تنوع زیستی سه جدایه ایرانی ریزجلبک Dunaliella و پتانسیل بالقوه آن‌ها برای کاربردهای بیوتکنولوژیکی

محورهای موضوعی : تنوع زیستی

لیلا زرندی میاندوآب ¹ , محمد امین حجازی ²

1 - استادیار، گروه زیست شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز، ایران
2 - دانشیار، پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی شمالغرب و غرب، پژوهشگاه بیوتکنولوژی کشاورزی ایران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی. * (مسوول مکاتبات)

تاریخ دریافت : 1395/03/18 تاریخ پذیرش : 1397/02/04 تاریخ انتشار : 1399/03/01

کلید واژه: رنگدانه, نور, شوری, رشد,

چکیده مقاله :

زمینه و هدف: کشور ایران زیستگاه‌های متنوعی برای ریزجلبک شورزی Dunaliella در دریاچه‌ها و تالاب های شور خود دارد. تا کنون مطالعات محدودی در زمینه رفتار فیزیولوژیکی جدایه های بومی ایران از جنس Dunaliella، در شرایط متفاوت محیطی از جمله شدت نور و غلظت نمک صورت گرفته است، روش بررسی: پژوهش حاضر به صورت آزمایش فاکتوریل سه عاملی با دو سطح نور (25 و 500 میکرومول فوتون بر متر مربع بر ثانیه)، سه سطح شوری (2، 3 و 4 مولار نمک NaCl)و چهار جدایه (SH1، M1، G28 و CCAP19/18) در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار اجرا شد. جدایه‌های مورد آزمایش از بندر شرفخانه دریاچه ارومیه (SH1)، مهارلو (M1) و تالاب گاوخونی (G28) انتخاب شدند. جدایه غیر بومی و استاندارد CCAP19/18 به منظور مقایسه رفتار جدایه‌های بومی استفاده گردید. یافته ها: نتایج نشان داد که رفتار فیزیولوژیک ریزجلبک نه تنها به عوامل محیطی، بلکه به ویژگی‌های ژنتیکی و پتانسیل‌های متابولیسمی ریزجلبک مذکور مرتبط می‌باشد. جدایه شرفخانه در نور 25 میکرومول فوتون برمربع بر ثانیه و شوری 3 مولار بیش ترین تعداد سلول در واحد حجم و محتوی کلروفیل کل در هر سلول را نشان داد. در حالی که بالاترین محتوی کاروتنویید در جدایه مهارلو در محیطی با شوری 3 مولار نمک و تحت نور 25 میکرومول فوتون بر متر مربع بر ثانیه اندازه‌گیری شد. بحث و نتیجه گیری: با بررسی نتایج می‌توان پیشنهاد کردکه الف) جدایه ارومیه (SH1) استعداد رشد و تکثیر بالایی داشته و برای تولید زیست توده بالا مناسب است ب) جدایه‌های‌ دریاچه‌های ارومیه (SH1) و مهارلو (M1) برای استحصال کلروفیل و کاروتنویید مناسب ترند. ج) استفاده از جدایه مهارلو (M1) در مطالعات فتوسنتزی منطقی به‌نظر می‌رسد.

چکیده انگلیسی:

Background and Objective: Iran has various habitats in lakes and wetlands for microalgae Dunaliella. There are limited researches on the physiological behavior of Iranian Dunaliella in different environments including light intensity and salt concentration. Method: The experiment was done based on completely randomized design with three replications and three factorials including two light levels (25 and 500 µmol photon m-2s-1), three salinity levels (2, 3 and 4 M NaCl) and three isolates (SH1, M1, G28) and CCAP19/18 strain. The isolates SH1, M1 and G28 were selected from Urmia Lake, Maharloo Lake and Gavkhoni wetlands, respectively. A non-native and standard strain, CCAP19/18, was used to compare the behavior of the native isolates. Findings: The results showed that microalgae physiological behavior affected not only by environmental factors but also by genetic characteristics and the metabolic potential of microalgae. Under 25 µmol photon m-2s-1 and 3 M NaCl condition, Urmia isolate (SH1) had high cell number and chlorophyll content. However, Maharloo isolate (M1) was showed high carotenoids contents under above mentioned condition. Discussion and Conclusions:  The results are showing that: a) isolate with Urmia lake origin (SH1) has good potential for high growth and reproduction and it is the proper candidate for high biomass production.With measuring traits such as growth and cell number, content and photosynthetic pigment ratios may suggest that b) isolates with Urmia (SH1) and Maharloo (M1) lakes origin are suitable for the extraction of chlorophyll and carotenoids and c) it seems reasonable to expect that the Maharloo isolate (M1) is proper for photosynthetic studies.

