Analiza wybranych parametrów biochemicznych modelowej okrzemki morskiej Phaeodactylum tricornutum CCAP 1055/1 w odpowiedzi na obniżenie zasolenia środowiska

One of the consequences of the greenhouse effect is the increase of water levels, which is caused by the melting of the glaciers. This leads to the reduction of salt concentration in marine waters, and thus affests the physiology of phytoplankton, of which diatoms are the main component. The purpose of this study was to investigate the effects of changing the sea salt concentration on biochemical parameters on a model diatom species, Phaeodactylum tricornutum at two temperatures. For each variant, the alternative with and without silicon was also considered. The growth of culture and photosynthetic activity of organisms were monitored by measuring optical density and cell density, protein concentration, Fv/Fm parameter, the concentration of photosynthetic pigments and level of fatty acids. The absence of salt in the medium in the initial stages of culture did not affect the growth rate and photosynthetic parameters. However, in the next days of cultures, a definite decrease in the tested parameters was observed. A different effect occurred in cultures with sea salt. In this case, the tested parameters increase in the first days of culture, then they continue to grow, or stay at a similar level. It is worth to emphasize that there are no significant differences between individual concentrations of sea salt. The results show that even 10 times lower salinity than commonly applied, seems to be appropriate for diatoms culture. Analyzes of the optical density and the protein concentration show similar kinetics of these parameters. Analogous relationships are detected in the change in the concentration of carotenoids and chlorophylls. Moreover, by calculation the concentration of chlorophylls of a single diatom cell, correspondence between pigment kinetics and kinetics in Fv/Fm parameter can be observed. In addition, significant differences in the fatty acid profile were observed. Studies demonstrated also that there are no significant differences between cultures with and without silicon supplementation. P. tricornutum cells, at 20℃, shows faster and more intensive growth, but the ageing of the culture occurs to accelerate comparing to ageing at the 12℃. To sum up, analysing the impact of temperature and salinity to P. tricornutum cultures contributes to understanding the mechanisms and effects of changes taking place in marine ecosystems, and provide optimal culture conditions for P. tricornutum, which can be used in many industries.

Jednym ze skutków efektu cieplarnianego jest wzrost poziomu wód wskutek topnienia lodowców. Prowadzi to do spadku stężenia soli w wodach morskich, co wpływa na fizjologię fitoplanktonu, którego kluczowym składnikiem są okrzemki. W związku z powyższym, celem niniejszej pracy była analiza parametrów biochemicznych w hodowlach modelowej okrzemki morskiej Phaeodactylum tricornutum prowadzonych w różnych stężeniach soli morskiej w środowisku w dwóch temperaturach. Dla każdego wariantu rozpatrywano również wersję z krzemem i bez krzemu. Wzrost hodowli i aktywność fotosyntetyczną organizmów monitorowano poprzez pomiar gęstości optycznej i gęstości komórek, stężenie białka, parametr Fv/Fm, stężenie barwników fotosyntetycznych oraz poziom kwasów tłuszczowych. Brak soli w pożywce w początkowych etapach hodowli nie wpływał na tempo wzrostu oraz parametry fotosyntetyczne. Jednak w późniejszych dniach hodowli obserwowano zdecydowane obniżenie się badanych parametrów. Odmienny efekt występował w hodowlach z solą. W tym przypadku badane parametry wzrastają w pierwszych dniach hodowli, po czym rosną nadal, albo utrzymują się na podobnym poziomie. Wyniki wskazują, że nie ma wyraźnych różnic pomiędzy poszczególnymi stężeniami soli morskiej i nawet 10-krotnie niższe zasolenie niż powszechnie stosowane wydaje się być odpowiednie do hodowli okrzemek. Analizując zmianę gęstości optycznej, czy stężenia białka można zauważyć podobna kinetykę zmian tych parametrów. Analogiczne zależności widoczne są w zmianie stężenia karotenoidów czy chlorofili. Co więcej, przeliczając stężenie chlorofili na ilość w pojedynczej komórce okrzemki, można dostrzec podobieństwo do kinetyki maksymalnej wydajności kwantowej PSII. Dodatkowo zaobserwowano wyraźne różnice w profilu kwasów tłuszczowych. Badania wykazały również, że nie ma istotnych różnic pomiędzy hodowlami z krzemem i bez krzemu. Co więcej w 20℃ hodowle szybciej rosną, ale też i szybciej starzeją się niż w 12℃. Podsumowując, analiza wpływu temperatury i zasolenia pozwala poszerzyć wiedzę biochemiczną, co ułatwi poznanie zmian zachodzących w ekosystemach morskich, jak również w przyszłości umożliwi dobranie optymalnych warunków do hodowli P. tricornutum, który może być wykorzystywany w wielu różnorodnych gałęziach przemysłu