Unicellular green algae of the genus Dunaliella thrive in extreme environmental conditions such as high salinity, low pH, high irradiance and subzero temperatures. Species of Dunaliella are well known in the alga biotechnological industry and are employed widely for the production of valuable biochemicals, such as carotenoids. Some strains of Dunaliella are cultivated commercially in large outdoor ponds and are harvested to produce dry algal meals, such as polyunsaturated fatty acids and oils for the health food industry, and coloring agents for the food and cosmetic industries. During the past decade, the advances in molecular biology and biochemistry of microalgae, along with the advances in biotechnology of microalgal mass cultivation, enabled this microalga to become a staple of commercial exploitation. In particular, the advent of molecular biology and mutagenesis in Dunaliella has permitted enhancements in the carotenoids content of this green alga, making it more attractive for biotechnological applications. Accordingly, the present review summarizes the recent developments and advances in biotechnology of carotenoid production in Dunaliella.
본 연구는 해양미세조류 Dunaliella salina을 LED 광원을 이용하여 배양한 연구로 배양에 필요한 최적의 파장, 광도, 공기공급속도 및 배양온도를 찾기 위하여 수행되었다. 낮은 배양온도에서보다는 높은 온도에서 성장이 빨랐으나, 본 실험에서는 $22^{\circ}C$에서 가장 잘 성장하는 것으로 확인되었다. LED 파장에 따른 성장실험에서는 백색 LED가 배양에 가장 효과적이었으며, 광도에 따른 실험에서는 실험 시 고려한 3가지 광도 중(3,000, 6,300, 8,000 Lux) 3,000 Lux에서 최대 세포농도인 1.30 g/L를 나타내었다. 공기공급속도의 증가는 Dunaliella salina의 성장속도와 반비례의 관계를 나타내었는데, 공기를 공급하지 않은 경우의 비증식속도 $1.12day^{-1}$와 비교하면 공기공급은 본 미세조류의 성장에 저해요인으로 작용함을 알 수 있었다.
In the cell-free systems of Dunaliella tertiolecta, fructosediphosphate aldolase hardly contribute to synthesize hexosephosphate from triosephosphate derived from pentosphosphate pathway, and it could be considered that glycerol synthesized from added glucose was synthesized but via 3-phosphoglyceraldehyde as an intermediate not hydroxypyruvate.
Dunaliella salina and Dunaliella bardawil are well known for carotenogenesis, the overproduction of carotenoids, under stress conditions. The effect of high light (HL) and low light (LL) on the growth, morphology, photosynthetic efficiency, and the ${\beta}$-carotene and zeaxanthin production of D. salina CCAP 19/18 and D. bardawil was investigated and compared. Both strains showed similar growth kinetics under LL growth condition, but D. salina CCAP 19/18 was faster. As the light intensity increased, D. salina CCAP 19/18 cells were elongated and D. bardawil cells became larger. Both strains showed decrease of the maximum quantum yield of PSII ($F_v/F_m$) and election transport rate (ETR) under HL growth condition and D. salina CCAP 19/18 was less liable to the light stress. Both strains had about 1.8 and 5 times difference in the $O_2$ evolution rate at LL and HL conditions, respectively. The ${\beta}$-carotene and zeaxanthin production were increased as the light intensity increased in both strains. D. bardawil was more sensitive to light intensity than D. salina CCAP 19/18. The possible application of D. salina CCAP 19/18 as a carotenogenic strain will be discussed.
In this study, inorganic flocculant with biodegradable polymer flocculant was usedfor microalgae harvest. The aim of this study was to optimize the concentration of inorganic flocculant, the concentration of biodegradable polymer flocculant and reaction volume for decreasing the amounts of flocculant and obtaining the suitable pH range for seawater by response surface methodology. The flocculation of three marine microalgae, Chlorella ellipsoidea, Dunaliella bardawil, and Dunaliella tertiolecta, using inorganic flocculants and biodegradable polymer flocculants was investigated. The results indicated that the optimal flocculant quantity showed 0.1 g/L of ferric chloride, 7.5 g/L of chitosan on Chlorella ellipsoidea. In the case of Dunaliella bardawil, the optimal flocculant quantity showed amount of ferric sulfate more than 0.12 g/L and chitosan more than 0.75 g/L. In the case of Dunaliella tertiolecta, the optimal flocculant quantity showed 1.0 g/L of sodium aluminate, 0.75 g/L of chitosan.
