Περίληψη
Τα μικροφύκη και τα κυανοβακτήρια είναι μικροοργανισμοί ιδιαίτερης αξίας για τη βασική έρευνα και τη βιοτεχνολογία. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετήθηκαν 12 στελέχη μικροφυκών και 4 στελέχη κυανοβακτηρίων που απομονώθηκαν από τις ακτές του Ιονίου Πελάγους ως προς την ικανότητά τους να αυξάνονται σε διάφορους τύπους βιοαντιδραστήρων και υπό διάφορες συνθήκες καλλιέργειας και να παράγουν μεταβολίτες υψηλής προστιθέμενης αξίας.Κατόπιν μοριακού χαρακτηρισμού, χρησιμοποιώντας ως δείκτες το γονίδιο του 18S rRNA και την περιοχή ITS τα μικροφύκη τοποθετήθηκαν στα γένη Picochlorum, Tetraselmis, Microchloropsis, Chlorella, Nannochloropsis και Nephroselmis (ποσοστά ομοιότητας 94,8% - 99,9% με χαρακτηρισμένα στελέχη). Για τα κυανοβακτήρια ο δείκτης ήταν το γονίδιο του 16S rRNA και τα στελέχη τοποθετήθηκαν στα γένη Baaleninema, Sodaleptolyngbya και Synechocystis (ποσοστά ομοιότητας 97,2% - 100%). Τα στελέχη των Picochlorum, Nephroselmis, Baaleninema και Sodaleptolyngbya απομονώθηκαν για πρώ ...
Τα μικροφύκη και τα κυανοβακτήρια είναι μικροοργανισμοί ιδιαίτερης αξίας για τη βασική έρευνα και τη βιοτεχνολογία. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετήθηκαν 12 στελέχη μικροφυκών και 4 στελέχη κυανοβακτηρίων που απομονώθηκαν από τις ακτές του Ιονίου Πελάγους ως προς την ικανότητά τους να αυξάνονται σε διάφορους τύπους βιοαντιδραστήρων και υπό διάφορες συνθήκες καλλιέργειας και να παράγουν μεταβολίτες υψηλής προστιθέμενης αξίας.Κατόπιν μοριακού χαρακτηρισμού, χρησιμοποιώντας ως δείκτες το γονίδιο του 18S rRNA και την περιοχή ITS τα μικροφύκη τοποθετήθηκαν στα γένη Picochlorum, Tetraselmis, Microchloropsis, Chlorella, Nannochloropsis και Nephroselmis (ποσοστά ομοιότητας 94,8% - 99,9% με χαρακτηρισμένα στελέχη). Για τα κυανοβακτήρια ο δείκτης ήταν το γονίδιο του 16S rRNA και τα στελέχη τοποθετήθηκαν στα γένη Baaleninema, Sodaleptolyngbya και Synechocystis (ποσοστά ομοιότητας 97,2% - 100%). Τα στελέχη των Picochlorum, Nephroselmis, Baaleninema και Sodaleptolyngbya απομονώθηκαν για πρώτη φορά από τα ελληνικά ύδατα. Τα μικροφύκη καλλιεργούμενα σε φιάλες Erlenmeyer που περιείχαν θρεπτικό υλικό mASW, παρήγαγαν 188,3 - 1558,7 mg L-1 βιομάζας. Τα περισσότερα στελέχη παρήγαγαν λιπίδια σε ικανοποιητικά ποσοστά, προεξέχοντος του P. costavermella VAS2.5 με L/x% = 19,1. Τα στελέχη συνέθεσαν λιπίδια που περιείχαν σε σημαντικά ποσοστά τα πολυακόρεστα λιπαρά οξέα (PUFAs) Δ9,12,15C18:3 (11,9 – 29,8%) ή Δ5,8,11,14,17C20:5 (11,8 – 24,3%). Επίσης, μερικά στελέχη συνέθεσαν Δ9C16:1 σε υψηλά ποσοστά (27,8 – 40,2%). Τα Tetraselmis sp. KAT3.M2, N. pyriformis PAT2.7 και Chlorella sp. AST5.2 παρουσίασαν αξιοσημείωτο περιεχόμενο σε πολυσακχαρίτες, S/x% = 13,4 – 31,5, και όλα τα στελέχη ήταν εξαιρετικοί παραγωγοί πρωτεϊνών, ειδικά το Tetraselmis sp. KAT3.M2 (P/x% = 57,6). Τέλος, το υψηλότερο περιεχόμενο σε χρωστικές καταγράφηκε για τα P. oklahomense (4,7 - 11,3%). Κύτταρα επιλεγμένων στελεχών από τις ανωτέρω