Studium produkce PHA pomocí cyanobakterií

Abstract

Bakalárska práca sa zaoberá štúdiom vplyvu vybraných stresorov na viabilitu cyanobakteriálnych kmeňov Synechocystis sp. PCC 6803 a Synechocystis salina CCALA 192. Tento vplyv bol sledovaný prostredníctvom prietokovej cytometrie s použitím adekvátnych fluorochrómov, zároveň bola sledovaná ich použiteľnosť ako aj precíznosť a možnosti aplikácie tejto metódy pre analýzu cyanobakteriálnych buniek. Fluoresceín diacetát bol napriek optimalizácií po sérií pokusov vyhodnotený ako nevhodný kvôli interferencií autofluorescencie bunečných farbív s emisiami sondy. SYTOXTM Blue Dead Cell Stain sa v analýze osvedčil a vykazoval uspokojivé výsledky. Pozitívny vplyv polyhydroxybutyrátu na viabilitu zvolených stresorov bol pozorovaný u opakovaných zmrazovacích cyklov, naznačujúc kryoprotektívne vlastnosti tohto polyméru. Znateľný negatívny efekt sa naopak objavil v prítomnosti peroxidu vodíka, čo signalizuje horšiu schopnosť vyrovnávať sa so silne oxidačnými podmienkami u buniek v stave chlorózy. Ďalej bol pozorovaný vplyv prídavku externých zdrojov uhlíka na koncentráciu biomasy a polyhydroxybutyrátu, stanovovaného pomocou plynovej chromatografie s FID detekciou. Pre kmeň Synechocystis sp. PCC 6803 sa z hľadiska bunečného rastu zdalo byť najvhodnejšie spojenie acetátu sodného s -butyrolaktónom, pri akumulácií polyméru zasa samotný acetát sodný či jeho kombinácia s 1,4-butándiolom. Synechocystis salina CCALA 192 vykazovala výrazne vyššiu produkciu PHB oproti prvému spomínanému kmeňu za fotoautotrofných aj mixotrofných podmienok, jediným nevyhovujúcim uhlikatým substrátom sa ukázal byť -butyrolaktón.

This bachelor thesis concerns with the effect of selected environmental stresses towards the viability of cyanobacterial species Synechocystis sp. PCC 6803 and Synechocystis salina CCALA 192. Both strains were studied via flow cytometry using the appropriate fluorochromes while also observing the applicability of these stains and precision of this method in the analysis of cyanobacterial cultures. In spite of the optimization being carried out, fluorescein diacetate was not suitable for the analysis of these cells because of their autofluorescence interfere with the fluorochrome emissions. Therefore, SYTOXTM Blue Dead Cell stain was used for the further experiments. A cryoprotective effect of polyhydroxybutyrate was observed during the freezing-thawing cycles. On the other hand, the culture rich in PHB seemed to be less resistant towards the oxidative stress induced by the hydrogen peroxide, probably justifiable by the state of chlorosis. Furthermore, this thesis deals with the increase/decrease in biomass concentration and intracellular PHB pool as a response to the external carbon source addition, analysed by the gas chromatography paired with FID detection. The most intesive cell growth in Synechocystis sp. PCC 6803 was detected in the presence of sodium acetate combined with gamma-butyrolactone while the highest PHB content in the medium supplied with acetate and 1,4-butanediol. Nevertheless, Synechocystis salina CCALA 192 showed markedly higher polyhydroxybutyrate accumulation under both photoautotrophic and mixotrophic conditions, the only non-suitable substrate was gamma-butyrolactone.