A pályázati projekt megvalósítási időszaka: 2025.01.01. – 2027.09.30.

A projekt célja egy olyan új mikroalga alapú lombtrágya termék kifejlesztése, ami a növényi növekedés stimulálásán túl, képes a növények szárazságstresszel szembeni ellenállóképességét javítani. Az első évben beszerzésre kerülnek azok a mikroalga tenyészetek melyek a termék alapjául szolgálhatnak; ezeket egyrészt egy csehországi alga törzsgyűjteményből, másrészt talaj-, és vízmintákból izoláljuk. Az izolálást követően következik a törzsek szűrése, mely során kiválasztásra kerülnek a könnyebben tenyészthető fajok. Az ilyen módon kiválasztott törzseket azonosítjuk, majd műszeres analitikai eljárásokkal megvizsgáljuk a bennük található – növényekre előnyös hatást kifejtő – anyagok mennyiségét. Az algatenyészetek növények vegetatív fejlődésére és a szárazságstressz ellenálló képességére gyakorolt hatását tenyészedényes növénykísérletekkel vizsgáljuk egy-, és kétszikű növényeken. Az analitikai vizsgálatok, valamint a tenyészedényes kísérletek eredményeit összevetjük, majd azonosítjuk azokat a vegyületeket, amelyek a legjelentősebb hatást fejtik ki a növényi növekedésre és stressztoleranciára. Mindemellett algatenyésztési kísérleteket is beállítunk annak érdekében, hogy növeljük a tenyészetek hasznos anyag tartalmát. A második mérföldkő során befejezésre kerül a laboratóriumi körülmények közt előállított algatenyészetek tesztelése fitotronban, valamint megvalósul a laboratóriumi körülmények között kidolgozott tenyésztési eljárások implementálása nagyobb léptékben. Az így előállított tenyészeteket hasonlóképpen vizsgáljuk, mint a kis léptékben előállított tenyészeteket. Az utolsó mérföldkő során elvégezzük a nagy léptékű mikroalga tenyésztés optimálását, formulázzuk és teszteljük a terméket. A formulázott termékek hatását tenyészedényben beállított növénykísérletekkel és analitikai vizsgálatokkal fogjuk vizsgálni. A kifejlesztett termékre szabadalmi bejelentést teszünk a Szellemi Tulajdon Nemzeti Hivatalánál.

The post Természetes mikroalga alapú termék fejlesztése növények aszály elleni védekezéséhez appeared first on Bérfermentáció - Fotobioreaktor készítés - Albitech Kft..

Read Erika Greipel´s 2016 (Albitech Ltd.) abstract here!

Erika Greipel Bioengineer M.Sc., researcher Head of laboratory at Albitech Biotechnological Ltd. E-mail: greipel.era@gmail.com Phone: 00 36 20 424 8668

Measurement of intra- and extracellular cytokinin content of algae cultures and application of Scenedesmus sp. cultures for plant growth promotion – resulted the new foliar fertilizer of Albitech Ltd.

Erika Greipel¹, Péter Futó¹, Zsuzsanna Bencsik¹, Attila Bencsik¹, Annamária Kósa², Péter Nyitrai³, Prof. Béla Böddi², József Kutasi¹

¹: Albitech Biotechnological Ltd.
²: Eötvös Loránd Science University Department of Plant Anatomy
³: Eötvös Lóránd Science University Department of Plant Physiology and Molecular Biology

Abstract

Foliar fertilization is a widespread procedure in agriculture for applying inorganic fertilizers or other substances on the foliar surface of plants in order to enhance crop yield. Microalgae suspensions has been used for a long time for the purpose of phytostimulation, owing to their hormone-producing ability. In our work cytokinin content of Scenedesmus sp. BEA D01_12, Chlorella minutissima K2012 41 cultures were investigated. Prolification of algae was stimulated by the addition of Azospirillum brasilense NCAIM 001411 bacterial culture in a low concentration. Scenedesmus sp. cultures were also tested in greenhouse pot trials and small pot field studies. According to the results the algae suspension was effective on fruit, vegetables and cereal crops as well. Cucumber, tomato, apple, sweet pepper and sunflower have shown a significant increase of crop yield. Increased the number of flowers in sweet pepper and tomato, the root weight of sweet pepper, plant height and the number of seeds in maize and the oil content of the seeds in sunflower. In horticulture significant increase in the number of leaves and flowers was observed.

