نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسنده
فارغ التحصیل دانشگاه تربیت مدرس
چکیده
تحقیق فوق اختصاص یافته به تاثیر محیط کشت و شدت نور بر میزان رشد و کاروتنوئیدهای جلبک Dunaliella salina . دریاچه ارومیه است. در این مطالعه ابتدا گونه دونالیلا از دریاچه ارومیه جمع آوری گردید و سپس به روش پلیت آگار خالص سازی شد. جهت مطالعه تاثیر محیط کشت های مختلف بر میزان رشد و کاروتنوئیدهای این گونه، شش تیمار هر کدام با سه تکرار از محیط های کشت با شوری 03/1، 99/2 و 96/4 مولار در شدت نور 40 ، 120 و 200 میکرومول فوتون بر متر مربع در ثانیه ،در اتاقکهای مخصوص کشت قرار داده شدند. شمارش سلولی در سه تکرار با استفاده از لام هموسیتومتر و به صورت روزانه انجام شد و منحنی رشد با استفاده از نرم افزار اکسل ترسیم گردید. منحنی مقدار کاروتنوئیدهای سنتز شده جلبک با استفاده از نرم افزار اکسل ترسیم گردید و توسط آزمون آنالیز واریانس دو طرفه بین تیمار ها مقایسه شد.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Effect of culture mediums and light intensity on growth and carotenoides of Dunaliella salina in Urmia Lake
نویسنده [English]
graduation of Tarbiat Modares university
چکیده [English]
In the present research project effect of three culture medium and light intensity on carotenoides of algae, Dunaliella salina.In this study, Dunaliella species were collected from the lake and then was purified agar plate method. To study the effect of culture medium on the carotenoides of this species six treatments in triplicateof each culture medium by salinity 1.03, 2.99, 4.96 M in light intensity of 40, 120 and 200 micromol photon. m-2.s-1special culture module. Algae cells were counted regularly using Hemocitometry counting chamber in 3 replicates on daily basis. The growth curve was plotted out in Microsoft Excel software.
The carotenoides synthesized curve was plotted out in Microsoft Excel software and compared within treatments by means of two ways ANOVA Analysis.
Specific growth rate showed significant differences in various treatments (P<0.05). The maximum growth rate (2.45 d⁻¹) was recorded in light intensity of 40 µmol.photon.m⁻².s⁻¹and salinity 2.99 M and the minimum (0.94 d⁻¹) in 120 µmol.photon.m⁻².s⁻¹ at salinity of 1.03 M.
کلیدواژهها [English]
تاثیر محیط کشت و شدت نور بر رشد و کاروتنوئیدهای جلبک Dunaliella salina دریاچه ارومیه
معصومه سلمانینژاد
نور، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده منابع طبیعی، گروه زیست شناسی دریا
تاریخ دریافت: 11/9/92 تاریخ پذیرش: 25/2/93
چکیده
تحقیق فوق اختصاص یافته به تاثیر محیط کشت و شدت نور بر میزان رشد و کاروتنوئیدهای جلبک Dunaliella salina . دریاچه ارومیه است. در این مطالعه ابتدا گونه دونالیلا از دریاچه ارومیه جمع آوری گردید و سپس به روش پلیت آگار خالص سازی شد. جهت مطالعه تاثیر محیط کشت های مختلف بر میزان رشد و کاروتنوئیدهای این گونه، شش تیمار هر کدام با سه تکرار از محیط های کشت با شوری 03/1، 99/2 و 96/4 مولار در شدت نور 40 ، 120 و 200 میکرومول فوتون بر متر مربع در ثانیه ،در اتاقکهای مخصوص کشت قرار داده شدند. شمارش سلولی در سه تکرار با استفاده از لام هموسیتومتر و به صورت روزانه انجام شد و منحنی رشد با استفاده از نرم افزار اکسل ترسیم گردید. منحنی مقدار کاروتنوئیدهای سنتز شده جلبک با استفاده از نرم افزار اکسل ترسیم گردید و توسط آزمون