Abstract. Introduction Silver nanoparticles (AgNPs) can modulate microalgal metabolism in a dose-dependent and
stage-specific manner. Haematococcus lacustris, a key astaxanthin-producing microalga, is highly
sensitive to environmental stressors that regulate the transition from the green vegetative stage to
the red aplanospore stage.
Material and methods The effects of 10 nm and 20 nm citrate-stabilized AgNPs (0.01–5 mg L-1) were assessed on biomass,
cellular metabolites, photosynthetic pigments, lipids, and astaxanthin. Nanoparticles were introduced on day 3, with analyses performed at the end of the green (day 9) and red stages (day 16).
Results Low to moderate AgNPs concentrations (0.01–1 mg L-1) increased biomass, proteins, carbohydrates,
and lipids during the green stage, while 5 mg L-1 inhibited growth and pigments and elevated MDA
levels. In the red stage, all concentrations reduced final biomass; however, 10 nm AgNPs at 0.01–
0.5 mg L-1 boosted astaxanthin (by up to ~30%) and lipids (by up to ~96%). Higher doses, along with
all 20 nm AgNP treatments, suppressed astaxanthin accumulation.
Conclusions H. lacustris exhibits a hormetic response to AgNPs: mild exposure stimulates key metabolites, while
higher concentrations become inhibitory. Nanoparticle size, dose, and timing are crucial for precisely directing metabolic pathways and improving astaxanthin yield.
Abstract
Introducere Nanoparticulele de argint (AgNPs) pot modula metabolismul microalgelor într-un mod dependent
de concentrație și de stadiul fiziologic. Haematococcus lacustris, un important producător de astaxantină, prezintă o sensibilitate sporită la factorii de stres care reglează tranziția de la faza de
celule verzi vegetative la cea de aplanospori roșii.
Material și metode Au fost evaluate efectele AgNP-urilor de 10 nm și 20 nm (0,01–5 mg L-1) asupra biomasei, metaboliților celulari, pigmenților fotosintetici, lipidelor și astaxantinei. Nanoparticulele au fost adăugate în
ziua a 3-a, iar analizele au fost efectuate la sfârșitul fazei de celule vegetative (ziua a 9-a) și al fazei
de aplanospori (ziua a 16-a).
Rezultate Concentrațiile mici și moderate de AgNPs (0,01–1 mg L-1) au stimulat biomasa, proteinele, carbohidrații și lipidele în faza de celule vegetative, în timp ce 5 mg L-1au inhibat creșterea și conținutul de
pigmenți și au crescut nivelul MDA. În faza de aplanospori, toate concentrațiile au redus biomasa
finală; totuși, AgNP de 10 nm la 0,01–0,5 mg L-1 au intensificat sinteza de astaxantină (până la ~30%)
și de lipide (până la ~96%). Dozele mai mari și toate tratamentele cu AgNPs de 20 nm au redus
semnificativ astaxantina.
Concluzii H. lacustris manifestă un răspuns hormetic la AgNPs: expunerea moderată stimulează metaboliții valoroși, în timp ce concentrațiile ridicate devin inhibitoare. Dimensiunea nanoparticulelor, doza
aplicată și durata expuneriit constituie factori determinanți în modularea controlată a metabolismului celular și în optimizarea producției de astaxantină.