About the author

Born in Budapest (Hungary) and graduated B.Sc. and than M.Sc. degree in Bioengineering at Budapest University of Technology and Economics. She worked on the topic of Heterocypris incongruens immobilization test further development and application of micro-pollutants contaminated testing samples of liquid and solid phase and Isolation of filamentous fungi with cellulase activity from soil samples, perform various enzyme activity assays after shake flask fermentations at the University. She took part a 6 week-long traineeship at the Fermentation plant of Gedeon Richter Plc. (pharmaceutical industry).

Beside M.Sc. courses in 2010 she started to work at Albitech Biotechnological Ltd., she coordinates the inoculum preparation and other manufacturing operations of microalgae-based foliar fertilizer formulation and quality control, moreover she is carrying out research activities with different microalgal and soil bacterial strains. Since 2014 she is PhD. student at Eötvös Lóránd Science University where she study the interactions between

Scenedesmus rubescens green microalga and Azospirillum brasilense soil bacterium.

About the company

Albitech Biotechnological Ltd. is a dinamically developing Hungarian enterprise established in 2007 aiming at microalgae research and development other microalgae based products for agricultural or other purposes.

The fact that algae are suitable for large-scale biomass production could lead to a breakthrough in the biotechnological industry. Our goal is to introduce a new branch of the plant biotechnological industry in Hungary to be utilized in agricultural production by the screening and controlled, industrial-scale culturing of new algal strains capable of producing bioactive compounds. The first fruit of research was the microalgae based Algafix® phytostimulator, a growth-promoting spray-on which was has been authorized in 2010 and produced continuously in the photobioreactor plant at the company.

Several microalgae strains show phytohormone-like activity. Intensive auxin- and cytokinin-like plant growth hormone production has been observed in green algae species, recently. In agriculture, algae have been used as organic fertilizers or soil conditioners, however, interest has recently grown in their antimicrobial, anti-fungal and plant growth regulating (PGR) properties. The concentration of phytohormones in algae biomass range between 0.3 – 4,0 μg / kg wet weight which approximates that of higher-order plants. Industrial scale culturing of saltwater algae is not economical in Hungary, due to the treatment of large volumes of industrial wastewater with high salt concentrations. Our research confirmed that in optimized conditions, freshwater algae can produce and excrete plant growth promoting hormones, antimicrobial or antifungal substances in higher concentrations than saltwater algae and contain vitamins and trace-elements vital for plant health.

Technology-wise the axenic algal strains are selected and maintained by classic microbiological methods. The identified algal cell lines are preserved and cultured via closed-system sterile photofermentation. According to our new protocol the Scendesmus sp. BEA D01_12 is cultured in air lift photobioreactors. Production of industrial-scale volumes for agricultural use is implemented via scaling up. Laboratory-scale volumes of shaken liquid cultures are produced which go through culturing in several 2-10 l volume photobioreactors to reach 30 and 200 litre photobioreactors. Adequate light intensity is provided by high-power light sources to ensure proper growth rate. The production capacity has quadrupled in the past 4 years. A new technology developed in the last few years makes it possible to achieve a five-fold increase in the alga cell count.

In Albitech Ltd. there are currently six people working in our laboratories: Dr. József Kutasi PhD., co-owner and head of research, Attila Bencsik, co-owner and head of informatics and technology, two bioengineers: Erika Greipel MSc. (PhD-student at Eötvös Lórand Sicence University), Péter Futó MSc., an administrator, a laboratory and a fermentation assistant. Our young researchers have participated in both national and international conferences with oral and poster presentations. In the framework of granted research projects, our company has hosted bioengineering undergraduates from Budapest Technical University for traineeship and thesis work.

