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Hormesis effects of phenol on growth and cellular metabolites of Chlorella sp. under different nutritional conditions using response surface methodology.
Environmental Science and Pollution Research Pub Date : 2023-03-17 , DOI: 10.1007/s11356-023-26249-1
Mohamed Gomaa 1 , Eman H El-Naeb 1 , Awatief F Hifney 1 , Mahmoud S Adam 1 , Mustafa A Fawzy 1, 2
Affiliation  

The present study investigated the effects of different phenol concentrations (200 - 1000 mg L-1) towards Chlorella sp. under different culture conditions (light vs. dark) and NaNO3 concentrations (0 - 0.1 g L-1) using central composite design. Phenol induced hormesis effects on the algal growth and cellular metabolites. Nitrate was identified as a crucial factor for promoting the uptake of phenol by Chlorella cells, while light was a limiting factor for growth, but the phyco-toxicity of phenol was decreased in the dark. The pigment contents were generally increased in the treated cells to protect against the oxidative phenol stress. The incorporation of 200 mg L-1 phenol and 0.05 g L-1 NaNO3 to the illuminated cells markedly promoted biomass and lipid contents to 0.22 g L-1 and 26.26% w/w, which was 44 and 112% higher than the phenol-less control, respectively. Under the same conditions, the increase of phenol concentration to 600 mg L-1, the protein contents were increased to 18.59% w/w. Conversely, the algal cells were able to accumulate more than 60% w/w of soluble carbohydrates under dark conditions at 600 mg L-1 of phenol. Nitrate replete conditions stimulated lipid accumulation at the expense of protein biosynthesis. Furthermore, most of the treatments showed an increase of H2O2 and malonaldehyde contents, especially for the illuminated cells. However, catalase activity tended to increase under dark conditions, especially at low phenol and nitrate concentrations. This study is valuable in indicating the effects of phenol on microalgae by exploiting response surface methodology, which can be applied as a powerful tool in growth monitoring and toxicity assessment.

中文翻译:

苯酚对小球藻生长和细胞代谢物的兴奋效应。在不同的营养条件下使用响应面方法。

本研究调查了不同苯酚浓度 (200 - 1000 mg L-1) 对小球藻的影响。在不同培养条件(光照与黑暗)和 NaNO3 浓度 (0 - 0.1 g L-1) 下使用中心复合设计。苯酚对藻类生长和细胞代谢物诱导兴奋效应。硝酸盐被确定为促进小球藻细胞吸收苯酚的关键因素,而光是生长的限制因素,但苯酚的植物毒性在黑暗中降低。处理过的细胞中的色素含量通常会增加,以防止氧化酚应激。将 200 mg L-1 苯酚和 0.05 g L-1 NaNO3 掺入光照细胞后,生物量和脂质含量显着提高至 0.22 g L-1 和 26.26% w/w,分别比苯酚高 44% 和 112%。更少的控制,分别。相同条件下,苯酚浓度增加到600 mg·L-1,蛋白质含量增加到18.59% w/w。相反,在 600 mg L-1 苯酚的黑暗条件下,藻类细胞能够积累超过 60% w/w 的可溶性碳水化合物。硝酸盐充足的条件以蛋白质生物合成为代价刺激了脂质积累。此外,大多数处理显示 H2O2 和丙二醛含量增加,特别是对于光照细胞。然而,过氧化氢酶活性在黑暗条件下趋于增加,尤其是在低苯酚和硝酸盐浓度下。本研究通过利用响应面方法表明苯酚对微藻的影响,可作为生长监测和毒性评估的有力工具。相同条件下,苯酚浓度增加到600 mg·L-1,蛋白质含量增加到18.59% w/w。相反,在 600 mg L-1 苯酚的黑暗条件下,藻类细胞能够积累超过 60% w/w 的可溶性碳水化合物。硝酸盐充足的条件以蛋白质生物合成为代价刺激了脂质积累。此外,大多数处理显示 H2O2 和丙二醛含量增加,特别是对于光照细胞。然而,过氧化氢酶活性在黑暗条件下趋于增加,尤其是在低苯酚和硝酸盐浓度下。本研究通过利用响应面方法表明苯酚对微藻的影响,可作为生长监测和毒性评估的有力工具。相同条件下,苯酚浓度增加到600 mg·L-1,蛋白质含量增加到18.59% w/w。相反,在 600 mg L-1 苯酚的黑暗条件下,藻类细胞能够积累超过 60% w/w 的可溶性碳水化合物。硝酸盐充足的条件以蛋白质生物合成为代价刺激了脂质积累。此外,大多数处理显示 H2O2 和丙二醛含量增加,特别是对于光照细胞。然而,过氧化氢酶活性在黑暗条件下趋于增加,尤其是在低苯酚和硝酸盐浓度下。本研究通过利用响应面方法表明苯酚对微藻的影响,可作为生长监测和毒性评估的有力工具。苯酚浓度增加到600 mg L-1,蛋白质含量增加到18.59% w/w。相反,在 600 mg L-1 苯酚的黑暗条件下,藻类细胞能够积累超过 60% w/w 的可溶性碳水化合物。硝酸盐充足的条件以蛋白质生物合成为代价刺激了脂质积累。此外,大多数处理显示 H2O2 和丙二醛含量增加,特别是对于光照细胞。然而,过氧化氢酶活性在黑暗条件下趋于增加,尤其是在低苯酚和硝酸盐浓度下。本研究通过利用响应面方法表明苯酚对微藻的影响,可作为生长监测和毒性评估的有力工具。苯酚浓度增加到600 mg L-1,蛋白质含量增加到18.59% w/w。相反,在 600 mg L-1 苯酚的黑暗条件下,藻类细胞能够积累超过 60% w/w 的可溶性碳水化合物。硝酸盐充足的条件以蛋白质生物合成为代价刺激了脂质积累。此外,大多数处理显示 H2O2 和丙二醛含量增加,特别是对于光照细胞。然而,过氧化氢酶活性在黑暗条件下趋于增加,尤其是在低苯酚和硝酸盐浓度下。本研究通过利用响应面方法表明苯酚对微藻的影响,可作为生长监测和毒性评估的有力工具。蛋白质含量增加到 18.59% w/w。相反,在 600 mg L-1 苯酚的黑暗条件下,藻类细胞能够积累超过 60% w/w 的可溶性碳水化合物。硝酸盐充足的条件以蛋白质生物合成为代价刺激了脂质积累。此外,大多数处理显示 H2O2 和丙二醛含量增加,特别是对于光照细胞。然而,过氧化氢酶活性在黑暗条件下趋于增加,尤其是在低苯酚和硝酸盐浓度下。本研究通过利用响应面方法表明苯酚对微藻的影响,可作为生长监测和毒性评估的有力工具。蛋白质含量增加到 18.59% w/w。相反,在 600 mg L-1 苯酚的黑暗条件下,藻类细胞能够积累超过 60% w/w 的可溶性碳水化合物。硝酸盐充足的条件以蛋白质生物合成为代价刺激了脂质积累。此外,大多数处理显示 H2O2 和丙二醛含量增加,特别是对于光照细胞。然而,过氧化氢酶活性在黑暗条件下趋于增加,尤其是在低苯酚和硝酸盐浓度下。本研究通过利用响应面方法表明苯酚对微藻的影响,可作为生长监测和毒性评估的有力工具。在 600 mg L-1 苯酚的黑暗条件下,藻类细胞能够积累超过 60% w/w 的可溶性碳水化合物。硝酸盐充足的条件以蛋白质生物合成为代价刺激了脂质积累。此外,大多数处理显示 H2O2 和丙二醛含量增加,特别是对于光照细胞。然而,过氧化氢酶活性在黑暗条件下趋于增加,尤其是在低苯酚和硝酸盐浓度下。本研究通过利用响应面方法表明苯酚对微藻的影响,可作为生长监测和毒性评估的有力工具。在 600 mg L-1 苯酚的黑暗条件下,藻类细胞能够积累超过 60% w/w 的可溶性碳水化合物。硝酸盐充足的条件以蛋白质生物合成为代价刺激了脂质积累。此外,大多数处理显示 H2O2 和丙二醛含量增加,特别是对于光照细胞。然而,过氧化氢酶活性在黑暗条件下趋于增加,尤其是在低苯酚和硝酸盐浓度下。本研究通过利用响应面方法表明苯酚对微藻的影响,可作为生长监测和毒性评估的有力工具。大多数处理显示 H2O2 和丙二醛含量增加,尤其是光照细胞。然而,过氧化氢酶活性在黑暗条件下趋于增加,尤其是在低苯酚和硝酸盐浓度下。本研究通过利用响应面方法表明苯酚对微藻的影响,可作为生长监测和毒性评估的有力工具。大多数处理显示 H2O2 和丙二醛含量增加,尤其是光照细胞。然而,过氧化氢酶活性在黑暗条件下趋于增加,尤其是在低苯酚和硝酸盐浓度下。本研究通过利用响应面方法表明苯酚对微藻的影响,可作为生长监测和毒性评估的有力工具。
更新日期:2023-03-17
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