Laboratory System for Intensive Cultivation of Microalgae and Cyanobacteria

D. A. Gabrielyan; Габриелян Д. А.; M. A. Sinetova; Синетова М. А.; A. K. Gabrielyan; Габриелян А. К.; L. A. Bobrovnikova; Бобровникова Л. А.; V. S. Bedbenov; Бедбенов В. С.; A. Y. Starikov; Стариков А. Ю.; A. A. Zorina; Зорина А. А.; B. V. Gabel; Габель Б. В.; D. A. Los; Лось Д. А.

doi:10.31857/S0015330322600486

Лабораторная система для интенсивного культивирования микроводорослей и цианобактерий

Авторы: Габриелян Д.А.¹, Синетова М.А.¹, Габриелян А.К.¹, Бобровникова Л.А.¹, Бедбенов В.С.¹, Стариков А.Ю.¹, Зорина А.А.¹, Габель Б.В.¹, Лось Д.А.¹
Учреждения:
1. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физиологии растений имени К.А. Тимирязева Российской академии наук
Выпуск: Том 70, № 2 (2023)
Страницы: 202-213
Раздел: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
URL: https://journals.rcsi.science/0015-3303/article/view/130207
DOI: https://doi.org/10.31857/S0015330322600486
EDN: https://elibrary.ru/GKCNLD
ID: 130207

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

В настоящее время микроводоросли и цианобактерии привлекают к себе внимание исследователей как потенциальные продуценты различных ценных веществ. Для увеличения рентабельности биотехнологических процессов с использованием этих организмов необходим отбор высокоэффективных штаммов и выбор оптимальных условий для их роста и максимальной продуктивности. Оптимизация роста должна производиться, с одной стороны, в интенсивных условиях, максимально близких к масштабному культивированию, а с другой стороны – в небольших объемах, чтобы иметь возможность параллельно проверять множество разных параметров с минимальными затратами. В данной работе мы представляем описание и характеристики сконструированной нами лабораторной системы для интенсивного культивирования (LSIC – Laboratory System for Intensive Cultivation) с термо-, свето- и газорегулированием и возможностью культивирования в 4 повторностях в 8 разных условиях, отличающихся по свету, температуре и концентрации CO₂. Также в качестве примера представлены результаты ряда экспериментов с использованием установки.

Ключевые слова

биомасса, биотехнология, микроводоросли, оптимизация роста, светодиодное освещение, скрининг штаммов, цианобактерии

Список литературы

Spolaore P., Joannis-Cassan C., Duran E., Isambert A. Commercial applications of microalgae // J. Biosci. Bioeng. 2006. V. 101. P. 87. https://doi.org/10.1263/jbb.101.87
Chisti Y. Raceways-based production of algal crude oil // Green. 2013. V. 3. P. 195. https://doi.org/10.1515/green-2013-0018
Hoang A.T., Sirohi R., Pandey A., Nižetić S., Lam S.S., Chen W.-H., Luque R., Thomas S., Arıcı M., Pham V.V. Biofuel production from microalgae: challenges and chances // Phytochem. Rev. 2022. https://doi.org/10.1007/s11101-022-09819-y
Zorina A.A., Bedbenov V.S., Novikova G.V., Panichkin V.B., Los D.A. Involvement of serine/threonine protein kinases in the cold stress response in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803: Functional characterization of SpkE protein kinase // Mol. Biol. 2014. V. 48(3). P. 390. https://doi.org/10.1134/S0026893314030212
Sinetova M.A., Los D.A. Systemic analysis of stress transcriptomics of Synechocystis reveals common stress genes and their universal triggers // Mol. BioSyst. 2016. V. 12. P. 3254. https://doi.org/10.1039/C6MB00551A
Mironov K.S., Sinetova M.A., Shumskaya M., Los D.A. Universal molecular triggers of stress responses in cyanobacterium Synechocystis // Life. 2019. V. 9. P. 67. https://doi.org/10.3390/life9030067
Tsygankov A.A. Laboratory scale photobioreactors. // Appl. Biochem. Microbiol. 2001. V. 37(4). P. 333. https://doi.org/10.1023/A:1010266116747
Benner P., Meier L., Pfeffer A., Kruger K., Oropeza Vargas J.E., Weuster-Botz D. Lab-scale photobioreactor systems: principles, applications, and scalability // Bioprocess Biosyst. Eng. 2022. V. 45. P. 791. https://doi.org/10.1007/s00449-022-02711-1
Владимирова М.Г., Семененко В.Е. Интенсивная культура одноклеточных водорослей. М.: Академия наук СССР, 1962. 58 с.
Абдуллаев А.А., Семененко В.Е. Интенсивная культура Dunaliella salina Teod. и некоторые ее физиологические характеристики // Физиология растений. 1974. Т. 21. P. 1145.
Fuchs T., Arnold N.D., Garbe D., Deimel S., Lorenzen J., Masri M., Mehlmer N., Weuster-Botz D., Bruck T.B. A newly designed automatically controlled, sterilizable flat panel photobioreactor for axenic algae culture // Front. Bioeng. Biotechnol. 2021. V. 9. P. 697354. https://doi.org/10.3389/fbioe.2021.697354
Sinetova M.A., Sidorov R.A., Starikov A.Y., Voronkov A.S., Medvedeva A.S., Krivova Z.V., Pakholkova M.S., Bachin D.V., Bedbenov V.S., Gabrielyan D.A., Zayadan B.K., Bolatkhan K., Los D.A. Assessment of biotechnological potential of cyanobacteria and microalgae strains from the IPPAS culture collection // Appl. Biochem. Microbiol. 2020. V. 56. P. 36. https://doi.org/10.1134/S0003683820070030
Nowicka-Krawczyk P., Mühlsteinová R., Hauer T. Detailed characterization of the Arthrospira type species separating commercially grown taxa into the new genus Limnospira (Cyanobacteria) // Sci. Rep. 2019. V. 9. P. 694. https://doi.org/10.1038/s41598-018-36831-0
Furmaniak M.A., Misztak A.E., Franczuk M.D., Wilmotte A., Waleron M., Waleron K.F. Edible cyanobacterial genus Arthrospira: Actual state of the art in cultivation methods, genetics, and application in medicine // Front. Microbiol. 2017. V. 8. P. 2541. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.02541
Fučíková K., Lewis L. Intersection of Chlorella, Muriella and Bracteacoccus: Resurrecting the genus Chromochloris Kol et Chodat (Chlorophyceae, Chlorophyta) // Fottea. 2012. V. 12. P. 83. https://doi.org/10.5507/fot.2012.007
Liu J., Sun Z., Gerken H., Liu Z., Jiang Y., Chen F. Chlorella zofingiensis as an alternative microalgal producer of astaxanthin: biology and industrial potential // Mar. Drugs. 2014. V. 12. P. 3487. https://doi.org/10.3390/md12063487
Mahajan G., Kamat M. γ-Linolenic acid production from Spirulina platensis // Appl. Microbiol. Biotechnol. 1995. V. 43. P. 466. https://doi.org/10.1007/bf00218450
Golmakani M.T., Rezaei K., Mazidi S., Razavi S.H. γ-Linolenic acid production by Arthrospira platensis using different carbon sources // Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2012. V. 114. P. 306. https://doi.org/10.1002/ejlt.201100264