Document Type : Research Paper
Authors
1 Ph.D. Student, Department of Biotechnology and Plant Breeding, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran.
2 Professor, Department of Biotechnology and Plant Breeding, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
3 Associate Professor, Department of Biotechnology and Plant Breeding, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran.
Abstract
Microalgae are known as a potentially sustainable source of feedstock for fuel, food, chemicals, feeding animals and even for the pharmaceutical industries. In this project, the effects of mediums including (F2, Walne, BG11, BBM and TAP), pH (6.0, 6.5, 7.0, 7.5, 8.0 and 9.0) and light intensity (at five levels: 2000, 2700, 3300, 4500 and 7800 Lux) on growth of microalgae purified from Bazangan lake were studied. The Microalgae growth was determined by measuring dry weight and specific growth rate. Also, chlorophyll and carotenoid content were estimated using the standard biochemical methods in optimal codition. The results showed that in Tetraselmis sp., Nodularia sp., Chlamydomonas sp. and Chlorella sp. microalgae, the highest growth rate was observed in F2 (1.76 gL−1), Waln (0.83 gL−1), TAP (1.28 gL−1) and BG11 (1.72 gL−1) medium, respectively. Also, the optimum pH and light intensity for growth of the microalgae was 7.5 and 4500 Lux respectively. The highest chlorophyll and carotenoid content was obtained in Chlorella sp. with 21.92 μg/ml and Tetraselmis sp. with 6.78 μg/ml respectively.
Keywords
Main Subjects
بهینهسازی شرایط رشدی برخی از مهمترین ریزجلبکهای خالصسازی شده از دریاچه بزنگان و بررسی مقدار کلروفیل و کاروتنوئید آنها
سارا خسروینیا، عبدالرضا باقری*، سعید ملکزاده شفارودی و نسرین مشتاقی
مشهد، دانشگاه فردوسی مشهد، دانشکده کشاورزی، گروه بیوتکنولوژی و به نژادی گیاهی
تاریخ دریافت: 21/3/1398 تاریخ پذیرش: 24/4/1398
چکیده
ریزجلبکها بعنوان یک منبع بالقوه پایدار برای مواد اولیه سوخت، غذا، مواد شیمیایی، تغذیه دام و حتی برای صنعت داروسازی شناخته میشوند. در این مطالعه، اثرات نوع محیط کشت شامل محیطهای F2، Walne، BG11، BBM و TAP در pHهای 6، 5/6، 7، 5/7، 8 و 9 و شدتهای نور در پنج سطح شامل 2000، 2700، 3300، 4500 و 7800 لوکس بر روی رشد ریزجلبکهای خالصسازی شده از دریاچه بزنگان مطالعه شد. رشد ریزجلبکها با تعیین وزن خشک و نرخ رشد ویژه آنها تعیین شد. همچنین مقدار کلروفیل و کاروتنوئید با کمک روشهای بیوشیمیایی استاندارد در شرایط بهینه رشدی تعیین گردید. نتایج نشان داد که در ریزجلبکهای Nodularia sp.، Tetraselmis sp.، Chlamydomonas sp. و Chlorella sp. بیشترین رشد بترتیب در محیط کشتهای والن (40/0 گرم در لیتر)،F2 (51/0 گرم در لیتر)،TAP (48/0 گرم در لیتر) وBG11 (55/0 گرم در لیتر) مشاهده شد. همچنین بهترین pH و شدت نور برای رشد ریزجلبکها بترتیب برابر با 5/7 و 4500 لوکس بود. بیشترین مقدار کلروفیل و کاروتنوئید در ریزجلبک Chlorella sp. بترتیب با 9/39 و 3/23 میکروگرم در میلیلیتر بدست آمد.
واژه های کلیدی: دریاچه بزنگان، ریزجلبک، بهینهسازی رشد، کلروفیل، کاروتنوئید.
* نویسنده مسئول، تلفن: عبدالرضا باقری 05138805722، پست الکترونیکی: abagheri@um.ac.ir
مقدمه
مسائل زیست محیطی، غذا و انرژی، ثبات جوامع را با چالشی بزرگ روبرو ساخته است. افزایش جمعیت جهان، عدم تناسب تولیدات صنعتی و کشاورزی با این رشد جمعیتی و توزیع نابرابر منابع و تکنولوژی، مشکل را تشدید نموده است. برای تغذیه و برآورد نیازهای چنین جمعیت عظیمی، یافتن راهکارهای جدید و معنیدار جهت افزایش تولید، ضروری بنظر میرسد. در این راستا، استفاده از میکروارگانیسمها افق جدیدی را پیش روی محققین گشوده است و از میان آنها، جلبکها بدلیل داشتن خصوصیات ویژه و حضور ترکیبات زیستی متنوعی که میتواند در صنایع غذایی، دارویی، آرایشی، تولید کودها و سوختهای زیستی، مورد استفاده قرار گیرد، توجه خاصی را به خود معطوف ساخته است (46).
جلبکها گروهی از موجودات فتوسنتز کننده هستند که به دو دسته ریز و درشت تقسیم میشوند. جلبکهای ریز یا میکروسکوپی عموما تک سلولی هستند و بعنوان تولید کنندگان نخستین، نقش بسیار مهمی را در اکوسیستمهای آبی دارند. همچنین، این جلبکها بعنوان منبع غذایی برای انواع زئوپلانکتونها و لارو آبزیان، جایگاه خاصی در صنعت آبزی پروری یافتهاند (46). علاوه بر آبزیپروری، ریزجلبکها، عمدتا بعنوان منبع استحصال رنگیزههایی از جمله انواع کلروفیلها و کارتنوئیدها مانند بتاکارتن و آستاگزانتین در صنایع دارویی، غذایی و ساخت لوازم آرایشی کاربرد فراوانی دارند (43، 44 و 47). در حال حاضر رنگهای مصنوعی با رنگهای طبیعی جایگزین شده و آنها در مواد غذایی مختلف از جمله شکلات، آدامس، نوشیدنیها، پاستا و غیره کاربرد فراوانی دارند (29).
کلروفیل رنگدانه سبز موجود در گیاهان و جلبکها است که به جذب نور خورشید و تبدیل آن به انرژی شیمیایی کمک میکند. پنج نوع کلروفیل a، b،c ، d و e در جلبکها وجود دارد. کلروفیل a در همه جلبکها وجود دارد، کلروفیل b تنها در کلروفیسه و اوگلنوفیسه، کلروفیل c در جلبکهای دریازی مانند فئوفیسه، کریپتوفیسه، کریزوفیسه و دیاتومهها، کلروفیل d در برخی جلبکهای قرمز و کلروفیل e در گونههای خاصی از جنسVaucheria وTribonema از اگزانتوفیسهها وجود دارد. اعتقاد بر این است که این ماده برای بدن انسان بسیار مفید است. مصرف غذاهای حاوی کلروفیل باعث پاک شدن جریان خون، از بین رفتن بوی بد دهان و بدن و جلوگیری از فساد دندانها میشود. کلروفیل همچنین بعنوان یک عامل آنتی اکسیدان قوی باعث کاهش تخریب سلولها بوسیله عوامل سرطانزای محیطی میشود (34).