آنالیز واریانس دو طرفه بین تیمار ها مقایسه شد. نرخ رشد ویژه اختلاف معنی داری در تیمارهای مختلف داشت (P <0.05). حداکثر نرخ رشد (2/45 d⁻¹) در شدت نور 40 میکرومول و شوری 99/2 مولار و حداقل آن (0/6 d⁻¹) در شوری 96/4 و 120 میکرومول فوتون بر متر مربع در ثانیه ثبت شد. نتایج نشان داد که افزایش شدت نور در محیط کشت با شوری 99/2، سبب کاهش تراکم سلولی و نرخ رشد در D. salina می شود، ولی افزایش شدت نور از 40 به 200 میکرومول فوتون بر متر مربع در ثانیه در محیط کشت 03/1، سبب افزایش تراکم سلولی و نرخ رشد در این جلبک می گردد. آنالیز واریانس نتایج حاصل نشان داد که میزان کاروتنوئیدهای دونالیلا در غلظتهای مختلف نور و شوری و تاثیر متقابل آنها اختلاف معنیدار دارد (p<0/05). وجود تاثیر متقابل معنیدار بین سطوح مختلف نور و شوری نشان داد که حداکثر مقدار کاروتنوئید سنتز شده در تیمار با شدت نور 200 میکرومول و شوری 99/2 مولار به مقدار 07/5 میکروگرم بر میلی لیتر و کمترین مقدار در شدت نور 120 میکرومول با شوری 03/1 مولار به مقدار 02/1 میکروگرم بر میلی لیتر میباشد. نتایج نشان داد که افزایش شدت نور از 40 به 200 میکرومول در هر سه شوری مورد آزمایش سبب افزایش سنتز مقدار کاروتنوئیدها در این جلبک D. salina می گردد و مناسبترین شدت شوری جهت سنتز کاروتنوئیدها شوری 2.99 مولار می باشد.
واژههای کلیدی: Dunaliella salina ، دریاچه ارومیه، شدت نور،شوری، کاروتنوئید، نرخ رشد.
نویسنده مسئول، تلفن: 3319007-031 ، پست الکترونیکی: m.salmaninejad@yahoo.com
مقدمه
جنس دونالیلا متعلق به رده Chlorophyceae، راسته Volvocales و شاخه Chlorophyta میباشد. قبل از این جلبک را در خانواده Polyblepharidaceae و برخی به علت شباهت آن با جلبک Chlamydomonas آن را در خانواده Chlamydomonadaceae قرار دادهاند (18).
ریزجلبک Dunaliella salina، مقاومترین موجود یوکاریوتی نسبت به شوری است که در بسیاری از محیطهای حاوی نمک نظیر دریاچهها و مردابهای آب شور یافت میشود. میزان شوری جهت رشد مناسب دونالیلا سالینا بین 3 مولار (174 مولار) است، ولی نقاط بحرانی شوری را 5/0 مولار (29 مولار) و 5 مولار (290 مولار) ذکر نموده اند (29). گونههای دونالیلا در اکوسیستمهای آبی ایران نیز با توجه به خصوصیات فیزیکوشیمیایی مختلف آنها به طور گسترده پراکنده شدهاند (1).
کاروتنوئیدها ترکیباتی هیدروفوب هستند که اساس فعالیتهای متنوعی را در موجودات زنده تشکیل میدهند. این ترکیبات دارای ساختار تتراترپنوئید (دارای 40 اتم کربن میباشند، از 4 واحد تتراپن ساخته شدهاند که هر کدام از این واحدها دارای 10 اتم کربن میباشد) هستند که بطور طبیعی درون کلروپلاستها و کروموپلاستهای گیاهان و برخی از ارگانهای فیتوپلانکتونیک مثل جلبکها، برخی باکتریها و برخی از قارچها ذخیره و جمعآوری میشوند.
کاروتنوئیدها نورهای مرئی با طول موج بین 550-400 نانومتر را جذب میکنند (22). بدون وجود این ترکیبات فتوسنتز و زندگی غیرممکن است. هم اکنون شواهدی وجود دارد که کاروتنوئیدها میتوانند نقشهای مهمی در سلامت انسان داشته باشند. این ترکیبات به عنوان پیشساز ویتامین A میباشند که نقش این ویتامین در رشد و نمو عمومی تمام سیستمهای بدن انسان و از جمله سیستم بینایی واضح و بدیهی است. از سوی دیگر کاروتنوئیدها به علت خاصیت ضد اکسیدانی خود، انسان را در مقابل بیماریهایی مانند سرطان و اختلالات قلبی محافظت میکنند. اثرات این ترکیبات بر روی سیستم ایمنی و در اتصالات باز سلولی جالب توجه است (9).
کاروتنوئیدها شامل دو دسته از ترکیبات هستند:
1- هیدروکربن های غیر اشباع محلول در چربی که تحت عنوان کاروتنها نامیده میشوند (کاملا" هیدروکربنی و فاقد اتم اکسیژن).
