A fényminőség hatása az izoflagellák növekedésére és bioaktív termékeinek szintézisére
A tengeri mikroalgák olyan multifunkcionális sejtgyárak, amelyek különböző aktív termékeket, például pigmenteket, poliszacharidokat és többszörösen telítetlen zsírsavakat (PUFA-kat) képesek szintetizálni. Széles körben használják őket élelmiszerekben, gyógyszerekben, takarmányokban, kozmetikumokban és más területeken. A számos tengeri mikroalgafaj közül az Isochrysis előnye a gyors növekedés, a magas fotoszintetikus hatékonyság, a fucoxantin és a többszörösen telítetlen zsírsavak (PUFA-k, például oktadecatetraénsav és dokozahexaénsav) erős szintézisének képessége, valamint a sejtfal szerkezetének hiánya. Felkeltette a tudósok és a mikroalga-vállalkozók figyelmét, és olyan funkcionális élelmiszerek, mint a tészta, a keksz és a joghurt kifejlesztésében alkalmazzák. Kutatási jelentések szerint a fukoxantin bizonyítottan különböző farmakológiai hatásokkal rendelkezik, például gyulladáscsökkentő, elhízás elleni, rákellenes, antibakteriális, neuroprotektív, axonális növekedést elősegítő, anyagcsere javító és légzőszervi betegségek kezelésére; A többszörösen telítetlen zsírsavak javíthatják a cukorbetegséget és a csontritkulást is; Az extracelluláris poliszacharidok elősegíthetik az anyagcserét és fokozhatják a szervezet immunitását. Ezért nagy jelentőséggel bír a fukoxantin és a többszörösen telítetlen zsírsavak élelmiszerekben való felhasználásának fejlesztése, amelyhez ugyanazt az ostoros aranyalgát használják.
A fényminőség az egyik fontos tényező, amely befolyásolja a fotoszintetikus autotróf mikroalga sejtek növekedését és termékszintézisét. A különböző fényminőségek eltérő jellemzőkkel rendelkeznek, mint például a fotonáram-sűrűség és a spektrális hullámhossz, amelyek befolyásolják a fotoszintetikus autotróf mikroalga sejtek fotoszintetikus hatékonyságát és szénmegkötési teljesítményét, eltéréseket mutatva a sejtek növekedési teljesítményében és a termékszintézisben. Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy jelentős különbségek vannak a fényminőség kiválasztásában a különböző dinoflagellák forrásai között. Che és munkatársai például azt találták, hogy a legmagasabb olajtartalom (62,5%) akkor érhető el, ha a dinoflagellátot először vegyes fényben (kék és vörös fény) tenyésztik a Koreai Tengeri Mikroalgakultúra Központból, majd ezt követően zöld fényben tenyésztik. Bu és munkatársai megállapították, hogy az Isochrysis zhanjiangensis Zhanjiangban vörös fényviszonyok mellett mutatta a legnagyobb növekedési sebességet; azonban a zöld fényben tenyésztett mikroalga sejtek klorofilltartalma a legmagasabb. Érdemes megjegyezni, hogy a fényminőségnek a dinoflagellák bioaktív termékeinek szintézisére gyakorolt hatását vizsgáló kutatásokban a tudósok csak a fényminőségnek egy bizonyos aktív termék szintézisére gyakorolt hatására összpontosítanak a dinoflagellás sejtekben. Azonban, mint korábban említettük, a Chlamydomonas reinhardtii fukoxantint és többszörösen telítetlen zsírsavaktivitású anyagokat szintetizál. Ennek alapján a megfelelő fényminőséget kutatómunkával kell kiszűrni, hogy egyensúlyt érjünk el a fukoxantin és a többszörösen telítetlen zsírsavak izoflagellák általi szinergikus szintézise között, hogy maximalizáljuk a hatóanyagaik szintézisét az algasejtekben.
Kutatócsoportunk korábbi kutatásai kimutatták, hogy az olaj és a fukoxantin fenntartható regenerációja elérhető az Isochrysis sp. ISO-FJ félfolytonos tenyésztési módszerrel (nitrogénnel és foszforsavval kiegészítve a tenyésztési folyamat során) egy kísérleti méretű oszlop típusú fotoreaktorban (50 liter) történő termesztésével. Ezért ez a tanulmány az Isochrysis sp. ISO-FJ-t választotta kiinduló törzsnek, hogy megvizsgálja három fényminőség (fehér fény, vörös fény és zöld fény) hatását a fukoxantin és a többszörösen telítetlen zsírsavak Isochrysis sp. által végzett szinergikus szintézisére, tudományos alapot szolgáltatva az Isochrysis sp. növekedésének és aktív termékszintézisének kísérleti méretű szabályozásához.

Ez a kísérlet három különböző fényminőség, nevezetesen a fehér fény (400-700 nm), a vörös fény (620-650 nm) és a zöld fény (500-580 nm) hatását vizsgálta a Chlamydomonas reinhardtii növekedésére és a bioaktív termékek felhalmozódására. A kísérleti eredmények azt mutatták, hogy a különböző fényminőségek jelentősen befolyásolják az izoflagellák növekedését és bioaktív termékeinek szinergikus szintézisét. A mikroalgasejtek növekedését tekintve a vörös és zöld fénycsoportokhoz képest a fehér fénykultúra használata a dinoflagellák tenyésztéséhez jobban elősegíti az algasejtek növekedését és a nitrát-nitrogén tápanyagok felszívódását. A bioaktív anyagok szintézisét tekintve a három kiválasztott fényminőség közül az algasejtek zöld fényviszonyok mellett képesek a legnagyobb mennyiségű fukoxantint, extracelluláris poliszacharidokat és PUFA-kat szintetizálni. Ebből látható, hogy a fehér fény elősegítheti a dinoflagellák növekedését, míg a zöld fény jobban elősegíti a bioaktív anyagok felhalmozódását. A jövőben egy kétlépcsős módszer (először fehér fényben történő tenyésztés, majd zöld fényben történő tenyésztés) alkalmazható az izoflagellák tenyésztésére, és megvizsgálható, hogy ez jelentősen javíthatja-e a sejtnövekedést és a bioaktív anyagok szintézisét az izoflagellákban, és elősegítheti-e a bioaktív anyagok nagyüzemi termelését az izoflagellákban.