vestibИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Biological Series1029-89402524-230XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1029-8940-2020-65-3-299-309vestib-689Research ArticleСтатьиДинамика фотосинтетических пигментов в культуре водоросли Chlorella vulgaris штамма С 111 IBCE C-19 при росте на питательной среде с добавлением хлорида марганцаDynamics of a photosynthetic pigments level of the Chlorella vulgaris strain С 111 IBCE C-19 during the growth at the nutrien medium with manganese chloride additionИльючикИ. А.IlyuchykI. A.

Ильючик Ирина Анатольевна - аспирант, старший преподаватель.

ул. Днепровской флотилии, 23, 225710, Пинск.

Irina A. Ilyuchyk - Postgraduate student, Senior Lecturer, Polessky State University.

23, Dnieper Flotilla Str., 225710, Pinsk.

irina.iliuchik@mail.ruНикандровВ. Н.NikandrovV. N.

Никандров Виталий Николаевич - доктор биологических наук, профессор.

ул. Днепровской флотилии, 23, 225710, Пинск.

Vitaliy N. Nikandrov - D. Sc. (Biol.), Professor, Polessky State University.

23, Dnieper Flotilla Str., 225710, Pinsk.

Полесский государственный университетPolessky State UniversityPolessky State UniversityBelarus202006082020653299309Copyright © Ильючик И.А., Никандров В.Н., 20202020Ильючик И.А., Никандров В.Н.Ilyuchyk I.A., Nikandrov V.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestibio.belnauka.by/jour/article/view/689

Изучено влияние добавления в питательную среду хлорида марганца (II) в концентрации 0,01-25,0 мг/л на уровень хлорофиллов a, b и каротиноидов в клетках Chlorella vulgaris штамма С 111 IBCE C-19 при культивировании на протяжении 40 сут. Установлено, что динамика уровня всех трех фотосинтетических пигментов носит колебательный характер и в целом однотипна. При использовании всех вариантов питательной среды выявлены выраженные сдвиги содержания пигментов фотосинтеза на 7-10, 22-28 и 28-34-е сутки. B отдельных случаях в дополнение к указанным выявлены и другие сдвиги. Данная картина согласуется с описанной ранее для содержания внутриклеточного белка и подтверждает наличие функционально-метаболических перестроек клеток хлореллы в динамике роста культуры. Судя по состоянию фонда фотосинтетических пигментов, клетки культуры хлореллы остаются в метаболически активном состоянии и через 40 сут после начала их культивирования.

The effect of the manganese (II) chloride addition at concentrations of 0.01-25.0 mg/l in the nutrient medium on chlorophylls a, b and carotenoids in Chlorella vulgaris cells of C 111 IBCE C-19 strain was studied during cultivation for 40 days. It was found, that the dynamics of all three photosynthetic pigments was possessed fluctuating character and, in general, was the same type. Using all versions of nutrient medium, marked shifts in content of photosynthesis pigments on 7-10, 22-28 and 28-34 days were revealed. In some cases, additional changes to above mentioned ones have been identified. The pattern found was generally the same as described earlier for intracellular protein content and confirms the presence of functional metabolic reorganizations of the chlorella cells in the growth dynamics of the culture. According to the state of the photosynthetic pigments, the cells of the chlorella culture remain in the metabolically active state even of 40 days after the beginning of cultivation. 

