Sistemas de Cultivo

Luz roja promueve el crecimiento de la microalga Haematococcus pluvialis

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By Milthon Lujan

Recientemente, el grupo de investigación del Prof. Huang Qing, del from Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) de la Chinese Academy of Sciences (CAS), demostró que la luz roja podría promover el crecimiento fotoautotrófico de Haematococcus pluvialis, y estudió el mecanismo de fijación del carbono.

H. pluvialis es una alga unicelular que ha sido ampliamente reconocida por su capacidad para acumular astaxantina en grandes cantidades y actualmente también es la mejor fuente biológica de astaxantina en la naturaleza.

La astaxantina es aplicada en productos médicos y de salud, cosméticos, alimentos, piensos, y otras industrias debido a su fuerte capacidad oxidante.

Ciclo de vida de H. pluvialis

El ciclo de vida de H. pluvialis se realiza en dos etapas: la etapa de crecimiento vegetativo verde y la etapa de quiste rojo maduro.

En la etapa de crecimiento vegetativo verde, la biomasa se acumula, mientras que en la etapa de quiste rojo maduro, el rendimiento de astaxantina aumenta considerablemente a través de diferentes estrategias de inducción sobre la base de una alta biomasa.

En este sentido, es fundamental mejorar la biomasa de H. pluvialis en la etapa de crecimiento vegetativo verde.

Efectos de la luz roja

Los estudios muestran que el uso de apropiadas combinaciones de luz roja y blanca promueven el crecimiento de H. pluvialis y mejora la producción de astaxantina, pero los procesos y mecanismos en la cual la luz roja juega un rol no bien conocido.

En este estudio, los investigadores trabajaron en un nuevo método para promover el crecimiento de H. pluvialis.

Después de cambiar la iluminación de cultivo de blanco a rojo en la última fase logarítmica de crecimiento, los investigadores encontraron que mejoró el crecimiento autótrofo de H. pluvialis.

De acuerdo con los resultados del estudio, en las condiciones adecuadas de autotrofia fotosintética, la biomasa podría aumentar en un 50% después de cambiar de luz blanca a luz roja.

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También confirmaron que la luz roja podría promover una fotosíntesis mejorada y aumentar las tasas de fijación de CO2 al regular la actividad de las anhidrasas carbónicas y mantiene estable el pH del medio entre 8 y 9.

El estudio reveló el mecanismo relacionado.

La luz roja regulaba los factores de transcripción de la expresión del gen de la anhidrasa carbónica posiblemente a través de la vía del complejo COP1-SPA1 mediada por fitocromos, que regulaba al alza la expresión de los genes de la anhidrasa carbónica CAH1 y CAH3, luego afectaba la actividad de la anhidrasa carbónica.

Efecto de la luz roja sobre la actividad de la anhidrasa carbónica intracelular y la eficiencia de fijación de CO2 después de diferentes tiempos. A: Actividad de la anhidrasa carbónica en células de H. pluvialis en función del tiempo de incubación con luz roja; B: Cambios en la eficiencia de fijación de CO2 de las células de algas después de la conversión de incubación con luz blanca a luz roja. (Imagen de LI Lamei)
Efecto de la luz roja sobre la actividad de la anhidrasa carbónica intracelular y la eficiencia de fijación de CO2 después de diferentes tiempos. A: Actividad de la anhidrasa carbónica en células de H. pluvialis en función del tiempo de incubación con luz roja; B: Cambios en la eficiencia de fijación de CO2 de las células de algas después de la conversión de incubación con luz blanca a luz roja. (Imagen de LI Lamei)

Conclusión

El estudio concluye que el crecimiento autotrófico de H. pluvialis puede mejorar por el cambio de luz durante el cultivo, de luz blanca a la luz roja en la fase de crecimiento logarítmico.

“Nuestro trabajo puede proporcionar una guía para un uso más eficiente de la luz durante el cultivo de microalgas para lograr la fotoautotrofia y para posibles aplicaciones prácticas en la neutralización de carbono”, dijo Li Lamei, primer autor del artículo.

El estudio fue financiado por la National Natural Science Foundation of China.

Contacto
ZHAO Weiwei
E-mail: annyzhao@ipp.ac.cn

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Reference
Lamei Li, Yahui Wu, Adolf Acheampong, Qing Huang. 2023. Red light promotes autotrophic growth of Haematococcus pluvialis with improved carbonic anhydrase activity and CO2 utilization, Aquaculture, Volume 571, 2023, 739462, ISSN 0044-8486, https://doi.org/10.1016/j.aquaculture.2023.739462.

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