کاروتنوئیدها از رنگدانههای طبیعی بسیار مهم هستند که توسط گیاهان و جلبکها تولید شده (38) و محلول در چربی هستند و نقش مهمی در فتوسنتز ایفا میکنند (24). حیوانات و انسان قابلیت سنتز آنها را ندارند و باید از طریق رژیم غذایی دریافت شوند که پس از آن میتوانند از شکل کاروتنوئیدی به شکل دیگر تبدیل شوند. همچنین نقش مهمی در تشکیل ویتامین A بر عهده دارند (13). کاروتنوئیدها در صنایع پزشکی، دارویی و بیوتکنولوژی کاربرد دارند (20 و 33). علاوه بر نقشی که در تشکیل رنگدانهها بر عهده دارند، خاصیت آنتی اکسیدانی نیز برای آنها گزارش شده است (13). کاروتنوئیدها بعنوان مکمل، برای میگوی پرورشی استفاده فراوانی داشته و مهمترین اثر آنها ایجاد رنگدانه در آن است (13).
حجم معاملات بازار در حوزه رنگها، مخصوصا در بخش مواد غذایی، در سال 2016 حدود 2 میلیارد دلار برآورد شده و پیش بینی میشود با نرخ رشد مرکب سالانه 1/6 درصد، به 3 میلیارد دلار در سال برسد 2023 برسد. رنگهای طبیعی 31 درصد از این بازار را به خود اختصاص داده است. در کشور ما بر اساس آمار نامه اداره صنایع و معادن بیش از 672 واحد صنایع غذایی با تولیدی نزدیک به چهل میلیون تن در حال فعالیت هستند، که بدلیل عدم وجود واحد تولیدکننده رنگهای خوراکی در داخل ایران، رنگهای مورد نیاز خود را از خارج کشور تامین نمودهاند. بنابراین، در حال حاضر تقاضای بسیاری برای رنگهای خوراکی با منشاء طبیعی در کشور موجود است (26).
رنگهای طبیعی موجود در جلبکها یکی از محبوبترین آنها است. ریزجلبکهای سبز یکی از بزرگترین منابع کلروفیل محسوب میشود، بعنوان مثال بیومس Chlorella sp. حدود 15/1 میلیگرم کلروفیل دارد که حدود 20 برابر اسفناج است (26). سیانوباکترهایی مانند Nodularia sp. نیز طیف وسیعی از رنگهای طبیعی از قبیل کلروفیل، کاروتنوئیدها و فیکوبیلی پروتئینها را در خود جای داده است (49).
بنابراین، با توجه به اهمیت اقتصادی ریزجلبکها، فراهم کردن شرایطی برای دستیابی به رشد سریعتر و ارزانتر آنها بسیار ضروری است. عوامل بسیاری بر رشد ریزجلبکها اثر دارند که فاکتورهای فیزیکی مثل نور و pH از عوامل مهم و تأثیرگذار بر فعالیتهای فتوسنتزی و در نتیجه رشد ریزجلبکها هستند (18 و 45). نور یکی از فاکتورهای مهم رشدی در ریزجلبکها است که انرژی لازم برای تثبیت کربن و تبدیل CO2 به ترکیبات آلی را فراهم میکند اما آن نمیتواند توسط ریزجلبکها ذخیره شود، بنابراین باید به طور پیوسته تامین شود (37). از طرفی ریز جلبکها نمیتوانند همه فوتونهای نور را جذب و استفاده کنند و بنابراین نور زیاد سبب مهار نور در لایه سطحی ریزجلبک و عدم دریافت نور توسط بخشهای درونی آن میشود (50). در گزارشی اثر سه شدت نور 5/37، 5/62 و 100 میکرومول فوتون بر ثانیه بر نرخ رشد ریزجلبک Chlorella vulgaris بررسی شد و نتایج نشان داد که بالاترین نرخ رشد (13/1 در روز) و بیشترین مقدار زیتوده (05/2 گرم در لیتر) بترتیب در شدت 100 و 5/62 میکرومول فوتون بر ثانیه مشاهده شد (3). در مطالعه دیگری اثر سه شدت نور 1000، 2000 و 5000 لوکس بر میزان رشد و تراکم سلولی ریزجلبک Tetraselmis chuii بررسی و نتایج آن نشان داد که بیشترین میزان رشد و تراکم سلولی در شدت نور 5000 لوکس در روز هفتم کشت اتفاق افتاد (5).
مقدارpH نیز در سرعت رشد ریزجلبکها موثر است و در طی فتوسنتز مقدار آن تغییر میکند. برای ریزجلبکها به دام انداختنCO2 اتمسفر زمانی که شرایط رشد حالت قلیایی دارد، راحتتر است، بنابراین بیومس بیشتری میتواند تولید کند (54). با افزایش مقدار pH، CO2 آب عمدتا توسط ریزجلبکها بهHCO3 منتقل میشود که عمدتا سبب میشود کربن در شرایط قلیایی ضعیف، ایجاد شود. بر اساس مطالعه Liu، مقدار کلروفیل II ریزجلبکها وقتی که مقدار pH از 5/8 به 5/9 میرسد، کاهش مییابد و بنابراین در میزان رشد و بیومس تولیدی اثر میگذارد (36). در مطالعهای اثر pH از 4/3 تا 4/8 بر رشد ریزجلبک Chlamydomonas applanata بررسی شد و نتایج این تحقیق نشان داد که بهترین رشد در pH برابر 4/7 مشاهده شد (53). بر اساس گزارشی دیگر بر روی Chlamydomonas reinhardtii، مقدار بهینه pH و شدت نور برای رسیدن به حداکثر نرخ رشد بترتیب 4/7 و 7400 لوکس بود در حالی که برای رسیدن به حداکثر مقدار نشاسته به pH برابر 8 و شدت نور 5300 لوکس نیاز بود (14).
بررسی و شناسایی فلور جلبکی آبهای هر منطقه از اهداف مهم تحقیقاتی در اغلب کشورهای جهان است. در سالهای اخیر مطالعات محدودی در کشورمان روی فلور آبهای طبیعی از نظر جلبکهای آبهای شیرین و لب شور انجام گرفته است. از جمله تحقیقات انجام یافته، بررسی و شناسایی تراکم و پراکنش فیتوپلانکتونهای دریاچه سد لار میباشد. با این مطالعه طی شش مرحله نمونه برداری حدود 14 جنس متعلق به شاخه جلبکهای دیاتومه، یک جنس متعلق به شاخه اوگلنوفیسه، هفت جنس متعلق به شاخه جلبکهای سبز، سه جنس متعلق به شاخه جلبکهای پیروفیسه، یک جنس متعلق به شاخه جلبکهای کریزوفیسه و دو جنس متعلق به شاخه جلبکهای سیانوباکتریها شناسایی شده است (11). بررسی جوامع فیتوپلانکتونی و کیفیت آب تالاب بند علی خان، نشان داد که سه گروه از فیتوپلانکتونها شامل دیاتومهها، سیانوباکتریها و اوگلنوفیسه در این تالابها حضور دارند (16).