منابع و مأخذ:

1. Ben-Amotz, A., Polle, J.E., and Rao, D.S., 2009. The alga Dunaliella: biodiversity, physiology, genomics and biotechnology (Science Publishers Enfield, New Hampshire, United States of America). Cambridge.


2. Oren, A., 2014. The ecology of Dunaliella in high-salt environments. Journal of Biological Research-Thessaloniki, 21:1-8.


3. Zarandi-Miandoab, L., 2015. The effects of some abiotic factors on function of key genes in carotenoid biosynthesis pathway in Dunaliella salina. PhD thesis in Biology­(Plant Phisiology), Golestan University, Faculty of Sciences, pp: 7-8.­(In Persian) 


4. Ghahraman, B. Taghvaeian, S., 2010. Investigation of annual rainfall trends in Iran. Journal of Agricultural Science and Technology, 10:93-97.


5. Aghanabati, A., 2004. Geology of Iran, Geological Survey of Iran, 622 p. (In Persian) 


6. Iranian National Institute for Oceanography and Atmospheric Science (INIOAS), http://www.inio.ac.ir/default.aspx?tabid=2144. (In Persian) 


7. Barra, L. Chandrasekaran, R. Corato F. and Brunet C., 2014. The challenge of ecophysiological biodiversity for biotechnological applications of marine microalgae. Marine drugs, 12: 1641-1675.


8. Zarandi-Miandoab, L. Hejazi, M.A. Bagherieh-Najjar, M.B. Chaparzadeh, N., 2015. Light intensity effects on some molecular and biochemical characteristics of Dunaliella salina. Iranian Journal of Plant Physiology, 5: 1311-1321.


9. Hejazi, M., and Wijffels, R., 2003. Effect of light intensity on β-carotene production and extraction by Dunaliella salina in two-phase bioreactors. Biomolecular Engineering,20: 171-175.


10. Schoen, M., 1988. Cell counting In  Dunaliella: Experimental phycology (eds. Labban, C., Chapnoon, D., and Kermer, B. P.). Cambridge University press. Cambridge.


11. Lichtenthaler, H.K., and Buschmann, C., 2001. Chlorophylls and Carotenoids: Measurement and Characterization by UV VIS Spectroscopy. Methods in Enzymology, 148: 349–382.


12. Harris, G., 2012. Phytoplankton ecology: structure, function and fluctuation, Springer Science and Business Media.


13. Smayda, T. J., 1978. From phytoplankters to biomass. Phytoplankton Manual. Unesco, Paris: 273-279.


14. Wright, S. W.,  Jeffrey S. W and Mantoura, R. F. C., 2005. Phytoplankton pigments in oceanography: guidelines to modern methods, Unesco Pub.


15. Soltani, N. Shokravi, Sh. and Fotovat, A., 2004. Isolation, identification and environmental studies of green algae Dunaliella species. Jihade Daneshgahi Research Project Database (SID), https://www.sid.ir/fa/Plan/ViewPaper.aspx?ID=122. (In Persian) 


16. Felip, M. and Catalan J., 2000. The relationship between phytoplankton biovolume and chlorophyll in a deep oligotrophic lake: decoupling in their spatial and temporal maxima. Journal of Plankton Research, 22: 91-106.


17. Huot, Y., M. Babin, F. Bruyant, C. Grob, M. Twardowski and H. Claustre., 2007. Does chlorophyll a provide the best index of phytoplankton biomass for primary productivity studies? Biogeosciences discussions, 4: 707-745.


18. Madadkar Haghjou, M., 2013. Comparative study of some physiological characteristics (chlorophyll content, photosynthetic activity…) in selection of Dunaliella sp. strains (isolated from iranian waters). Journal of Cell & Tissue, 4: 85-102. (In Persian) 


19. Arun, N. and Singh D., 2013. Differential response of Dunaliella salina and Dunaliella tertiolecta isolated from brines of Sambhar Salt Lake of Rajasthan (India) to salinities: a study on growth, pigment and glycerol synthesis. Journal of the Marine Biological Association of India, 55: 65-70.


20. Baker, N. R., Davies W. and Ong C. K., 1985. Control of leaf growth, CUP Archive.


21. Tanaka, R. and Tanaka A., 2000. Chlorophyll b is not just an accessory pigment but a regulator of the photosynthetic antenna. Porphyrins, 9: 240-245.


22. Alvarado, C., Álvarez, P. Puerto, M. Gausserès, N. Jiménez L. and De la Fuente M., 2006. Dietary supplementation with antioxidants improves functions and decreases oxidative stress of leukocytes from prematurely aging mice. Nutrition, 22: 767-777.


23. Guendouz, A. and Maamari K., 2012. Grain-filling, chlorophyll content in relation with grain yield component of durum wheat in a Mediterranean environment. African Crop Science Journal, 20:31-37


24. Marini, R. P., 1986. Do net gas exchange rates of green and red peach leaves differ? HortScience. 21: 118-120.