Open Access

Ulrich M. Tillich, Stefanie Grüber, Marcus Frohme

• Mit Hochdurchsatz-Kultivierungs- und -Screeningmethoden können viele Proben parallel, miniaturisiert und kostengünstig bearbeitet werden. Für phototrophe Organismen wie Mikroalgen und Cyanobakterien sind Hochdurchsatz-Kultivierungsverfahren jedoch bis heute kaum etabliert. Im Rahmen dieser Arbeit wurden diese Verfahren beispielhaft für das Cyanobakterium Synechocystis sp. PCC 6803 etabliert. Die benötigte technische Automatisierung wurde hierbei durch den Einsatz eines Tecan Genesis RSP 150 Pipettierroboters erreicht. Die Kultivierung erfolgte in Deepwell-Mikrotiterplatten innerhalb einer speziell angefertigten Kammer mit programmierbaren Schüttlern, einstellbarer Belichtung und CO2-Atmosphäre. Die in diesem System erreichten Wachstumsraten sind vergleichbar mit publizierten Kultivierungsmethoden. Das Hochdurchsatz-Screening wurde mit Hilfe eines in den Roboter integrierten Tecan Genios Plus Plattenreaders durchgeführt. Es wurden beispielhaft Methoden zur Bestimmung von optischer Dichte und Chlorophyllgehalt etabliert. Die hier vorgestellte Plattform kann vielseitig zur Analyse phototropher Organismen eingesetzt werden und ist durch entsprechende Assays leicht zur Messung anderer Parameter erweiterbar.
• High-throughput cultivation and screening methods allow a parallel, miniaturized and cost efficient processing of many samples. These methods however, have not been generally established for phototrophic organisms such as microalgae or cyanobacteria. In this work we describe and test high-throughput methods with the model organism Synechocystis sp. PC6803. The required technical automation for these processes was archived with a Tecan Genesis RSP 150 pipetting robot. The cultivation was performed in deepwell microtiter plates within a specially constructed cultivation chamber. The chamber is outfitted with programmable shaking conditions, variable illumination and an adjustable CO2 atmosphere. The growth rates archived within this system are comparable to those achieved with established methods such as bioreactors. The high-throughput screening was achieved with a Tecan Genios Plus plate reader integrated within the pipetting robot. Methods for determination of optical density and amount of chlorophyll were established within the scope of this work. The presented platform can be used for a variety of analyses of phototrophic organisms and is easily expandable with further assays to screen for additional targets.