Продукционные характеристики полупроточной культуры Porphyridium purpureum (Bory) Drew et Ross при низкой освещённости
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Google Scholar
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
Аннотация
Красная микроводоросль Porphyridium purpureum (Bory de Saint-Vincent, 1797) Drew et Ross, 1965 вызывает интерес у исследователей как источник разнообразных биологически ценных веществ, количество которых в её клетках определяется условиями культивирования. Содержание фикобилипротеинов в клетках P. purpureum непосредственно зависит от концентрации азота в культуральной среде и от уровня освещённости клеток. Полупроточный способ культивирования позволяет легко поддерживать эти параметры на заданном уровне. Целью работы было изучить рост культуры P. purpureum, накопление и продукцию пигмента B-фикоэритрина (B-ФЭ) при низкой поверхностной освещённости, когда скорости процессов фотодеструкции пигментов минимальны. P. purpureum выращивали методом полупроточного (квазинепрерывного) культивирования при удельной скорости протока среды 0,1 и 0,2 сут−1 и средней поверхностной освещённости 5 и 25 Вт·м−2. Продуктивность культуры P. purpureum увеличивалась в 1,6–1,7 раза как с ростом поверхностной освещённости с 5 до 25 Вт·м−2, так и с увеличением удельной скорости протока среды с 0,1 до 0,2 сут−1. Максимальные значения продуктивности для условий эксперимента (0,21 г·л−1·сут−1) отмечены в варианте с освещённостью 25 Вт·м−2 и 20%-ной скоростью обмена среды, однако они были ниже расчётных в 1,5–2 раза. Содержание белка и B-ФЭ в клетках P. purpureum снижалось как с ростом поверхностной освещённости (на 15–20 %), так и с увеличением скорости обмена среды (в 1,5 раза) для всех вариантов. Изменения содержания белка и B-ФЭ в культуре P. purpureum также имели однонаправленный характер, и в основном он соответствовал характеру изменения плотности культуры P. purpureum. Продуктивность порфиридиума по B-ФЭ увеличивалась в 1,5–1,9 раза с ростом поверхностной освещённости с 5 до 25 Вт·м−2. Максимальная продуктивность P. purpureum по B-ФЭ (13 мг·л−1·сут−1) зарегистрирована для вариантов эксперимента с поверхностной освещённостью 25 Вт·м−2 (0,1 и 0,2 сут−1). Повышение удельной освещённости клеток порфиридиума в эксперименте с 7 до 26 Вт·г−1 вызывало увеличение продуктивности по биомассе в 2,6 раза, по B-ФЭ — в 1,8 раза, по белку — в 1,7 раза. Показано, что фактором, определявшим продукционные характеристики исследованной культуры в опыте, являлся световой, что подтверждено полученными экспериментальными данными.
Авторы
Библиографические ссылки
Біохімія червоних водоростей / О. Г. Судьїна, Є. І. Шнюкова, П. О. Мушак, С. І. Лось, Р. М. Фомішина, Н. Д. Тупік, Г. І. Лозова. Київ : Інститут ботаніки ім. М. Г. Холодного, 2007. 320 с. [Biokhimiia chervonykh vodorostei / O. H. Sudina, Ye. I. Shniukova, P. O. Mushak, S. I. Los, R. M. Fomishyna, N. D. Tupik, H. I. Lozova. Kyiv : Institut botaniki im. M. G. Kholodnogo, 2007, 320 p. (in Ukr.)]
Дробецкая И. В. Влияние условий минерального питания на рост и химический состав Spirulina platensis (Nordst.) Geitler : автореф. дис. … канд. биол. наук : 03.00.17. Севастополь, 2005. 26 с. [Drobetskaya I. V. Vliyanie uslovii mineral’nogo pitaniya na rost i khimicheskii sostav Spirulina platensis (Nordst.) Geitler : avtoref. dis. … kand. biol. nauk : 03.00.17. Sevastopol, 2005, 26 p. (in Russ.)]
