Resumen de la tesis que presenta Noelia Ivette Pérez Varillas como requisito parcial para la obtención
del grado de Doctora en Ciencias en Acuicultura
Evaluación de la respuesta fotosintética, composición proximal y perfil de ácidos grasos de diez especies de microalgas en las fases exponencial y estacionaria de crecimiento
Resumen aprobado por:
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Dra. M. del Pilar Sánchez Saavedra
Directora de tesis
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Resumen en español
Este estudio evaluó la respuesta fotosintética, el crecimiento, la composición proximal y el perfil de ácidos grasos de diez especies de microalgas (siete diatomeas, una clorofita y una haptofita) durante las fases de crecimiento exponencial y estacionaria. Entre las especies de microalgas estudiadas, cinco provienen de bancos comerciales y cinco (Chaetoceros sp., Nitzschia laevis, Tetraselmis suecica, Amphora helenensis y Nitzschia thermalis) son aislamientos nativos de Baja California, México. Los resultados mostraron diferencias significativas influenciadas por la especie y la fase de crecimiento del cultivo. En términos de crecimiento, Chaetoceros sp. registró la mayor tasa de crecimiento (1.60 div día⁻¹) y el tiempo de generación menor. La clorofita Tetraselmis suecica alcanzó la máxima productividad de biomasa (80.36 mg L⁻¹ día⁻¹) y el mayor peso seco total en fase estacionaria. En cuanto a la productividad de lípidos, destacaron Isochrysis galbana (6.71 mg L-1día-1) y Chaetoceros sp. (6.38 mg L-1 día-1). El análisis bioquímico reveló un mayor contenido total de ácidos grasos en Chaetoceros calcitrans (32.8 mg g-1 PS). Isochrysis galbana se distinguió por la mayor concentración de ácido docosahexaenoico (DHA) (1.9 mg g-1 PS) y por la mayor relación DHA/EPA en la fase exponencial. Las diatomeas Phaeodactylum tricornutum y Chaetoceros gracilis fueron las principales productoras de ácido eicosapentaenoico (EPA), mientras que Nitzschia thermalis produjo más ácido araquidónico (ARA). Respecto a la fisiología fotosintética, la Radiación Fotosintéticamente Utilizable (PUR) aumentó significativamente en la fase estacionaria, con valores mayores en Phaeodactylum tricornutum (113.74 µmol fotón m-2 s-1) y Tetraselmis suecica (112.81 µmol fotón m-2 s-1) debido a las características de absorción de cada especie. Al normalizar la fotosíntesis por unidad de pigmento, Chaetoceros gracilis exhibió la mayor capacidad de transporte de electrones (ETRCla=51.66 µmol electrón mg Cla-1 s-1) en fase exponencial, demostrando una alta eficiencia por unidad de clorofila. En contraste, los datos normalizados por área (ETRárea) destacaron a Phaeodactylum tricornutum e Isochrysis galbana con los valores máximos en fase estacionaria (29.91 y 22.04 µmol electrón m-2 s-1, respectivamente), lo que refleja una mayor capacidad de transporte electrónico por unidad de superficie fotosintética. Adicionalmente, Isochrysis galbana mostró la mayor capacidad de fotoprotección (NPQ) y resiliencia ante estrés lumínico. El análisis de componentes principales (ACP) identificó tres estrategias metabólicas claras: alta eficiencia fotosintética en Phaeodactylum tricornutum, acumulación de lípidos/PUFAs en Isochrysis galbana, y alta producción de biomasa en Tetraselmis suecica. Las especies nativas demostraron un alto potencial para la acuicultura, ofreciendo alternativas viables para la producción de biomasa sostenible y perfiles nutricionales específicos.
Palabras clave: microalgas comerciales y nativas, composición proximal, perfil de ácidos grasos, pigmentos, fotosíntesis
Resumen en inglés
This study evaluated the photosynthetic performance, growth dynamics, proximate composition, and fatty acid profile of ten microalgal species (seven diatoms, one chlorophyte, and one haptophyte) during the exponential and stationary growth phases. Of the species examined, five were obtained from commercial culture collections, whereas five (Chaetoceros sp., Nitzschia laevis, Tetraselmis suecica, Amphora helenensis, and Nitzschia thermalis) were native isolates from Baja California, Mexico. The results revealed significant differences driven by both species identity and growth phase. In terms of growth performance, Chaetoceros sp. exhibited the highest specific growth rate (1.60 div day⁻¹) and the shortest generation time. The chlorophyte Tetraselmis suecica achieved the highest biomass productivity (80.36 mg L⁻¹ day⁻¹) and the greatest total dry weight during the stationary phase. Regarding lipid productivity, Isochrysis galbana (6.71 mg L⁻¹ day⁻¹) and Chaetoceros sp. (6.38 mg L⁻¹ day⁻¹) showed the highest values. Biochemical analyses indicated that Chaetoceros calcitrans had the highest total fatty acid content (32.8 mg g⁻¹ DW). Isochrysis galbana was characterized by the highest docosahexaenoic acid (DHA) concentration (1.9 mg g⁻¹ DW) and the highest DHA/EPA ratio during the exponential phase. The diatoms Phaeodactylum tricornutum and Chaetoceros gracilis were the main producers of eicosapentaenoic acid (EPA), whereas Nitzschia thermalis exhibited the highest arachidonic acid (ARA) content. From a photosynthetic perspective, Photosynthetically Usable Radiation (PUR) increased significantly during the stationary phase, reaching higher values in Phaeodactylum tricornutum (113.74 µmol photon m⁻² s⁻¹) and Tetraselmis suecica (112.81 µmol photon m⁻² s⁻¹), reflecting species-specific light absorption properties. When photosynthetic performance was normalized per unit pigment, Chaetoceros gracilis exhibited the highest electron transport rate (ETRChla= 51.66 µmol electron mg Chla⁻¹ s⁻¹) during the exponential phase, indicating high efficiency per unit chlorophyll. In contrast, area-normalized values (ETRarea) identified Phaeodactylum tricornutum and Isochrysis galbana as having the highest rates in the stationary phase (29.91 and 22.04 µmol electron m⁻² s⁻¹, respectively), reflecting a greater electron transport capacity per unit photosynthetic surface area. Additionally, Isochrysis galbana displayed the highest non-photochemical quenching (NPQ) capacity and resilience under light stress. Principal component analysis (PCA) revealed three distinct metabolic strategies: enhanced photosynthetic efficiency in Phaeodactylum tricornutum, lipid and PUFA accumulation in Isochrysis galbana, and elevated biomass production in Tetraselmis. suecica. The native species demonstrated strong potential for aquaculture applications, offering viable alternatives for sustainable biomass production and tailored nutritional profiles.
Palabras clave: commercial and native microalgae, proximal composition, fatty acid profile, pigments, photosynthesis