микроводоросльфотосинтетические пигментыхлорид марганца (II)функционально-метаболические перестройкиmicroalgaephotosynthetic pigmentsmanganese (II) chloridefunctional-metabolic rearrangementsReferencesChlorella / J. Silva [et al.] // Nonvitamin and nonmineral nutritional supplements / ed. : S. M. Nabavi, A. S. Silva. -London ; San Diego, 2019. - P 187-193.Silva J., Alves С., Pinteus S., Reboleira J., Pedrosa R., Bernardino S. Chlorella. Nonvitamin and nonmineral nutritional supplements. London, San Diego, 2019, рр. 187-193.Impact of cultivation condition and media content on Chlorella vulgaris composition / Y. Panahi [et al.] // Adv. Pharm. Bull. - 2019. - Vol. 9, N 2. - P. 182-194. https://doi.org/10.15171/apb.2019.022Panahi Y., Khosroushahi A. Y., Sahebkar A., Heidari H. R. Impact of cultivation condition and media content on Chlorella vulgaris composition. Advanced Pharmaceutical Bulletin, 2019, vol. 9, no. 2, рр. 182-194. https://doi.org/10.15171/apb.2019.022Production of amino acids and acylcarnitine by microalgae Chlorella vulgaris and Chlorella sorokiniana from wastewater culture / J. M. Ballesteros-Torres [et al.] // Peer J. - 2019. - Vol. 7. - P. e7977. https://doi.org/10.7717/peerj.7977Ballesteros-Torres J. M., Samaniego-Moreno L., Gomez-Flores R., Tamez-Guerra R. S., Rodriguez-Padilla C., Tamez-Guerra P. Production of amino acids and acylcarnitine by microalgae Chlorella vulgaris and Chlorella sorokiniana from wastewater culture. Peer Journal, 2019, vol. 7, p. e7977. https://doi.org/10.7717/peerj.7977Taubert, A. Glycolate from microalgae: an effective carbon source for biotechnological applications / A. Taubert, T. Jacob, C. Wilhelm // Plant Biotechnol. J. - 2019. - Vol. 17, N 8. - P. 1538-1546. https://doi.org/10.1111/pbi.13078Taubert A., Jacob T., Wilhelm C. Glycolate from microalgae: an effective carbon source for biotechnological applications. Plant Biotechnology Journal, 2019, vol. 17, no. 8, рр. 1538-1546. https://doi.org/10.1111/pbi.13078Зеленый корм для птицы круглый год / Н. В. Шалыго [и др.] // Наука и инновации. - 2018. - № 2. - С. 24-27.Shalygo N. V., Manankina Е. Е., Romashko А. К., Erashevich V. S. Green bird food year round. Nauka i innovatsii [Science and innovation], 2018, no. 2, pp. 24-27 (in Russian).Biofuel production from plant and algal biomass / R. A. Voloshin [et al.] // Int. J. Hydrogen Energy. - 2016. - Vol. 41, N 39. - P. 17257-17273. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.07.084Voloshin R. A., Rodionova M. V., Zharmukhamedov S. K., Veziroglu T. N., Allakhverdiev S. I. Biofuel production from plant and algal biomass. International Journal of Hydrogen Energy, 2016, vol. 41, no. 39, pp. 17257-17273. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.07.084Concentration and characterization of microalgae proteins from Chlorella pyrenoidosa / A. G. Waghmare [et al.] // Biores. Bioproc. - 2016. - Vol. 3. - Art. 16. https://doi.org/10.1186/s40643-016-0094-8Waghmare A. G., Salve M. K., Leblanc J. G., Arya S. S. Concentration and characterization of microalgae proteins from Chlorella pyrenoidosa. Bioresources and Bioprocessing, 2016, vol. 3, art. 16. https://doi.org/10.1186/s40643-016-0094-8Потенциал применения микроводорослей в качестве сырья для биоэнергетики / К. Н. Сорокина [и др.] // Катализ в промышленности. - 2012. - № 2. - С. 63-72.Sorokina K. N., Yakovlev V. A., Piligaev A. V., Kukushkin R. G., Pel'tek S. E., Kolchanov N. A., Parmon V. N. The potential use of microalgae as a raw material for bioenergy. Kataliz v promyshlennosti [Catalysis in industry], 2012, no. 2, pp. 63-72 (in Russian).Khan, М. I. The promising future of microalgae: current status, challenges, and optimization of a sustainable and renewable industry for biofuels, feed, and other products / M. I. Khan, J. H. Shin, J. D. Kim // Microb. Cell Fact. - 2018. - Vol. 17. - Art. 36. https://doi.org/10.1186/s12934-018-0879-xKhan M. I., Shin J. H., Kim J. D. The promising future of microalgae: current status, challenges, and optimization of a sustainable and renewable industry for biofuels, feed, and other products. Microbial Cell Factories, 2018, vol. 17, art. 36. https://doi.org/10.1186/s12934-018-0879-xGrowth of Chlorella vulgaris and associated bacteria in photobioreactors / A.