Связь ростовых характеристик культур микроводорослей с возрастным состоянием клеток в онтогенезе (вероятностная модель)
##plugins.themes.ibsscustom.article.main##
Google Scholar
##plugins.themes.ibsscustom.article.details##
Аннотация
В работе представлена количественная модель зависимости морфологической структуры непрерывной культуры микроводорослей от внешнего освещения и видоспецифических параметров клеток. В основе моделирования лежит представление о двух ключевых фазах, составляющих жизненный цикл клетки, — интерфазе и фазе деления. Интерфаза рассматривается как светозависимый процесс, при котором происходит рост биомассы клетки. Фаза деления не зависит от света и наступает после достижения клеткой определённой массы, равной (или большей) сумме масс дочерних клеток. Заканчивается стадия деления цитокинезом — полным разделением клетки на дочерние. Возрастное состояние микроводорослевой клетки характеризуется величиной её биомассы, а переходы из одного состояния в другое — активностью (роста и деления). Модель представлена системой дифференциальных уравнений, полностью описывающих динамику процесса онтогенеза. Проанализировано частное решение модели для динамически равновесного роста микроводорослей в культуре при различной интенсивности света. Показано, что в непрерывной культуре микроводорослей, растущей фотолитотрофно, удельная скорость роста связана с морфологической структурой популяции клеток простыми прямо пропорциональными уравнениями с видоспецифическими коэффициентами — максимальной скоростью роста в интерфазе (при насыщающей интенсивности света) и активностью деления клеток при митозе.
Авторы
Библиографические ссылки
Карлин С. Детерминированный рост популяции с распределением по возрастам // Карлин С. Основы теории случайных процессов. Москва : Мир, 1968. С. 387–395. [Karlin S. Determinirovannyi rost populyatsii s raspredeleniem po vozrastam. In: Karlin S. Osnovy teorii sluchainykh protsessov. Moscow : Mir, 1968, pp. 387–395. (in Russ.)]
Лелеков А. С., Тренкеншу Р. П. Моделирование световых кривых фотосинтеза линейными сплайнами // Экология гидросферы. 2019. № 2 (4). С. 20–29. [Lelekov A. S., Trenkenshu R. P. Modeling of photosynthesis light curves by linear splines. Ekologiya gidrosfery, 2019, no. 2 (4), pp. 20–29. (in Russ.)]. https://doi.org/10.33624/2587-9367-2019-2(4)-20-29
Ризниченко Г. Ю. Лекции по математическим моделям в биологии. Москва : Изд-во РХД. 2011. 560 с. [Riznichenko G. Yu. Lektsii po matematicheskim modelyam v biologii. Moscow : Izd-vo RKhD, 2011, 560 p. (in Russ.)]
Степанова Н. В. Математические модели непрерывной культуры микроорганизмов, распределённых по возрастам и размерам // Математические модели в экологии. Горький : Изд-во ГГУ. 1980. С. 95–113. [Stepanova N. V. Matematicheskie modeli nepreryvnoi kul’tury mikroorganizmov, raspredelennykh po vozrastam i razmeram. In: Matematicheskie modeli v ekologii. Gorky : Izd-vo GGU, 1980, pp. 95–113. (in Russ.)]
Стуколова И. В., Тренкеншу Р. П. Основные типы питания водорослей (краткий глоссарий) // Вопросы современной альгологии. 2020. № 1 (22). С. 34–38. [Stukolova I. V., Trenkenshu R. P. The main types of algae nutrition (short glossary). Voprosy sovremennoi algologii, 2020, no. 1 (22), pp. 34–38. (in Russ.)]. https://doi.org/10.33624/2311-0147-2020-1(22)-34-38
Тренкеншу Р. П., Лелеков А. С., Новикова Т. М. Линейный рост морских микроводорослей в культуре // Морской биологический журнал. 2018. Т. 3, № 1. С. 53–60. [Trenkenshu R. P., Lelekov A. S., Novikova T. M. Linear growth of marine microalgae culture. Morskoj biologicheskij zhurnal, 2018, vol. 3, no. 1, pp. 53–60. (in Russ.)]. https://doi.org/10.21072/mbj.2018.03.1.06
Цоглин Л. Н. Циклы развития клеток и физиологические свойства популяций микроводорослей : автореф. дис. … д-ра биол. наук : 03.00.12. Москва, 1996. 77 с. [Tsoglin L. N. Tsikly razvitiya kletok i fiziologicheskie svoistva populyatsii mikrovodoroslei : avtoref. dis. … d-ra biol. nauk : 03.00.12. Moscow, 1996, 77 p. (in Russ.)]
