The analysis of FcpA, FcpB and PsbA gene expression in long-term Phaeodactylum tricornutum cultures depending on time, temperature and light intensity.

Okrzemki są jednokomórkowymi fotosyntetyzującymi glonami, które odniosły duży sukces ekologiczny. Zasiedlają ekosystemy morskie i słodkowodne, w związku z czym są narażone na ciągle zmieniające się warunki środowiska takie jak temperatura czy intensywność światła. Do tej pory, badania nad hodowlami okresowymi okrzemek skupiały się na ocenie krótkotrwałego wpływu czynników środowiskowych na wybrane parametry biochemiczne, fizjologiczne oraz ekspresję wybranych genów ich aparatu fotosyntetycznego. Głównym celem pracy była analiza ekspresji genów FcpA, FcpB i PsbA w długotrwałych i okresowych hodowlach okrzemek Phaeodactylum tricornutum w różnych temperaturach i przy różnej intensywności światła, a także analiza prowadzonych hodowli pod kątem biochemicznym i fizjologicznym. W tym celu, z trwających ponad sześć miesięcy hodowli P. tricornutum prowadzonych w różnych warunkach temperatury i intensywności światła, w określonych odstępach czasu izolowano RNA w celu zbadania poziomu ekspresji genów metodą RT-qPCR, a także wykonywano pomiary gęstości optycznej hodowli (OD600), pH, wydajności kwantowej fotosyntezy, oznaczano stężenia chlorofili a, c1 i c2 oraz oznaczano stężenie białka. Uzyskane wyniki pokazują, że temperatura i intensywność światła mają wpływ na parametry biochemiczne i fizjologiczne długotrwałych hodowli okrzemek. Spośród testowanych warunków, najlepszym środowiskiem dla długotrwałego wzrostu i rozwoju hodowli P. tricornutum są niższa temperatura i światło o niższej intensywności. Wykazano również, że względna ekspresja genów FcpA i FcpB jest wyższa w wyższej temperaturze i świetle o wyższym natężeniu podczas trwania hodowli P. tricornutum, natomiast względna ekspresja genu PsbA kodującego białko D1 zależy od intensywności światła i wykazuje wyższą ekspresję w świetle o wyższej intensywności.

Diatoms are unicellular photosynthetic microalgae, which have achieved ecological success. They live in marine and freshwater ecosystems, therefore, they are subject to constantly changing environmental conditions such as temperature or light intensity. The studies of diatoms in batch cultures have focused, so far, on short-term influence of environmental factors on chosen biochemical and physiological parameters as well as on gene expression of chosen proteins of their photosynthetic apparatus. The main objective of this thesis was the analysis of FcpA, FcpB and PsbA gene expression of diatoms Phaeodactylum tricornutum in long-term batch cultures at different temperatures and light intensity conditions as well as the study of biochemical and physiological parameters of these cultures. For this purpose, the RNA was isolated in order to analyse the level of genes expression by RT-qPCR and the measurements of chosen parameters were performed i.e. optical density (OD600), pH, photosynthetic quantum yield, concentrations of chlorophylls a, c1 and c2 and concentration of protein were identified. The obtained results indicate that the temperature and light intensity have an impact on the biochemical and physiological parameters in long-term cultures of diatoms. Among all tested environmental conditions, the most convenient for the long-term growth of P. tricornutum is the one with the lower temperature and the lower light intensity. The relative expression of FcpA and FcpB genes is higher at higher temperature and at higher light intensity. When it comes to the relative expression of PsbA gene, which encodes D1 protein, it depends on light intensity and is characterized by higher expression under high light conditions.