καλλιέργειες ελήφθησαν για παρατήρηση των λιποσωματίων και των χλωροπλαστών τους στα μικροσκόπια φθορισμού και συνεστιακό. Αποδείχθηκε ότι η έκθεση ενός μικροφύκους σε υψηλής έντασης φως κατευθύνει τα σταγονίδια λίπους, μέσω των οποίων μεταφέρονται καροτενοειδή που εξυπηρετούν την φωτο-προστασία, στην περιφέρεια του κυττάρου. Σε αντίθεση με τα Tetraselmis sp. KAT3.M2, Chlorella sp. AST5.2, M. gaditana VON5.3 και M. gaditana AIT5.1, για τα Picochlora, N. pyriformis PAT2.7 και M. gaditana VAT4.3 η παρεχόμενη ένταση φωτός μάλλον ήταν στο εύρος ανοχής τους. Αναφορικά με τη στοιχειακή ανάλυση των μικροφυκών που πραγματοποιήθηκε στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης, βαρύτητα δόθηκε στην εκτίμηση του λόγου O:C που αποτελεί δείκτη καταλληλότητας της βιομάζας ως καύσιμη ύλη. Μόνο το N. pyriformis PAT2.7 που τοποθετήθηκε ενεργειακά στο επίπεδο της τύρφης (O:C = 0,44), η οποία αξιοποιείται για την οικιακή θέρμανση, θα μπορούσε να αποτελέσει καύσιμη ύλη.Τα P. costavermella VAS2.5, M. gaditana VON5.3, P. oklahomense SAG4.4, N. pyriformis PAT2.7 και P. oklahomense PAT3.2B καλλιεργήθηκαν σε βιοαντιδραστήρα κλειστού συστήματος (Stirred-Tank Reactor, STR) σε T = 25 οC ή 20 οC σε mASW και σε βιοαντιδραστήρα που προσομοιάζει με ανοιχτή δεξαμενή (Open-Pond Simulating Reactor, OPSR), σε mASW με φωτοπερίοδο 24:0 (φως:σκοτάδι, h) ή παραλλαγές του, με περιορισμό σε άζωτο ή φώσφορο, σε mASW με pH = 7,5 και σε mASW με φωτοπερίοδο 16:8. Τα στελέχη επιλέχθηκαν βάσει των αποδόσεών τους στην παραγωγή βιομάζας και μεταβολιτών υψηλής προστιθέμενης αξίας καλλιεργούμενα σε φιάλες Erlenmeyer, καθώς και λόγω της περιορισμένης βιβλιογραφίας για αυτά.Οι καλλιέργειες στους 25 oC στον STR απέδωσαν κατά κύριο λόγο υψηλότερη παραγωγή βιομάζας συγκριτικά με τις καλλιέργειες στον OPSR. Τα P. costavermella VAS2.5, M. gaditana VON5.3 και N. pyriformis PAT2.7 αυξήθηκαν και στους 20 oC, εν αντιθέσει με τα P. oklahomense. Το υψηλότερο ποσοστό λιπιδίων καταγράφηκε για τις καλλιέργειες των P. costavermella VAS2.5 (L/x% = 19,3 ± 0,7) και M. gaditana VON5.3 (L/x% = 16,4 ± 1,5) στους 25 oC. Το κυρίαρχο λιπιδιακό κλάσμα ήταν των γλυκολιπιδίων και σφιγγολιπιδίων (G+S) (41,3 – 57,4%) για τα P. costavermella VAS2.5, N. pyriformis PAT2.7 στους 25 oC και M. gaditana VON5.3 στους 20 oC, ενώ των ουδέτερων λιπιδίων (N) (55,6 - 63,5%) στις άλλες καλλιέργειες. Η σύσταση των λιπιδίων και των λιπιδιακών κλασμάτων σε λιπαρά οξέα ήταν γενικά παρόμοια των καλλιεργειών στις φιάλες Erlenmeyer. Το περιεχόμενο των μικροφυκών σε πολυσακχαρίτες ήταν 8,5 – 13,5%. Σχεδόν όλα τα στελέχη ξεχώρισαν για το υψηλό τους περιεχόμενο σε πρωτεΐνες, φτάνοντας μέχρι το P/x% = 50,6 ± 3 στην καλλιέργεια του P. oklahomense PAT3.2B. Το υψηλότερο περιεχόμενο σε χρωστικές καταγράφηκε για το P. oklahomense PAT3.2B, ενώ το χαμηλότερο για το N. pyriformis PAT2.7.