دریاچه بزنگان تنها دریاچه در استان خراسان رضوی و بزرگترین دریاچه طبیعی استان خراسان است. این دریاچه در ۱۳۰ کیلومتری مشهد و ۸۰ کیلومتری شهرستان سرخس واقع شده است. محیط این دریاچه در حدود 3300 متر و مساحت تقریبی منطقه در حدود 120 هکتار است. از لحاظ آب و هوایی در ناحیهای معتدل با بارش کم (متوسط بارندگی سالانه منطقه حدود 300 میلیمتر) قرار گرفته و در نتیجه از اوایل خرداد تا شهریور، آب و هوایی خشک و خیلی گرم دارد (1 و 6). طعم آب نیز کمی تلخ و شور مزه است. دریاچه تاریخی بزنگان تنها زیستگاه پرندگان مهاجر منطقه سیبری، اروپا و وحشی بومی است (6).
در مطالعاتی که تاکنون بمنظور بررسی تنوع ریزجلبکهای دریاچه بزنگان انجام شده است، شناسایی ریزجلبکها تنها با مشاهده مستقیم آب دریاچه در زیر میکروسکوپ نوری بوده است (6 و 12). بعنوان مثال در مطالعهای، نمونهبرداری بصورت فصلی در طی سال ۱۳۸۱ انجام شد. طی این تحقیق، چهار گونه ماکروجلبک و ۳۳ گونه فیتوپلانکتونی شناسایی شد. از مجموع ۳۳ گونه فیتوپلانکتونی، ۲۱ گونه به شاخه کریزوفیتا، هفت گونه به کلروفیتا، چهار گونه به سیانوفیتا و یک گونه به پیروفیتا تعلق داشت. Diatoma tenuis،Ulothrix subtilissima ، Fragillaria crotonensis،Merismopodia punctata از بیشترین وفور گونهای برخودار بودند (6). در تحقیق دیگری نمونهها از سه ناحیه و پنج سطح مختلف دریاچه بزنگان بطور فصلی و طی یکسال (۱۳۷۶-۱۳۷۵) جمعآوری گردید. در مجموع ۶۵ گونه، متعلق به سه گروه فیتوپلانکتونی شامل ۱۰ گونه سیانوفیسه، ۱۸ گونه کلروفیسه و ۳۷ گونه باسیلاریوفیسه شناسایی شد، که گونههای Chroococcus minor، Cosmarium tinctum،Ulothirx subtilissima ، Campylodiscus sp.، Cocconeis placentula، Cyclotella meneghinana، Fragillaria crotonenisis و Gyrosigma acuminatum با میزان فراوانی بالا نسبت به سایر گونهها مشاهده شدند (12).
آبهای طبیعی کشورمان پتانسیل بسیار خوبی از نظر حضور انواع ریزجلبکها دارند. این ریزجلبکها با شرایط آب و هوایی ایران کاملا سازگار هستند و در صورت انتخاب دقیق برای اهداف و کاربردهای تجاری مشخص، نسبت به نمونههای غیر بومی ارجحیت دارند. بنابراین، با توجه بکاربردهای گسترده ریزجلبکها در زمینههای مختلف و مطالعات محدودی که تاکنون بر روی جداسازی این گونههای ارزشمند بومی و بررسی پتانسیل رشدی و رنگدانهای آنها انجام شده است، این تحقیق طراحی گردید. بنابراین این پژوهش با هدف جداسازی و نگهداری برخی از مهمترین ریزجلبکهای دریاچه بزنگان بعنوان بخشی از خزانه ارزشمند ژنتیکی ریزجلبکهای بومی خراسان رضوی و بهینهسازی کامل شرایط رشدی آنها و سنجش پتانسیل تولید رنگدانههای کلروفیل و کاروتنوئیدی آنها انجام پذیرفت.
مواد و روشها
1- تهیه نمونه: نمونههای مورد نظر برای انجام این پژوهش از دریاچه بزنگان تهیه شد. بدین منظور از هشت ناحیه مختلف حاشیهای دریاچه با استفاده از تور پلانگتونگیری نمونهبرداری انجام شد. سپس اطلاعات مربوط به هر منطقه شامل ارتفاع از سطح دریا، طول و عرض جغرافیایی، جهت و دمای آب و هوا ثبت گردید.
همچنین مقدار pH، EC(Electrical Conductivity)، TDS (Total Dissolved Solids) و شوری آب دریاچه در بخشهای مختلف آن اندازهگیری شد. مقدار یون سدیم موجود در آب دریاچه نیز با استفاده از دستگاه flam photometer (310C digital flame photometer) اندازهگیری شد.
مقدار TDS یا کل مواد جامد محلول در نمونهها با استفاده از رابطه زیر بدست آمد:
TDS = EC ×64/0
2- کشت و خالصسازی ریزجلبکها: نمونهها بعد از انتقال به آزمایشگاه در محیط جامد F2 (که محیطی مناسب برای ریزجلبکهای آبهای شور است) کشت شدند (7). بدین منظور، از هر نمونه آب، 100 میکرولیتر در هر پلیت حاوی محیط F2 کشت و در شرایطی با شدت نور 3500 لوکس و دمای 25 درجه سانتیگراد قرار داده شد. پس از گذشت حدود یک ماه از کشت نمونهها، کلنیهای سبز رنگی در محیط کشت ظاهر شد که به محیط جدید منتقل شدند. بعلت فراوان بودن دیاتومهها در آب دریاچه و رشد آنها بهمراه ریزجلبکهای سبز، یک مرحله کلنیهای سبز رنگ در محیط کشت BBM که محیط آب شیرین است و دیاتومهها قادر به رشد در این محیط نیستند، کشت شدند. همچنین برای جلوگیری از رشد آلودگیهای باکتریایی، به محیط F2، آنتیبیوتیک سفوتاکسیم به میزان 200 میکروگرم در هر میلیلیتر افزوده شد (40) و برای از بین بردن آلودگیهای قارچی از روش جدا کردن چند مرحلهای تک کلونها استفاده شد.
برای اطمینان از خلوص نمونهها، از هر کدام از آنها اسلاید تهیه و با بزرگنمایی 100 میکروسکوپ نوری (OLYMPUS BX41TF) بررسی و عکسبرداری شدند. در نهایت جنسهای مشاهده شده با استفاده از کلیدهای معتبر، از نظر مورفولوژیکی شناسایی گردیدند (17 و 19). کلنیهای خالص به محیط کشت F2 مایع منتقل و بر روی شیکری با سرعت 140 دور در دقیقه قرار گرفتند تا بیومس کافی ایجاد گردد.
