RESUMEN
La necesidad de fuentes de energía y alimentos, hace de las microalgas muy
importantes a nivel industrial ya que pueden ser una solución sostenible para la demanda
global de insumos. La bioquímica y los aspectos moleculares de microalgas en respuesta
a una limitación de nitrógeno (N) acoplada a un estímulo con fitohormonas han sido poco
exploradas. Primero, analizamos el efecto de dos fitohormonas junto con una limitación
de N sobre cuatro factores: densidad celular, biomasa, acumulación de lípidos y expresión
génica en Scenedesmus obliquus. Se evaluaron concentraciones de 10-5-10-8 M de
bencilaminopurina (BAP) y ácido giberélico (AG) y se seleccionaron las de mejor
respuesta. BAP 10-5 M y AG 10-6 M aumentaron la biomasa en 1.44 y 1.35 veces; y los
lípidos en 2.8 y 1.11 veces, respectivamente. El efecto de BAP 10-5 M y AG 10-6 M
acoplados a una deficiencia de N (N-0, N-25 y N-50) incrementaron significativamente la
respuesta de los cuatro factores evaluados. BAP N-0 y AG N-0 produjeron rendimientos
de lípidos de 55% y 50%, respectivamente (controles 16%). El perfil lipídico mostró un
incremento en los ácidos grasos C18:1 y C16:0. Los análisis de expresión de ACP, SAD,
FATA y DGAT, revelaron una sobreexpresión (2.0-4.0 veces), principalmente en ausencia
de N. En la segunda parte de este trabajo, probamos diversas mezclas de disolventes
menos tóxicos, aplicamos y optimizamos la extracción asistida con irradiación infrarroja
(EAIR) para incrementar la obtención de lípidos. Demostramos que, este proceso de
extracción “verde”, generó los rendimientos más altos (24.2%) en comparación con las
extracciones de Folch, Bligh-Dyer y Soxhlet (4-22%). Aquí proveemos información valiosa
para potenciar la producción y obtención de aceite de S. obliquus, relevante a nivel
industrial.
Palabras clave: Scenedesmus obliquus, Fitohormonas, Depleción de nitrógeno, Lípidos,
Ácidos grasos, Expresión de genes, Extracción asistida por irradiación infrarroja,
Metodología de superficie de respuesta.
ABSTRACT
The need for energy and food sources makes microalgae very important at the industrial
level as they can be a sustainable solution to the global demand for inputs. The
biochemistry and molecular aspects of microalgae in response to nitrogen (N) limitation
coupled to a phytohormone stimulus have been little explored. First, we analyzed the effect
of two phytohormones coupled with N limitation on four factors: cell density, biomass, lipid
accumulation, and gene expression in Scenedesmus obliquus. Concentrations of 10-5-10-
8 M benzyl amino purine (BAP) and gibberellic acid (GA) were evaluated, and those with
the best response were selected. BAP 10-5 M and AG 10-6 M increased biomass by 1.44
and 1.35-fold, and lipids by 2.8 and 1.11-fold. The effect of BAP 10-5 M and AG 10-6 M
coupled to N deficiency (N-0, N-25, and N-50) significantly increased the response of the
four factors evaluated. BAP N-0 and AG N-0 produced 55% and 50% lipid yields,
respectively (controls 16%). The lipid profile showed an increase in C18:1 and C16:0 fatty
acids. Gene expression analysis of ACP, SAD, FATA and DGAT, revealed an
overexpression (2.0-4.0-fold), mainly in the absence of N. In the second part of this work,
we tested different mixtures of less toxic solvents, we applied, and optimized the infrared
irradiation assisted extraction (IRAE) to increase lipid extracts. We demonstrated that this
"green" extraction process generated the highest yields (24.2%) compared to Folch, Bligh-
Dyer, and Soxhlet extractions (4-22%). Here, we provide valuable information to enhance
the production and obtainment of industrially relevant S. obliquus oil.
Keywords: Scenedesmus obliquus, Phytohormones, Nitrogen-limited, Lipids, Fatty acids,
Gene expression, Infrared irradiation assisted extraction, Response surface methodology.