Τα επιλεγμένα στελέχη παρήγαγαν 269,1 – 421,1 mg L-1 βιομάζας καλλιεργούμενα στον OPSR στη συνθήκη ελέγχου. Υψηλότερη παραγωγή βιομάζας καταγράφηκε για τα P. oklahomense SAG4.4 και N. pyriformis PAT2.7 (529,0 ± 52,2 mg L-1 και 452,2 ± 21,0 mg L-1, αντίστοιχα) σε συνθήκες περιορισμού σε φώσφορο. Οι πιο δυσμενείς συνθήκες για την αύξηση των μικροφυκών αποδείχθηκαν ο περιορισμός σε άζωτο, π.χ. 98,0 - 195,7 mg L-1 για τα P. oklahomense, καθώς και η εφαρμογή φωτοπεριόδου 16:8 (154,6 – 220,7 mg L-1). H πλέον αποδοτική συνθήκη για τη συσσώρευση λιπιδίων στα χρησιμοποιούμενα στελέχη αποδείχθηκε η καλλιέργεια σε pH = 7,5, φτάνοντας μέχρι και L/x% = 34,4 ± 4,0 για το P. costavermella VAS2.5. Αντίθετα, οι χαμηλότερες αποδόσεις σημειώθηκαν κυρίως υπό φωτοπερίοδο 16:8. Το κυρίαρχο λιπιδιακό κλάσμα ήταν των G+S, ακολουθούμενο από τα N και P, σε όλες τις συνθήκες καλλιέργειας. Εξαίρεση αποτέλεσε το N. pyriformis PAT2.7 όπου κυριάρχησαν τα N λιπίδια. Η σύσταση λιπιδίων και λιπιδιακών κλασμάτων σε λιπαρά οξέα έδειξε ότι για τα P. costavermella VAS2.5 και M. gaditana VON5.3 που κυριάρχησε το Δ5,8,11,14,17C20:5 αυτό εντοπίστηκε κυρίως στο κλάσμα G (19,3 - 31,4%) ανεξαρτήτως συνθήκης καλλιέργειας, και σε χαμηλότερα ποσοστά στα κλάσματα P (9,4 – 23,3%) και Ν (3,6 – 10%). Εξαίρεση αποτέλεσε η καλλιέργεια του P. costavermella VAS2.5 υπό φωτοπερίοδο 16:8 όπου το Δ5,8,11,14,17C20:5 έφτασε το 36,9 ± 0,3% στο κλάσμα P. Για τα P. oklahomense το Δ9,12,15C18:3 εντοπίστηκε, επίσης, κυρίως στο κλάσμα των G (20,3 – 24,4%) και δευτερευόντως στο P (16,3 – 17,7%) και στο κλάσμα Ν (9,5 – 18,3%). Από την άλλη, στο N. pyriformis PAT2.7 δεν υπάρχει αξιόλογη παραγωγή PUFAs, το πιο ενδιαφέρον λιπαρό οξύ που συντέθηκε ήταν το Δ9C16:1 το οποίο εντοπίστηκε κυρίως στο κλάσμα N (41,1 – 44%), δευτερευόντως στο G (28,8 – 39,4%) και σε μικρότερα ποσοστά στο P (15,2 – 29,6%). Επίσης, αξίζει να αναφερθεί ότι στα λιπίδια του N. pyriformis PAT2.7 εντοπίστηκαν ίχνη Δ6,9,12C18:3 κατά περιπτώσεις. Το περιεχόμενο των εξεταζόμενων μικροφυκών σε πολυσακχαρίτες κυμάνθηκε κατά κανόνα από 10 έως 15%, ανεξαρτήτως των συνθηκών καλλιέργειας. Το περιεχόμενο σε πρωτεΐνες συνήθως ήταν υψηλότερο κατά περιπτώσεις της τάξεως 45-50%, με πιο ευνοϊκές συνθήκες για τη σύνθεσή τους το μέσο ελέγχου, το pH = 7,5 και τον περιορισμό σε φώσφορο. Αντίθετη επίδραση είχε ο περιορισμός σε άζωτο και η φωτοπερίοδος 16:8. Η σύνθεση χρωστικών ήταν κατά κανόνα υψηλότερη στις συνθήκες ελέγχου και σε pH = 7,5.Τα στελέχη κυανοβακτηρίων καλλιεργήθηκαν σε φιάλες Erlenmeyer σε θρεπτικό υλικό mASW. Στα δύο στελέχη Baaleninema καταγράφηκε υψηλή παραγωγή βιομάζας (x = 801,5 – 939,2 mg L-1), αλλά χαμηλή σύνθεση αποθεματικών λιπιδίων (L/x% = 2,5 – 2,9). Το Synechocystis sp. PAT4.6 παρήγαγε 492,6 mg L-1, με L/x% = 3,2, και το Sodaleptolyngbya sp. VNT5.4, αν και παρήγαγε 362,2 mg L-1 βιομάζας περιείχε περισσότερα λιπίδια (L/x% = 9,1). Τα λιπίδια των στελεχών ήταν πλούσια σε κορεσμένα λιπαρά οξέα. Όσον αφορά στη σύνθεση πολυσακχαριτών και τα δύο στελέχη Baaleninema παρήγαγαν σημαντικές ποσότητες (18,2 - 23,6%), ενώ η σύνθεση