3- تعیین شرایط بهینه برای رشد ریزجلبکها: برای بررسی شرایط بهینه رشدی ریزجلبکها، اثر محیط کشت، pH و شدت نورهای مختلف، پس از 26 روز از کشت آنها، بر مقدار وزن خشک تولیدی و نرخ رشد ویژه آنها مورد ارزیابی قرار گرفت.
پس از این مدت، بیومس تولیدی با سرعت g7378 بمدت پنج دقیقه سانتریفوژ و در آون با دمای 80 درجه سانتیگراد خشک شد. فاکتور نرخ رشد ویژه (μ) نیز با فرمول μ= lnxn–lnx0(tn-t0) محاسبه شد (30)، که در آن X0: میانگین تعداد سلولها در زمانt0 ، Xn: میانگین تعداد سلولها در زمان tn و μ: نرخ رشد ویژه در روز است.
3-1- محیط کشت: برای تعیین بهترین محیط کشت برای هر کدام از ریزجلبکها، از محیط کشتهای F2، BBM، BG11، Walne و TAP استفاده شد.
3-2- برای تعیین بهترین و موثرترین pH بر رشد ریزجلبکها، آنها در شش pH مختلف 6، 5/6، 7، 5/7، 8 و 9 کشت شدند.
3-3- برای بررسی اثر شدت نور بر رشد ریزجلبکها، آنها در پنج تیمار نوری 2000، 2700، 3300، 4500 و 7800 لوکس، قرار گرفتند.
4- منحنی رشد: برای ترسیم منحنی رشد، مقدار بیومس ریزجلبکها، با سنجش چگالی نوری توسط اسپکتروفتومتر (S2100SUV) در دو طول موج 680 و 750 نانومتر بصورت سه روز در میان اندازهگیری شد.
برای بدست آوردن رابطهی خطی بین چگالی نوری و وزن تر و خشک و معادله آنها، رقتهای سریالی 1، ،، ، و از کشتهای جلبکی تهیه شد. بدین منظور ابتدا 50 میلیلیتر از کشت جلبکی برداشت و سپس جهت تهیه رقتهای سریالی ، هر بار مقدار 25 میلیلیتر از محلول غلیظ تر با آب مقطر تا 50 میلیلیتر رقیق شد. وزن خشک، وزن تر و چگالی نوری هر یک از رقتها اندازهگیری شدند و بدین ترتیب معادلهی رگرسیونی حاصل گردید (35).
5- استخراج و سنجش کلروفیل و کل کاروتنوئیدها در ریزجلبکها: برای عصارهگیری، ابتدا 100 میلیلیتر از سوسپانسیون جلبکی همگن، بمدت 10 دقیقه در g7378 سانتریفیوژ شد. سپس بخش رویی خارج گردید. در ادامه، 50 میلیلیتر استون 80 درصد به رسوب اضافه و سپس بمدت 11 دقیقه در دمای 10 درجه سانتیگراد در دستگاه التراسونیک (SB-103D) استخراج انجام شد. عصاره حاصل با استفاده از سانتریفوژ با سرعت g7378 بمدت پنج دقیقه از بقایای سلولی جدا و برای حذف کامل پلت سلولی، مایع رویی با فیلتر سر سرنگی 45/0 میکرون فیلتر شد. برای بررسی میزان کلروفیل a، b و کل کاروتنوئیدها، میزان جذب این عصارهها در طول موجهای 2/663، 470 و 8/646 با دستگاه اسپکتروفتومتر در برابر نمونه خنثی (بلانک- استون 80 درصد) قرائت و در فرمولهای زیر جایگذاری شد (49).
Chlorophyll a (μg/ml) (Ca) × 25/12 = A- 2/663 79/2 × A 8/646
Chlorophyll b (μg/ml) (Cb)× 5/21 = A- 8/646 × 1/5 A 2/663
Total carotenoid (μg/ml)× 1000) = A- 470 × 82/1 Ca - × 02/85 Cb (/198
6- آنالیز آماری: تجزیه واریانس دادهها با استفاده از نرم افزار آماری JMP 8 و مقایسه میانگین تیمارها با استفاده از آزمون چند دامنهای دانکن در سطح معنیداری 5 درصد انجام شد. همچنین رسم منحنیهای رشد از طریق نرم افزارExcel انجام گردید.
نتایج
برای بررسی کامل دریاچه، در اردیبهشت سال 1395، از هشت منطقه مختلف حاشیه آن با استفاده از تور پلانکتونگیری نمونهبرداری شد که این مناطق در شکل 1 مشخص شدهاند.
شکل 1- نقشه کلی از دریاچه بزنگان و مناطق نمونه برداری شده از آن
اطلاعات مربوط به هر منطقه شامل ارتفاع از سطح دریا، طول و عرض جغرافیایی و جهت آن و همچنین دمای آب و هوا مشخص گردید (جدول 1).
جدول 1- اطلاعات مربوط به ارتفاع از سطح دریا، طول و عرض جغرافیایی و جهت، هشت منطقه نمونهبرداری شده از دریاچه بزنگان
منطقه |
ارتفاع از سطح دریا (متر) |
طول و عرض جغرافیایی |
جهت |
1 |
837 |
N: 36° 18′ 43.3ʺ E: 60° 23′ 02.8ʺ |
ضلع شرقی دریاچه |
2 |
836 |
N: 36° 18′ 48.6ʺ E: 60° 29′ 04.3ʺ |
ضلع شرقی دریاچه |
3 |
840 |
N: 36° 18′ 67.1ʺ E: 60° 29′ 02.7ʺ |
ضلع جنوبی دریاچه |
4 |
847 |
N: 36° 19′ 00.3ʺ E: 60° 28′ 56.0ʺ |
ضلع جنوبی دریاچه |
5 |
836 |
N: 36° 19′ 02.7ʺ E: 60° 28′ 44.5ʺ |
ضلع جنوبی دریاچه |
6 |
844 |
N: 36° 18′ 58.0ʺ E: 60° 28′ 42.3ʺ |
ضلع شمالی دریاچه |
7 |
856 |
N: 36° 18′ 49.3ʺ E: 60° 28′ 42.8ʺ |
ضلع شمالی دریاچه |
8 |
860 |
N: 36° 18′ 38.2ʺ E: 60° 28′ 55.3ʺ |
ضلع شمالی دریاچه |
بر اساس اطلاعات بدست آمده، دمای آب 20 درجه سانتیگراد و دمای هوا 25 درجه سانتیگراد بود. ویژگیهای اکولوژی دریاچه مثل مقدار pH، EC و TDS در آزمایشگاه بررسی شد و نشان داد که pH آب بین 1/7 تا 9/7 و مقدار EC آن بین 6/9 تا 7/9 میلیزیمنس بر سانتیمتر است. مقدار TDS در بخشهای مختلف آب دریاچه بین 1/6 تا 2/6 میلیگرم در لیتر بود. همچنین مقدار یون سدیم موجود در آب دریاچه نیز 4144 میلیگرم در لیتر بود.
