Expression and activity of Rhodobacter sphaeroides nitrogenase induced by the products of wheat straw hydrolysis

Potencjalne wykorzystanie biowodoru jako paliwa może ograniczyć emisję gazów cieplarnianych oraz zmniejszyć wykorzystanie paliw konwencjonalnych jako źródeł energii. Stąd też mikrobiologiczna produkcja wodoru stanowi jeden z głównych nurtów badań nad możliwością produkcji biopaliw nowszych generacji. Jedną z wielu alternatyw jest produkcja wodoru w procesie tzw. fotofermentacji, procesu typowego m.in dla bakterii purpurowych przeprowadzających fotosyntezę beztlenową. W niniejszej pracy podjęto się porównania aktywności i ekspresji nitrogenaz bakterii purpurowych Rhodobacter sphaeroides w zależności od czasu trwania hodowli oraz wpływu zmiany składu pożywki na te parametry. Uzyskane wyniki pozwalają wnioskować, że w standardowej hodowli następuje zwiększenie ekspresji i aktywności nitrogenaz w czasie. Ponadto, inkubacja komórek R. sphaeroides w pożywce z dodatkiem produktów hydrolizy słomy pszenicznej powoduje indukcję ekspresji nitrogenazy oraz zwiększenie aktywności tego enzymu. Uzyskane wyniki wskazują, że wykorzystanie produktów hydrolizy słomy pszenicznej jako źródła elektronów dla nitrogenazy może podnieść wydajność produkcji biowodoru przez R. sphaeroides.

The utilization of biohydrogen as a fuel can reduce the greenhouse gas emissions and the consumption of fossil fuels as an energy source. Therefore, the microbiological production of hydrogen is one of the main trends of research in the production of the modern generation of biofuels. One alternative is the production of hydrogen in the photofermentation process, which is typical for the purple bacteria that utilizes anaerobic photosynthesis. In this work, dependence of the activity and the expression of the nitrogenase of Rhodobacter sphaeroides on the age of the culture and nutrient composition were analyzed. The results allowed to conclude that in the standard culture the expression and the activity of nitrogenase increased over time. Moreover, incubation of the R. sphaeroides cells in the medium which included the products of the wheat straw hydrolysis induced both the expression and activity of nitrogenase, . It indicates that the products of wheat straw hydrolysis may be a promising source of electrons for nitrogenase which in turn may increases the yield of biohydrogen production by Rhodobacter sphaeroides.