Growth and hydrogen production by Chlorella vulgaris Pa-023 under sulfur and nitrogen deprivation

The photodependent production of hydrogen (H2) as a promising source of renewable energy is currently of great interest. Green algae carry out photoproduction of H2 associated with electron transport during photosynthesis and catalyzed by [Fe]-hydrogenase, which is sensitive to oxygen and is inactivated by water photolysis. The issue of incompatibility between water photolysis and hydrogenase can be solved by creating deprivation of nutrients such as nitrogen and sulfur. The results have shown that H2 generation by Chlorella vulgaris Pa-023 is stimulated 2.5 times by sulfur deprivation and 2.7 times by nitrogen deprivation compared to algae grown on a complete Tamiya medium. The use of a specific inhibitor of PS II, DCMU (3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea), demonstrated that during nutrient deprivation in algae operates a PS II-dependent pathway of H2 generation. Thus, sulfur and nitrogen deprivation stimulates photoproduction of H2 by C. vulgaris.
Այժմ մեծ հետաքրքրություն է ներկայացնում լուսակախյալ ջրածնի (H2)՝ որպես վերականգնվող էներգիայի խոստումնալից աղբյուրի արտադրությունը: Н2-ի ֆոտոարտադրությունը կանաչ ջրիմուռներում կապված է ֆոտոսինթեզի ընթացքում էլեկտրոնի տեղափոխման հետ և կատալիզվում է [Fe]-հիդրոգենազով, որը զգայուն է թթվածնի նկատմամբ և ապաակտիվանում է ջրի ֆոտոճեղքման արդյունքում: Ջրի ֆոտոճեղքման և հիդրոգենազի միջև անհամատեղելիությունը կարելի է հաղթահարել` ստեղծելով կենսածին տարրերի՝ ազոտի և ծծմբի, անբավարարություն: Արդյունքները ցույց են տվել, որ սննդանյութերի անբավարարությունը խթանել է H2-ի ֆոտոարտադրությունը Chlorella vulgaris Pa-023-ում՝ ծծմբի դեպքում՝ 2.5 անգամ, իսկ ազոտի դեպքում՝ 2.7 անգամ, ստուգիչի՝ ամբողջական Տամիյա միջավայրում աճեցված ջրիմուռի հետ համեմատած: ՖՀ II-ի մենահատուկ արգելակչի 3-(3,4-երկքլորոֆենիլ)-1,1-երկմեթիլմիզանյութի կիրառումը ցույց է տվել, որ սննդանյութերի անբավարարության ժամանակ ջրիմուռում գործում է Н2-ի արտադրության ՖՀ II-ից կախյալ ուղին: Այսպիսով, թե՛ ծծմբի և թե՛ ազոտի սակավությունը խթանում է C. vulgaris-ում Н2-ի ֆոտոարտադրությունը:
В настоящее время большой интерес вызывает фотозависимое производство водорода (H2) как перспективного источника возобновляемой энергии. Выделение Н2 в зеленых водорослях связано с фотосинтетическим транспортом электронов и катализируется [Fe]-гидрогеназой, которая чувствительна к кислороду и инактивируется фотолизом воды. Несовместимость между фотолизом воды и гидрогеназой можно преодолеть создав дефицит биогенных элементов, таких как азот и сера. Результаты показали, что при дефиците элементов фотовыделение Н2 водорослью Chlorella vulgaris Pa-023 стимулировалось: при недостатке серы в 2.5 раза, дефиците азота в 2.7 раза, по сравнению с контролем – микроводорослями, выращенными на полноценной среде Тамия. Применение ингибитора ФС II – 3-(3,4-дихлорфенил)-1,1-диметилмочевины показало, что при дефиците биогенных элементов в C. vulgaris действует ФС II-зависимый путь производства H2. Таким образом, дефицит как серы, так и азота стимулирует фотовыделение H2 в C. vulgaris.