Jak prvky vzácných zemin ovlivňují růst mikrořas?

Řasy hrají významnou úlohu v přírodě a také se o ně stále častěji zajímají biotechnologové. Mikroskopické druhy řas (a také sinic), označované jako mikrořasy, mohou být využívány jako zdroj biomasy a celé škály cenných produktů. Pokud ale chceme rozjet průmyslovou výrobu založenou na mikrořasách, je nutné detailně prozkoumat jejich biologii a nároky na prostředí.

Jaromír Lukavský z Botanického ústavu AV ČR v Třeboni se stal členem týmu odborníků, kteří zjišťovali, jaký vliv mají na život mikrořas prvky vzácných zemin. Těchto prvků je v periodické tabulce celkem 17 a mají obdobné fyzikální charakteristiky. V přírodě jsou poměrně běžné, i když se obvykle nenacházejí ve vysokých koncentracích. Jde o měkké kovy s výtečnými magnetickými vlastnostmi a využívají se hojně v elektrotechnice a optice. Další využití je v zemědělství, protože se osvědčily v Číně jako stimulátory růstu zeleniny. Při těžbě, zpracování i aplikaci v zemědělství dochází k jejich úniku do vod, ale znalost jejich působení na řasy je zatím nepatrná.

Vědci si vybrali dva druhy eukaryotních mikrořas, které jsou slibné pro biotechnology – různobrvku Trachydiscus minutus a zelenou řasu Parachlorella kessleri. Tyto řasy pak otestovali za různého osvětlení v živném médiu, do něhož přidali chloridy vybraných prvků vzácných zemin: ceru, gadolinia, lanthanu, lutecia, praseodymu, skandia nebo také extrakt monazitu, minerálu, který je fosforečnanem a obsahuje více těchto prvků najednou (v různých poměrech podle naleziště).

Reakce studovaných řas na prvky vzácných zemin se lišila. Růst zelené řasy Parachlorella kessleri nebyl prvky vzácných zemin nijak znatelně ovlivněn, ale různobrvka Trachydiscus minutus rostla za méně optimálního osvětlení výrazně lépe, když měla k dispozici cer, gadolinium, lanthan nebo skandium. Biotechnologové budou moci u některých druhů mikrořas využívat v živných roztocích i prvky vzácných zemin. Vzhledem k vysoké ceně čistých prvků je ale reálné spíše využití extraktu monazitu. Na složení kultivačního roztoku pro řasy s přídavkem prvků vzácných zemin a extraktu z monazitu byl také autorskému kolektivu loni přiznán český patent.


Trachydiscus minutus
v UV světle. Chlorofyl v buňkách svítí červeně, olej bíle a buněčná stěna modře. Kredit: J. Lukavský.

Řezanka, T., Vítová, M., Nedbalová, L., Lukavský, J. (2016): Živný roztok pro kultivaci fotosyntetizujících mikroorganismů, způsob jeho přípravy a použití. Patent č. 306 000, PV 2014-430.

Goecke, F., Vítová, M., Lukavský, J., Nedbalová, L., Řezanka, T., Zachlender, V. 2017. Effects of rare earth elements on growth rate, lipids, fatty acids and pigments in microalgae. Phycological Research 65: 226–234.

DOI: 10.1111/pre.12180

Kontakt: RNDr. Jaromír Lukavský, CSc. (jaromir.lukavsky at ibot.cas.cz)