生産性の高い海洋微細藻類Picochlorum Celeri TG2の近似バイオマス特性評価

微細藻類は、バイオ燃料、バイオプラスチック、栄養補助食品、化粧品などの用途を備えた魅力的な再生可能リソースです。Picochlorum celeriは、海水における模範的な屋外の面積バイオマス生産性のために、産業の関心が高い藻です。P. celeriの動的なバイオマス組成を理解するには、複数の環境条件で詳細な近接分析が必要であり、これらの組成がバイオテクノロジーアプリケーションでどのように活用されるかを理解しています。この研究では、P。celeriのバイオマスの特性評価は、栄養補給、窒素制限、および超血質疾患の下で実施されました。P. celeriの栄養補給栽培は、タンパク質が豊富なバイオマス（灰色の乾燥重量が約50％）を備えており、炭水化物（〜12％の灰のない乾燥重量）と脂質（〜11％の灰灰色の乾燥重量）のパーティションを備えています。。漸進的な窒素の枯渇は、細胞が貯蔵代謝物の産生に移行するにつれて、タンパク質から炭水化物への移行（〜50％灰のない乾燥重量、3日目）を誘発しました。重要なことに、窒素制限40部（1.43 mm窒素）培地の希釈液は、バイオマスの生産性を実質的に損なうことなく、高炭水化物（ash灰色の乾燥重量）のバイオマスを生成しました（36 gの灰灰重量m-2日 - 1）クロロフィル（〜2％の灰色の乾燥重量）の減少にもかかわらず。炭水化物含有量を増やすためのこの戦略により、多糖類の標的生産が可能になりました。これは、燃料、オリゴ糖、および生体生成物を生産するために潜在的に利用できる可能性があります。2倍の海塩での栽培は、タンパク質からの炭水化物へのシフトをもたらし、アミノ酸プロリンのレベルが大幅に増加し、これは推定的にオスモリテとして作用しました。栄養補給、窒素制限、およびハイパー生理食塩水のバイオマス組成の詳細な理解は、この株がバイオテクノロジー製品の生産にどのように役立つかを知らせます。

Microalgae are compelling renewable resources with applications including biofuels, bioplastics, nutrient supplements, and cosmetic products. Picochlorum celeri is an alga with high industrial interest due to exemplary outdoor areal biomass productivities in seawater. Detailed proximate analysis is needed in multiple environmental conditions to understand the dynamic biomass compositions of P. celeri, and how these compositions might be leveraged in biotechnological applications. In this study, biomass characterization of P. celeri was performed under nutrient-replete, nitrogen-restricted, and hyper-saline conditions. Nutrient-replete cultivation of P. celeri resulted in protein-rich biomass (∼50% ash-free dry weight) with smaller carbohydrate (∼12% ash-free dry weight) and lipid (∼11% ash-free dry weight) partitions. Gradual nitrogen depletion elicited a shift from proteins to carbohydrates (∼50% ash-free dry weight, day 3) as cells transitioned into the production of storage metabolites. Importantly, dilutions in nitrogen-restricted 40 parts per million (1.43 mM nitrogen) media generated high-carbohydrate (∼50% ash-free dry weight) biomass without substantially compromising biomass productivity (36 g ash-free dry weight m-2 day-1) despite decreased chlorophyll (∼2% ash-free dry weight) content. This strategy for increasing carbohydrate content allowed for the targeted production of polysaccharides, which could potentially be utilized to produce fuels, oligosaccharides, and bioplastics. Cultivation at 2X sea salts resulted in a shift towards carbohydrates from protein, with significantly increased levels of the amino acid proline, which putatively acts as an osmolyte. A detailed understanding of the biomass composition of P. celeri in nutrient-replete, nitrogen-restricted, and hyper saline conditions informs how this strain can be useful in the production of biotechnological products.