αυτών των μορίων ήταν χαμηλότερη στα άλλα δύο στελέχη (9,4 - 10,4%). Από την άλλη πλευρά, έχοντας ως μοναδική εξαίρεση το Sodaleptolyngbya sp. VNT5.4, για όλα τα στελέχη καταγράφηκαν σημαντικά επίπεδα πρωτεϊνών στην κυτταρική μάζα, τα οποία πλησίασαν ή και ξεπέρασαν το 40% επί της ξηρής βιομάζας. Το περιεχόμενο σε χρωστικές ήταν παντού χαμηλό, σε εύρος 0,4 – 1,2%. Τα P. costavermella VAS2.5, P. oklahomense SAG4.4, M. gaditana VON5.3 και N. pyriformis PAT2.7 καλλιεργήθηκαν και σε βιοαντιδραστήρα ανοικτής δεξαμενής, τύπου Raceway Pond. Τα N. pyriformis PAT2.7 και P. costavermella VAS2.5 παρήγαγαν την περισσότερη βιομάζα (x = 419,1 ± 79,9 mg L-1 και x = 405,7 ± 0,2 mg L-1, αντίστοιχα), ενώ αυτή των P. costavermella VAS2.5 και M. gaditana VON5.3 ήταν πιο πλούσια σε λιπίδια (L/x% = 18,5 ± 1,4 και L/x% = 18,3 ± 2,3, αντίστοιχα). Γενικά, το κυρίαρχο κλάσμα λιπιδίων ήταν των G+S (43,6 - 55,4%), ακολουθούμενο από τα N (27,1 - 50,1%) και P (6,9 - 17,4%). Τα ολικά λιπίδια και τα λιπιδιακά κλάσματα των Picochlora και M. gaditana VON5.3 ήταν πλούσια σε Δ5,8,11,14,17C20:5 και/ή Δ9,12,15C18:3, ενώ το N. pyriformis PAT2.7 συνέθεσε Δ9C16:1 σε υψηλά ποσοστά (30 - 40%). Επιπλέον, όλα τα στελέχη, ιδίως το N. pyriformis PAT2.7, παρουσίασαν υψηλό περιεχόμενο πολυσακχαριτών και πρωτεϊνών. Τα Picochlora και M. gaditana VON5.3 συνέθεσαν χρωστικές ουσίες σε ποσότητες συγκρίσιμες με άλλες μελέτες.Τα ευρήματα της παρούσας διδακτορικής διατριβής συμβάλουν στη μελέτη της μικροχλωρίδας των Ελληνικών θαλασσών. Πολλά από τα στελέχη καλλιεργούμενα σε διάφορους τύπους βιοαντιδραστήρα και παραλλαγών των συνθηκών καλλιέργειας, βιοσυνθέτουν ενδιαφέροντα μεταβολικά προϊόντα και επομένως θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν σε ποικίλες βιοτεχνολογικές εφαρμογές.
περισσότερα
Περίληψη σε άλλη γλώσσα
Microalgae and cyanobacteria are microorganisms of significance for basic research and biotechnology. In this PhD thesis, 12 strains of microalgae and 4 strains of cyanobacteria, isolated from the Ionian Sea coasts, were studied for their ability to grow in different types of bioreactors and under different culture conditions and to produce metabolites of high-added value. After molecular characterization, using the 18S rRNA gene and the ITS region as markers, the microalgae were assigned to the genera Picochlorum, Tetraselmis, Microchloropsis, Chlorella, Nannochloropsis and Nephroselmis (similarity rates of 94.8% - 99.9% with type-species). For cyanobacteria the marker was the 16S rRNA gene and the strains were assigned to the genera Baaleninema, Sodaleptolyngbya and Synechocystis (similarity rates of 97.2% - 100%). The strains of Picochlorum, Nephroselmis, Baaleninema and Sodaleptolyngbya were isolated for the first time from Greek waters. Microalgae grown in Erlenmeyer flasks contai ...
