Влияние качества света на рост и синтез биологически активных продуктов изофлагеллятов
Морские микроводоросли - это многофункциональная клеточная фабрика, способная синтезировать различные активные продукты, такие как пигменты, полисахариды и полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК). Они широко используются в пищевой промышленности, медицине, кормах, косметике и других областях. Среди многочисленных видов морских микроводорослей Isochrysis обладает такими преимуществами, как быстрый рост, высокая эффективность фотосинтеза, высокая способность к синтезу фукоксантина и полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК, таких как октадекатетраеновая кислота и докозагексаеновая кислота), а также отсутствие структуры клеточной стенки. Она привлекла внимание ученых и предпринимателей, занимающихся микроводорослями, и была использована при разработке функциональных продуктов питания, таких как паста, печенье и йогурт. По данным исследований, фукоксантин обладает различными фармакологическими эффектами, такими как противовоспалительный, противоожирительный, противораковый, антибактериальный, нейропротекторный, способствующий росту аксонов, улучшающий метаболизм и лечащий респираторные заболевания; полиненасыщенные жирные кислоты могут также улучшать диабет и остеопороз; внеклеточные полисахариды могут способствовать метаболизму и укреплять иммунитет организма. Поэтому очень важно разработать фукоксантин и полиненасыщенные жирные кислоты для использования в пищевых продуктах с помощью той же плетеной золотой водоросли.
Качество света является одним из важных факторов, влияющих на рост и синтез продукции фотосинтезирующих автотрофных клеток микроводорослей. Различные качества света имеют разные характеристики, такие как плотность потока фотонов и спектральная длина волны, которые влияют на эффективность фотосинтеза и поглощение углерода фотосинтезирующими автотрофными клетками микроводорослей, проявляя различия в производительности роста клеток и синтезе продуктов. Предыдущие исследования показали, что существуют значительные различия в выборе качества света среди различных источников динофлагеллят. Например, Че и др. обнаружили, что самое высокое содержание масла (62,5%) можно получить, если сначала культивировать динофлагеллят при смешанном освещении (синий и красный свет) из Корейского центра культуры морских микроводорослей, а затем культивировать при зеленом свете. Бу и др. обнаружили, что Isochrysis zhanjiangensis демонстрирует самую высокую скорость роста в условиях красного света в Чжаньцзяне; однако клетки микроводоросли, культивируемые при зеленом свете, имеют самое высокое содержание хлорофилла. Стоит отметить, что при исследовании влияния качества света на синтез биологически активных продуктов динофлагеллятами ученые фокусируются только на влиянии качества света на синтез определенного активного продукта в клетках динофлагеллятов. Однако, как уже упоминалось ранее, Chlamydomonas reinhardtii синтезирует фукоксантин и активные вещества из полиненасыщенных жирных кислот. Исходя из этого, необходимо подобрать подходящее качество света путем проведения исследовательских работ для достижения баланса между синергетическим синтезом фукоксантина и полиненасыщенных жирных кислот изофлагеллятами, чтобы максимально увеличить синтез их активных веществ клетками водорослей.
Предыдущие исследования нашей исследовательской группы показали, что устойчивая регенерация масла и фукоксантина может быть достигнута при использовании полунепрерывного метода культивирования (с добавлением азота и фосфорной кислоты в процессе культивирования) для выращивания Isochrysis sp. ISO-FJ в фотореакторе колонного типа (50 л) пилотного масштаба. Таким образом, в данном исследовании Isochrysis sp. ISO-FJ был выбран в качестве исходного штамма для изучения влияния трех видов света (белый свет, красный свет и зеленый свет) на синергетический синтез фукоксантина и полиненасыщенных жирных кислот Isochrysis sp., что дает научную основу для регулирования роста Isochrysis sp. и синтеза активных продуктов в пилотных масштабах.

В данном эксперименте исследовалось влияние трех различных видов света, а именно белого (400-700 нм), красного (620-650 нм) и зеленого (500-580 нм), на рост и накопление биоактивных продуктов Chlamydomonas reinhardtii. Результаты эксперимента показали, что разное качество света существенно влияет на рост и синергетический синтез биоактивных продуктов изофлагеллятов. С точки зрения роста клеток микроводорослей, по сравнению с группами красного и зеленого света, использование белого света для культивирования динофлагеллят более благоприятно для роста клеток водорослей и поглощения нитратного азота питательных веществ. Что касается синтеза биологически активных веществ, то среди трех выбранных видов освещения водорослевые клетки могут синтезировать наибольшее количество фукоксантина, внеклеточных полисахаридов и ПНЖК в условиях зеленого освещения. Из этого следует, что белый свет может способствовать росту динофлагеллят, в то время как зеленый свет более благоприятен для накопления биологически активных веществ. В будущем для культивирования изофлагеллят можно использовать двухэтапный метод (сначала культивирование при белом свете, а затем при зеленом) и исследовать, может ли он значительно улучшить рост клеток и синтез биоактивных веществ в изофлагеллятах, а также способствовать крупномасштабному производству биоактивных веществ в изофлагеллятах.