Preview

Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наук

Расширенный поиск

Накопление белка и экспрессия гена нитратредуктазы в клетках Spirulina platensis в зависимости от спектрального состава светодиодного излучения

https://doi.org/10.29235/1029-8940-2019-64-2-180-189

Полный текст:

Аннотация

Исследовано влияние светодиодного освещения разного спектрального состава на продуктивность Spirulina platensis, накопление в ее клетках белка и экспрессию гена нитратредуктазы. Показано, что при светодиодном освещении с преобладанием красной составляющей в спектре излучения продуктивность водоросли на 9–29 % больше, чем при освещении люминесцентной лампой. Использование одного синего света существенно (на 83 %) уменьшает продуктивность Spirulina platensis,что, по-видимому, обусловлено отсутствием в спектральном составе осветителя желтой и красной составляющих, которые наиболее эффективно поглощаются фикоцианином. Выявлена положительная корреляция между возрастанием продуктивности водоросли и накоплением в ее клетках белка. Так, при использовании осветителя с красными светодиодами содержание белка увеличилось на 21 % в расчете на 1 г сухого веса и на 47 % в расчете на 1 л суспензии по отношению к контролю. Анализ экспрессии гена Nar, кодирую-щего нитратредуктазу в клетках Spirulina platensis, не выявил прямой зависимости между накоплением белка и уровнем экспрессии гена Narв наиболее перспективном (в плане выхода биомассы и накопления белка) варианте с использованием красных светодиодов. Это указывает на определяющую роль фотосинтетической активности клеток Spirulina platensisв увеличении продуктивности и синтеза белка.

Об авторах

Н. В. Козел
Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси.
Беларусь

Козел Николай Владимирович– канд. биол. наук, вед. науч. сотрудник.

ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск.



М. С. Радюк
Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси.
Беларусь

Радюк Мечислав Степанович – канд. биол. наук, ст. науч. сотрудник.

ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск.



Т. В. Самович
Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси.
Беларусь

Самович Татьяна Викторовна – канд. биол. наук, науч. сотрудник.

ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск.



И. А. Дремук
Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси.
Беларусь

Дремук Ирина Александровна – канд. биол. наук, науч. сотрудник.

ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск.



Л. С. Габриелян
Ереванский государственный университет.
Армения

Габриелян Лилит Сергеевна– канд. биол. наук, доцент.

ул. Алека Манукяна, 1, 0025, г. Ереван.



Список литературы

1. Soni, R. A. Spirulina– from growth to nutritional product: a review / R. A. Soni, K. Sudhakar, R. S. Rana // Trends Food Sci. Technol. – 2017. – Vol. 69. – P. 157–171. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2017.09.010

2. Characterization of additional zinc ions on the growth, biochemical composition and photosynthetic performance from Spirulina platensis / T. Zhou [et al.] // Bioresource Technol. – 2018. – Vol. 269. – P. 285–291. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.08.131

3. Продуктивность спирулины при использовании источников света разного типа / С. С. Мельников [и др.] // Вес. НАН Беларусі. Сер. біял. навук. – 2011. – № 3. – С. 41–45.

4. Spirulina nitrate-assimilating enzymes (NR, NiR, GS) have higher specific activities and are more stable than those of rice / A. Ali [et al.] // Physiol. Mol. Biol. Plants. – 2008. – Vol. 14, N 3. – P. 179–182. https://doi.org/10.1007/s12298-008-0017-z

5. Jha, P. Nitrate induction of nitrate reductase and its inhibition by nitrite and ammonium ions in Spirulina plantensis/ P. Jha, A. Ali, N. Raghuram // Physiol. Mol. Biol. Plants. – 2007. – Vol. 13, N 2. – P. 163–167.

6. Structural basis of eukaryotic nitrate reduction: crystal structures of the nitrate reductase active site / K. Fischer [et al.] // Plant Cell. − 2005. − Vol. 17, N 4. − P. 1167–1179. https://doi.org/10.1105/tpc.104.029694

7. Применение светодиодных светильников для освещения теплиц: реальность и перспективы / И. Бахарев [и др.] // Современные технологии автоматизации. – 2010. – № 2. – С. 76–82.

8. Фотосинтез и продуктивность растений картофеля в условиях различного спектрального облучения / Ю. Ц. Мартиросян [и др.] // С.-х. биология. – 2013. – № 1. – С. 107–112.

9. 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.

10. Пиневич, В. В. Изучение Spirulina platensis – нового объекта для высокоинтенсивного культивирования / В. В. Пиневич, Н. Н. Верзилин, А. А. Михайлов // Физиол. раст. – 1970. – № 5. – С. 1037–1046.

11. Promotive effect of 5-aminolevulinic acid on the growth and photosynthesis of Spirulina platensis/ K. Sasaki [et al.] // J. of Fermentation and Bioengineering. – 1995. – Vol. 79, N 5. – Р. 453–457. https://doi.org/10.1016/0922-338X(95)91261-3

12. Cellular capacities for high-light acclimation and changing lipid profiles across life cycle stages of the green alga Haematococcus pluvialis/ B. Wang [et al.] // PLoS ONE. – 2014. – Vol. 9, N 9. – Р. e106679. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0106679

13. Optimization of protein extraction from Spirulina platensisto generate a potential co-product and a biofuel feedstock with reduced nitrogen content / N. Parimi [et al.] // Front. Energy Res. – 2015. – Vol. 3. – Art. 30. https://doi.org/10.3389/fenrg.2015.00030

14. 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, N 1–2. – P. 248–254. https://doi.org/10.1016/0003-2697(76)90527-3

15. Рокицкий, П. Ф. Биологическая статистика / П. Ф. Рокицкий. – 3-е изд., испр. – Минск : Вышэйш. шк., 1973. – 320 c.

16. Fernández-Rojas, B. Nutraceutical properties of phycocyanin / B. Fernández-Rojas, J. Hernández-Juárez, J. PedrazaChaverri // J. Functional Foods. – 2014. – Vol. 11. – P. 375–392. https://doi.org/10.1016/j.jff.2014.10.011

17. Влияние спектрального состава светодиодного излучения на структуру фотосинтетического аппарата Spirulina platensis/ Н. В. Козел [и др.] // Вес. НАН Беларусі. Сер. бiял. навук. – 2015. – № 2. – С. 44–48.

18. Cultivation of Spirulina platensis for biomass production and nutrient removal from synthetic human urine / Y. Chang [et al.] // Appl. Energy. – 2013. – Vol. 102. – P. 427–431. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2012.07.024

19. Кузнецов, В. В. Физиология растений / В. В. Кузнецов, Г. А. Дмитриева. – 2-е изд. – М. : Высш. шк., 2006. – 742 с.


Просмотров: 245


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1029-8940 (Print)
ISSN 2524-230X (Online)