Microalgae and cyanobacteria are microorganisms of significance for basic research and biotechnology. In this PhD thesis, 12 strains of microalgae and 4 strains of cyanobacteria, isolated from the Ionian Sea coasts, were studied for their ability to grow in different types of bioreactors and under different culture conditions and to produce metabolites of high-added value. After molecular characterization, using the 18S rRNA gene and the ITS region as markers, the microalgae were assigned to the genera Picochlorum, Tetraselmis, Microchloropsis, Chlorella, Nannochloropsis and Nephroselmis (similarity rates of 94.8% - 99.9% with type-species). For cyanobacteria the marker was the 16S rRNA gene and the strains were assigned to the genera Baaleninema, Sodaleptolyngbya and Synechocystis (similarity rates of 97.2% - 100%). The strains of Picochlorum, Nephroselmis, Baaleninema and Sodaleptolyngbya were isolated for the first time from Greek waters. Microalgae grown in Erlenmeyer flasks containing mASW produced 188.3 - 1558.7 mg L-1 biomass. Most strains produced lipids at satisfactory rates, prominent among them was P. costavermella VAS2.5 with L/x% = 19.1. The strains synthesized lipids containing significant proportions of the polyunsaturated fatty acids (PUFAs) Δ9,12,15C18:3 (11.9 - 29.8%) or Δ5,8,11,14,17C20:5 (11.8 - 24.3%). Also, some strains synthesized Δ9C16:1 in high proportions (27.8 - 40.2%). Tetraselmis sp. KAT3.M2, N. pyriformis PAT2.7 and Chlorella sp. AST5.2 showed considerable polysaccharide content, S/x% = 13.4 - 31.5, and all strains were excellent protein producers, especially Tetraselmis sp. KAT3.M2 (P/x% = 57.6). Finally, the highest pigment content was recorded for P. oklahomense (4.7 - 11.3%).Cells of selected strains from the above cultures were taken for observation of their liposomes and chloroplasts under fluorescence and confocal microscopes. It was proved that exposure of a microalga to high-intensity light directs lipid droplets, through which carotenoids that serve as photo-protectants are transported, to the periphery of the cell. In contrast to Tetraselmis sp. KAT3.M2, Chlorella sp. AST5.2, M. gaditana VON5.3 and M. gaditana AIT5.1, for Picochlora, N. pyriformis PAT2.7 and M. gaditana VAT4.3 the light intensity provided was probably within their tolerance range. Regarding the elemental analysis of the microalgae carried out on the scanning electron microscope, emphasis was placed on the assessment of the O:C ratio which is an indicator of the suitability of the biomass to be used as a fuel. Only N. pyriformis PAT2.7 was placed energetically at the level of peat (O:C = 0,44), which is exploited for domestic heating, could be used as a combustible material.P. costavermella VAS2.5, M. gaditana VON5.3, P. oklahomense SAG4.4, N. pyriformis PAT2.7 and P. oklahomense PAT3.2B were cultured in a Stirred-Tank Reactor (STR) at T = 25 oC or 20 oC in mASW and in an Open-Pond Simulating Reactor (OPSR) in mASW with a photoperiod of 24:0 (light:dark, h) or modifications thereof, regarding nitrogen or phosphorus limitation, in a mASW with pH = 7,5 and in a mASW with a 16:8 photoperiod. Strains were selected based on their performance in producing biomass and high-added value metabolites when cultured in Erlenmeyer flasks, and because of the limited literature on them. The cultures at 25 oC in the STR yielded mostly higher biomass production compared to the cultures in the OPSR. P. costavermella VAS2.5, M. gaditana VON5.3 and N. pyriformis PAT2.7 also grew at 20 oC, in contrast to P. oklahomense strains. The highest lipid percentage was recorded for the cultures of P. costavermella VAS2.5 (L/x% = 19.3 ± 0.7) and M. gaditana VON5.3 (L/x% = 16.4 ± 1.5) at 25 oC. The predominant lipid fraction was glycolipids and sphingolipids (G+S) (41.3 - 57.4%) for P. costavermella VAS2.5, N. pyriformis PAT2.7 at 25 oC and M. gaditana VON5.3 at 20 oC, while neutral lipids (N) (55.6 - 63.5%) were present in the other cultures. The composition of lipids and lipid fractions in fatty acids were generally similar to the cultures performed in the Erlenmeyer flasks. The polysaccharide content of the microalgae was 8.5 - 13.5%. Almost all strains stood out for their high protein content, reaching up to P/x% = 50.6 ± 3 in the culture of P. oklahomense PAT3.2B. The highest pigment content was recorded for P. oklahomense PAT3.2B, while the lowest for N. pyriformis PAT2.7.The selected strains produced 269.1 - 421.1 mg L-1 of biomass grown in OPSR under the control condition. Higher biomass production was recorded for P. oklahomense SAG4.4 and N. pyriformis PAT2.7 (529.0 ± 52.2 mg L-1 and 452.2 ± 21.0 mg L-1, respectively) under phosphorus limitation. The most unfavorable conditions for microalgal growth proved to be nitrogen limitation, e.g. 98.0 - 195.7 mg L-1 for P. oklahomense, and the application of a 16:8 photoperiod (154.6 - 220.7 mg L-1). The most efficient condition for lipid accumulation in the strains used proved to be culture at pH = 7.5, reaching up to L/x% = 34.4 ± 4.0 for P. costavermella VAS2.5. In contrast, the lowest yields were mainly obtained under photoperiod 16:8. The dominant lipid fraction was of G+S, followed by N and P, under all culture conditions. An exception was observed in the case of N. pyriformis PAT2.7 where N lipids dominated. The fatty acid composition of lipids and lipid fractions showed for P. costavermella VAS2.5 and M. gaditana VON5.3 that the dominant Δ5,8,11,14,17C20:5 was mainly found in the G fraction (19.3 - 31.4%) regardless of the culture condition, and in lower percentages in the P (9.4 - 23.3%) and N (3.6 - 10%) fractions. An exception was the culture of P. costavermella VAS2.5 under 16:8 photoperiod where Δ5,8,11,14,17C20:5 reached 36.9 ± 0.3% in the P fraction. Regarding P. oklahomense strains, Δ9,12,15C18:3 was also detected mainly in the G fraction (20.3 - 24.4%) and secondarily in the P (16.3 - 17.7%) and N fractions (9.5 - 18.3%). On the other hand, in N. pyriformis PAT2.7 there is no remarkable production of PUFAs and