Προσαρμοστική εργαστηριακή εξέλιξη στη ζύμη Yarrowia lipolytica σε συνθήκες πενίας αζώτου και τεχνητή επιλογή σε ελεύθερα άνθρακα θρεπτικά υλικά
Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε η προσαρμοστική εργαστηριακή εξέλιξη της ελαιογόνου ζύμης Yarrowia lipolytica ACA DC 50109 κατά τη διάρκεια 105 γενεών. Η εξελικτική στρατηγική περιελάμβανε αύξηση της ζύμης σε συνθήκες πενίας αζώτου και επιλογή σε συνθήκες πενίας άνθρακα. Η κάθε καλλιέργε...
| Κύριος συγγραφέας: | |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Μορφή: | Thesis |
| Γλώσσα: | Greek |
| Έκδοση: |
2019
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/12763 |
| id |
nemertes-10889-12763 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
UPatras |
| collection |
Nemertes |
| language |
Greek |
| topic |
Προσαρμοστική εργαστηριακή εξέλιξη Ζύμες Yarrowia lipolytica Αdaptive laboratory evolution 579.563 |
| spellingShingle |
Προσαρμοστική εργαστηριακή εξέλιξη Ζύμες Yarrowia lipolytica Αdaptive laboratory evolution 579.563 Δασκαλάκη, Αλεξάνδρα Προσαρμοστική εργαστηριακή εξέλιξη στη ζύμη Yarrowia lipolytica σε συνθήκες πενίας αζώτου και τεχνητή επιλογή σε ελεύθερα άνθρακα θρεπτικά υλικά |
| description |
Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε η προσαρμοστική εργαστηριακή εξέλιξη της ελαιογόνου ζύμης Yarrowia lipolytica ACA DC 50109 κατά τη διάρκεια 105 γενεών. Η εξελικτική στρατηγική περιελάμβανε αύξηση της ζύμης σε συνθήκες πενίας αζώτου και επιλογή σε συνθήκες πενίας άνθρακα. Η κάθε καλλιέργεια διερχόταν από τρεις διακριτές φάσεις: της ισόρροπης αύξησης (παρουσία αζώτου και άνθρακα), της ελαιογένεσης (σε συνθήκες περιοριστικές σε άζωτο και παρουσία εξωκυτταρικού άνθρακα), και τη φάση αποδόμησης των αποθεματικών λιπιδίων (σε συνθήκες περιοριστικές σε άνθρακα και παρουσία αζώτου). Κατά την τελευταία φάση, η οποία ελάμβανε χώρα σε ελεύθερο άνθρακα στερεοποιημένο με υπερ-καθαρό άγαρ θρεπτικό υλικό, η αύξηση πραγματοποιούταν αποκλειστικά εις βάρος των αποθεματικών λιπιδίων, και επομένως το μέγεθος των αποικιών αναμενόταν ανάλογο της ποσότητας των λιπιδίων του μητρικού κυττάρου. Επιλέγονταν σε κάθε εξελικτικό κύκλο οι δέκα μεγαλύτερες σε μέγεθος αποικίες, αν και με την πάροδο των γενεών οι αποικίες εμφανίζονταν όλο και περισσότερο ισομεγέθεις. Κατά τη διάρκεια της εξέλιξης παρατηρήθηκε αρχικά (κατά τις 28 πρώτες γενεές) μια τάση μείωσης του ποσοστού των αποθεματικών λιπιδίων, ενώ στη συνέχεια επικράτησαν τα πλέον ελαιογόνα στελέχη, ικανά να συσσωρεύουν 10% περισσότερα αποθεματικά λιπίδια σε σύγκριση με το άγριο στέλεχος. Με σκοπό να διασαφηνιστούν οι φαινοτυπικές διαφορές μεταξύ των εξελιγμένων στελεχών μελετήθηκε η φυσιολογία (με έμφαση στη συσσώρευση αποθεματικών λιπιδίων και στη βιοσύνθεση κιτρικού οξέος) του άγριου στελέχους και τριών ακόμη στελεχών που προέκυψαν έπειτα από 42, 70 και 105 γενεές κατά τη διάρκεια της αύξησης σε θρεπτικό μέσο περιοριστικό ως προς το άζωτο με τη γλυκόζη σε συγκέντρωση 70 g/L ως πηγή άνθρακα και ενέργειας. Βρέθηκε ότι τα στελέχη που προέκυψαν έπειτα από 42 και 70 γενεές συσσώρευσαν 3% και 7% αντίστοιχα περισσότερα αποθεματικά λιπίδια συγκριτικά με το άγριο στέλεχος ενώ δεν παρουσίασαν κάποια μεταβολή στο ρυθμό κατανάλωσης του υποστρώματος. Ωστόσο, τα στελέχη που προέκυψαν έπειτα από 105 γενεές παρουσίασαν μέγιστη συσσώρευση αποθεματικών λιπιδίων σε ποσοστό 10% παραπάνω από αυτό του αρχικού στελέχους και κατανάλωσαν το υπόστρωμα με πιο γρήγορους ρυθμούς. Όσον αφορά τους ενδοκυτταρικούς πολυσακχαρίτες και πρωτεΐνες που συσσώρευσαν δεν εμφάνισαν κάποια μεταβολή στο ρυθμό βιοσύνθεσης τους συγκριτικά με το μοτίβο που παρουσιάζεται στο άγριο στέλεχος. |