پس از نمونهبرداری و سنجش ویژگیهای شیمیایی آب دریاچه، آن را در محیط F2 کشت و از هر ریزجلبک یک اسلاید جهت تعیین ویژگیهای مورفولوژیکی تهیه شد (شکل 2).
B: Chlamydomonas sp. |
A: Chlorella sp |
D: Tetraselmis sp. |
C: Nodularia sp. |
شکل 2- عکس با میکروسکوب نوری با بزرگنمایی 100× از نمونههای ریزجلبکی خالصسازی شده از دریاچه بزنگان
با توجه به پژوهشهای سیستماتیک، بر اساس خصوصیات ظاهری (کروی، تک یاخته، کلروپلاست فنجانی و بدون تاژک) جلبک A شناسایی و بعنوان Chlorella spp. تایید شد. جلبک B نیز با ویژگیهای مورفولوژیکی جنس Chlamydomonas spp. شامل تک سلولی متحرک، معمولا کروی و گاهی بیضی شکل، لکه چشمی موجود در بخش جلویی کلروپلاست، هر سلول دارای دو واکوئل در بخش جلویی و هر سلول دارای دو تاژک مطابقت داشت. از ویژگیهای مورفولوژیکی جنسNodularia spp. و ریزجلبک C، میتوان به رشتههای معمولا صاف و گاهی دارای خمیدگی با پهنای حدود شش میکرومتر، غلافها بدون رنگ، سلولها بدون تاولهای گازی و کوتاه و میله مانند هستند با اندازه حدود چهار میکرومتر، هتروسیتها معمولا بیضی شکل و راست گوشهای یا میلهای با اندازه حدود هفت میکرومتر وAkinetes کروی یا بیضی شکل با قطر شش تا ده میکرومتر در زنجیره سلولی اشاره کرد. کلروپلاست بشدت سبز رنگ، اجسام سلولی تاژکدار، وجود یک پیرنوئید در داخل کلروپلاست و یک دیواره غلافدار از ویژگیهای جنس Tetraselmis spp. است که با جلبک D مطابقت دارد.
پس از تعیین ویژگیهای مورفولوژیکی و جنس ریزجلبکها، برای تعیین بهترین محیط کشت برای هر کدام از آنها، رشد ریزجلبکها در محیط کشتهای مختلفی مثل F2، BBM، BG11، Walne و TAP پس از گذشت 26 روز از کشت آنها بررسی شدند (جدول 2).
نتایج بررسی رشد آنها در محیط کشتهای مختلف، نشان داد که ریزجلبکهای Tetraselmis sp.، Nodularia sp.، Chlamydomonas sp. و Chlorella sp. بترتیب در محیط کشتهای F2، Walne، TAP و BG11 بهترین رشد را داشتند که به نوعی جنس جلبکهای خالصسازی و معرفی شده را تایید میکند. Chlorella sp.در محیط کشتهای شیرین مثل BG11 (55/0 گرم در لیتر) و BBM (33/0 گرم در لیتر) رشد بهتری نسبت به محیطهای شور مثل F2 (23/0 گرم در لیتر) و والن (21/0 گرم در لیتر) دارد و این اختلاف در سطح 5 درصد معنیدار است (05/0P<).
جدول2- مقدار وزن خشک (گرم در لیتر) و نرخ رشد ویژه (در روز) در ریزجلبکهای Nodularia sp.، Tetraselmis sp.، Chlamydomonas sp. و Chlorella sp. پس از 26 روز از کشت آنها در محیط کشتهای مختلف. در هر ریزجلبک، میانگینهای دارای حروف مشابه اختلاف معنیداری نشان ندادند (05/0P>).
محیط کشت |
Chlorella sp. |
Tetraselmis sp. |
Chlamydomonas sp. |
Nodularia sp. |
||||
نرخ رشد ویژه |
وزن خشک |
نرخ رشد ویژه |
وزن خشک |
نرخ رشد ویژه |
وزن خشک |
نرخ رشد ویژه |
وزن خشک |
|
F2 |
020/0 b |
23/0 b |
037/0 a |
51/0 a |
021/0 b |
23/0 b |
021/0 b |
20/0 b |
BBM |
033/0 a |
33/0 ab |
019/0 b |
28/0 b |
024/0 b |
23/0 b |
021/0 b |
21/0 b |
BG11 |
045/0 a |
55/0 a |
024/0 ab |
21/0 b |
012/0 c |
16/0 c |
013/0 c |
12/0 c |
Walne |
015/0 b |
21/0 b |
031/0 a |
43/0 a |
023/0 b |
22/0 b |
030/0 a |
40/0 a |
TAP |
009/0 c |
12/0 c |
010/0 c |
15/0 c |
038/0 a |
48/0 a |
010/0 c |
11/0 c |
Tetraselmis sp. بر عکس Chlorella sp.، بیشتر در محیطهای آب شور رشد میکند و بعنوان یک ریزجلبک سبز در محیط F2 رشد بیشتری (51/0 گرم در لیتر) دارد (05/0P<). Nodularia sp. یک سیانوباکتری شورپسند است، بنابراین در محیط والن که مناسب آنها است، بهترین رشد و ماندگاری را دارد (40/0 گرم در لیتر) (05/0P<). محیط کشت TAP که فقط مناسب رشد ریزجلبکهای جنس spp. Chlamydomonas است و بنابراین این ریزجلبک در این محیط کشت بهترین رشد را نسبت به سایر محیط کشتها دارد (48/0 گرم در لیتر) (05/0P<).
فاکتور دیگری که برای بهینهسازی شرایط رشدی ریزجلبکها استفاده شد، مقدار pH بود. بدین منظور میزان وزن خشک و نرخ رشد ویژه در محیط کشتهای بهینه آنها (نتایج جدول 2) ولی در pH مختلف بررسی شد (جدول 3).
جدول3- مقدار وزن خشک (گرم در لیتر) و نرخ رشد ویژه (در روز) در ریزجلبکهای Nodularia sp.، Tetraselmis sp.، Chlamydomonas sp. و Chlorella sp. پس از 26 روز از کشت آنها در محیط کشتهای بهینه و در pHهای مختلف. در هر ریزجلبک میانگینهای دارای حروف مشابه اختلاف معنیداری نشان ندادند (05/0P>).