the most interesting fatty acid synthesized was Δ9C16:1 which was mainly found in the N fraction (41.1 - 44%), secondarily in G (28.8 - 39.4%) and to a lesser extent in P (15.2 - 29.6%). It is also worth mentioning that traces of Δ6,9,12C18:3 were detected in the lipids of N. pyriformis PAT2.7 in some cases. The polysaccharide content of the tested microalgae generally ranged from 10 to 15 %, irrespectively of the culture conditions. The protein content was usually higher, in cases in the range of 45-50%, with the most favorable conditions for their synthesis being the control medium, pH = 7.5 and phosphorus limitation. Nitrogen limitation and 16:8 photoperiod had the opposite effect. Pigment composition was generally higher in the control conditions and at pH = 7,5.Cyanobacterial strains were grown in Erlenmeyer flasks in mASW. High biomass production (x = 801.5 - 939.2 mg L-1), but low lipid reserve composition (L/x% = 2.5 - 2.9) was recorded for the two Baaleninema strains. Synechocystis sp. PAT4.6 produced 492.6 mg L-1, with L/x% = 3.2, and Sodaleptolyngbya sp. VNT5.4, although producing 362.2 mg L-1, contained more lipids (L/x% = 9.1). The lipids of the strains were rich in saturated fatty acids. Regarding polysaccharide content, both Baaleninema strains produced significant amounts (18.2 - 23.6%), whereas the composition of these molecules was lower in the other two strains (9.4 - 10.4%). On the other hand, having Sodaleptolyngbya sp. VNT5.4 as the sole exception, significant levels of proteins in the cell mass were recorded for all strains, approaching or exceeding 40% in the dry biomass. The pigment content was low in every case, in the range of 0.4-1.2%.P. costavermella VAS2.5, P. oklahomense SAG4.4, M. gaditana VON5.3 and N. pyriformis PAT2.7 were also cultured in a Raceway Pond. N. pyriformis PAT2.7 and P. costavermella VAS2.5 produced the most biomass (x = 419.1 ± 79.9 mg L-1 and x = 405.7 ± 0.2 mg L-1, respectively), while that of P. costavermella VAS2.5 and M. gaditana VON5.3 were richer in lipids (L/x% = 18.5 ± 1.4 and L/x% = 18.3 ± 2.3, respectively). In general, the predominant lipid fraction was that of G+S (43.6 - 55.4%), followed by N (27.1 - 50.1%) and P (6.9 - 17.4%). Total lipids and lipid fractions of Picochlora and M. gaditana VON5. 3 were rich in Δ5,8,11,14,17C20:5 and/or Δ9,12,15C18:3, while N. pyriformis PAT2.7 composed Δ9C16:1 in high proportions (30 - 40%). In addition, all strains, especially N. pyriformis PAT2.7, showed high polysaccharide and protein content. Picochlora and M. gaditana VON5.3 synthesized pigments in quantities comparable to other studies. The findings of this PhD thesis contribute to the study of the microflora of the Greek seas. Many of the strains cultured in different types of bioreactor and variations of culture conditions, biosynthesize interesting metabolic products and therefore could be used in a variety of biotechnological applications.
περισσότερα