The aim of the study was to optimize harvesting method for concentrating microalgae from microalgae mass culture. It is well known that the mass density of microalgae is usually very low and these are small size (5-20 ${\mu}m$) in the culture medium. It is essential that microalgae is harvested and concentrated economically for economical biodiesel production from microalgae. In this study, to determine optimized conditions for microalgae harvesting by chemical flocculation. Flocculation of three algae, Chlorella ellipsoidea, Dunaliella bardawil, and Dunaliella tertiolecta, was performed using various chemical flocculants, such as inorganic flocculants (aluminium sulfate, aluminium potassium sulfate, ferrous sulfate, ferric sulfate, ferric chloride, calcium hydroxide, sodium carbonate, sodium nitrite, and sodium aluminate), organic flocculant (polyacrylamide), and biopolymer flocculants (chitosan and starch). The results indicated that aluminium based inorganic flocculants is suitable for microalgae harvesting such as Chlorella ellipsoidea, Dunaliella bardawil, and Dunaliella tertiolecta. The results also recommended that flocculant doses, agitation speed, agitation time, sedimentation time for economical microalgae harvesting method using chemical flocculants.
By spectrophotometric assay method, the following enzymes could be detected in Dunaliella tertiolecta and Chlorella pyrenoidosa cell-free extracts: Hexokinase; Glucose-6-phosphate, 6-Phosphogluconate and Triosephosphate dehydrogenase; Transketolase; Phosphogluco and Ribosephosphate isomerase; Phosphoglucomutase; Phosphofructokinase; Fructosediphosphate aldorase and Ribulosephosphate 3-epimerase. Such enzymes are in accordance with the proposed pathway of glucose catabolism by D. tertiolecta as well as C. pyrenoidosa. Also, it could be estimated, under the presence of NADP, that pentose phosphate pathway were more active than glycolytic pathway in D. tertiolecta cell-free systems.
Effects of dark treatment and N1-dichlorophenyl-N3-dimethylurea (DCMU) on the desaturation of galactolipids of Dunaliella salina were investigated to see whether light-driven photosynthetic electron transport is involved in in vivo desaturation of galactolipids. The incorporation of radioactive fatty acid precursors ([14C]lauric acid) into galactolipids, mainly composed of prokaryotic molecular species, was most affected among different polar lipid classes by both treatments. The analysis of specific radioactivities of individual galactolipid molecular species revealed that their synthesis was greatly inhibited by the treatments except for eukaryotic molecular species, 18 : 3/ 18 : 3 digalactosyldiacylglycerol, whose desaturation occurs in endoplasmic reticulum.
Marine actinomycetes isolated from seaweed were screened for growth activation effects on the biodiesel-producing microalgae Dunaliella salina. Of the 98 actinomycetes studied, strain 288-11 isolated from the rhizosphere of Undaria pinnatifida showed potent growth activation. The strain was identified as Streptomyces anulatus based on 16S rDNA sequence analysis. The cell density increased up to 2.1-fold with the addition of 1 mg/mL of extract to the medium. To understand the effect of adding S. anulatus extract, the gross biochemical composition and fatty acids of D. salina were determined.
The utilization of acetate by Dunaliella tertiolecta was examined, and the detections and assays of the enzymes of the tricarboxylic acid cycle and the glyoxylate pathway were described. Acetate could not be utilized as a sole carbon source for the growth. The carboxyl carbon of acetate was incorporated more rapidly into CO2 than the methyl carbon. It was identified that malate, succinate, citrate and etc., were accumulated whne [U-14C] acetate was supplied to the cell free homogenate. The following enzyme activities were measured; acetothiokinase, isocitrate dehydrogenase, fumarase, malate dehydrogenase and aconitase. Though isocitratase, malate synthetase, succinate dehydrogenase and oxoglutarate dehydrogenase could not be detected, 14C from succinate was easily contributed to CO2 and cell component. The evidence suggested that the glyoxylate pathway was not operative and showed that the TCA cycle was the all important pathway in the oxidation of acetate to CO2 in Dunaliella.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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