PH |
Chlorella sp. |
Tetraselmis sp. |
Chlamydomonas sp. |
Nodularia sp. |
||||
نرخ رشد ویژه |
وزن خشک |
نرخ رشد ویژه |
وزن خشک |
نرخ رشد ویژه |
وزن خشک |
نرخ رشد ویژه |
وزن خشک |
|
6 |
024/0 b |
28/0 b |
013/0 b |
26/0 b |
017/0 b |
39/0 b |
020/0 b |
22/0 b |
5/6 |
029/0 b |
31/0 b |
021/0 ab |
38/0 ab |
031/0 ab |
49/0 ab |
022/0 b |
24/0 b |
7 |
049/0 a |
53/0 a |
038/0 a |
50/0 a |
042/0 a |
51/0 a |
036/0 ab |
43/0 a |
5/7 |
058/0 a |
64/0 a |
042/0 a |
59/0 a |
047/0 a |
60/ a |
041/0 a |
50/0 a |
8 |
049/0 a |
59/0 a |
036/0 a |
49/0 a |
019/0 b |
42/0 b |
039/0 ab |
45/0 a |
9 |
025/0 b |
32/0 b |
022/0 ab |
32/0 b |
012/0 b |
34/0 b |
021/0 b |
23/0 b |
نتایج آن نشان داد که با افزایش pH از 6 تا 5/7، مقدار وزن خشک و نرخ رشد ویژه ریز جلبکها افزایش و سپس از pH 5/7 تا 9 کاهش یافت. در تمام ریزجلبکهای مطالعه شده، بیشترین مقدار نرخ رشد و وزن خشک در pH 5/7 مشاهده شد و آن تقریبا دو برابر pH 6 بود. نتایج آنالیز آماری نشان داد که اختلاف وزن خشک و نرخ رشد ویژه در همه ریزجلبکها، به جز Chlamydomonas sp.، بین pH 7 تا 8 معنیدار نبود (05/0P>).
جدول 4 اثر شدتهای مختلف نور بر روی رشد ریزجلبکهای Tetraselmis sp.، Nodularia sp.، Chlamydomonas sp. و Chlorella sp. را پس از 26 روز از کشت آنها، در محیط کشت بهینه برای هر کدام از ریزجلبکها و pH برابر 5/7 را نشان میدهد.
جدول4- مقدار وزن خشک (گرم در لیتر) و نرخ رشد ویژه (در روز) در ریزجلبکهای Nodularia sp.، Tetraselmis sp.، Chlamydomonas sp. و Chlorella sp. پس از 26 روز از کشت آنها در محیط کشتهای بهینه هر کدام و pH برابر 5/7 و در شدتهای نوری مختلف. در هر ریزجلبک میانگینهای دارای حروف مشابه اختلاف معنیداری نشان ندادند (05/0P>).
شدت نور |
Chlorella sp. |
Tetraselmis sp. |
Chlamydomonas sp. |
Nodularia sp. |
||||
نرخ رشد ویژه |
وزن خشک |
نرخ رشد ویژه |
وزن خشک |
نرخ رشد ویژه |
وزن خشک |
نرخ رشد ویژه |
وزن خشک |
|
2000 |
030/0 b |
45/0 b |
021/0 b |
31/0 b |
031/0 b |
31/0 b |
024/0 b |
28/0 b |
2700 |
043/0 b |
55/0 b |
033/0 b |
38/0 b |
038/0 b |
39/0 b |
030/0 b |
33/0 b |
3300 |
059/0 ab |
64/0 ab |
041/0 b |
47/0 b |
051/0 a |
60/0 a |
043/0 a |
51/0 ab |
4500 |
071/0 a |
75/0 a |
055/0 a |
68/0 a |
057/0 a |
69/0 a |
051/0 a |
61/0 a |
7800 |
061/0 ab |
66/0 ab |
043/0 b |
46/0 b |
040/0 b |
58/0 a |
041/0 a |
39/0 b |
با افزایش شدت نور از 2000 به 4500 لوکس، مقدار وزن خشک و نرخ رشد ویژه در همه ریزجلبکها افزایش یافت. بیشترین مقدار وزن خشک در شدت نور 4500 لوکس در Tetraselmis sp.، Nodularia sp.، Chlamydomonas sp. و Chlorella sp.، بترتیب 68/0، 61/0، 69/0 و 75/0 گرم در لیتر بود. نتایج آنالیز آماری نشان داد که در مورد ریزجلبکهای سبز Chlamydomonas sp. و Chlorella sp.، اختلاف بین وزن خشک در شدت نور 3300 و 4500 لوکس در سطح 5 درصد معنیدار نبود (05/0P>). با افزایش شدت نور از 2000 به 4500 لوکس، نرخ رشد ویژه در همه ریزجلبکهای مورد بررسی تقریبا 2 برابر گردید. اختلاف بین نرخ رشد ویژه در 4500 لوکس در Tetraselmis sp. نسبت به سایر شدت نورها معنیدار بود (05/0P<). در حالی که در مورد Nodularia sp. و Chlorella sp. بین شدت نور 3300، 4500 و 7800 لوکس اختلاف معنیدار نبود (05/0P>). همچنین در شدت نور 7800 لوکس، مقدار بیومس تولیدی توسط ریزجلبکها کاهش یافت (البته اختلاف وزن خشک بین شدت نور 4500 و 7800 لوکس در مورد Chlamydomonas sp. و Chlorella sp. معنیدار نبود (05/0P>)).
پس از تعیین بهترین محیط کشت و شرایط رشدی برای هر کدام از ریزجلبکهای Tetraselmis sp.، Nodularia sp.، Chlamydomonas sp. و Chlorella sp.، منحنی رشد آنها در محیط کشت و شرایط بهینه رشدی ذکر شده، در طی دوره 25روزه مشخص شد (شکل 3). بدین ترتیب هر دو تا سه روز یکبار مقدار جذب آنها در طول موجهای 750 (برای ریزجلبکهای سبز Tetraselmis sp.، Chlamydomonas sp. و Chlorella sp.) و 680 (برای سیانوباکتری Nodularia sp.) نانومتر خوانده شد. همانطور که مشاهده گردید نمودار رشدی این ریزجلبکها بصورت لگاریتمی بوده و بیشترین رشد آنها در روزهای 14 تا 21 اتفاق افتد و بعد از آن رشد ریزجلبک بدلیل کاهش مواد مغذی و بالارفتن غلظت محیط کشت و عدم نفوذ نور در آنها کند شده و از روز 21 به بعد رشد ریزجلبکها کاهش یا موقف شد.
شکل 3- منحنی رشد ریزجلبکهای Chlorella sp.، Tetraselmis sp.، Chlamydomonas sp. و Nodularia sp. در طی 25 روز دوره رشدی و در شرایط بهینه (یعنی ریزجلبکها بترتیب در محیطهای BG11، F2، TAP و والن و در pH برابر 5/7 کشت و در شدت نور 4500 لوکس نگهداری شدند).