2- هیدروکربنهای غیر اشباع محلول در چربی که به صورت اکسید شده درآمدهاند و تحت عنوان زانتوفیلها نامیده میشوند (دارای اتم اکسیژن می باشند).
بیشترین اهمیت دونالیلا سالینا به دلیل قابلیت زیاد آن در جمعآوری سطوح مختلف بتاکاروتن است (14). این ویژگی دونالیلا سالینا به قابلیت رشد این جلبک در محیطهای ایزولهای چون دریاچههای هایپرسالین و دریاچههای نمک وابسته است (13). برخی از سویهها بیش از 14% از وزن خشک خود را بتاکاروتن ذخیره میکنند (21). علاوه بر اینکه بتاکاروتن تولید شده در دونالیلا سالینا نشان دهنده قابلیت انعطافپذیری زیاد این جلبک است و احتمالا" این ویژگی در اثر جهشهای زیادی حاصل شده است (25). به این دلیل جدا کردن سویه جهش یافته از سویه طبیعی جلبک دونالیلا سالینا روش بهینهای است که مقدار بتاکاروتن تولیدی از این جلبک را بهبود میبخشد (24).
مواد و روشها
جهت تحقیق فوق از 3 نقطه دریاچه ارومیه در دی ماه 1389 نمونهبرداری صورت گرفت. شوری آب در این سه نقطه بین 310 تا 350 مولار و اسیدیته نیز بین 9/7-1/7 متغییر بود. خالصسازی با استفاده از روش پلیت آگار و کشت سریالی صورت گرفت (29). از آنجا که میزان شوری جهت رشد مناسب دونالیلا سالینا را 3 مولار (174 مولار) و نقاط بحرانی شوری را 5/0 مولار (29 مولار) و 5 مولار (290 مولار) ذکر نمودهاند (29). در مطالعه حاضر، غلظتهای نمک به صورت 60 (03/1 مولار)، 175 (99/2 مولار) و 290 (96/4 مولار) مولار انتخاب شد و نمونههای آماده شده در ژرمیناتور تحت تابش نورهای 40 ،120 و 200 میکرومول فوتون قرار داده شدند و برای جلوگیری از خطا در آزمایش مورد نظر از هر نمونه سه تکرار تهیه شد و هر کدام با سه تکرار مورد آزمایش قرار گرفتند.
جهت اندازه گیری میزان رشد جلبک دونالیلا سالینا شمارش سلول ها، با نمونه برداری از 3 تکرار هر تیمار، به صورت روزانه انجام گرفت و از سه سری داده شمارش شده میانگین گرفته شد. شمارش سلول ها با استفاده از لام هموسیتومتر انجام شد. فاکتور نرخ رشد ویژه (µ) با فرمول lnxn–lnx0(tn-t0)-1 =µ محاسبه شد (15)، که در آن X0: میانگین تعداد سلول ها در زمان t0 ، Xn : میانگین تعداد سلول ها در زمان tn و µ: نرخ رشد ویژه (d-1) است (8). جهت محاسبات آماری از نرمافزارهای EXCELو SPSS استفاده شد. جهت آنالیز آماری دادههای مربوط به فاکتورهای فیزیکوشیمایی از آنالیز واریانس دو طرفه (ANOVA) و Mann-Whitney استفاده شد. برای پی بردن به این نکته که تفاوت آماری موجود در بین کدام دسته از گروههای مورد مطالعه میباشد از آزمون دنبالهای در هنگام تحلیل واریانس استفاده میشود از جمله آزمون Tukey که جهت تخمین معنی دار بودن اختلاف بین تیمارها استفاده شد.
جهت اندازهگیری میزان رنگیزهها پس از رسیدن به نقاط تعادل ظرفیت تیمارهای تعریف شده، از روش زیر استفاده شد:
ابتدا 10 میلیلیتر از سوسپانسیون جلبکی با دور g12 سانتریفیوژ شد. پس از سانتریفیوژ رسوب حاصله از مایع جدا گردید و به رسوب بدست آمده 3 میلیلیتر استن 100% اضافه شد سپس به مدت 5 دقیقه ورتکس انجام شد تا رسوب باقیمانده کاملا" بیرنگ گردد. پس از سانتریفیوژ دوباره نمونهها و جدا کردن محلول رویی، میزان جذب در طول موج 300-750 نانومتر با دستگاه اسپکتروفتومتر مدل ShimadzoUV-2600 اندازهگیری شد. در نهایت با استفاده از فرمول زیر میزان کاروتنوئیدها محاسبه شد.