-M. Lakaniemi [et al.] // Microb. Biotechnol. - 2012. - Vol. 5, N 1. - P. 69-78. https://doi.org/10.1111/j.1751-7915.2011.00298.xLakaniemi А.-М., Intihar V. M., Tuovinen O. H., Puhakka J. A. Growth of Chlorella vulgaris and associated bacteria in photobioreactors. Microbial Biotechnology, 2012, vol. 5, no. 1, рр. 69-78. https://doi.org/10.1111/j.1751-7915.2011.00298.xБогданова, А. А. Влияние различных концентраций питательной среды на увеличение биомассы микроводоросли штамма ИФР № С-111 / А. А. Богданова, Е. А. Флерова // Инновационные направления развития АПК и повышение конкурентоспособности предприятий, отраслей и комплексов - вклад молодых ученых : сб. науч. тр. по материалам XVI междунар. науч.-практ. конф. (Ярославль, 23-25 янв. 2013 г.) / гл. ред. П. И. Дугин. - Ярославль, 2013. -С. 51-55.Bogdanova A. A., Flerova E. A. The effect of various concentrations of the nutrient medium on the increase in the biomass of the micro-growth of strain IFR № C-111. Innovatsionnye napravleniya razvitiya APK i povyshenie konkurentosposobnosti predpriyatii, otraslei i kompleksov - vklad molodykh uchenykh: sbornik nauchnykh trudov po materialam XVI mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii (Yaroslavl', 23-25 yanvarya 2013 goda) [Innovative directions in the development of agribusiness and increasing the competitiveness of enterprises, industries and complexes - the contribution of young scientists: a collection of scientific papers based on the materials of the 16th International scientific and practical conference (Yaroslavl, January 23-25, 2013)]. Yaroslavl, 2013, pp. 51-55 (in Russian).Капустин, Н. К. Культивирование хлореллы и использование ее при откорме свиней в условиях БССР : авто-реф. дис. канд. c.-х. наук : 06.02.02 / Н. К. Капустин ; Эстон. науч.-исслед. ин-т животноводства и ветеринарии. - Тарту, 1984. - 23 с.Kapustin N. K. Cultivation of chlorella and its use in fattening pigs in the BSSR. Abstract of Ph. D. diss. Tartu, 1984. 23 p. (in Russian).Зимина, Ж. А. Влияние микроэлементов и препарата Гумат +7 на интенсивность фотосинтеза и накопление сухого вещества в растениях кукурузы / Ж. А. Зимина // Успехи совр. естествознания. - 2006. - № 4. - С. 48-49.Zimina Zh. A. The effect of trace elements and the drug Humate +7 on the intensity of photosynthesis and the accumulation of dry matter in corn plants. Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya [Successes in modern science], 2006, no. 4, pp. 48-49 (in Russian).Fisher, W. W. Manganese and the evolution of photosynthesis / W. W. Fisher, J. Cannabis, J. E. Johnson // Orig. Life Evol. Biosph. - 2015. - Vol. 45, N 3. - Р. 351-357. https://doi.org/10.1007/s11084-015-9442-5Fisher W. W., Cannabis J., Johnson J. E. Manganese and the evolution of photosynthesis. Origins of Life and Evolution of Biospheres, 2015, vol. 45, no. 3, pp. 351-357. https://doi.org/10.1007/s11084-015-9442-5Физиология растений : конспект лекций [Электронный ресурс] / В. М. Гольд [и др.]. - Режим доступа : http://bio.sfu-kras.ru/files/1839_Konspekt_lekcii_Fiziologiya_rastenii.pdf. - Дата доступа : 11.02.2020.Gol'd V. M., Gaevskii N. A., Golovanova T. I., Belonog N. P., Gorbaneva T. B. Plant physiology. Available at: http://bio.sfu-kras.ru/files/1839_Konspekt_lekcii_Fiziologiya_rastenii.pdf (accessed 11.02.2020) (in Russian).Белоус, О. Г. Влияние микроэлементов на интенсивность фотосинтеза растений чая в зоне влажных субтропиков России [Электронный ресурс] / О. Г. Белоус // Современные проблемы науки и образования. - 2011. - № 5. -Режим доступа : http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=4919. - Дата доступа : 08.01.2020.Belous O. G. The influence of trace elements on the intensity of photosynthesis of tea plants in the zone of wet subtropics of Russia. Sovremennyye problemy nauki i obrazovaniya [Modern problems of science and education], 2011, no. 5. Available at: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=4919 (accessed 08.01.2020) (in Russian).