Цоглин Л. Н., Клячко-Гурвич Г. Л. Изменение функциональной активности хлоропласта в клеточном цикле хлореллы // Физиология растений. 1980. Т. 27, № 6. С. 1172–1179. [Tsoglin L. N., Klyachko-Gurvich G. L. Changes in functional activity of the chloroplast in the chlorella cell cycle. Fiziologiya rastenii, 1980, vol. 27, no. 6, pp. 1172–1179. (in Russ.)]
Цоглин Л. Н., Пронина Н. А. Биотехнология микроводорослей. Москва : Научный мир, 2012. 184 с. [Tsoglin L. N., Pronina N. A. Biotekhnologiya mikrovodoroslei. Moscow : Nauchnyi mir, 2012, 184 p. (in Russ.)]
Cvrčková F. A brief history of eukaryotic cell cycle research. In: Concepts in Cell Biology – History and Evolution / V. P. Sahi, F. Baluška (Eds). Cham, Switzerland : Springer, 2018, pp. 67–93. (Plant Cell Monographs (CELLMONO ; vol. 23)). https://doi.org/10.1007/978-3-319-69944-8_4
Helmstetter Ch. E. A ten-year search for synchronous cells: Obstacles, solutions, and practical applications. Frontiers in Microbiology, 2015, vol. 6, art. no. 238 (10 p.). https://doi.org/10.3389/fmicb.2015.00238
Novák B., Tóth A., Csikász-Nagy A., Györffy B., Tyson J. J., Nasmyth K. Finishing the cell cycle. Journal of Theoretical Biology, 1999, vol. 99, iss. 2, pp. 223–233. https://doi.org/10.1006/jtbi.1999.0956
Pederson T. Historical review: An energy reservoir for mitosis, and its productive wake. Trends in Biochemical Sciences, 2003, vol. 28, iss. 3, pp. 125–129. https://doi.org/10.1016/s0968-0004(03)00030-6
Sasabe M., Machida Y. Signaling pathway that controls plant cytokinesis. In: Signaling Pathways in Plants / Y. Machida, C. Lin, F. Tamanoi (Eds). London ; San Diego ; Oxford : Academic Press, 2014, chap. 6, pp. 145–165. (The Enzymes ; vol. 35). https://doi.org/10.1016/B978-0-12-801922-1.00006-3
Sible J. C., Tyson J. J. Mathematical modeling as a tool for investigating cell cycle control networks. Methods, 2007, vol. 41, iss. 2, pp. 238–247. https://doi.org/10.1016/j.ymeth.2006.08.003
Tyson J. J., Novák B. Regulation of the eukaryotic cell cycle: Molecular antagonism, hysteresis, and irreversible transitions. Journal of Theoretical Biology, 2001, vol. 210, iss. 2, pp. 249–263. https://doi.org/10.1006/jtbi.2001.2293
Tyson J. J., Novák B. Temporal organization of the cell cycle. Current Biology, 2008, vol. 18, iss. 17, pp. R759–R768. https://doi.org/10.1016/j.cub.2008.07.001
Tyson J. J., Novák B. Models in biology: Lessons from modeling regulation of the eukaryotic cell cycle. BMC Biology, 2015, vol. 13, iss. 1, art. no. 46 (10 p.). https://doi.org/10.1186/s12915-015-0158-9
Wang J. D., Levin P. A. Metabolism, cell growth and the bacterial cell cycle. Nature Reviews Microbiology, 2009, vol. 7, iss. 11, pp. 822–827. https://doi.org/10.1038/nrmicro2202
Wilkins A. S., Holliday R. The evolution of meiosis from mitosis. Genetics, 2009, vol. 181, iss. 1, pp. 3–12. https://doi.org/10.1534/genetics.108.099762
Winter A. W. Ueber die Vermehrung der Pflanzen-Zellen durch Theilung. [dissertation]. Tübingen : L. F. Fues, 1835. 20 S.