Eijckelhoff and Dekker (1997) (10)
Car = - 430/0 (A412) + 251/0 (A431) –376/4(A460) + 216/13(A480)
تجزیه و تحلیل دادههای حاصل از این تحقیق با استفاده از نرمافزارهای Minitab 15 و spss (17version) و رسم نمودارها با استفاده از Excel 2010 انجام شد. به منظور تعیین نرمالیتی دادهها و و تجزیه واریانس از نرم افزارMinitab استفاده شد. دادههای حاصله در قالب آزمایش فاکتوریل 2 عاملی با طرح پایه کاملا" تصادفی با 3 تکرار تجزیه واریانس شدند: فاکتور A (شوری) در 3 سطح (03/1، 99/2، 96/4 مولار)، فاکتور B (نور) در 3 سطح (40، 120، 200 میکرومول فوتون بر متر مربع در ثانیه) و برای مقایسه میانگینها از آزمون دانکن در نرم افزار spss استفاده شد.
نتایج
با شمارش سلول های D. salina، منحنی رشد در شدت نور 40 و 120 و 200 میکرومول و شوری 03/1 و 99/2 مولار ، تحت دوره تاریکی : روشنایی 24:0 ساعت، ترسیم شد. (شکل شماره 1- 3).
طولانی ترین دوره رشد در بین تیمارها مربوط به شدت نور 200 میکرومول در شدت شوری 03/1 مولار بود که در آن حداکثر تعداد سلول ها در روز سی ام به106 × 67/0± 0/1 سلول در هر میلی لیتر رسید. در شدت شوری 03/1 مولار ، با کاهش شدت نور به 120 میکرومول، دوره رشد کوتاهتر شد. در این تیمار، حداکثر تعداد سلول ها در روز چهاردهم به 106 × 67/0± 85/0 سلول در هر میلی لیتر رسید که کوتاهترین دوره رشد در بین تیمارها به شمار می رود.
کمترین تعداد سلول ها در شدت نور 40 میکرومول و شوری 03/1 مولار مشاهده شد که در آن، حداکثر تعداد سلول ها در روز بیستم به 106 × 0/0± 62/0 سلول در هر میلی لیتر رسید. در شدت شوری 99/2 مولار با کاهش شدت نور، تعداد سلول ها افزایش یافت. حداکثر تعداد سلول ها در روز بیست و سوم به 106 × 67/1± 4/2 سلول در هر میلی لیتر رسید که بیشترین تعداد سلول ها در بین تیمارهای مورد مطالعه است.
شکل 1- مقایسه رشد میکروجلبک دونالیلا سالینا در شوری 1.03 مولار و شدت نورهای مختلف
شکل 2 - مقایسه رشد میکروجلبک دونالیلا سالینا در شوری 99/2 و نورهای مختلف
شکل 3- مقایسه رشد میکروجلبک دونالیلا سالینا در شوری 4.96 مولار در نورهای مختلف
نرخ رشد ویژه اختلاف معنی داری در بین تیمارها داشت. P<0.05) ). بیشترین نرخ رشد ویژه ( d-145/2) در شدت نور 40 میکرومول و شوری 99/2 مولار و کمترین آن (d-194/0) در شوری 03/1 مولار و شدت نور 120 میکرومول مشاهده شد. (شکل 4).
شکل 4- مقایسه نرخ رشد ویژه میکروجلبک دونالیلا سالینا در محیط کشتها و شدت نورهای مختلف
مقدار کاروتنوئید در شدت نور و شوریهای مورد آزمایش متفاوت بود (شکلهای 5 تا 8). آنالیز واریانس نتایج تحقیق حاضر نشان داد که هر دو فاکتور مورد مطالعه (شوری و نور) و اثرات متقابل آنها بر میزان کاروتنوئید در جلبک دونالیلا سالینای کشت داده شده اختلاف معنیداری دارد (جدول1، p<0/05).