The post Measurement of intra- and extracellular cytokinin content of algae cultures and application of Scenedesmus sp. cultures for plant growth promotion – resulted the new foliar fertilizer of Albitech Ltd. appeared first on Bérfermentáció - Fotobioreaktor készítés - Albitech Kft..

Japánban az 1980-as évek óta ilyen célból a rizsterületeket válogatott algák tenyészetével oltják be, így 120 %-os termésnövekedést értek el. Ugyanakkor olyan növények esetében is megfigyeltek kedvező hatást, amelyeket nem árasztanak el vízzel, hanem lombtrágyaként alkalmazva a nedves növényfelületen elszaporodva segítik elő a szántóföldi növények növekedését. Ilyen körülmények elsősorban a zöldségféléknek kedveznek – uborka, paradicsom -, de kukoricával és takarmánycirokkal is értek el eredményeket. Az utóbbi években zöldalgafajok intenzív auxinszerű és citokininszerű növényi növekedésserkentő hormonkiválasztását figyelték meg. A növénytermesztésben leggyakrabban biotrágyaként és talajkondicionálóként használták ill. használják őket, de az utóbbi évtizedben növekszik az érdeklődés antimikrobiális és antifungális valamint növényi növekedést szabályozó (Plant Growth Regulator-PGR) anyagaik iránt is.

A növényi növekedés szabályozó anyagok egy kémiailag igen heterogén csoportja a természetben előforduló vegyületeknek. Egymással is kölcsönhatva komplex módon szabályozzák a növények életének minden aspektusát. Számos élettani folyamatban játszanak szerepet, mint például a sejtek osztódása, megnyúlása és differenciálódása, nyugalmi állapot és csírázás, levélöregedés és lombhullatás valamint az abiotikus és biotikus stressz válasz reakciók. (Gupta és mtsai, 2011) A hormonok által történő szabályozás érvényesül sejt, szövet és szervezet szinten egyaránt (Tarakhovskaya, 2007).

Irodalmi adatok szerint az egysejtű mikroalgák is termelnek PGR-t, sőt egyesek antimikrobiális hatást is mutatnak bizonyos növény betegségekkel szemben. Ez utóbbi tulajdonságuk miatt alkalmasabbak a gyakorlati felhasználásra, mint a tengeri algakivonatok. Az auxin, mint a mikroalgák által termelt PGR, a növényekben minden növekedési-fejlődési jelenséget többnyire más hormonokkal való együttműködésben képes előidézni. A szár megnyúlásos növekedésének serkentésére erősen hat ez a hatás mindenképpen tapasztalható auxin jelenlétében. A serkentő hatás mértéke az auxin koncentrációjától és a szerv auxin érzékenységétől függ. Hatása még citokininek jelenlétében a sejtosztódás serkentése és a levél és termésleválás szabályozása. Késlelteti a levél leválását az abcissziót. A termésnövekedésre és a termésérés szabályozásában is szerepet játszik. Gibberellinekkel együtt a virágok nemi jellegében is meghatározó szerepet játszik.

A mikroalgák növényi hormonokhoz hasonló hormonszerű hatást mutatnak. A trópusokon a rizsföldeken tenyésző algák kedvező hatását is jórészt az általuk termelt PGR anyagokkal magyarázzák és nem a régebben elfogadott nitrogénkötő képességükkel átadni képes nagyobb mennyiségű nitrogénnel. Mikroalgák és/vagy cianobaktériumok sűrű szuszpenziója, vagy akár annak kivonatai képesek a növények növekedését serkenteni, magasságukat növelni, a levélfelület nagyságát megnövelni, képesek a gyengébb csírázóképességű magvak serkentésére, de akár a levelek klorofilltartalmának, sőt a termés keményítő, olaj és fehérjetartalmának növelésére is.