Маркина Ж. В., Айздайчер Н. А. Влияние меди на численность, морфологию клеток и содержание фотосинтетических пигментов микроводоросли Porphyridium purpureum // Морской биологический журнал. 2019. Т. 4, № 4. С. 34–40. [Markina Zh. V., Aizdaicher N. A. The effect of copper on the abundance, cell morphology and content of photosynthetic pigments in the microalga Porphyridium purpureum. Morskoj biologicheskij zhurnal, 2019, vol. 4, no. 4, pp. 34–40. (in Russ.)]. https://doi.org/10.21072/mbj.2019.04.4.03
Методы физиолого-биохимического исследования водорослей в гидробиологической практике. Киев : Наукова думка, 1975. 247 с. [Metody fiziologo-biokhimicheskogo issledovaniya vodoroslei v gidrobiologicheskoi praktike. Kyiv : Naukova dumka, 1975, 247 p. (in Russ.)]
Минюк Г. С., Дробецкая И. В., Чубчикова И. Н., Терентьева Н. В. Одноклеточные водоросли как возобновляемый биологический ресурс: обзор // Морской экологический журнал. 2008. Т. 7, № 2. С. 5–23. [Minyuk G. S., Drobetskaya I. V., Chubchikova I. N., Terent’eva N. V. Unicellular algae as renewable biological resource: A review. Morskoj ekologicheskij zhurnal, 2008, vol. 7, no. 2, pp. 5–23. (in Russ.)]
Стадничук И. Н. Фикобилипротеины. Москва : ВИНИТИ, 1990. 193 с. (Итоги науки и техники. Серия: Биологическая химия ; т. 40). [Stadnichuk I. N. Fikobiliproteiny. Moscow : VINITI, 1990, 193 p. (Itogi nauki i tekhniki. Seriya: Biologicheskaya khimiya ; vol. 40). (in Russ.)]
Тренкеншу Р. П Влияние света на макромолекулярный состав микроводорослей в непрерывной культуре невысокой плотности (часть 1) // Вопросы современной альгологии. 2017. № 2 (14). [Trenkenshu R. P. Influence of light on macromolecular composition of microalgae in continuous culture of low density (part 1). Voprosy sovremennoi al’gologii, 2017, no. 2 (14). (in Russ.)]. http://www.algology.ru/1180 [accessed: 02.03.2020].
Тренкеншу Р. П., Белянин В. Н. Влияние элементов минерального питания на продуктивность водоросли Platymonas viridis Rouch. // Биология моря. 1979. Вып. 51. С. 41–46. [Trenkenshu R. P., Belyanin V. N. Effect of mineral nutrients on productivity of Platymonas viridis Rouch. Biologiya morya, 1979, iss. 51, pp. 41–46. (in Russ.)]
Тренкеншу Р. П., Терсков И. А., Сидько Ф. Я. Плотные культуры морских микроводорослей // Известия Сибирского отделения Академии наук СССР. 1981. № 5. С. 75–82. (Серия биологических наук ; вып. 1). [Trenkenshu R. P., Terskov I. A., Sid’ko F. Ya. Plotnye kul’tury morskikh mikrovodoroslei. Izvestiya Sibirskogo otdeleniya Akademii nauk SSSR, 1981, no. 5, pp. 75–82. (Seriya biologicheskikh nauk ; iss. 1). (in Russ.)]
Упитис В. В., Пакалне Д. С., Шулце И. Ф. Оптимизация минерального питания красной морской водоросли Porphyridium cruentum // Известия АН Латвийской ССР. 1989. Т. 505, № 8. С. 95–104. [Upitis V. V., Pakalne D. S., Shultse I. F. Optimizatsiya mineral’nogo pitaniya krasnoi morskoi vodorosli Porphyridium cruentum. Izvestiya AN Latviiskoi SSR, 1989, vol. 505, no. 8, pp. 95–104. (in Russ.)]
Цоглин Л. Н., Пронина Н. А. Биотехнология микроводорослей. Москва : Научный мир, 2013. 184 с. [Tsoglin L. N., Pronina N. A. Biotekhnologiya mikrovodoroslei. Moscow : Nauchnyi mir, 2013, 184 p. (in Russ.)]