جدول 1 - تجزیه واریانس فاکتورهای مورد بررسی (شوری و نور)
MS |
درجه آزادی |
منبع تغییرات |
کارتنوئید |
||
*6587/0 |
2 |
بلوک |
*8357/0 |
2 |
شوری |
***5469/6 |
2 |
نور |
**3975/1 |
4 |
شوری × نور |
1763/0 |
16 |
خطا |
|
27 |
کل |
9/20 |
|
CV% |
:اختلاف معنیدار در سطح 5 درصد*
: اختلاف معنیدار در سطح1 درصد**
***: اختلاف معنیدار در سطح 1/0 درصد
مقایسه میانگینهای مقدار کاروتنوئید در شوری 03/1 مولار، اختلاف معنیداری را نشان داد(p<0/05). بیشترین مقدار کاروتنوئید در تیمار نوری 200 میکرومول به مقدار µg mlˉ¹ 58/2 و این مقدار در تیمارهای نوری 120 و 40 میکرومول، به ترتیب به مقدار 02/1 و 38/2 مشاهده شد (شکل 5).
بیشترین مقدار کاروتنوئید در شوری 99/2 و نور 200 به مقدار µg mlˉ¹ 07/5 و کمترین آن در تیمار نور 40 به مقدار µg mlˉ¹ 82/1 سنتز گردید. در این تیمار شوری با افزایش شدت نور مقدار کاروتنوئید به طور معنیداری (p<0/05) افزایش یافت (شکل 6).
مقایسه میانگینهای مقدار کاروتنوئید در شوری 96/4 مولار، اختلاف معنیداری را بین تیمارهای نوری مورد بررسی، نشان داد (p<0/05). حداکثر مقدار کاروتنوئید در تیمار نوری 200 میکرومول به مقدار µg mlˉ¹57/2 و کمترین مقدار کاروتنوئید در تیمار نوری 40 به مقدار µg mlˉ¹72/1 تولید شد (شکل 7).
شکل 5- مقایسه میانگین مقدار کاروتنوئید درشوری 03/1 مولار
شکل 6- مقایسه میانگین مقدار کاروتنوئید درشوری 99/2 مولار
تاثیر معنیدار سه سطح نوری متفاوت (40، 120 و 200 میکرومول) بر میزان کاروتنوئید با استفاده از تفاوت بین میانگین سه سطح نوری نشان میدهد که بیشترین میزان کاروتنوئید در شدت نور 200 میکرومول و کمترین میزان آن مربوط به شدت نور 40 و 120 میکرومول میباشد.
مقایسه میانگینها جهت سنجش تفاوت بین شوریهای مختلف با استفاده از آزمون دانکن نشان میدهد که کمترین میزان کاروتنوئید مربوط به شوری 03/1 مولار و بیشترین میزان آن مربوط به 99/2 مولار میباشد.
وجود تاثیر متقابل معنیدار بین سطوح مختلف نور و شوری نشان میدهد که حداکثر مقدار کاروتنوئید سنتز شده در تیمار با شدت نور 200 میکرومول و شوری 99/2 مولار به مقدار µg mlˉ¹07/5 و کمترین مقدار در شدت نور 120 میکرومول با شوری 03/1 مولار به مقدار µg mlˉ¹02/1 میباشد (شکل 8).
شکل 7- مقایسه میانگین مقدار کاروتنوئید درشوری 96/4 مولار
شکل 8- مقدار کاروتنوئید در سه شدت نور و شوری مورد آزمایش ( روش Eijckelhoff and Dekker، 1997).
بحث
فاکتورهای مختلفی از جمله نور، دما، pH و شوری در رشد جلبکها تاثیر به سزایی دارند. دقت در تنظیم فاکتورهای فوق میتواند کمک شایانی به کشت بهتر آنها بنماید. نور و شوری از عوامل مهمی هستند که نوسان مقدارشان در میزان کلروفیل، کاروتنوئید و رشد سلول تاثیرگذار است (6). کاروتنوئیدها به عنوان گیرندههای فرعی نور عمل کرده و نورهای مرئی با طول موج 400 تا 550 نانومتر را جذب میکنند. این ترکیبات نقشهای حیاتی از جمله حفاظت سلول در برابر تشعشاعات بالا،از بین بردن رادیکالهای آزاد و .... را دارا میباشند. در تنشهای شیمیایی نظیرفقر مواد غذایی و شوری زیاد و در تنشهای حاصل از افزایش نور، جلبک دونالیالا سالینا قادر به افزایش سنتز و تجمع کاروتنوئیدها تا 42 پیکوگرم در سلول میباشد (28). که اهمیت متمرکز شدن مطالعات بر روی D. salina جهت بررسی تنشهای فیزیولوژیک کاروتنوئیدها و از جمله بتاکاروتن هنگام تنشها را نشان میدهد (26).
