ВЛИЯНИЕ 5-АМИНОЛЕВУЛИНОВОЙ КИСЛОТЫ НА ПРОДУКТИВНОСТЬ И ПИГМЕНТНЫЙ СОСТАВ ВОДОРОСЛИ HAEMATOCOCCUS PLUVIALIS

Изучено влияние экзогенной 5-аминолевулиновой кислоты (АЛК) на продуктивность водоросли Haematococcus pluvialis, оцениваемой по таким показателям, как сухой вес, количество и размер клеток, а также содержание белка и фотосинтетических пигментов. Выращивание водоросли на среде Рудика с добавлением экзогенной АЛК стимулировало накопление сухой биомассы гематококка в период активного роста водоросли по сравнению как с контрольной культурой, выращиваемой без АЛК, так и с исходной. За 2 сут инкубации гематококка с АЛК в концентрации 10 мг/л сухая биомасса выросла в среднем на 31 % по отношению к таковой в исходной культуре и на 17 % по сравнению с контролем. В вариантах с использованием АЛК отмечено дозозависимое повышение содержания клеток водоросли в среднем на 26 % и уменьшение их диаметра на 15 % по сравнению с этими показателями в контрольной культуре. В 7-суточной культуре во всех вариантах опыта при добавлении АЛК повышалось содержание фотосинтетических пигментов и белка. Так, при расчете на 1 г сухого вещества содержание хлорофиллов а, b и β-каротина при использовании всех концентраций АЛК превысило контрольные значения в среднем на 37, 37 и 58 %, а ксантофиллов – неоксантина, виолаксантина и лютеина – на 31, 30 и 47 % соответственно. При этом содержание белка возросло в среднем на 20–73 %. После 12 сут инкубации эффективность действия АЛК снижалась при сохранении отмеченной выше тенденции. При обсуждении результататов учитывалось влияние экзогенной АЛК на синтез эндогенных цитокининов и стимуляцию последними роста и развития клеток водоросли, а также на формирование пигментного аппарата фотосинтеза. 

1. Shimidzu, N. Carotenoids as singlet oxygen quenchers in marine organisms / N. Shimidzu, M. Goto, W. Miki // Fisheries Science. – 1996. – Vol. 62, N 1. – P. 134–137.

2. Astaxanthin, a carotenoid with potential in human health and nutrition / G. Hussein [et al.] // J. Nat. Prod. – 2006. – Vol. 69, N 3. – P. 443–449.

3. Johnson, E. A. Microbial carotenoids / E. A. Johnson, W. A. Schroeder // Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. – 1996. – Vol. 53. – P. 119–178.

4. Krishna, K. B. Secondary carotenoid production in green algae / K. B. Krishna, P. Mohanty // J. Sci. Industr. Res. – 1998. – Vol. 57. – P. 51–63.

5. Guerin, M. Haematococcus astaxanthin: applications for human health and nutrition / M. Guerin, M. E. Huntley, M. Olaizola // Trends Biotechnol. – 2003. – Vol. 21, N 5. – P. 210–216.

6. Higuera-Ciapara, I. Astaxanthin: a review of its chemistry and applications / I. Higuera-Ciapara, L. Felix-Valenzuela, F. Goycoolea // Crit. Rev. in Food Sci. and Nutrition. – 2006. – Vol. 46, N 2. – P. 185–196.

7. Yuan, J.-P. Identification of astaxanthin isomers in Haematococcus lacustris by HPLC-photodiode array detection / J.-P. Yuan, F. Chen // Biotechnol. Techniques. – 1997. – Vol. 11, N 7. – P. 455–459.

8. Optimization of biomass, total carotenoids and astaxanthin production in Haematococcus pluvialis Flotow strain Steptoe (Nevada, USA) under laboratory conditions / A. Cifuentes [et al.] // Biol. Res. – 2003. – Vol. 36. – P. 343–357.

9. Chunmei, H. Cell growth and astaxanthin accumulation of four strains of Haematococcus pluvialis exposed to different plant regulators / H. Chunmei, L. Jianguo, Z. Yong // Oceanologia et Limologia Sinica. – 2006. – Vol. 40, N 4. – P. 430–436.

10. Raposo, M. Influence of the growth regulators kinetin and 2,4-D on the growth of two chlorophyte microalgae, Haematococcus pluvialis and Dunaliella salina / M. Raposo, R. M. de Morais // J. of Basic and Appl. Sci. – 2013. – Vol. 9. – P. 302–308.

11. Analysis of mRNA expression profiles of carotenogenesis and astaxanthin production of Haematococcus pluvialis under exogenous 2,4-epibrassinolide (EBR) / Z. Gao [et al.] // Biol. Res. – 2013. – Vol. 46, N 2. – P. 201–206.

12. Аверина, Н. Г. Изучение влияния 5-аминолевулиновой кислоты на рост растений ячменя / Н. Г. Аверина, Е. Б. Яронская // Физиология растений. – 1988. – Т. 35, вып. 5. – С. 916–920.

13. Averina, N. G. Involvement of 5-aminolevulinic acid in the regulation of plant growth / N. G. Averina, E. B. Yaronskaya // Photosynthetica. – 1991. – Vol. 25, N 1. – P. 27–31.

14. Аверина, Н. Г. Биосинтез тетрапирролов в растениях / Н. Г. Аверина, Е. Б. Яронская. – Минск : Беларус. навука, 2012. – 413 с.