| author2 |
Αγγελής, Γεώργιος |
| author_facet |
Αγγελής, Γεώργιος Δασκαλάκη, Αλεξάνδρα |
| format |
Thesis |
| author |
Δασκαλάκη, Αλεξάνδρα |
| author_sort |
Δασκαλάκη, Αλεξάνδρα |
| title |
Προσαρμοστική εργαστηριακή εξέλιξη στη ζύμη Yarrowia lipolytica σε συνθήκες πενίας αζώτου και τεχνητή επιλογή σε ελεύθερα άνθρακα θρεπτικά υλικά |
| title_short |
Προσαρμοστική εργαστηριακή εξέλιξη στη ζύμη Yarrowia lipolytica σε συνθήκες πενίας αζώτου και τεχνητή επιλογή σε ελεύθερα άνθρακα θρεπτικά υλικά |
| title_full |
Προσαρμοστική εργαστηριακή εξέλιξη στη ζύμη Yarrowia lipolytica σε συνθήκες πενίας αζώτου και τεχνητή επιλογή σε ελεύθερα άνθρακα θρεπτικά υλικά |
| title_fullStr |
Προσαρμοστική εργαστηριακή εξέλιξη στη ζύμη Yarrowia lipolytica σε συνθήκες πενίας αζώτου και τεχνητή επιλογή σε ελεύθερα άνθρακα θρεπτικά υλικά |
| title_full_unstemmed |
Προσαρμοστική εργαστηριακή εξέλιξη στη ζύμη Yarrowia lipolytica σε συνθήκες πενίας αζώτου και τεχνητή επιλογή σε ελεύθερα άνθρακα θρεπτικά υλικά |
| title_sort |
προσαρμοστική εργαστηριακή εξέλιξη στη ζύμη yarrowia lipolytica σε συνθήκες πενίας αζώτου και τεχνητή επιλογή σε ελεύθερα άνθρακα θρεπτικά υλικά |
| publishDate |
2019 |
| url |
http://hdl.handle.net/10889/12763 |
| work_keys_str_mv |
AT daskalakēalexandra prosarmostikēergastēriakēexelixēstēzymēyarrowialipolyticasesynthēkespeniasazōtoukaitechnētēepilogēseeleutheraanthrakathreptikaylika AT daskalakēalexandra adaptivelaboratoryevolutionoftheoleaginousyeastyarrowialipolyticaundernitrogenlimitedconditionsandselectiononfreecarbonmedia |
| _version_ |
1771297192918646784 |
| spelling |
nemertes-10889-127632022-09-05T09:41:03Z Προσαρμοστική εργαστηριακή εξέλιξη στη ζύμη Yarrowia lipolytica σε συνθήκες πενίας αζώτου και τεχνητή επιλογή σε ελεύθερα άνθρακα θρεπτικά υλικά Adaptive laboratory evolution of the oleaginous yeast Yarrowia lipolytica under nitrogen-limited conditions and selection on free carbon media Δασκαλάκη, Αλεξάνδρα Αγγελής, Γεώργιος Γεωργίου, Χρήστος Μαργιωλάκη, Ειρήνη Daskalaki, Alexandra Προσαρμοστική εργαστηριακή εξέλιξη Ζύμες Yarrowia lipolytica Αdaptive laboratory evolution 579.563 Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετήθηκε η προσαρμοστική εργαστηριακή εξέλιξη της ελαιογόνου ζύμης Yarrowia lipolytica ACA DC 50109 κατά τη διάρκεια 105 γενεών. Η εξελικτική στρατηγική περιελάμβανε αύξηση της ζύμης σε συνθήκες πενίας αζώτου και επιλογή σε συνθήκες πενίας άνθρακα. Η κάθε καλλιέργεια διερχόταν από τρεις διακριτές φάσεις: της ισόρροπης αύξησης (παρουσία αζώτου και άνθρακα), της ελαιογένεσης (σε συνθήκες περιοριστικές σε άζωτο και παρουσία εξωκυτταρικού άνθρακα), και τη φάση αποδόμησης των αποθεματικών λιπιδίων (σε συνθήκες περιοριστικές σε άνθρακα και παρουσία αζώτου). Κατά την τελευταία φάση, η οποία ελάμβανε χώρα σε ελεύθερο άνθρακα στερεοποιημένο με υπερ-καθαρό άγαρ θρεπτικό υλικό, η αύξηση πραγματοποιούταν αποκλειστικά εις βάρος των αποθεματικών λιπιδίων, και επομένως το μέγεθος των αποικιών αναμενόταν ανάλογο της ποσότητας των λιπιδίων του μητρικού κυττάρου. Επιλέγονταν σε κάθε εξελικτικό κύκλο οι δέκα μεγαλύτερες σε μέγεθος αποικίες, αν και με την πάροδο των γενεών οι αποικίες εμφανίζονταν όλο και περισσότερο ισομεγέθεις. Κατά τη διάρκεια της εξέλιξης παρατηρήθηκε αρχικά (κατά τις 28 πρώτες γενεές) μια τάση μείωσης του ποσοστού των