نتایج حاصل از منحنی رشد D. salina در دو محیط کشت مورد مطالعه، نشان داد که با افزایش شدت شوری از 03/1 به 99/2، میانگین تعداد سلول ها افزایش یافت. اما در این شرایط سلولهای جلبک در میانگین زمانی طولانی تری به حداکثر تراکم سلولی خود رسیدند.
همچنین نتایج حاصل از این تحقیق نشان میدهد که با افزایش شدت نور از 40 میکرومول به 200 در هر دو تیمار شوری (03/1 و 99/2 مولار)، زمان رسیدن به حداکثر تعداد سلولی افزایش مییابد. از نظر تراکم سلولی در تیمار شوری 03/1 مولار، با افزایش شدت نور ، افزایش تراکم سلولی نیز مشاهده میگردد اما در تیمار شوری 99/2 مولار بیشترین تراکم سلولی در شدت نور 40 میکرومول مشاهده میگردد و این مقدار در شدت نور 120 و 200 میکرومول کاهش چشمگیری را نشان میدهد بنابراین شدت نور وشوری، عوامل موثری بر تراکم سلولی در این جلبک هستند.
مطالعات مختلف نشان می دهند شدت نور و شوری مورد نیاز برای گونه های مختلف Dunaliella sp. متفاوت است (4) و (27). میزان شوری جهت رشد مناسب برای D.salina تقریبا 3 مولار (174 واحد در هزار) است. ولی نقاط بحرانی شوری را 5/0 مولار (29 واحد در هزار) و 5 مولار (290 واحد در هزار) ذکر نمودهاند (23). Nikokar و همکاران (2004) طی بررسی جلبک دونالیلا سالینای جدا شده از دریاچه مهارلو شیراز، تحت غلظتهای متفاوتی از شوری (5/0. ، 1، 2، 3، 4 مولار) مشاهده نمودند که بیشترین رشد این جلبک در شوری 2 مولار رخ میدهد و با افزایش میزان شوری میزان رشد کاهش پیدا میکند. Rad و همکاران (2011) تاثیر شوری بر روی میزان رشد و مقدار بتاکاروتن Dunaliella.sp جداسازی شده از دریاچه ارومیه را در غلظتهای مختلف شوری (1، 2 و 3 مولار ) بررسی کردند و بیشترین تعداد سلول (بیشترین رشد سلولی) را در شوری 1 مولار و بیشترین مقدار بتاکاروتن را در شوری 3 مولار مشاهده کردند. نتایج حاصل از مطالعه Abu-Rezq و همکاران (2010) جهت بررسی شرایط اپتیمم برای خالصسازی جلبک D.salina، از دو گونه جداسازی شده از آبهای کویت و استرالیا، تحت شرایط مختلف دمایی، شوری ، نور و pH، حاکی از آن بود که با افزایش میزان شوری و نور، رشد نیز افزایش مییابد.
لذا در این مطالعه شوریهای 03/1 و 99/2 مولار انتخاب گردید و نتایج بدست آمده حاکی از آن بود که افزایش شوری باعث افزایش تراکم سلولی در جلبک دونالیلا سالینا میگردد .
همچنین نتایج مطالعات مختلف نشان می دهد در شرایط و گونههای مختلف محدوده تحمل جلبک نسبت به شدت نور متفاوت است (22) و (23). در مطالعه Ak و همکاران ( 2008) روی میزان رشد D. viridis در شدت نور 50 و 70 میکرومول، حداکثر نرخ رشد و غلظت سلولی در شدت نور 50 بدست آمد. افزایش شدت نور باعث کاهش در تعداد سلول ها شد (4). مطالعهTang و همکاران (2010) روی میزان رشد D. tertiolecta با سه منبع نور مختلف (لامپ دو قطبی سفید، لامپ دو قطبی قرمز، لامپ فلوئورسنت) در شدت نور 100 میکرومول، دوره تاریکی: روشنایی 9: 15 ساعت، غلظت 4٪ دی اکسید کربن و دمای 25 درجه سانتی گرادتفاوتی در میزان رشد مشاهده نشد. در این مطالعه، با تعیین سه سطح از شدت نور (100، 300 و 200 میکرومول) با منبع فلوئورسنت بیشترین میزان رشد بین شدت نور100 و 200 ثبت شد (27). در مطالعه Trenkenshu و همکاران ( 2005) نقاط بحرانی شدت نور برای رشد D.salina را 10 و 250 میکرومول و اپتیمم شدت نور برای رشد این گونه 120 میکرومول بیان شده است بنابراین، سه شدت نور 40، 120 و 200 لوکس انتخاب شد و نتایج بدست آمده نشان داد که در صورتیکه شوری محیط کشت پایین باشد (03/1 مولار) با افزایش شدت نور افزایش تراکم سلولی را خواهیم داشت اما در شوری بالاتر (99/2 مولار) شدت نور پایین تراکم سلولی بالاتری خواهد داشت.
