Ein interdisziplinäres Forschungsteam der Universität Göttingen hat eine umfassende Anleitung zur Kultivierung der Grünalge Chlamydomonas reinhardtii entwickelt. Diese Alge spielt eine entscheidende Rolle im Verständnis von Photosynthese und Zellstoffwechsel. Sie benötigt jedoch spezielle Anzuchtbedingungen, die ihre Lichtempfindlichkeit und Beweglichkeit berücksichtigen.
Die nun veröffentlichten Ergebnisse befinden sich in der Fachzeitschrift Nature Protocols und sollen weltweit Forschende in Biowissenschaften, Biophysik und Bioengineering unterstützen. Dabei wird die Kultivierung anhand von Zellform, Zellwachstum und Zellbeweglichkeit überprüft, was mittels mikroskopischer Methoden und computergestützter Bildverarbeitung erfolgt. Umfassende Troubleshooting-Abschnitte und eine Liste artverwandter Mikroorganismen sind ebenfalls Teil des Protokolls.
Wissenschaftliche Bedeutung der Anleitung
Prof. Dr. Oliver Bäumchen und Dr. Maike Lorenz betonen die Relevanz der Anleitung für Forscher, die die vielfältigen Eigenschaften von C. reinhardtii nutzen möchten. Diese Entwicklung wird durch den Deutschen Akademischen Austauschdienst (DAAD) gefördert. Die Anleitung enthält zudem Open-Source-Software mit Algorithmen und Computercodes, die bereits zur Verbesserung der Forschung zur Mikroalgenkultivierung verwendet werden können.
Neben der Kultivierung von C. reinhardtii bietet die Technik der CRISPR-Gentechnologie innovative Ansätze zur Optimierung dieser Mikroorganismen. Laut MISpeces wird CRISPR eingesetzt, um die natürlichen Fähigkeiten von Mikroalgen zu verbessern und sie für spezifische Anwendungen zu optimieren. Diese technologische Transformation könnte die Biomasseproduktion steigern und neue Stämme entwickeln, die für die Biofuelproduktion entscheidend sind.
CRISPR-Technologie und ihre Anwendung
Ein Beispiel für den Einsatz von CRISPR ist der Knockout des CpFTSY-Gens in C. reinhardtii, was zu einer Reduzierung der Größe der Chlorophyll-Antennen führt. Dies optimiert die Lichtdurchdringung in dicht bepflanzten Kulturen und fördert die Biomasseproduktion unter Hochlichtbedingungen. Zudem kann die Bearbeitung des ZEP-Gens signifikante Steigerungen in der Produktion von Zeaxanthin ermöglichen, während die Herabregulierung des CrPEPC1-Gens den Kohlenstofffluss zur Lipidsynthese lenkt und die Lipidakkumulation um 94,2 % im Vergleich zu Wildstämmen erhöht.
Die Möglichkeiten der CRISPR-Technologie sind vielversprechend, insbesondere für die Entwicklung von Mikroalgen, die extremen Bedingungen, wie hoher Salinität oder oxidativem Stress, standhalten können. Diese Entwicklungen könnten nicht nur in der Kosmetik oder Lebensmittelindustrie Anwendung finden, sondern auch zur Kohlenstoffbindung in der Atmosphäre beitragen, was aus umweltpolitischer Sicht von Bedeutung ist.
Da fossile Brennstoffe zunehmend ineffizient und bedroht sind, wächst das Interesse an nachhaltigen Energiequellen, insbesondere an Biofuels aus photosynthetischen Organismen, wie es in PubMed hervorgehoben wird. Mikroalgen bieten großes Potenzial für die kosteneffiziente und ökologische Erzeugung von Biokraftstoffen, was den Anforderungen der Zukunft gerecht wird.
