Botryococcus sp.'nin karotenoid kompozisyonlarında ışığa bağlı değişimlerin belirlenmesi
Determination of light-depending changes in carotenoid compositions of Botryococcus sp.
Yazar: ELİF KÜBRA KARADURAK
Danışman: PROF. DR. İLHAMİ TÜZÜN
Kırıkkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: HPLC yöntemi =   ; Karotenoidler = Carotenoids ; Klorofil-A = Chlorophyll-A ; Kromatografi-yüksek basınçlı-sıvı = Chromatography-high pressure-liquid ; Mikroalgler = Microalgae

Özet:
Bu çalışmada, Kapulukaya Baraj Gölü'nden (Kırıkkale) izole edilen mikroalg türü Botrycoccus sp.'nin (Chlorohyta) karotenoid miktar ve kompozisyonundaki ışığa bağlı değişimler incelenmiştir. Her 2 veya 3 günde bir yapılan örneklemelerde klorofil-a ve karotenoid ölçümleri gerçekleştirilmiş, fotosentezde kullanılan ışık dalga boyuna göre oluşan farklılıklar ortaya konulmuştur. Durgunluk fazının sonunda hasat edilen mikroalg örneklerinde karotenoid kompozisyonu HPLC analizi kullanılarak belirlenmiştir. Laboratuvar ortamında kapalı odacıklar içerisinde ışığın davranışını kontrol etmek amacıyla aynalı ve aynasız ortamlar oluşturulmuştur. Aynalı ortamda, kullanılan ışıktaki kayıpların aynasız (kontrol) ortamına göre en aza ineceği öngörülmüştür. Kapalı odacıklarda, beyaz, kırmızı, mavi, yeşil ve UV mor olmak üzere 5 farklı dalga boylarındaki ışığa maruz bırakılan mikroalg kültürlerinin büyümesi optik yoğunluk ölçümleriyle takip edilerek büyüme evreleri belirlenmiştir.
Aynalı ortamda tespit edilen büyüme (OD) değerlerinin aynasız ortama göre her bir ışık dalga boyunda belirgin derecede yüksek olduğu, aradaki farkların da istatistiki olarak önemli (P<0,05) olduğu belirlenmiştir. Aynalı-aynasız ortam arasında görülen bu farkın, fotosentetik (klorofil-a ve toplam karotenoid) pigmentlerin hücre kültürü boyunca ölçülen değerlerinde de benzer bir şekilde ortaya çıktığı tespit edilmiştir. Bu durum, ışığın fiziksel olarak fotosentezde kullanım şekline dair olarak bu çalışmada ilk defa kullanılan manipülasyonun etkili olduğu şeklinde yorumlanmıştır. Aynalı ve aynasız her iki ortamda, genel olarak mavi ve kırmızı ışığın; aynalı ortamda beyaz (kontrol), mavi ve yeşil ışığın karotenoid seviyelerinde nispi yüksek konsantrasyonlar, sözü edilen ışık çeşitlerine göre mikroalgin fotosistem I ve II'yi kullanım tercihleriyle birlikte değerlendirilmiştir. Özellikle aynalı ortamda yeşil ışık kullanımında ortaya çıkan yüksek karotenoid konsantrasyonlarının Botrycoccus'un koloni formunda oluşuyla ilgili olabileceği tartışılmıştır. Kromatik yöntemlerle (HPLC analizi) son ürün üzerinde belirlenen karotenoid kompozisyonu neticesinde, karetogenesisin 2 farklı yoluna ait bileşiklerinden sırasıyla β-carotene ve lutein'in yüksek miktarlarının oluştuğu tespit edilmiştir. İzomerizasyon neticesinde, özellikle aynalı ortamda cis (E) izomerlerinin yoğun bir şekilde ortaya çıktığı gözlemlenmiştir.

Abstract:
In this study, light-dependent changes in the carotenoid amount and composition of the microalgae species Botrycoccus sp. (Chlorohyta) isolated from Kapulukaya Dam Lake (Kırıkkale) were investigated. Chlorophyll-a and carotenoid measurements were carried out in sampling made every 2 or 3 days, and the differences formed according to the light wavelength used in photosynthesis were revealed. The carotenoid composition in the microalgae samples harvested at the end of the stagnation phase was determined using HPLC analysis. In the laboratory environment, mirrored and non-mirrored environments were created in order to control the behavior of light in closed chambers. It is predicted that the losses in the light used in the mirrored environment will be minimized compared to the mirrorless (control) environment. Growth stages of microalgae cultures exposed to light of 5 different wavelengths, namely white, red, blue, green and UV purple in closed chambers, were followed by optical density measurements and growth stages were determined.
It was determined that the growth (OD) values determined in the mirrored environment were significantly higher at each wavelength of light compared to the mirrorless medium, and the differences between them were statistically significant (P <0.05). It has been determined that this difference between mirrored and mirrorless media appears similarly in the measured values of photosynthetic (chlorophyll-a and total carotenoid) pigments during cell culture. This situation was interpreted as the manipulation used for the first time in this study regarding the physical use of light in photosynthesis. In both mirrored and non-mirrored environments, generally blue and red light; Relatively high concentrations of white (control), blue and green light in the carotenoid levels in mirrored media were evaluated together with photosystem I and II systems, either/or both of that was preferred by microalgae according to the mentioned light types. It has been argued that the high carotenoid concentrations that occur especially in the use of green light in the mirrored environment may be related to the colony formation of Botrycoccus sp. As a result of the carotenoid composition determined on the harvested biomass by chromatic methods (HPLC analysis), it was found that high amounts of β-carotene and lutein occurred, respectively, upon the two main downregulating mechanisms of carotenogenesis. As a result of the isomerization, it has been observed that cis (E) isomers appear intensely, especially in the mirrored environment.