نرخ رشد مهم ترین راه برای بیان موفقیت اکولوژیک یا توانایی سازگاری یک گونه نسبت به تغییر شرایط محیط طبیعی یا آزمایشگاهی است (14). بیشترین نرخ رشد ویژه ( d-145/2) در شدت نور 40 میکرومول و شوری 99/2 مولار و کمترین آن (d-194/0) در شوری 03/1 مولار و شدت نور 120 میکرومول مشاهده شد. (شکل شماره 4).
لذا در این مطالعه به منظور تعیین بهترین شدت نور و شوری، به مقایسه نرخ رشد ویژه بین تیمارهای مختلف پرداخته شد. در شوری 03/1 مولار، کندترین رشد مربوط به شدت نور 120 میکرومول، با آهنگ رشد d-1 94/0 بود که کندترین نرخ رشد ویژه در این تیمار شوری، با افزایش شدت نور به 200 میکرومول، نرخ رشد ویژه به d-1 86/1 افزایش یافت، برعکس در تیمار شوری 99/2، با افزایش شدت نور، شاهد کاهش نرخ رشد بودیم بطوریکه بیشترین نرخ رشد ویژه در بین دو تیمار شوری، در شوری 99/2 با شدت نور 40 میکرومول مشاهده شد.
درمطالعه صورت گرفته توسط Trenkenshu و همکاران (2005) بر روی گونه دونالیلا سالینا مبنی بر تاثیر شدت نور 200 میکرومول بر رشد این نتایج مشابهی را بیان نموده اند (8). در بررسی انجام شده بر این گونه توسط Abd El-Baky و همکاران نیز تاثیر نور 120 میکرومول بر تراکم سلولی نشان داد که تقریباً چنین نتایجی بدست آمده است (2). در گزارش تیم Ben-Amotz و همکاران نیز نتایج تاثیر شدت نور 40 میکرومول مشابهت یافت را انجام شده در این مطالعه را تائید می نماید.
در تحقیق حاضرجدول تجزیه واریانس نتایج حاصل ازتاثیر فاکتورهای شوری و نور بر میزان کاروتنوئید نشان داد که هردو فاکتور مورد مطالعه و همچنین اثر متقابل آنها بر میزان کاروتنوئید سنتز شده تاثیر معنیداری داشته (جدول 1، p<0/05). بطوریکه با افزایش شدت نور بر مقدار کاروتنوئید سنتز شده افزوده شد علت این افزایش شاید وجود شرایط استرسزا در این شدت نور باشد. همچنین طبق نتایج کلی حاصل از شکل 4 برخلاف افزایش شدت نور، افزایش شوری موجب افزایش مقدار کاروتنوئید نمیگردد شاید به دلیل کاهش فتوسنتز و کاهش رشد سلولی باشد. مطالعات مختلف نشان می دهند شدت نور و شوری مورد نیاز برای گونه های مختلف Dunaliella sp. متفاوت است (4) و (27). در مطالعه Nikokar و همکاران (2004) که تاثیرتنش شوری را بر روند رشد، رنگیزهها و آسکوربات پراکسیداز مورد بررسی قراردادند. در این تحقیق، شوریهای 5/0، 1، 2، 3 و 4 مولار بکار گرفته شد بیشترین مقدار کلروفیل a و بتاکاروتن در روز بیست و هشتم رشد و در شوری 2 مولار مشاهده شد. این محققین پیشنهاد کردند که افزایش بتاکاروتن با افزایش شوری رابطه مستقیم دارد اما کاروتنوئید کل به دلیل کاهش فتوسنتز و رشد سلولی که هر دو عامل باعث کاهش بیومس جلبکی میشود، افزایش چشمگیری ندارند. Rad و همکاران (2011) با ارزیابی تاثیر شوری بر روی میزان رشد و مقدار بتاکاروتن Dunaliella .sp جداسازی شده از دریاچه ارومیه، در غلظتهای مختلف شوری (1، 2 و 3 مولار ) بیشترین میزان رشد سلولی را در شوری 1 مولار مشاهده کردند. همچنین نتایج بدست آمده نشان دهندهی بیشترین مقدار بتاکاروتن در شوری 3 مولار و حداکثر مقدار