Producción de Astaxantina y expresión de genes en Haematococcus pluvialis (Chlorophyceae, Volvocales) bajo condiciones de estrés por deficiencia de nitrógeno y alta irradiancia

• Gómez , Luisa ; Orozco, María Isabel ^[1] ; Quiroga , Carolina ; Díaz , Juan Camilo ; Huérfano , Judith ; Díaz , Luis Eduardo ; Rodríguez , Jorge ; Camacho K. , Judith Elena
  1. [1] Universidad Colegio Mayor de Cundinamarca

     Universidad Colegio Mayor de Cundinamarca

     Colombia

     
• Localización: Revista Mutis, ISSN-e 2256-1498, Vol. 9, Nº. 2, 2019, págs. 7-24
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Production of Astaxanthin and Expression of Genes in Haematococcus pluvialis (Chlorophyceae, Volvocales) under Conditions of Stress by Nitrogen Deficiency and High Irriadiance
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• Resumen
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    La astaxantina es un carotenoide y antioxidante utilizado en la industria cosmética, farmacéutica y alimentaria. Se produce naturalmente en la microalga H. pluvialis cuando esta crece bajo efecto de factores de estrés, como la deficiencia de nutrientes y una irradiancia alta, entre otros. Por lo anterior, se propone como objetivo de esta investigación determinar la producción de astaxantina y la expresión de los genes relacionados con su biosíntesis bajo condiciones de estrés por deficiencia de nitrógeno (4,0 y 5,0 %) y una irradiancia alta. Para este trabajo se realizó un cultivo en medio rm con nitrógeno a 4,0 y 5,0 %, utilizando las siguientes condiciones: pH 6,7; ciclo luz/oscuridad 20 h: 4 h; temperatura 25 ºC; agitación continua; CO2 de 5 %; iluminación con lámparas fluorescentes blancas (Tlt 20w/54rs marca Philips); e irradiancia alta de 140 µE. Adicionalmente, se utilizó como control el crecimiento en el medio con nitrógeno en concentraciones normales bajo las mismas condiciones durante 36 días. El muestreo se realizó cada tercer día para cuantificación de astaxantina y clorofila y determinación de expresión de genes. El anova realizado estableció que no hay diferencias significativas entre los tratamientos (P = 0,053). Sin embargo, la producción de astaxantina fue de 3,52x10-6 µg cel-1 x mL-1 con una concentración de nitrógeno al 4,0 % y una irradiancia alta de 140 µE, incrementándose en 40 % frente a la producción obtenida con nitrógeno al 5,0 % (2,08x10-6 ug cel-1 x mL-1). Los genes psy, pds, lcy, bkt y chy, se expresaron con nitrógeno al 4,0 %, mientras que con nitrógeno al 5,0 % solo se expresaron psy, pds y chy.

  • English

    Astaxanthin is an antioxidant carotenoid used in cosmetic, pharmaceutic and food industries that is produced by microalgae H. pluvialis in natural form; it is a secondary metabolite that increases production when microalgae grows under stress conditions, like food deficiency and high irradiation, among others. The goal of this research was to test microalgae growing under nitrogen deficiency conditions in a concentration of 4.0-5.0% and evaluate astaxanthin production and gene expression in dye biosynthesis. For this purpose, a culture in rm medium was carried out with 4.0 and 5.0% nitrogen, using the following conditions: pH 6.7; light/dark cycle 20h: 4h; temperature 25 ºC; continuous agitation; 5% CO2; lighting with white fluorescent lamps (Tlt 20w/54rs Philips brand); and a high irradiance of 140 μE. The growth in the medium was used as a control with nitrogen in normal concentrations during 36 days (under the same conditions). Sampling was carried out every third day for quantification of astaxanthin and chlorophyll and the determination of gene expression. The anova performed established that there are no significant differences between treatments (P = 0.053). However, astaxanthin production with a nitrogen concentration of 4.0% and a high irradiance of 140 μE was 3.52x10-6 μg cell-1 x mL-1, increased by 40% when compared to that obtained with 5.0% nitrogen (2.08x10-6 ug cell-1 x mL-1). The psy, pds, lcy, bkt and chy genes were expressed with 4.0% nitrogen, while 5.0% nitrogen only allowed psy, pds and chy.