Alga- és Mikrobiális Genomika Csoport

Kutatás

Laboratóriumunk eukarióta zöldalgák és baktériumok interakcióinak molekuláris hátterét  vizsgálja, és ezen kölcsönhatások biotechnológiai hasznosításán dolgozik (hidrogéntermelés, szennyvízkezelés, antimikrobiális és biostimuláns hatóanyagok). Multi-omics (genomika, proteomika, transzkriptomika) megközelítést, hagyományos mikrobiológiai módszereket és a biológiai rendszerek fiziológiai és mikroszkópiás vizsgálatait ötvözzük.

ALGA-BAKTÉRIUM KAPCSOLATOK - Molekuláris háttér és kiaknázási lehetőségek:

A természetes rendszerekben minden organizmus közösségekben él. Az együtt élő, egymást kölcsönösen támogató vagy gátló organizmusok és interakcióik mindenütt jelen vannak. Az interakciók befolyásolják a partnerek tápanyagokhoz való hozzáférését és azok felhasználását, a résztvevők védekezését és immunitását, valamint egyedfejlődését és szaporodását is. Azonban még csak korai stádiumban vagyunk, hogy megismerjük a komplex élő mikroorganizmus-közösségek főbb kölcsönhatásait. A teljes genomszekvenálások és a rendszerbiológiai megközelítések hatékony technikákat jelentenek a mikrobák komplex kölcsönhatásainak vizsgálatában.

A mikroalgák mikroszkópikus, fotoszintetikus organizmusok, amelyek édes és sós vizekben egyaránt növekedhetnek. Ezek a sokoldalú organizmusok képesek kinyerni a napenergiát és átalakítani a humán hasznosítás szempontjából releváns termékek széles skálájává, a gyógyszerektől az üzemanyagokig. Az algák biotechnológiai termesztése, legyen szó bioüzemanyagokról, vagy magas hozzáadott értékű termékekről, hagyományosan a monokultúrákra összpontosít. Az ipari kultúrák hozamának növelésére szolgáló törzsoptimalizálási vizsgálatok általában egy-egy fajra irányulnak (Smith et. al. 2010). Csak a közelmúltban került fókuszba a vegyes kultúrák alkalmazása, többféle eukarióta alga és prokarióta baktériumfaj együttes tenyésztése (Stockenreiter et al. 2012).

Megfigyelték, hogy a partner-baktériumokat tartalmazó algakultúrák gyorsabban szaporodnak, nagyobb biomassza hozamot eredményeznek, mint az axénikus algakultúrák (Andersen 2005). Egy több mint 300 algafajon végzett felmérés kimutatta, hogy az algafajok többsége nem képes például B12-vitamint termelni, ehelyett a fotoszintetikusan előállított szerves szénforrásért cserébe a bakteriális partnerektől szerzik be a vitamint. Az erőforrások kölcsönös cseréje mindkét partner számára előnyös, és egyidejűleg növeli növekedési ütemüket és biomassza-termelésüket (Croft 2005). A magas oldott oxigén koncentráció a legtöbb algafajra mérgező lehet, ami a tenyészet hozamcsökkenését, pusztulását idézheti elő (Abeliovich et al. 1972). Egy jól megválasztott bakteriális szimbionta partner, például Rhodococcus sp., hatékonyan csökkenti a fotoszintetizáló zöldalga fotooxidatív veszteségét, mivel a bakteriális partnerek hatékony respirációjuk révén, alacsony szinten tartják az oxigént (Lakatos et al. 2014). Az oxigén baktériumok általi felhasználása növeli a fotoszintetikus hatékonyságot is, mivel lehetővé teszi a Rubisco enzim számára a hatékonyabb CO₂ megkötést.