Az auxin hormoncsaládba tartozó molekulákat (elsősorban indol-3-ecetsavat) számos alkalommal mutattak ki tengervízből illetve tengeri üledékből. Több barna alga kivonatot tartalmazó készítmény is szerepel a piacon, melyek terméshozam növelésére illetve a növény erősítésére hivatottak. Makroalgák mellett mikoralgák is használatosak hormon forrásként. Ismert, hogy Chlorellából származó extraktum stimulálja a klorofill szintézist, gyümölcsfák növekedését és gyökeresedését, valamint különböző zöldségeken és rizsen is kimutatták már kedvező hatását (Yamaguci, 1997).

A gibberellinek gyorsítják a virág kifejlődését és növelik a méretét. A citokinineknek szerepük van a sejtosztódás szabályozásában, a levelek öregedését késleltetik valamint morfogenetikai hatásokkal is bírnak. E hatásokat az auxinokkal együtt fejtik ki. A sejtosztódást, illetve a szövet- és szervdifferenciálódást a két hormon együttesen befolyásolja, arányuk a meghatározó. A hidrolitikus enzimek (proteázok, nukleázok stb.) aktivitását gátolják. Citokinin molekulák a növényi sejtekben szabad bázisként és kötött formában (O-glikozidok, és nukleotidok) is előfordulnak. (Stirk és mtsai, 2003).

A brasszinoszteridok (BR) szteroid típusú növényi hormonok, melyek jelenléte elengedhetetlen a növényi növekedés és fejlődés során. Minden szövetben kimutathatók, legnagyobb aktivitásukat azonban a hajtáscsúcsban tapasztalták. Serkentik a sejtosztódást és megnyúlást, kis koncentrációban serkentik, nagyobb koncentrációban viszont gátolják a gyökerek növekedését(dózisfüggés). Kölcsönhatásuk a gibberellinekkel és az abszcizinsavval serkenti a magvak csírázását. Ezen hormonok koncentrációja az algasejtekben 0,3 és 4,0 µg/kg vizes tömeg közt változik, ami vetekszik a magasabb rendű növények brasszinoszteroid tartalmával (Tarakovskaya, 2007).

A tavainkban és folyóinkban tenyésző Scenedesmus obitsausculus és Selenastrum capricornutum törzsek vizsgálataink szerint megközelítik a tenyésztett Chlorella minutissima sós/édesvízi fajok hormontermelését. Magas hormonkoncentrációval elsősorban a magas 25-30 C környezeti hőmérsékletű algatenyészetek rendelkeznek. Nagy töménységben más algáktól vagy baktériumoktól és gombáktól mentesen, irányított módon zárt rendszerben fotobioreaktorban tudjuk előállítani őket. Hazánk természeti adottságai miatt – tenger hiányában – a tengeri algák tenyésztése ipari méretekben nem gazdaságos a nagy sótartalmú technológiai víz környezeti kockázatai miatt. A vizsgálataink kimutatták, hogy az édesvízi zöldalga mikroalga törzsek optimális körülmények között a tengeri algákat meghaladó koncentrációban képesek testükben felhalmozni és kiválasztani a növényi növekedésserkentő hormonokat és/vagy antimikróbás és/vagy fungicid anyagokat, emellett jelentős mennyiségben tartalmaznak a növények fejlődése szempontjából fontos vitaminokat és nyomelemeket is.