Algarra P., Ruediger W. Acclimation processes in the light harvesting complex of the red alga Porphyridium purpureum (Bory) Drew et Ross, according to irradiance and nutrient availability. Plant, Cell & Environment, 1993, vol. 16, iss. 2, pp. 149–159. https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.1993.tb00856.x
Borowitzka M. A. Microalgae as source of pharmaceutical and other biologically active compounds. Journal of Applied Phycology, 1995, vol. 7, pp. 3–15. https://doi.org/10.1007/BF00003544
Fabregas J., Garcia D., Morales E., Dominguez A., Otero A. Renewal rate of semicontinuous cultures of the microalga Porphyridium cruentum modifies phycoerythrin, exopolysaccharide and fatty acid productivity. Journal of Fermentation and Bioengineering, 1998, vol. 86, iss. 5, pp. 477–481. https://doi.org/10.1016/S0922-338X(98)80155-4
Falkowski P. G., Owens T. G. Light–shade adaptation: Two strategies in marine phytoplankton. Plant Physiology, 1980, vol. 66, iss. 4, pp. 592–595. https://doi.org/10.1104/pp.66.4.592
Fuentes-Grunewald C., Bayliss C., Zanain M., Pooley C., Scolamacchia M., Silkina A. Evaluation of batch and semi-continuous culture of Porphyridium purpureum in a photobioreactor in high latitudes using Fourier transform infrared spectroscopy for monitoring biomass composition and metabolites production. Bioresource Technology, 2015, vol. 189, pp. 357–363. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2015.04.042
Gudvilovich I. N., Borovkov A. B. Production characteristics of the microalga Porphyridium purpureum (Bory) Drew Ross (Rhodophyta) in batch and quasi-continuous culture. International Journal on Algae, 2014, vol. 16, iss. 3, pp. 271–283. https://doi.org/10.1615/InterJAlgae.v16.i3.70
John W., Steinbiss J., Zetsche K. Light intensity adaptation of the phycobiliprotein content of the red alga Porphyridium. Planta, 1984, vol. 16, no. 6, pp. 536–539. https://doi.org/10.1007/BF00407086
Kathiresan S., Sarada R., Bhattacharya S., Ravishankar A. Culture media optimization for growth and phycoerythrin production from Porphyridium purpureum. Biotechnology and Bioengineering, 2006, vol. 96, iss. 3, pp. 456–463. https://doi.org/10.1002/bit.21138
Li S., Ji L., Shi Q., Wu H., Fan J. Advances in the production of bioactive substances from marine unicellular microalgae Porphyridium spp. Bioresource Technology, 2019, vol. 292, art. no. 122048 (16 p.). https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.122048
Li T., Xu J., Wu H., Jiang P., Chen Z., Xiang W. Growth and biochemical composition of Porphyridium purpureum SCS-02 under different nitrogen concentrations. Marine Drugs, 2019, vol. 17, iss. 2, art. no. 124 (16 p.). https://doi.org/10.3390/md17020124
Lowry O. H., Rosebrough N. J., Farr A. L., Randall R. J. Protein measurement with the Folin phenol reagent. Journal of Biological Chemistry, 1951, vol. 193, iss. 1, pp. 265–275. https://doi.org/10.1016/S0021-9258(19)52451-6
Sosa-Hernández J. E., Rodas-Zuluaga L. I., Castillo-Zacarías C., Rostro-Alanís M., Cruz R., Carrillo-Nieves D., Salinas-Salazar C., Fuentes-Grunewald C., Llewellyn C. A., Olguín E. J., Lovitt R. W., Iqbal H. M. N., Parra-Saldívar R. Light intensity and nitrogen concentration impact on the biomass and phycoerythrin production by Porphyridium purpureum. Marine Drugs, 2019, vol. 17, iss. 8, pp. 460 (12 p.). https://doi.org/10.3390/md17080460
Velea S., Ilie L., Filipescu L. Optimization of Porphyridium purpureum culture growth using two variables experimental design: Light and sodium bicarbonate. UPB Scientific Bulletin, Series B: Chemistry and Materials Science, 2011, vol. 73, no. 4, pp. 81–94.
