بهينه‌سازي محيط‌ كشت سويۀ سيانوباكتريوم Fischerella sp. SH.A براي بيشترين توليد اگزوپلي‌ساكاريد با فعاليت ضدباكتريايي

Optimizing the Cultivation Conditions of Fischerella sp. SH.A Cyanobacterium for Maximizing Polysaccharide Production with Antibacterial Activity

مقدمه: در بين ريزموجودات فتوسنتزكننده، سيانوباكتريومsp. Fischerella منبع نويدبخشي براي جستجوي پلي‌ساكاريدهاي با ساختمان جديد است. اگزوپلي‌ساكاريدها مانند مرزي در برابر عوامل ضدميكروبي عمل مي‌كنند؛ به ‌همين‌ علت، امروزه در صنعت به سيانوباكتري‌ها با عنوان عوامل غليظ‌كننده يا شناوركننده، جاذب فلزات سنگين يا در زمينۀ پلي‌ساكاريدهاي سولفاته به‌شكل مواد بيواكتيو بسيار توجه شده است كه خود مزيتي در مقايسه با ديگر پلي‌ساكاريدهاي جداشده از گياهان و ريزجلبك‌هاي ديگر به حساب مي‌آيد. عوامل بسياري بر رشد و تجمع متابوليت‌ها در كشت‌هاي سلولي تأثير دارند؛ باوجوداين، دانش كافي در زمينۀ عوامل مؤثر بر بيشترين بيوسنتز اگزوپلي‌ساكاريدها و فعاليت ضدباكتريايي وجود ندارد. در مطالعۀ حاضر، به‌منظور انتخاب بهترين شرايط كشت براي كاربرد صنعتي اگزوپلي‌ساكاريدها به بررسي تأثير هم‌زمان برخي از عوامل فيزيكي، محيطي و غذايي بر توليد اگزوپلي‌ساكاريدهاي توليدشده از Fischerella sp. SH.A پرداخته شد. مواد و روشها: در مطالعۀ حاضر با هدف بررسي عوامل اصلي مؤثر بر بيوسنتز اگزوپلي‌ساكاريدها و فعاليت ضدباكتريايي، سيانوباكتريوم Fischerella sp. SH.A از آب‌هاي شيرين استان گلستان جداسازي و پس‌از شناسايي ريخت‌شناختي و مولكولي، همبستگي‌هاي احتمالي بين نوع تنش و ميزان توليد پلي‌ساكاريد و فعاليت ضدباكتريايي سنجيده شد. نتايج: نتايج نشان دادند ميزان اگزوپلي‌ساكاريد توليدشده و فعاليت ضدباكتريايي بسيار به شرايط كشت و شدت روشنايي وابسته است؛ علاوه‌براين، توليد اگزوپلي‌ساكاريد در شرايط غيرديازوتروفيك با غلظت نيترات 500 ميلي‌مولار و روشنايي 50 يا 150 ميكروانشتين در مترمربع در ثانيه همبستگي دارد. بحث و نتيجهگيري: ازآنجاكه اگزوپلي‌ساكاريدهاي سيانوباكتريايي از ديدگاه زيست‌فناوري جالب توجه هستند، توجه به بسياري از عوامل ديگر براي بيشترين توليد اگزوپلي‌ساكاريد در اين جنس اهميت زيادي دارد.

Introduction: Among the photosynthetic microorganisms, cyanobacteria belonging to the genus Fischerella appear particularly promising for new polysaccharides producing strains. Extracellular polysaccharides (EPS) serve as a boundary to the immediate environment and play a protective role against antimicrobial agents. That iswhy cyanobacteria are so popular in the industry today as thickeners or floating agents, heavy metal absorbers, or in the case of sulfate polysaccharides as bioactive substances. This is an advantage over other polysaccharides extracted from plants or other macroalgae. There are many factors affecting cell growth and metabolite accumulation in cell cultures. However, there is insufficient knowledge about the factors affecting maximal EPS biosynthesis and antibacterial activity. In this regard, in this paper, the effect of some physical, environmental, and nutritional factors on the simultaneous production of exopolysaccharide by Fischerella sp. SH.A was investigated in order to select the best cultivation conditions for the industrial application of exopolysaccharides. Materials and methods: In this study, the cyanobacterium isolated from the fresh water of Golestan province was undertaken with the aim of investigating the key factors regulating EPS biosynthesis and antibacterial activity. After the morphological and molecular identification, the possible correlations between the type of stress and the amount of polysaccharides production were also investigated. Results: The obtained results indicated that EPS production and antibacterial activity were highly dependent on the culture conditions and light intensity. Furthermore, the production of exopolysaccharides in non-diastrophic conditions was highly correlated with the concentration of nitrate up to 500 mM and the illumination of 50 or 150 microeinsteins per second per square meter. Discussion and conclusion: Since cyanobacterial extracellular polysaccharides are interesting from the biotechnological point of view, considering some other parameters are of crucial importance for the maximization of EPS production in this genus.