Riassunto analitico
Gli ecosistemi freddi sono colonizzati da microrganismi psicrofili che costituiscono una grande fonte di biodiversità microbica, ancora scarsamente esplorata. Lieviti psicrofili sono stati isolati in molti ambienti perennemente freddi, inclusi ghiacciai e le calotte polari, dove si sono geneticamente adattati a vivere a temperature prossime o inferiori a 0°C. Inoltre, molti di questi sono oleaginosi, ossia presentano la capacità di accumulare all’interno della cellula alte concentrazioni di trigliceridi, fino al 70% del loro peso secco, come riserva di carbonio e di energia. I microrganismi oleaginosi sono di particolare interesse biotecnologico, in quanto i loro lipidi possono essere validi sostituti degli oli vegetali per la produzione del biodiesel.
Per questo studio sono stati presi in esame 22 ceppi di lievito isolati da ghiacciai alpini e sono stati testati per determinarne la capacità di produrre lipidi e la composizione degli acidi grassi a diverse temperature di crescita. Tutti i ceppi riescono ad acclimatarsi alle temperature di 5 e 15°C mentre nessuno di essi riesce a crescere a 25°C. 16 dei 22 lieviti sono risultati oleaginosi se coltivati in un terreno carente di azoto, accumulando almeno il 20% di lipidi intracellulari. In particolare, in un ceppo i lipidi hanno raggiunto 70% del peso secco cellulare. Non si sono osservate variazioni in merito alle rese di accumulo dei lipidi dovute alla diminuzione della temperatura. L’analisi GC-MS degli acidi grassi ha rivelato che il profilo è dominato da acidi grassi C14, C16 e C18, e dalle forme insature di C16 e C18. Gli acidi grassi più abbondanti sono quelli con catena a 18 atomi di carbonio (acidi stearico, oleico, linoleico e α-linoleico) che rappresentano fino all’87% degli acidi grassi totali. La temperatura influenza significativamente la composizione degli acidi grassi cellulari. Con la diminuzione della temperatura è possibile notare un aumento dei grado di insaturazione degli acidi grassi dovuto prevalentemente all’aumento del C18:3 generalmente a discapito della rispettiva forma satura. Questo effetto è da considerarsi imputabile ad un aumento dell’attività delle 12 e 15 desaturasi rispetto alla 9 desaturasi, che spostano la composizione verso acidi grassi a maggiore insaturazione.
Al fine di individuare biotipi comuni tra i lieviti analizzati in vista della successiva identificazione tassonomica, i 22 ceppi sono stati sottoposti a MSP-PCR con i due primer singoli M13 e (GACA)4. Gli isolati che presentavano un profilo di amplificati analogo sono stati raggruppati in 12 diversi profili, di cui solo 4 comprendenti più di un ceppo. 16 ceppi, almeno uno per ogni cluster, sono quindi stati selezionati per essere sottoposti a sequenziamento degli spacer ITS1 e la ITS2, compresi tra i geni ribosomali codificanti gli rRNA 28S, 5.8S e 16S. L’allineamento con BLAST e una successiva analisi filogenetica delle sequenze ottenute hanno permesso l’attribuzione tassonomica di tutti i ceppi a livello di specie o di genere: Rodotorula glacialis, Rodotorula psychrofenolica, Rodotorula mucillaginosa, Filobasidium spp., Dioszegia hungarica, Mrakia gelida, Cryptococcus gilvescens e Cryptococcus spp. È interessante osservare che i ceppi classificati come R. psychrofenolica siano distribuiti in 3 cluster distinti, dato che può indicare o la presenza di vari biotipi all’interno della specie oppure una sottostima della biodiversità dei lieviti psicrofili. Inoltre, alcune delle specie identificate fanno riferimento a lieviti isolati per la prima volta in ghiacciai artici o dell’emisfero australe e mai trovati in ghiacciai alpini, suggerendo che la distribuzione dei lieviti psicrofili negli ecosistemi freddi del pianeta, così come il loro ruolo ecologico, sono in gran parte sconosciuti.
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