15. Яронская, Е. Б. Содержание зеатина и его производных в проростках ячменя (Hordeum vulgaris L.) c повышенным уровнем 5-аминолевулиновой кислоты / Е. Б. Яронская, И. В. Вершиловская, Н. Г. Аверина // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. біял. навук. – 2004. – № 3. – С. 70–73.

16. Mechanisms of salt stress tolerance development in barley plants under the influence of 5-aminolevulinic acid / N. G. Averina [et al.] // Rus. J. of Plant Physiol. – 2010. – Vol. 57, N 6. – P. 792–798.

17. Beyzaei, Z. Response of nitrate reductase to exogenous application of 5-aminolevulinic acid in barley plants / Z. Beyzaei, R. A. Sherbakov, N. G. Averina // J. Plant Growth Regul. – 2014. – Vol. 33, N 4. – P. 745–750.

18. Promotive effect of 5-aminolevulinic acid on the growth and photosynthesis of Spirulina platensis / K. Sasaki [et al.] // J. Ferment. Bioengin. – 1995. – Vol. 79, N 5. – P. 453–457.

19. Jie, L. Effect of 5-Aminolevulinic acid on algae growth and product accumulation: Master’s Thesis / L. Jie. – Hangzhou : Zhejiang University, 2013. – 67 p.

20. 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.

21. Nichols, H. W. Trichosarcina polymorpha gen. et sp. nov. / H. W. Nichols, H. C. Bold // J. of Phycology. – 1965. – Vol. 1. – P. 34–38.

22. Imamoglu, E. Influences of different stress media and high light intensities on accumulation of Astaxanthin in the green alga Haematococcus pluvialis / E. Imamoglu, M. C. Dalay, F. V. Sukan // New Biotechnol. – 2009. – Vol. 26, N 3/4. – P. 199–204.

23. Imamoglu, E. Effect of different culture media and light intensities on growth of Haematococcus pluvialis / E. Imamoglu, F. Sukan, M. Dalay // Int. J. of Natural & Engineering Sci. – 2007. – Vol. 1, N 3. – P. 5–9.

24. Методы физиолого-биохимического исследования водорослей в гидробиологической практике / Л. А. Сиренко [и др.]. – Киев : Наук. думка, 1975. – 248 с.

25. Effect of flashing light from blue light emitting diodes on cell growth and astaxanthin production of Haematococcus pluvialis / T. Katsuda [et al.] // J. Biosci. Bioeng. – 2006. – Vol. 102, N 5. – P. 442–446.

26. Rodriguez-Amaya, D. B. HarvestPlus handbook for carotenoid analysis / D. B. Rodriguez-Amaya, M. Kimura. – Washington : HarvestPlus, 2004. – 63 p.

27. The identification of chlorophyll and its derivatives in the pigment mixtures: HPLC-chromatography, visible and mass spectroscopy studies / S.V. Milenković [et al.] // Advanced technologies. – 2012. – Vol. 1. – P. 16–24.

28. Forni, E. HPLC separation and fluorimetric estimation of chlorophylls and pheophytins in fresh and frozen peas / E. Forni, M. Ghezzi, A. Polesello // Chromatography. – 2012. – Vol. 1. – P. 120–124.

29. Occurrence and distribution of metals and porphyrins in Nigerian coal minerals / A. A. Olajire [et al.] // J. Fuel. Chem. Technol. – 2007. – Vol. 35. – P. 641–647.

30. Bradford, M. A. Rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding / M. A. Bradford // Analyt. Biochem. – 1976. – Vol. 72. – P. 248–254.

31. Рокицкий, П. Ф. Биологическая статистика / П. Ф. Рокицкий. – Минск : Выш. шк., 1973. – 320 с.

32. New physiological effects of 5-aminolevulinic acid in plants: the increase of photosynthesis, chlorophyll content and plant growth / Y. Hotta [et al.] // Biosci. Biotech. Biochem. – 1997. – Vol. 61, N 12. – P. 2025–2028.

33. Promotive effect of 5-aminolevulinic acid on the yield of several crops / Y. Hotta [et al.] // Plant Growth Regul. – 1997. – Vol. 22. – P. 109–114.

34. Roy, C. B. Role of aminolevulinic acid in improving biomass production in Vigna catjung, V. mungo, and V. radiata / C. B. Roy, M. Vivekanandan // Biol. Plantarum. – 1998. – Vol. 41, N 2. – P. 211–215.

35. Мельников, С. С. Цитокининовая активность экзометаболитов хлореллы / С. С. Мельников, Е. Е. Мананкина, Е. А. Будакова // Вес. акад. навук БССР. Сер. бiял. навук. – 1988. – № 6. – С. 97–99.

36. Мельников, С. С. Биосинтез цитокининов клетками хлореллы из 5-аминолевулиновой кислот/ С. С. Мельников, Е. Е. Мананкина // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. біял. навук. – 2002. – № 4. – С. 47–49.

37. Stirk, W. Changes in the phytogormones of Сhlorella minutissima on a daily cycle / W. Stirk, D. Drimalova, M. Strnad // South African J. of Botany. – 2006. – Vol. 72. – P. 333.

38. Cytokinin- and auxin-like activity in Cyanophyta and microalgae / W. Stirk [et al.] // J. of Appl. Phycology. – 2002. – Vol. 14. – P. 215–221.

39. Isolation, structure and synthesis of kinetin, a substance promoting cell division / C. O. Miler [et al.] // J. Am. Chem. Soc. – 1956. – Vol. 78. – P. 1375.

40. Кулаева, О. Н. Цитокинины, их структура и функции / О. Н. Кулаева. – М. : Наука, 1973. – 264 с.