شکل 4 و 5 رابطه خطی بین مقدار جذب، وزن تر (میلیگرم در میلیلیتر) و وزن خشک (میلیگرم در میلیلیتر) ریزجلبکهای Nodularia sp.، Tetraselmis sp.، Chlorella sp. و Chlamydomonas sp. در محیط کشتها و شرایط بهینه رشدی را نشان میدهد. این ارتباط بسیار معنیدار و مثبت است. برای Tetraselmis sp.، رابطه مقدار جذب و وزن تر (647/0-x61/11=y و 58>y>5/0) با 995/0=R2 و مقدار جذب و وزن خشک (020/0-x634/0=y و 5/5>y>2/0) با 993/0=R2 و رابطه بین وزن تر و خشک آن (013/0+x054/0=y و 58>x>5/0) با 999/0=R2 است. برای Chlorella sp.، رابطه مقدار جذب و وزن تر (912/0+x44/11=y و 52>y>5/0) با 992/0=R2 و مقدار جذب و وزن خشک (097/0+x795/0=y و 6/6>y>08/0) با 993/0=R2 و رابطه بین وزن تر و خشک آن (034/0+x069/0=y و 64>x>5/0) با 999/0=R2 است. برای Chlamydomonas sp.، رابطه مقدار جذب و وزن تر (021/2-x50/10=y و 40>y>3/0) با 996/0=R2 و مقدار جذب و وزن خشک (071/0- x733/0=y و 85/2>y>04/0) با 994/0=R2 و رابطه بین وزن تر و خشک آن (068/0+x069/0=y و 39>x>4/0) با 998/0=R2 است. برای Nodularia sp.، رابطه مقدار جذب و وزن تر (366/1-x408/7=y و 35>y>3/0) با 996/0=R2 و مقدار جذب و وزن خشک (117/0+x777/0=y و 5/3>y>05/0) با 992/0=R2 و رابطه بین وزن تر و خشک آن (267/0+x104/0=y و 35>x>6/0) با 983/0=R2 است.
Tetraselmis sp. |
Nodularia sp. |
Chlamydomonas sp. |
Chlorella sp. |
شکل 4- رابطه بین مقدار جذب (در طول موجهای 750 و 680 نانومتر) و وزن تر و خشک (میلیگرم در هر میلیلیتر) در ریزجلبکهای Chlorella sp.، Tetraselmis sp.، Chlamydomonas sp. و Nodularia sp. در شرایط بهینه رشدی (یعنی ریزجلبکها بترتیب در محیطهای BG11، F2، TAP و والن و در pH برابر 5/7 کشت و در شدت نور 4500 لوکس نگهداری شدند). (♦ وزن خشک و ■ وزن تر).
شکل 5- رابطه بین وزن تر و وزن خشک (میلیگرم در میلیلیتر) برای ریزجلبکهای Chlorella sp.، Tetraselmis sp.، Chlamydomonas sp. و Nodularia sp. در شرایط بهینه رشدی (یعنی ریزجلبکها بترتیب در محیطهای BG11، F2، TAP و والن و در pH برابر 5/7 کشت و در شدت نور 4500 لوکس نگهداری شدند).
شکل 6 مقدار کلروفیلa ، b و کاروتنوئیدها را در ریزجلبکهای Nodularia sp.، Tetraselmis sp.، Chlamydomonas sp. و Chlorella sp. در pH برابر 5/7 و شدت نوری 4500 لوکس را نشان میدهد. نتایج ما نشان داد که بیشترین مقدار کلروفیل a بترتیب در Chlorella sp. (با 1/27 میکروگرم در میلیلیتر)، Tetraselmis sp. (با 4/19 میکروگرم در میلیلیتر) و سپس Chlamydomonas sp. (با 4/15 میکروگرم در میلیلیتر) یافت شد که اختلاف معنیداری در سطح 5 درصد میان Chlorella sp. و Tetraselmis sp. با Chlamydomonas sp. وجود داشتند (05/0P<). همچنین بیشترین مقدار کلروفیل b نیز بترتیب در ریزجلبکهای سبز Chlorella sp. (8/12 میکروگرم در میلیلیتر)، Tetraselmis sp. (5/10 میکروگرم در میلیلیتر) و Chlamydomonas sp. (9/8 میکروگرم در میلیلیتر) یافت شد که اختلاف معنیداری را در سطح 5 درصد نشان ندادند (05/0P>). کمترین مقدار رنگدانه کلروفیل a و b در سیانوباکتری Nodularia sp. مشاهده شد که بترتیب 6/16 و 7/3 میکروگرم در میلیلیتر بود که اختلاف معنیداری با ریزجلبکهای سبز در سطح 5 درصد داشتند (05/0P<).
بیشترین مقدار رنگدانه کاروتنوئید در ریزجلبکهای Tetraselmis sp. و Chlorella sp. (3/23 میکروگرم در میلیلیتر) مشاهده شد که اختلاف معنیداری در سطح 5 درصد با Chlamydomonas sp.(3/13 میکروگرم در میلیلیتر) و Nodularia sp. (6/16 میکروگرم در میلیلیتر) نشان داد (05/0P<).
شکل 6- مقدار رنگدانههای کلروفیلa و b و کاروتنوئیدها (میکروگرم در میلیلیتر) در ریزجلبکهای Chlorella sp.، Tetraselmis sp.، Chlamydomonas sp. و Nodularia sp. در شرایط بهینه رشدی (یعنی ریزجلبکها بترتیب در محیطهای BG11، F2، TAP و والن و در pH برابر 5/7 کشت و در شدت نور 4500 لوکس نگهداری شدند). در هر رنگدانه، میانگینهای دارای حروف مشابه اختلاف معنیداری نشان ندادند (05/0P>).
بحث و نتیجه گیری
محیطهای آبی، از جمله تالابها و دریاچهها بدلیل تولید و تنوع زیستی بالا، گونههای منحصر بفرد گیاهان، جانوران و ریزجلبکها را در خود جای داده و از ارزشهای اکولوژیک بسیار بالایی برخوردارند (6). امروزه ریزجلبکها در صنایع مختلفی مانند دارویی، غذایی، آرایشی و آبزی پروری کاربرد فراوان دارند (20). قبلا جمعیت ریزجلبکهای دریاچههای مختلف توسط محققین مطالعه شده است و نتایج مطالعات آنها نشان داد که تغییر در جوامع فیوپلاکتونی نشان دهنده تغییرات محیطی بلند مدت و کوتاه مدت در اکوسیستم دریاچه هستند (6، 25 و 42).
طبق گزارشی در بهار سال 1384، میزان pH، EC، TDS و یون سدیم در دریاچه بزنگان بترتیب 5/7، 5/1 میلیزیمنس بر سانتیمتر، 96/0 میلیگرم در لیتر و 2200 میلیگرم در لیتر بود (12). مقایسه دادههای موجود با اطلاعات مربوط به سالهای گذشته، افزایش شوری و تغییرات pH را در آب دریاچه بزنگان نشان میدهد که بیشتر میتواند بدلیل خشکسالیهای اخیر در منطقه و وجود لایههای مارنی و گچی موجود در سازندهای مسیر آب باشد (1). بنابراین میزان یونهای محلول و هدایت الکتریکی، مقدار کل ذارت جامد معلق و کدورت آن و درصد شوری آب افزایش یافته است که در نهایت میتواند روی جمعیت ریزجلبکهای آن تاثیرگذار باشد (10). دریاچه Bafa در غرب ترکیه پس از ساخت و سازهایی که در سال 1985 بمنظور کنترل سیل صورت پذیرفت، شوری دریاچه افزایش یافت. پس از بررسی جمعیت میکروارگانیزمهای آن در طول یک سال، نتایج نشان داد که این جمعیت تغییر کرده است و ترکیبی از جمعیتهای آبهای شور و شیرین میباشد (25).
