Los incrementos de precios de los combustibles fósiles, los efectos adversos que ha tenido su uso en el medio ambiente, el incremento de CO2 en la atmósfera, así como su futuro agotamiento, demandan el desarrollo de una amplia variedad de fuentes alternas para obtener energía. En el caso de los combustibles líquidos, la obtención de biodiesel con tecnologías renovables, menos contaminantes y que permitan mitigar las emisiones de contaminantes en general y de CO2 en particular, es una opción que puede desarrollarse fundamentada en procesos biotecnológicos. El biodiesel está conformado por mono-alquil ésteres de alcoholes de cadena corta (etanol o metanol) y con ácidos grasos de cadena larga obtenidos a partir de biomasa renovable. Los aceites vegetales son la principal materia prima para la producción de biodiesel, no obstante, su uso está limitado por la extensa superficie de cultivo requerida, el enorme volumen de agua necesario para el riego y la creciente demanda del biocombustible._x000D_ _x000D_ El uso de microalgas oleaginosas para la producción de biodiesel es una alternativa promisoria debido al elevado contenido de lípidos (20-50% gLípidos/gPesoSeco) y perfil idóneo para la obtención del biodiesel. Otros atributos de las microalgas son su elevada eficiencia fotosintética, su capacidad de crecer tanto en aguas marinas, dulces, residuales y salobres, así como su velocidad de crecimiento relativamente alta. Actualmente, la producción de biodiesel a partir de microalgas es técnicamente factible, sin embargo, no lo es en términos económicos debido: a la baja productividad de biomasa y lípidos en los cultivos; a los elevados costos de operación y cosecha de biomasa; y a dificultades relacionadas con el escalamiento de los cultivos, entre otros. El objetivo a largo plazo es desarrollar bases para procesos a escala comercial, sin embargo es necesario desarrollar investigación que genere conocimientos científicos y tecnológicos, para fundamentar su viabilidad técnico-económica. Por tales razones, esta propuesta plantea llevar a cabo un estudio comprensivo para realizar la caracterización fisiológica y genómica de la microalga oleaginosa Neochloris oleoabundans, que permitan determinar las condiciones que favorecen la acumulación de biomasa y lípidos bajo condiciones foto y heterotróficas._x000D_ _x000D_ La estrategia experimental está constituida principalmente de tres secciones. A) Bajo condiciones de crecimiento fototrófico determinar las condiciones de escalamiento de cultivos de N. oleoabundans, basados en la transferencia de CO2, que permitan determinar cuáles son las condiciones que favorecen la formación de biomasa y acumulación de lípidos usando CO2 como fuente carbono en fotobioreactores cerrados y mini-estanques. B) En cultivos heterotróficos, determinar cuáles son las fuentes de carbono provenientes de hidrolizados de lignocelulosa que puede metabolizar la microalga en “fermentación oscura”, seleccionar el azúcar que promueva un mayor crecimiento y realizar cultivos alimentados que permitan maximizar la formación de biomasa y acumulación de lípidos. C) Con el fin de entender algunos aspectos genómicos de la acumulación de lípidos, realizar un estudio de expresión diferencial de genes bajo condiciones que promueven la acumulación de lípidos totales para identificar genes relacionados con la síntesis de triacilglicéridos en N. oleoabundans._x000D_

El presente proyecto pretende generar conocimiento relacionado con el estudio de condiciones de cultivos de N. oleoabundans, tanto fototrófica como heterotróficamente que permitan maximizar la formación de biomasa y acumulación de lípidos; así como el estudio de expresión diferencial de genes que estén relacionados con la acumulación de lípidos en la microalga. Este conocimiento generado en la duración de ese proyecto (2 años), pretende ser utilizado, junto con la secuenciación del ADN del cromosoma, mitocondria y núcleo, para generar una línea de investigación en el desarrollo de bioprocesos e ingeniería metabólica con N. oleoabundans para la producción de biodiesel y co-productos (proteína para alimentación animal, carbohidratos para bioetanol o biometano, y pigmentos)._x000D_ _x000D_ La evaluación de diferentes condiciones de transferencia de CO2 que favorezcan el crecimiento de N. oleoabundans, permitirá sentar las bases del escalamiento de cultivos de fotobiorreactores de 1 a 10 L, así como el diseño y definición de condiciones para lograr una adecuada transferencia de CO2 en micro-estanques de 100 L para cultivos de la microalga donde se favorezca el crecimiento celular y la acumulación de lípidos._x000D_ _x000D_ El estudio en condiciones de crecimiento heterotrófico, permitirá determinar que mono o disacáridos provenientes de hidrolizados de residuos lignocelulósicos puede consumir N. oleoabundans, caracterizar su crecimiento y composición macromolecular en cultivos lote usando la glucosa proveniente de hidrolizados enzimáticos de la fracción de la celulósica del bagazo de agave. Así mismo, evaluar el efecto de la limitación de nitrógeno en el crecimiento heterotrófico y la acumulación de lípidos por N. oleoabundans en cultivos alimentados exponencialmente utilizando jarabes de glucosa, para seleccionar la condición de deficiencia de nitrógeno que favorezca una mayor producción y productividad de lípidos en este tipo de cultivos._x000D_ _x000D_ El estudio de expresión diferencial de genes, bajo condiciones de cultivo que promueven la acumulación de lípidos (limitación de nitrógeno), permitirá identificar los genes relacionados con acumulación de triacilglicéridos bajo condiciones de estrés nutricional y predecir la posible función de los productos de los genes expresados diferencialmente por N. oleoabundans considerando la composición lipídica de la microalga y la información derivada del análisis in silico de las secuencias correspondientes. _x000D_