Wie mögen Sie Ihren Lachs – schön und rosa, oder bevorzugen Sie einen weißeren Farbton von blass? Und wenn Sie in den Zoo gehen, mögen Sie Ihre Flamingos in gebrochenem Weiß oder in einem schönen Roséton? Wenn Sie Rosa bevorzugen, sollten Sie wissen, dass Zuchtlachs und in Gefangenschaft gehaltene Flamingos nur dann diese Farbe annehmen, wenn die Nahrung, mit der sie gefüttert werden, ergänzt wird Astaxanthin, ein rotes Ketocarotinoid-Pigment. In jüngerer Zeit wurde Astaxanthin aufgrund seiner antioxidativen, Anti-Aging-, entzündungshemmenden und immunstimulierenden Eigenschaften für den menschlichen Verzehr verwendet.
Derzeit wird die weltweite Nachfrage nach diesem Pigment hauptsächlich durch synthetisches Astaxanthin gedeckt, das von Chemieunternehmen hergestellt wird. Der globale Markt für Astaxanthin hat einen Wert von mehr als 200 Millionen US-Dollar pro Jahr. Die geschätzten Produktionskosten von synthetischem Astaxanthin betragen etwa 1000 US-Dollar pro Kilo, und der Marktpreis liegt bei etwa 2000 US-Dollar pro Kilo. Das macht Astaxanthin fast so teuer wie Gold. Wenn Sie also Algen dazu bringen könnten, Gold für Sie anzubauen, würden Sie es tun?
Hämatococcus pluvialis ist eine einzellige Grünalge, die unter Stressbedingungen große Mengen an Astaxanthin (4 % Trockengewicht) anreichern kann. Der Lebenszyklus von H. pluvialis ist komplex und umfasst mindestens vier Arten von Zellen. Unter Stressbedingungen wird die Astaxanthin-Biosynthese von morphologischen Veränderungen der beweglichen vegetativen (grün) Zellen in nicht-bewegliche Zysten (rot) begleitet, die ein Ruhestadium mit einer schweren widerstandsfähigen Cellulose-Zellwand darstellen. Astaxanthin reichert sich im Zytoplasma von Zystenzellen an und bietet Schutz vor Photoinhibition und oxidativem Stress. Obwohl H. pluvialis ist eine der reichsten Quellen für Astaxanthin, seine massive Kultur für kommerzielle Zwecke wurde aufgrund seiner langsamen Wachstumsrate und seines komplexen Lebenszyklus wenig genutzt.
Ein kürzlich erschienener Artikel in AoB PLANTS beabsichtigt, ein Programm zur genetischen Verbesserung von H. pluvialis zu standardisieren und anzuwenden, um seine carotinogene Kapazität zu verbessern und die Leistung eines ausgewählten Stamms in großen offenen Teichen in kommerzieller Größe zu bewerten. Die verbesserte Astaxanthin-Produktivität des ausgewählten Stammes wurde selbst bei Anbau in großem Maßstab aufrechterhalten und ist vielversprechend als Grundlage für eine tragfähige kommerzielle Produktion dieser wertvollen Biochemikalie mit natürlichen Mitteln.
Von der genetischen Verbesserung zur kommerziellen Massenkultur eines chilenischen Stamms der grünen Mikroalge Haematococcus pluvialis mit erhöhter Produktivität des roten Ketocarotinoids Astaxanthin. (2013) AoB PLANTS 5: plt026 doi: 10.1093/aobpla/plt026
Astaxanthin ist ein rotes Ketocarotinoid, das als natürlicher roter Farbstoff in Aquakulturen von Meeresfischen und Geflügel und seit kurzem als antioxidative Ergänzung für Menschen und Tiere verwendet wird. Die grüne Mikroalge Hämatococcus pluvialis ist eine der reichsten natürlichen Quellen dieses Pigments. Seine langsame Wachstumsrate und sein komplexer Lebenszyklus erschweren jedoch die Massenkultur für kommerzielle Zwecke. Die Ziele dieser Forschung waren (i) die Standardisierung und Anwendung eines genetischen Verbesserungsprogramms auf einen chilenischen Stamm von H. pluvialis um seine carotinogene Kapazität zu verbessern und (ii) um die Leistung eines ausgewählten Mutantenstamms in offenen Teichen in kommerzieller Größe (125 000 l) im Norden Chiles zu bewerten. Hämatococcus pluvialis Stamm 114 wurde durch Ethylmethansulfonat mutiert. Die Höhe der Mutagendosis (Expositionszeit und -konzentration) führte zu mindestens 90 % Mortalität. Überlebende Kolonien wurden auf Resistenz gegen den Carotinoid-Biosynthese-Inhibitor Diphenylamin (25 &mgr;M) gescreent. Resistente Mutanten wurden 30 Tage lang in einem Volumen von 30 ml gezüchtet, wonach der Gesamtcarotinoidgehalt durch Spektrophotometrie bestimmt wurde. Dutzende von Mutanten mit verbesserter carotinogener Kapazität im Vergleich zum Wildtyp-Stamm wurden durch die Anwendung dieser standardisierten Protokolle isoliert. Einige Mutanten zeigten merkwürdige morphologische Merkmale wie die spontane Freisetzung von Astaxanthin und den Verlust von Flagellen. Eine der Mutanten wurde im Freien in kommerziellen offenen Teichen von 125 L im Norden von Chile gezüchtet. Der Mutantenstamm, der unter ähnlichen Bedingungen gezüchtet wurde, akkumuliert 000 % mehr Astaxanthin als der Wildtypstamm, bezogen auf das Trockengewicht, und 30 % mehr, bezogen auf das Kulturvolumen. Wir zeigen, dass zufällige Mutagenese/Selektion eine wirksame Strategie zur genetischen Verbesserung von Stämmen von ist H. pluvialis und dass eine verbesserte carotinogene Kapazität aufrechterhalten wird, wenn das Volumen der Kulturen auf eine kommerzielle Größe vergrößert wird.