با توجه به نقش و کاربرد ریزجلبکها در صنایع مختلف، فراهم آوردن شرایطی برای دست یافتن به رشد بهینه آنها از اهمیت ویژهای برخوردار است. تاکنون مطالعات بسیاری در این مورد انجام شده است و فاکتورهایی از قبیل شدت و طول دوره نوردهی، دما، pH و غلظت و نوع ترکیبات محیط کشت از عوامل تأثیر گذار بر روی رشد و تولید رنگدانهها در ریزجلبکها محسوب میشوند (22 و 55). همان طور که در بالا ذکر شد، تغییر در نوع و ترکیبات محیط کشت، یکی از عوامل مهم در رشد ریزجلبکها محسوب میشود. در گزارشی که در سال 2013 انجام شد، اثر دو محیط کشت F2 گیلارد و کانوی بر رشد Tetraselmis sp. بررسی شد و نتایج آن نشان داد که، پس از 120 ساعت، محیط کانوی (3/2 گرم در لیتر) اثر بهتری نسبت به F2 گیلارد (4/1 گرم در لیتر) بر رشد آن دارد (23). همچنین اثر محیط کشتهای مختلف بر رشد Chlorella sp. بررسی و نتایج آن نشان داد که محیط کشت BG11 اثر بهتری بر رشد آن نسبت به محیط کشت F2 دارد (مقدار جذب در روز 12 رشد در محیط کشتهای BG11 و F2 بترتیب 6/1 و 22/0 بود) (52).
pH نیز یکی از مهمترین فاکتورها در رشد ریزجلبکها است چون میتواند حلالیت و دسترسیCO2 و دیگر مواد غذایی ضروری را تعیین کند (22). نتایج مطالعهای نشان داد که بهترین رشد ریزجلبک Mortierella alpine در محیط کشتی با pH بین 7 تا 8 مشاهده شد و بالاتر و پایینتر از آن رشد کاهش یافت (55). نتایج مشابهی هم توسط دیگر محققان بدست آمد که نشان دهنده بهینه رشد ریزجلبکهای مختلف در pH برابر 5/7 است (27 و 39).
مطالعات مختلف نیز نشان دادند با افزایش شدت نور، جذب مواد مغذی مانند نیتروژن و فسفر از محیط کشت در زمان کوتاهتری و با سرعت بیشتری صورت میگیرد در نتیجه بیومس سلولی افزایش مییابد (28). اما در شدت نورهای بسیار بالا مقدار بیومس تولیدی کاهش مییابد که آن میتواند بخاطر تخریب لاملای کلروپلاستی و غیرفعال شدن آنزیمهای درگیر در فرآیند تثبیت CO2 باشد (21 و 32). نتایج مطالعهای روی برخی ریزجلبکهای میکروسکوپی نشان داد که در شدت نور بالا یا پایینتر از شرایط مطلوب، رشد جلبکهای تک سلولی محدود میشود و در شدت نور بالا ممانعت نوری رخ میدهد (20).
کمی سنجی دقیق مقدار بیومس ریزجلبکها بسیار مهم و با شیوههای مختلفی انجام میشود. آن برای تعیین کارایی رشد و درک فرآیندها و مکانیسمهای فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی ریزجلبکها ضروری است. روشهای مختلفی برای ارزیابی بیومس جلبکی وجود دارد که یکی از در دسترسترین و در عین حال دقیقترین روشها برای مقیاس آزمایشگاهی و همچنین مقیاسهای گسترده، تعیین وزن خشک، وزن تر و OD آنها است (51). گزارشهایی بر روی تعیین رابطه بین بیومس و OD انجام شده است که براحتی قابل تبدیل به یکدیگر هستند (31 و 35). در تحقیقی رابطه بین OD و وزن خشک و تراکم سلولی در پنج ریزجلبک Nanochloropsis oculata، Nanochloropsis salina، Nanochloropsis ، Phaeodactylum tricornutum و Cylindrotheca fusiformis را در طول موج 750 نانومتر بررسی کردند و نتایج نشان داد که یک ارتباط خطی معنیدار بین این سه فاکتور وجود دارد. همچنین در تراکم سلولی پایین ارتباط بین OD و تراکم سلولی قویتر از بین وزن خشک و تراکم سلولی بود و تراکم سلولی بالا، روش وزن خشک دقیقتر از دو فاکتور دیگر بود (35).
کلروفیلها و کاروتنوئیدها گروهی از رنگدانههای فتوسنتزی هستند که در گیاهان، جلبکها و فیتوپلانکتونها وجود دارند. مطالعات مختلف نشان دادند که شوری، pH و دما، بعلت اثر بر روی فرآیندهای بازدارنده فتوسنتز، بر روی مقدار این رنگدانهها موثر هستند (2 و 15). همچنین مقدار رنگدانهها در گونهها و حتی استرینهای مختلف یک گونه ممکن است، متفاوت باشد (15). در گزارش اکبرپور و همکاران در سال 1393، حداکثر میزان رنگدانه کلروفیل a و b در ریزجلبک Tetraselmis chuii در تیمار شوری 10 قسمت در هزار بترتیب /9832 و 7/92718 میکروگرم بر میلیلیتر و در رابطه با رنگدانه کاروتنوئید کل نتایج حاکی از آن بود که میزان آن14/752 × 103 میکروگرم بر میلیلیتر بود (2). نتایج مطالعهای دیگر که در سال 1394 انجام شد، نشان داد که بیشترین مقدار کاروتنوئید در شوری 99/2 مولار و شدت نور 200 میکرومول در ریزجلبک Dunaliella salina، 07/5 میکروگرم در هر میلیلیتر و کمترین آن در شدت نور 40 میکرومول، 82/1 میکروگرم در هر میلیلیتر بود (9). همچنین مقدار کل کاروتنوئید در ریزجلبکهای سبزMicractinium sp. و Mychonastes rotundus که در محیط کشت BBM کشت شده بودند، بترتیب 05/6 و 75/5 میکروگرم در هر میلیلیتر گزارش شد. مقدار کلروفیل و کاروتنوئید درMicractinium sp. و Mychonastes rotundus بترتیب 2 و 5/1 برابر سیانوباکتری Oscillatoria sp. بود (26). در گزارشی دیگر، مقدار کلروفیل a در عصاره متانولی سیانوباکتری Schizothrix vaginata که در شرایط شدت نور 5000 لوکس و pH حدود 7 رشد یافته بودند، 25/2
میکروگرم در میلیلیتر بود (8). همچنین بیشترین میزان کلروفیل در سیانوباکتری106 Synechococcus sp. ISC، 078/1 میکروگرم در میلیلیتر، در شرایط pH برابر 9 و غلظت 25/0 درصدNaNO3 مشاهده گردید (15).
سپاسگزاری
بدین وسیله از معاونت محترم پژوهشی دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد به خاطر حمایت مالی از این طرح (به شماره 40359/3)، تشکر و قدردانی میگردد.