Ugyanakkor, ha a Chlorococcales rendbe tartozó mikro zöldalgákat előnyösen Scenedesmus törzseket együtt tenyésztjük Azospirillum brasilense baktériumokkal, akkor meglepő módon nagyobb algatömeget és hatékonyabb növénystimuláló hatást érhetünk el az előállított kultúrával. Az Azospirillum baktériumok képesek auxinok, elsősorban IAA (indolecetsav) előállítására, amely képes lehet stimulálni éppen a Scenedesmus növényi algasejtek szaporodását és hormontermelését. Az eljárásban ismertetett módon együtt tenyésztett Azospirillum brasilense ABT NCAIM (P) B 001411  és Scenedesmus obtisausculus K2012 Sco BEA(Banco Espanol de Algas) D01­_12 (szabadalmilag védett) mikroalga törzs előnyös táptalaj, hőmérséklet, levegőellátás és megvilágítás alkalmazásával az eddig alkalmazottaknál hatékonyabb növényi növekedésserkentő algatenyészetet eredményez.

The post Az alga lombtrágya HU-110 987 számú szabadalom bővített kivonata appeared first on Bérfermentáció - Fotobioreaktor készítés - Albitech Kft..

The post Kutatás-fejlesztési célkitűzéseink appeared first on Bérfermentáció - Fotobioreaktor készítés - Albitech Kft..

Greipel Erika, Futó Péter, Bencsik Zsuzsanna, Kutasi József

Albitech Biotechnológiai Kft., 1045, Berlini út 47-49.

Abstract

A lombtrágyázás a mezőgazdaságban széleskörűen elterjedt eljárás szervetlen és egyéb típusú anyagok kijuttatására a levélfelületre, ami a növények terméshozamának növelésére hivatott. Hatékonysága akár 8-20%-kal is meghaladja a talajtrágyázásét, de nem váltja ki azt. Mikroalga szuszpenziókat régóta használnak lombtrágyázás céljára, ami az aktuális kutatások szerint a hormon-termelő képességükkel függ össze. Számos tanulmány született már mikro- és makroalgák növényi hormon tartalmáról valamint növényi növekedés illetve csírázás serkentő hatásáról. A növényi hormonoknak több csoportja ismert, ide tartoznak az auxinok, citokininek, gibberellinek, az abszcizinsav és az etilén. A természetes előfordulású citokininek a növények többségében N⁶-szubsztituált adenin származékok, általában izoprenoid vagy aromás oldallánccal. (García de Salamon et. al. 2001) A növényekben és baktériumokban általában szabad bázis, ribotid, ribozid, glükozid és aminosavval alkotott konjugátum formájában vannak jelen. Többnyire purin vázzal rendelkeznek. Ebbe a csoportba tartozik a zeatin, transz-zeatin-ribozid, valamint a természetben ritkábban fellelhető, mesterségesen előállított kinetin. A magasabbrendű növényekben leggyakrabban a zeatin, az izopentenil-adenin és ribozidjaik fordulnak elő. Zöld mikro-, és makroalgákból egyaránt mutattak már ki zeatin-ribozidot pl. Protococcus, Chlorella és Scenedemus fajokból, amelyek esetén a cisz-izomer jelenléte volt jellemző. (Tarakhovskaya 2006) A kinetint, mint első citokinin hatású molekulát 1954-ben Miller izolálta autoklávozott hering spermából. A molekula a kinetin nevet sejtosztódás elősegítő képességéről kapta. A természetes DNS-ben is jelen van, mint oxidációs úton spontán kémiai reakciók útján keletkező mutáció, ami kivágódva szabad bomlástermékként jelenik meg. Munkánk során eltérő nitrogén, és foszfor tartalmú tápközegekben 3 különbőző hőmérsékleten tenyésztett Scenedesmus obtusiusculus egysejtű zöldalga biomassza citokinin tartalmát vizsgáltuk. Az oldószeres extrakciót liofilizált mintákból végeztük. Zeatin származékok és kinetin detekciója vákuumbepártást követően vékonyréteg kromatográfiásan történt, a mennyiségi meghatározását HPLC-PDA módszerrel végeztük. Az eredményeket a Statistica szoftver segítségével értékeltük.

The post Magyar Mikrobiológiai Társaság 2014. évi Nagygyűlése, Keszthely appeared first on Bérfermentáció - Fotobioreaktor készítés - Albitech Kft..