Crecimiento y producción de metabolitos de la cianobacteria marina Synechococcus sp. (Chroococcales) en función de la irradiancia

ABSTRACT

Growth and metabolite production of the marine cyanobacterium Synechococcus sp. (Chroococcales) in function to irradiance. Changes in salinity, temperature and irradiance during wet and dry seasons have induced metabolic versatility in cyanobacteria from saline environments. Cyanobacteria from these environments have biotechnological potential for the production of metabolites with pharmaceutical and industrial interest. We studied the growth, dry mass and metabolite production of the cyanobacterium Synechococcus sp. MOF-03 in function of irradiance (78, 156 and 234 µmol q m-2 s-1). All batch cultures were maintained by triplicate in constant aeration, 1212 h photoperiod, 30 ±2ºC and 35‰. Maximum values of protein, carbohydrates and lipids, of 530.19 ±11.16, 408.94 ±4.27 and 56.20 ±1.17 µg ml-1, respectively, were achieved at 78 µmol q m-2 s-1. Pigments, analyzed by HPLC, showed maximum values at 78 µmol q m-2 s-1 for chlorophyll a with 7.72 ±0.16 µg ml-1, and at 234 µmol q m-2 s-1 for ß-carotene and zeaxanthin with 0.70 ±0.01 and 0.67 ±0.05 µg ml-1. Chlorophyll aß-carotene ratio decreased from 17.15 to 6.91 at 78 and 234 µmol q m-2 s-1; whereas ß-carotenezeaxanthin ratio showed no changes between 78 and 156 µmol q m-2 s-1, around 1.21, and decreased at 234 µmol q m-2 s-1, to 1.04. Also, this cyanobacterium produced the greatest cell density and dry mass at 156 µmol q m-2 s-1, with 406.13 ±21.74 x106 cell ml-1 and 1.49 ±0.11 mg ml-1, respectively. Exopolysaccharide production was stable between 156 y 234 µmol q m-2 s-1, around 110 µg ml-1. This Synechococcus strain shows a great potential for the production of enriched biomass with high commercial value metabolites. Rev. Biol. Trop. 56 (2) 421-429. Epub 2008 June 30.

RESUMEN

Las cianobacterias de ambientes salinos presentan una versatilidad metabólica inducida por los cambios de salinidad, temperatura e irradiancia, durante los períodos de sequía y lluvias. Por ello es importante la búsqueda en estos ambientes de cianobacterias con potencial biotecnológico para la producción de metabolitos de interés farmacéutico e industrial. Se reporta el crecimiento, masa seca y producción de metabolitos de la cianobacteria Synechococcus sp. MOF-03 en función de la irradiancia (78, 156 y 234 µmol q m-2 s-1). Los cultivos discontinuos por triplicado, fueron mantenidos con aireación constante, fotoperiodo 1212 h, 30 ±2ºC y a 35‰. Los máximos valores de proteínas, carbohidratos y lípidos de 530.19 ±11.16, 408.94 ±4.27 y 56.20 ±1.17 µg ml-1 respectivamente, fueron obtenidos a 78 µmol q m-2 s-1. Los pigmentos, analizados por HPLC, mostraron los máximos a 78 µmol q m-2 s-1 para clorofila a con 7.72 ±0.16 µg ml-1; y a 234 µmol q m-2 s-1 para ß-caroteno y zeaxantina con 0.70 ±0.01 and 0.67 ±0.05 µg ml-1. La relación clorofila aß-caroteno disminuyó de 17.15 hasta 6.91 a 78 y 234 µmol q m-2 s-1; mientras que la relación ß-carotenozeaxantina se mantuvo sin cambios entre 78 y 156 µmol q m-2 s-1, con cerca de 1.21 y disminuyó a 234 µmol q m-2 s-1 a 1.04. La cianobacteria produjo la mayor densidad celular y masa seca a 156 µmol q m-2 s-1, con 406.13 ±21.74 x106 cel ml-1 y 1.49 ±0.11 mg ml-1 respectivamente. La producción de exopolisacáridos se mantuvo alrededor de 110 µg ml-1 entre 156 y 234 µmol q m-2 s-1. Así, esta cepa de Synechococcus muestra un gran potencial para la producción de biomasa enriquecida con metabolitos de alto valor comercial.