HAEMATOCOCCUS PLUVİALİS TÜRÜNÜN GELİŞİM, PROTEİN VE ASTAKSANTİN MİKTARLARINA FOTOPERİYODUN ETKİSİ

Abstract

Günümüzde artan enerji ve gıda talebi, çevre dostu ve sürdürülebilir biyolojik kaynaklara yönelik araştırmaları ön plana çıkarmış; mikroalgler, yüksek fotosentetik verimlilikleri ve değerli metabolit üretim kapasiteleriyle bu alanda dikkat çekmiştir. Bu tez çalışmasında, farklı fotoperiyot uygulamalarının mikroalg türü Haematococcus pluvialis'in gelişimi ve biyokimyasal içeriği üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir. Çalışmada kullanılan H. pluvialis kültürleri, Fırat Üniversitesi Algal Biyoteknoloji Laboratuvarı'ndan temin edilmiş, kültürler BG11 besiyerinde kontrollü laboratuvar koşullarında yetiştirilmiştir. Kültürler 23 ± 1 °C sıcaklıkta ve 3000 lüks ışık şiddetinde, farklı aydınlık/karanlık fotoperiyot rejimlerine (16A:8K, 12A:12K, 8A:16K, 4A:20K ve sürekli karanlık) tabi tutulmuştur. On günlük inkübasyon süresi boyunca düzenli aralıklarla örnekler alınarak mikroalg gelişimi optik yoğunluk ölçümleri ile izlenmiş; biyokimyasal analizler kapsamında protein, lipit, klorofil a, b ile astaksantin miktarları belirlenmiştir. Elde edilen bulgular, fotoperiyotun H. pluvialis'in büyüme ve metabolik profili üzerinde belirleyici bir faktör olduğunu ortaya koymuştur. En yüksek hücre yoğunluğu 16 saat aydınlık / 8 saat karanlık fotoperiyot koşulunda gözlemlenirken, aydınlık süresinin azalmasıyla birlikte gelişimin belirgin şekilde sınırlandığı belirlenmiştir. Sürekli karanlık koşullarında ise fotosentetik aktivitenin baskılanmasına bağlı olarak hücre gelişimi minimal düzeyde kalmıştır. Biyokimyasal analiz sonuçları, fotoperiyot rejimlerine bağlı olarak astaksantin, protein ve lipit birikiminde anlamlı farklılıklar meydana geldiğini göstermiştir. Özellikle uzun aydınlık süreleri biyokütle artışını desteklerken; stres koşullarına yakın fotoperiyotlarda astaksantinin birikiminin arttığı belirlenmiştir. Astaksantinin birikimi, uygulanan fotoperiyot rejimlerine bağlı olarak anlamlı farklılıklar göstermiştir. En yüksek astaksantin miktarı 12 saat aydınlık / 12 saat karanlık (12A/12K) fotoperiyodunda, 10. gün sonunda belirlenirken; sürekli karanlık (24K) koşulunda astaksantinin birikiminin en düşük düzeyde kaldığı saptanmıştır. Sonuç olarak, bu çalışma Haematococcus pluvialis'te fotoperiyot optimizasyonunun hem biyokütle üretimi hem de yüksek katma değerli metabolitlerin sentezi açısından kritik öneme sahip olduğunu ortaya koymaktadır. Elde edilen verilerin, mikroalg temelli biyoteknolojik uygulamalara ve sürdürülebilir astaksantin üretim stratejilerinin geliştirilmesine katkı sağlaması beklenmektedir.The increasing demand for energy and food in today's world has brought research on environmentally friendly and sustainable biological resources to the forefront; microalgae have attracted attention in this field due to their high photosynthetic efficiency and valuable metabolite production capacity. In this thesis study, the effects of different photoperiod applications on the growth and biochemical content of the microalgae species Haematococcus pluvialis were evaluated. The H. pluvialis cultures used in the study were obtained from the Algal Biotechnology Laboratory at Fırat University and were grown in BG11 medium under controlled laboratory conditions. The cultures were subjected to different light/dark photoperiod regimes (16L:8D, 12L:12D, 8L:16D, 4L:20D, and continuous darkness) at a temperature of 23 ± 1 °C and a light intensity of 3000 lux. Samples were taken at regular intervals during the ten-day incubation period, and microalgal growth was monitored by optical density measurements; biochemical analyses determined the amounts of protein, lipids, chlorophyll a, b, and astaxanthin. The findings revealed that photoperiod is a decisive factor in the growth and metabolic profile of H. pluvialis. The highest cell density was observed under a photoperiod of 16 hours of light and 8 hours of darkness, while a significant limitation in development was determined as the duration of light decreased. Under continuous darkness conditions, cell development remained minimal due to the suppression of photosynthetic activity. Biochemical analysis results showed that there were significant differences in astaxanthin, protein, and lipid accumulation depending on the photoperiod regimes. Specifically, long light periods supported biomass increase, while astaxanthin accumulation was found to increase under photoperiods close to stress conditions. Astaxanthin accumulation showed significant differences depending on the photoperiod regimes applied. The highest astaxanthin amount was determined at the end of the 10th day under the 12 hours light/12 hours dark (12L/12D) photoperiod, while astaxanthin accumulation remained at the lowest level under continuous dark (24D) conditions. In conclusion, this study demonstrates that photoperiod optimization in Haematococcus pluvialis is critical for both biomass production and the synthesis of high-value metabolites. The data obtained are expected to contribute to microalgae-based biotechnological applications and the development of sustainable astaxanthin production strategies.