αποθεματικών λιπιδίων, ενώ στη συνέχεια επικράτησαν τα πλέον ελαιογόνα στελέχη, ικανά να συσσωρεύουν 10% περισσότερα αποθεματικά λιπίδια σε σύγκριση με το άγριο στέλεχος. Με σκοπό να διασαφηνιστούν οι φαινοτυπικές διαφορές μεταξύ των εξελιγμένων στελεχών μελετήθηκε η φυσιολογία (με έμφαση στη συσσώρευση αποθεματικών λιπιδίων και στη βιοσύνθεση κιτρικού οξέος) του άγριου στελέχους και τριών ακόμη στελεχών που προέκυψαν έπειτα από 42, 70 και 105 γενεές κατά τη διάρκεια της αύξησης σε θρεπτικό μέσο περιοριστικό ως προς το άζωτο με τη γλυκόζη σε συγκέντρωση 70 g/L ως πηγή άνθρακα και ενέργειας. Βρέθηκε ότι τα στελέχη που προέκυψαν έπειτα από 42 και 70 γενεές συσσώρευσαν 3% και 7% αντίστοιχα περισσότερα αποθεματικά λιπίδια συγκριτικά με το άγριο στέλεχος ενώ δεν παρουσίασαν κάποια μεταβολή στο ρυθμό κατανάλωσης του υποστρώματος. Ωστόσο, τα στελέχη που προέκυψαν έπειτα από 105 γενεές παρουσίασαν μέγιστη συσσώρευση αποθεματικών λιπιδίων σε ποσοστό 10% παραπάνω από αυτό του αρχικού στελέχους και κατανάλωσαν το υπόστρωμα με πιο γρήγορους ρυθμούς. Όσον αφορά τους ενδοκυτταρικούς πολυσακχαρίτες και πρωτεΐνες που συσσώρευσαν δεν εμφάνισαν κάποια μεταβολή στο ρυθμό βιοσύνθεσης τους συγκριτικά με το μοτίβο που παρουσιάζεται στο άγριο στέλεχος. In this thesis, the adaptive laboratory evolution of the oleaginous yeast Yarrowia lipolytica ACA DC 50109 was studied during 105 generations. The strategy included growth of the yeast under nitrogen-limited conditions and selection under carbon-limited conditions. Every culture is divided into three different phases: the balanced growth phase (in the presence of nitrogen and carbon source), the oleaginous phase (in nitrogen-limited conditions and in the presence of an extracellular carbon source), and the lipid turnover phase (in carbon-limited conditions and in the presence of nitrogen). During the last phase, which was carried out on free carbon media solidified with noble agar, the growth was exclusively conducted at the expense of the storage lipids and therefore the size of the colonies was expected to be proportionate to the amount of the storage lipids of the ancestral cell. The ten largest colonies were selected in each evolutionary cycle, although the colonies in the course of evolution tended to have similar size. During the first 28 generations of evolution, a decrease of storage lipid accumulation was observed, while afterwards the most oleaginous genotypes were predominated capable of accumulating 10% more lipids when compared to the wild strain. In order to identify the phenotypic variation between the evoluted strains, the biochemical behavior of the wild strain and three evoluted strains, i.e. emerged after 42, 70 and 105 generations, was studied in nitrogen limited cultures having glucose at 70 g/L as carbon and energy source. According to the results, the strains emerged after 42 and 70 generations accumulated 3% and 7%, respectively, more storage lipids compared to the wild type, while no change regardless the consumption rate of the substrate was observed. On the contrary, the consumption rate of the evolved strains emerged after 105 generations was higher than that of the wild type and also lipid accumulation increased up to 10%. Concerning the sugar and protein content, no change at their biosynthesis rate compared to that of the wild type was observed. 2019-11-02T19:47:14Z 2019-11-02T19:47:14Z 2018-09-27 Thesis http://hdl.handle.net/10889/12763 gr 12 application/pdf |