کاروتنوئید در شوری 2 مولار بود. Gomez و همکاران (2003) طی بررسی تاثیر شوری بر کمیت و کیفیت کاروتنوئید تولید شده در دو گونه از جلبک دونالیلا (D. salina سویه CONC-007 و D. bardawil سویه ATCC 30861 از دو محیط کشت (ART و PES) و شوری (1، 2 و 3 مولار) مشاهده کردند که افزایش یا کاهش شوری بر روند تولید کاروتنوئید تاثیر خاصی ندارد و پیشنهاد نمودند که تاثیر تغییرات شوری درمقدار کاروتنوئید از رابطه خاصی پیروی نمیکند. Araujo و همکاران (2008) طی ارزیابی تاثیر شوری و تابش در حضور مصرف دیاکسید کربن و تولید کاروتنوئید در دونالیلا سالینا، مشاهده کردند که این جلبک در شوریهای بالا و تابش شدید نور میزان سنتز کاروتنوئید را افزایش میدهد و رشد سلولی را کند مینماید. در حالیکه نتایج بدست آمده در تحقیق حاضر در شوری 99/2 مولار، افزایش شدت نور باعث افزایش میزان کاروتنوئید گردید. Fazeli و همکاران (2006) توانایی ذخیره کاروتنوئیدها را در جلبک D. tertiolecta جداسازی شده از دریاچه ارومیه و دو سویه از جلبک D.salina را تحت غلظتهای متفاوت شوری (3/0-2 مولار) و شدتهای نوری 50 تا 150 میکرومول بررسی کردند. در هر دو سویه از جلبک دونالیلا سالینا، با افزایش شوری مقدارکاروتنوئیدها افزایش یافت و در شوری دو مولار به بیشترین مقدار خود رسید. Hadi و همکاران (2008) تولید گلیسرول و بتاکاروتن را در جلبک سبز Dunaliella salina وD.viridis جدا شده از تالاب گاوخونی ارزیابی کردند. آنها در این آزمایش از پنج غلظت شوری (17/0، 1، 2، 3، 4 مولار) استفاده نمودند. نتایج بدست آمده نشان دهنده این بود که افزایش شوری سبب افزایش میزان کاروتنوئید جلبک دونالیلا سالینا شده است. نتایج این مطالعات نشان می دهد در شرایط و گونه های مختلف محدوده تحمل جلبک نسبت به شدت نور و شوری متفاوت است (22) و (23). بنابراین، جهت فراهم نمودن شرایط بهینه کشت لازم است گونه های مختلف جلبک مورد مطالعه قرار گیرند.
نتیجهگیری
نتایج حاصل از شمارش سلولی نشان داد که افزایش شدت نور در محیط کشت Artaria، سبب کاهش تراکم سلولی و نرخ رشد در D. salina می شود، اما افزایش شدت نور از 40 به 200 میکرومول در محیط کشت Trenkenshu، سبب افزایش تراکم سلولی و نرخ رشد در این جلبک می گردد همچنین نتایج حاصل از سنجش کاروتنوئید نشان داد که افزایش شدت نور از 40 به 200 میکرومول در هر سه شوری مورد آزمایش سبب افزایش سنتز مقدار کاروتنوئیدها در این جلبک Dunaliella salina می گردد به طور کلی نتایج بدست آمده از این تحقیق نشانگر آن است که تاثیر شدت نور و محیط کشت های مختلف موجب به وجود آمدن اختلال در شاخص های رشد و رنگیزهها می گردد. لذا با توجه به کاربرد گونه دونالیلا سالینا در بخش های مختلف اقتصادی نظیر شیلات، دارو سازی، محیط زیست و غیره مطالات گسترده در این راستا از اهمیت خاصی بر خوردار است.
تشکر و قدردانی
از مسئولین آزمایشگاه تحقیقاتی دانشگاه آزاد اسلامی واحد فلاورجان و آزمایشگاه دانشکده علوم دریایی دانشگاه تربیت مدرس که در انجام این پروژه همکاری صمیمانه داشته اند کمال تشکر را داریم.