Лукьянов, В. А. Прикладные аспекты применения микроводорослей в агроценозе / В. А. Лукьянов, А. И. Сти-феев. - Курск : Изд-во Кур. гос. с.-х. акад., 2014. - 181 с.Luk'yanov V. A., Stifeev A. I. Applied aspects of the use of microalgae in agrocenosis. Kursk, Publishing House of the Kursk State Agricultural Academy, 2014. 181 p. (in Russian).Pirson, А. Manganese requirement and carbon source in Chlorella / А. Pirson, L. Bergmann // Nature. - 1955. - Vol. 176, N 4474. - Р. 209-210. https://doi.org/10.1038/176209a0Pirson A., Bergmann L. Manganese requirement and carbon source in Chlorella. Nature, 1955, vol. 176, no. 4474, pp. 209-210. https://doi.org/10.1038/176209a0Упитис, В. В. Макро- и микроэлементы в оптимизации минерального питания микроводорослей / В. В. Упитис. -Рига : Зинатне, 1983. - 240 с.Upitis V. V. Macro and micronutrients in the optimization of mineral nutrition of microalgae. Riga, Zinatne Publ., 1983. 240 р. (in Russian).Andresen, Е. Trace metal metabolism in plants / E. Andresen, E. Peiter, H. Kupper // J. Exp. Botany. -2018. - Vol. 69, N 5. - P. 909-954. https://doi.org/10.1093/jxb/erx465Andresen Е., Peiter E., Kupper H. Trace metal metabolism in plants. Journal of Experimental Botany, 2018, vol. 69, no. 5, pp. 909-954. https://doi.org/10.1093/jxb/erx465Ильючик, И. А. Рост культуры хлореллы (Chlorella vulgaris) и накопление белка при добавлении MnCl2 в питательную среду / И. А. Ильючик, В. Н. Никандров // Весн. Палеск. дзярж. ун-та. Сер. прыродазнаучых навук. - 2018. -№ 1. - С. 53-64.Il'yuchik I. A., Nikandrov V. N. Chlorella vulgaris culture growth and protein accumulation at MnCl2 addition in nutrient medium. Vesnik Paleskaga dzyarzhaunaga universiteta. Seryya pryrodaznauchykh navuk [Bulletin of Polessky State University. Series in natural sciences], 2018, no. 1, pp. 53-64 (in Russian).Ильючик, И. А. Изменения протеолитической активности гомогенатов клеток Chlorella vulgaris и функционально-метаболические перестройки культуры при росте в присутствии MnCl2 / И. А. Ильючик, В. Н. Никандров // Весн. Палеск. дзярж. ун-та. Сер. прыродазнаучых навук. - 2018. - № 2. - С. 25-33.Il'yuchik I. A., Nikandrov V. N. Changes in the proteolytic activity of Chlorella vulgaris cell homogenates and functional-metabolic rearrangements of the culture during growth in the presence of MnCl2. Vesnik Paleskaga dzyarzhaunaga universiteta. Seryya pryrodaznauchykh navuk [Bulletin of Polessky State University. Series in natural sciences], 2018, no. 2. pp. 25-33 (in Russian).Каталог генетического фонда хозяйственно полезных видов водорослей / Нац. акад. наук Беларуси, Ин-т биофизики и клеточной инженерии ; сост. : С. С. Мельников [и др.]. - Минск : Беларус. навука, 2011. - 101 с.Mel'nikov S. S., Manankina E. E., Shalygo N. V., Budakova E. A. (comp.). Catalog of the genetic fund of economically useful species of algae. Minsk, Belaruskaya navuka Publ., 2011. 101 р. (in Russian).Мансурова, И. М. Влияние различных источников азота на рост динофитовых водорослей Черного моря [Электронный ресурс] / И. М. Мансурова, Л. В. Стельмах // Вопр. совр. альгологии. - 2014. - № 2 (6). - Режим доступа : http://algology.ru/598. - Дата доступа : 11.02.2020.Mansurova I. M., Stel'makh L. V. The influence of various nitrogen sources on the growth of dinofit algae of the Black Sea. Voprosy sovremennoi al'gologii [Questions of modern algology], 2014, no. 2. Available at: http://algology.ru/598 (accessed 11.02.2020) (in Russian).Методы физиолого-биохимического исследования водорослей в гидробиологической практике / Л. А. Сирен-ко [и др.]; отв. ред. А. В. Топачевский. - Киев : Наук. думка, 1975. - 247 с.Sirenko L. A., Sakevich A. I., Osipov L. F., Topachevskii A. V. Methods of physiological and biochemical studies of algae in hydrobiological practice. Kiev, Naukova dumka Publ., 1975. 247 р. (in Russian).Гавриленко, В. Ф. Большой практикум по фотосинтезу / В. Ф. Гавриленко, Т. В. Жигалова ; под ред. И. П. Ермакова. - М. : Изд. центр «Академия», 2003. - 256 с.Gavrilenko V. F., Zhigalova T. V. Large workshop on photosynthesis. Ed. I. P. Ermakova. Moscow, Izdatel'skii tsentr “Akademiya” Publ., 2003. 