan fremme stofskiftet og forbedre kroppens immunitet. Derfor er det af stor betydning at udvikle fucoxanthin og flerumættede fedtsyrer til brug i fødevarer ved hjælp af den samme piskeguldalge.
Lyskvaliteten er en af de vigtige faktorer, der påvirker væksten og produktsyntesen i fotosyntetiske autotrofe mikroalgeceller. Forskellige lyskvaliteter har forskellige egenskaber som f.eks. fotonfluxtæthed og spektral bølgelængde, som påvirker den fotosyntetiske effektivitet og kulstofbindingen i fotosyntetiske autotrofe mikroalgeceller og udviser forskelle i cellevækst og produktsyntese. Tidligere undersøgelser har vist, at der er betydelige forskelle i udvælgelsen af lyskvalitet blandt forskellige kilder til dinoflagellater. Che et al. fandt for eksempel, at det højeste olieindhold (62,5%) kan opnås ved først at dyrke dinoflagellaten med blandet lys (blåt og rødt lys) fra Korean Marine Microalgae Culture Center, efterfulgt af dyrkning med grønt lys. Bu et al. fandt, at Isochrysis zhanjiangensis udviste den højeste vækstrate under røde lysforhold i Zhanjiang; Mikroalgeceller, der dyrkes med grønt lys, har dog det højeste klorofylindhold. Det er værd at bemærke, at forskere i forskningen i effekten af lyskvalitet på syntesen af bioaktive produkter af dinoflagellater kun fokuserer på indflydelsen af lyskvalitet på syntesen af et bestemt aktivt produkt i dinoflagellatceller. Men som tidligere nævnt syntetiserer Chlamydomonas reinhardtii fucoxanthin og flerumættede fedtsyreaktive stoffer. Baseret på dette er det nødvendigt at screene en passende lyskvalitet gennem forskningsarbejde for at opnå en balance mellem den synergistiske syntese af fucoxanthin og flerumættede fedtsyrer i isoflagellater for at maksimere algecellernes syntese af deres aktive stoffer.
Tidligere forskning fra vores forskningsgruppe har vist, at bæredygtig regenerering af olie og fucoxanthin kan opnås ved at bruge en semikontinuerlig dyrkningsmetode (suppleret med kvælstof og fosforsyre under dyrkningsprocessen) til at dyrke Isochrysis sp. ISO-FJ i en fotoreaktor af søjletypen i pilotskala (50L). Derfor valgte denne undersøgelse Isochrysis sp. ISO-FJ som udgangsstamme for at undersøge virkningerne af tre lyskvaliteter (hvidt lys, rødt lys og grønt lys) på den synergistiske syntese af fucoxanthin og flerumættede fedtsyrer af Isochrysis sp., hvilket giver et videnskabeligt grundlag for regulering af Isochrysis sp. vækst og syntese af aktive produkter i pilotskala.

Dette eksperiment undersøgte virkningerne af tre forskellige lyskvaliteter, nemlig hvidt lys (400-700 nm), rødt lys (620-650 nm) og grønt lys (500-580 nm), på væksten og ophobningen af bioaktive produkter i Chlamydomonas reinhardtii. Forsøgsresultaterne viste, at forskellige lyskvaliteter ville påvirke væksten og den synergistiske syntese af bioaktive produkter fra isoflagellater betydeligt. Med hensyn til mikroalgernes cellevækst er brugen af hvidt lys til dyrkning af dinoflagellater sammenlignet med de røde og grønne lysgrupper mere befordrende for væksten af algeceller og optagelsen af nitratkvælstof. Med hensyn til syntese af bioaktive stoffer kan algecellerne blandt de tre udvalgte lyskvaliteter syntetisere de største mængder fucoxanthin, ekstracellulære polysaccharider og PUFA'er under grønne lysforhold. Ud fra dette kan man se, at hvidt lys kan fremme væksten af dinoflagellater, mens grønt lys er mere befordrende for ophobningen af bioaktive stoffer. I fremtiden kan en totrinsmetode (først dyrkning med hvidt lys og derefter dyrkning med grønt lys) bruges til at dyrke isoflagellater og undersøge, om den kan forbedre cellevæksten og syntesen af bioaktive stoffer i isoflagellater betydeligt og fremme produktionen af bioaktive stoffer i isoflagellater i stor skala.