Genome-Wide Transcriptional Changes of Rhodosporidium kratochvilovae at Low Temperature

Rhodosporidium kratochvilovae strain YM25235 is a cold-adapted oleaginous yeast strain that can grow at 15°C. It is capable of producing polyunsaturated fatty acids. Here, we used the Nanopore Platform to first assemble the R. kratochvilovae strain YM25235 genome into a 23.71 Mb size containing 46 scaffolds and 8,472 predicted genes. To explore the molecular mechanism behind the low temperature response of R. kratochvilovae strain YM25235, we analyzed the RNA transcriptomic data from low temperature (15°C) and normal temperature (30°C) groups using the next-generation deep sequencing technology (RNA-seq). We identified 1,300 differentially expressed genes (DEGs) by comparing the cultures grown at low temperature (15°C) and normal temperature (30°C) transcriptome libraries, including 553 significantly upregulated and 747 significantly downregulated DEGs. Gene ontology and pathway enrichment analysis revealed that DEGs were primarily related to metabolic processes, cellular processes, cellular organelles, and catalytic activity, whereas the overrepresented pathways included the MAPK signaling pathway, metabolic pathways, and amino sugar and nucleotide sugar metabolism. We validated the RNA-seq results by detecting the expression of 15 DEGs using qPCR. This study provides valuable information on the low temperature response of R. kratochvilovae strain YM25235 for further research and broadens our understanding for the response of R. kratochvilovae strain YM25235 to low temperature.

Разработка перспективных способов обработки сточных вод с извлечением энергии в КНР и Индии (обзор)

В КНР ведутся активные исследования по разработке технологии ферментации избыточного активного ила с получением водорода. Процесс анаэробной ферментации состоит из трех основных стадий: гидролиз, образование водорода и кислот, образование метана. На стадии гидролиза происходит образование низкомолекулярных веществ из высокомолекулярного крахмала, волокон и белков. На стадии образования водорода и кислот гидрогеногенные и ацидогенные бактерии ферментируют низкомолекулярные вещества с образованием ряда органических кислот, водорода и диоксида углерода. На стадии образования метана метаногенные бактерии метаболизируют продукты, образовавшиеся на предыдущих стадиях с выделением метана и диоксида углерода. В результате получить водород можно только путем ингибирования активности метаногенных бактерий, не оказывая при этом воздействия на активность гидрогеногенных бактерий. С учетом этих обстоятельств разрабатывают способы интенсификации производства биоводорода. Основные усилия в данной области направлены на поиск штаммов с высокой эффективностью анаэробной ферментации. Другим направлением является выбор способа предварительной обработки активного ила из числа тепловой, кислотной, щелочной, СВЧ-обработки, стерилизации и ультразвуковой обработки. Значительные перспективы связывают с использованием консорциума микроорганизмов и смешанного субстрата, содержащего наряду с осадками сточных вод пищевые отходы, солому или навоз. В Индии получило развитие направление обработки сточных вод различных промышленных производств с получением обогащенной липидами биомассы для последующего производства биодизельного топлива. Исследования проведены с использованием бактерий Rhodococcus opacus, дрожжей Rhodosporidium kratochvilovae и микроводорослей Desmodesmus sp.In China, active research is underway for developing a technology for excess activated sludge fermentation to obtain hydrogen. The process of anaerobic fermentation includes three main stages: hydrolysis, formation of hydrogen and acids, and methane generation. At the hydrolysis stage, the formation of low-molecular substances from high-molecular starch, fibers and proteins. At the stage of the hydrogen and acids formation hydrogenogenic and acetogenic bacteria ensure the fermentation of low-molecular substances with the formation of a number of organic acids, hydrogen and carbon dioxide. At the stage of methane generation, methanogenic bacteria metabolize the products formed in the previous stages with the release of methane and carbon dioxide. As a result, hydrogen can be obtained only by inhibiting the activity of methanogenic bacteria eliminating the impact on the activity of hydrogenogenic bacteria. Considering these circumstances methods are being developed to enhance the production of biohydrogen. The main efforts in this area aim at finding strains with high efficiency of anaerobic fermentation. Another direction is choosing a method of activated sludge pre-treatment from among thermal, acid, alkaline, microwave treatment, sterilization and ultrasonic treatment. Significant prospects are associated with the use of a consortium of microorganisms and mixed substrate containing, along with wastewater sludge, food waste, straw or manure. In India, the technologies of processing various types of industrial wastewater with the production of biomass enriched with lipids for the subsequent production of biodiesel have been on the march. The studies have been performed using Rhodococcus opacus bacteria, Rhodosporidium kratochvilovae yeast and Desmodesmus sp microalgae.