256 р. (in Russian).Елизарова, В. А. Содержание фотосинтетических пигментов в фитопланктоне водоемов разного типа : автореф. дис. канд. биол. наук : 03.00.18 / В. А. Елизарова ; Ин-т биологии внутренних вод АН СССР. - М., 1975. - 24 с.Elizarova V. A. The content of photosynthetic pigments in phytoplankton of reservoirs of various types. Abstract of Ph. D. diss. Moscow, 1975. 24 p. (in Russian).Кошкин, Е. И. Физиология устойчивости сельскохозяйственных культур / Е. И. Кошкин. - М. : Дрофа, 2010. - 638 с.Koshkin E. I. Physiology of crop sustainability. Moscow, Drofa Publ., 2010. 638 p. (in Russian).Титова, М. С. Содержание фотосинтетических пигментов в хвое Picea abies и Picea koraiensis / М. С. Титова // Вестн. Оренбург. гос. ун-та. - 2010. - № 12 (118). - С. 9-12.Titova M. S. The content of photosynthetic pigments in the needles of Picea abies and Picea koraiensis. Vestnik Oren-burgskogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of Orenburg State University], 2010, no. 12 (118), pp. 9-12 (in Russian).Нельсон, Д. Основы биохимии Ленинджера : в 3 т. / Д. Нельсон, М. Кокс. - Т. 2 : Биоэнергетика и метаболизм. -М. : БИНОМ. Лаб. знаний, 2020. - 636 с.Nelson D. L., Cox М. M. Lehninger Principles of Biochemistry. 7th ed. New York, W.H. Freeman and Company. 1312 p. (Russ. ed.: Nel'son D., Koks M. Osnovy biokhimii Lenindzhera. Tom 2. Moscow, Binom. Laboratoriya znanii Publ., 2020. 636 p.).Кретович, В. Л. Биохимия растений / В. Л. Кретович. - М. : Высш. школа, 1986. - 503 с.Kretovich V. L. Biochemistry of plants. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1986. 503 p. (in Russian).Demming-Adams, B. Carotenoids and photoprotection in plants: A role for the xanthophill zeaxantin / B. Demming-Adams // Biochem. Biophys. Acta (BBA) - Bioenergetics. - 1990. - Vol. 1020, N 1. - Р. 1-24. https://doi.org/10.1016/0005-2728(90)90088-lDemming-Adams B. Carotenoids and photoprotection in plants: a role for the xan-thophill zeaxantin. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics, 1990, vol. 1020, no. 1, pp. 1-24. https://doi.org/10.1016/0005-2728(90)90088-lФотосинтетические пигменты в фитопланктоне Азовского моря / Ю. В. Косенко [и др.]. // Изв. вузов. Сев.-Кавказ. регион. Естеств. науки. - 2018. - № 3. - С. 88-97.Kosenko Yu. V., Baskakova T. E., Barabashin T. O., Safronova L. M. Photosynthetic pigments in the phytoplankton of the Sea of Azov. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Severo-Kavkazskii region. Estestvennye nauki = Bulletin of Higher Educational Institutions. North Caucasus Region. Natural Science, 2018, no. 3, pp. 88-97 (in Russian).Минаев, О. В. Выращивание двухлеток судака в условиях карповых хозяйств II зоны рыбоводства / О. В. Минаев // Молодежь в науке-2011 : прил. к журн. «Вес. НАН Беларусь.» : материалы Междунар. науч. конф. молодых ученых, Минск, 25-29 апр. 2011 г. : в 5 ч. / ред. : В. Г. Гусаков [и др.]. - Минск, 2012. - Ч. 4. - С. 106-112.Minaev O. V. Cultivation of two-year-old zander in the conditions of carp farms of the II fish farming zone. Molodezh' v nauke - 2011: prilozhenie kzhurnalu “Vestsi Natsyyanal'nai akademii navuk Belarusi”: materialy Mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii molodykh uchenykh (g. Minsk, 25-29 aprelya 2011 goda). Chast' 4 [Youth in Science-2011: appendix to the journal “Vetstsi Natsyyanalnay Akademii Navuk Belarusi”: materials of the International scientific conference of young scientists (Minsk, April 25-29, 2011). Part 4]. Minsk, 2012, pp. 106-112 (in Russian).Яворская, Н. М. Содержание фотосинтетических пигментов в водорослях перифитона протоки Амурской (Хабаровский край) / Н. М. Яворская // Регион. проблемы. - 2017. - Т. 20, № 1. - С. 5-10.Yavorskaya N. M. Content of photosynthetic pigments in algae of the Amurskaya Channel (Khabarovsk Territory). Regional'nye problemy [Regional issues], 2017, vol. 20, no. 1, pp. 5-10 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.