Comparative growth and biochemical composition of four strains of Nostoc and Anabaena (Cyanobacteria, Nostocales) in relation to sodium nitrate

Comparación del crecimiento y Composición Bioquímica de cuatro cepas de Nostoc y Anabaena (Cyanobacteria, Nostocales) en relación con el nitrato de sodio

Nitrogen concentration is an essential parameter in cyanobacterial cultures to produce enriched biomass with biotechnological purposes. Growth and biochemical composition of Nostoc LAUN0015, Nostoc UAM206, Anabaena sp.1 and Anabaena sp.2 were compared at 0, 4.25, 8.5 and 17 mM NaNO3. Cultures under laboratory conditions were maintained for 30 days at a volume of 500 mL. Anabaena sp.1 yielded the highest value of dry mass of 0.26 ± 2.49 mg mL-1 at 8.5 mM NaNO3. For chlorophyll, phycocyanin and phycoerythrin, maximum values were achieved at 17 mM NaNO3 with 18.09 ± 1.74, 102.90 ± 6.73 and 53.47 ± 2.40 μg mL-1, respectively. Nostoc LAUN0015 produced its maximum value of protein 644.86 ± 19.77 μg mL-1, and 890 mg mL-1 of carbohydrates in the absence of nitrogen. This comparative study shows that the most efficient strain for the production of protein, carbohydrates and lipids in diazotrophic conditions corresponded to Nostoc LAUN0015. However, Anabaena sp.1 and Anabaena sp.2 required high nitrogen concentrations to achieve higher values of metabolites, comparing with Nostoc strains. Nitrogen dependence for the production of pigments and high protein production in strains of Anabaena and in diazotrophic conditions for Nostoc was demonstrated. Nostoc can be cultured under nitrogen deficiency and Anabaena in sufficiency, for biomass production enriched with proteins and carbohydrates.

La concentración de nitrógeno constituye un parámetro esencial en cultivos de cianobacterias para la producción de biomasa enriquecida con fines biotecnológicos. Se comparó el crecimiento y composición bioquímica de las cepas Nostoc LAUN0015, Nostoc UAM206, Anabaena sp.1 y Anabaena sp.2 a 0, 4,25; 8,5 y 17 mM NaNO3. Los cultivos en condiciones de laboratorio fueron mantenidos durante 30 días a un volumen de 500 mL. En masa seca, Anabaena sp.1 obtuvo el mayor valor, con 2,49 ± 0,26 mg mL-1 a 8,5 mM NaNO3. Para clorofila, ficocianina y ficoeritrina, los máximos se alcanzaron a 17 mM NaNO3 en Anabaena sp.1, con 18,09 ± 1,74; 102,90 ± 6,73 y 53,47 ± 2,40 μg mL-1, respectivamente. Nostoc LAUN0015 produjo su máximo valor de proteínas de 644,86 ±19,77μg mL-1, y alrededor de 890 μg mL-1 de carbohidratos en ausencia de nitrógeno. El estudio comparativo indica que la cepa más eficiente para la producción de proteínas, carbohidratos y lípidos, en condiciones diazotróficas, correspondió a Nostoc LAUN0015. En cambio, las cepas de Anabaena sp.1 y sp.2 requieren de elevadas concentraciones de nitrógeno para alcanzar los mayores valores de metabolitos, respecto a las cepas de Nostoc. Se demuestra la dependencia de nitrógeno para la producción de los pigmentos y la alta producción proteica en las cepas de Anabaena y en condiciones diazotróficas para Nostoc. Esta última puede ser cultivada bajo una deficiencia de nitrógeno y Anabaena con suficiencia para la producción masiva de biomasa enriquecida con proteínas y carbohidratos.