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Increase in polyunsaturated fatty acids and carotenoid accumulation in the microalga Golenkinia brevispicula (Chlorophyceae) by manipulating spectral irradiance and salinity
Biotechnology and Bioengineering ( IF 3.5 ) Pub Date : 2024-08-25 , DOI: 10.1002/bit.28831 T A Rearte 1, 2 , P S M Celis-Pla 3, 4 , R Abdala-Díaz 5 , P Castro-Varela 6 , S N Marsili 1, 2 , C García 7 , M C Cerón-García 8 , F L Figueroa 5
Biotechnology and Bioengineering ( IF 3.5 ) Pub Date : 2024-08-25 , DOI: 10.1002/bit.28831 T A Rearte 1, 2 , P S M Celis-Pla 3, 4 , R Abdala-Díaz 5 , P Castro-Varela 6 , S N Marsili 1, 2 , C García 7 , M C Cerón-García 8 , F L Figueroa 5
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Microalgal biotechnology offers a promising platform for the sustainable production of diverse renewable bioactive compounds. The key distinction from other microbial bioprocesses lies in the critical role that light plays in cultures, as it serves as a source of environmental information to control metabolic processes. Therefore, we can use these criteria to design a bioprocess that aims to stimulate the accumulation of target molecules by controlling light exposure. We study the effect on biochemical and photobiological responses of Golenkinia brevispicula FAUBA-3 to the exposition of different spectral irradiances (specifically, high-fluence PAR of narrow yellow spectrum complemented with low intensity of monochromatic radiations of red, blue, and UV-A) under prestress and salinity stress conditions. High light (HL) intensity coupled to salinity stress affected the photosynthetic activity and photoprotection mechanisms as shown by maximal quantum yield (Fv/Fm) and non-photochemical quenching (NPQmax) reduction, respectively. HL treatments combined with the proper dose of UV-A radiation under salinity stress induced the highest carotenoid content (2.75 mg g dry weight [DW]−1) composed mainly of lutein and β-carotene, and the highest lipid accumulation (35.3% DW) with the highest polyunsaturated fatty acid content (alpha-linolenic acid (C18:3) and linoleic acid (C18:2)). Our study can guide the strategies for commercial indoor production of G. brevispicula for high-value metabolites.
中文翻译：
通过操纵光谱辐照度和盐度，增加微藻 Golenkinia brevispicula （Chlorophyceae） 中多不饱和脂肪酸和类胡萝卜素积累
微藻生物技术为可持续生产各种可再生生物活性化合物提供了一个有前途的平台。与其他微生物生物过程的主要区别在于光在培养物中起的关键作用，因为它是控制代谢过程的环境信息来源。因此，我们可以使用这些标准来设计一个生物过程，旨在通过控制光照来刺激目标分子的积累。我们研究了短矮叶戈伦金菌 FAUBA-3 对不同光谱辐照度（特别是窄黄色光谱的高通量 PAR 辅以红色、蓝色和 UV-A 的低强度单色辐射）暴露的生化和光生物学响应的影响在预应力和盐度胁迫条件下。高光 （HL） 强度与盐度胁迫耦合影响了光合活性和光保护机制，分别表现为最大量子产率 （Fv/Fm） 和非光化学猝灭 （NPQmax） 减少。在盐胁迫下，HL 处理结合适当剂量的 UV-A 辐射诱导主要由叶黄素和 β-胡萝卜素组成的类胡萝卜素含量最高 （2.75 mg g 干重 [DW]-1），脂质积累最高 （35.3% DW） 和最高多不饱和脂肪酸含量 （α-亚麻酸 （C18：3） 和亚油酸 （C18：2））。我们的研究可以指导短盏花藻商业室内生产高价值代谢物的策略。
更新日期：2024-08-25
中文翻译：
通过操纵光谱辐照度和盐度，增加微藻 Golenkinia brevispicula （Chlorophyceae） 中多不饱和脂肪酸和类胡萝卜素积累
微藻生物技术为可持续生产各种可再生生物活性化合物提供了一个有前途的平台。与其他微生物生物过程的主要区别在于光在培养物中起的关键作用，因为它是控制代谢过程的环境信息来源。因此，我们可以使用这些标准来设计一个生物过程，旨在通过控制光照来刺激目标分子的积累。我们研究了短矮叶戈伦金菌 FAUBA-3 对不同光谱辐照度（特别是窄黄色光谱的高通量 PAR 辅以红色、蓝色和 UV-A 的低强度单色辐射）暴露的生化和光生物学响应的影响在预应力和盐度胁迫条件下。高光 （HL） 强度与盐度胁迫耦合影响了光合活性和光保护机制，分别表现为最大量子产率 （Fv/Fm） 和非光化学猝灭 （NPQmax） 减少。在盐胁迫下，HL 处理结合适当剂量的 UV-A 辐射诱导主要由叶黄素和 β-胡萝卜素组成的类胡萝卜素含量最高 （2.75 mg g 干重 [DW]-1），脂质积累最高 （35.3% DW） 和最高多不饱和脂肪酸含量 （α-亚麻酸 （C18：3） 和亚油酸 （C18：2））。我们的研究可以指导短盏花藻商业室内生产高价值代谢物的策略。
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