Пигментный состав клеток микроводоросли Haematococcus pluvialis при культивировании на дефицитных по биогенным элементам средах
https://doi.org/10.29235/1029-8940-2020-65-2-163-170
Аннотация
В клетках микроводоросли Haematococcus pluvialis (штамм IBCE H-17) изучено накопление каротиноидов (каротиногенез) при их культивировании на питательных средах, дефицитных по биогенным элементам – азоту (N) и калию совместно с фосфором (K + P). Показано, что при выращивании гематококка на среде, дефицитной по К + Р, к 18-м суткам культивирования в клетках водоросли в основном накапливались астаксантин и β-каротин. Далее по уровню накопления, превышающему контроль (полная питательная среда), по убывающей следовали антераксантин, зеаксантин и виолаксантин, в то время как количество неоксантина и лютеина находилось на уровне контрольных значений. Каротиногенез в таких условиях протекал на фоне высокого содержания хлорофилла (a + b), сопоставимого с его уровнем в контроле. Напротив, при использовании питательной среды, дефицитной по N, накопление каротиноидов в клетках гематококка проходило на фоне снижающегося количества хлорофилловых пигментов. При этом к 18-м суткам культивирования в клетках водоросли накапливался преимущественно астаксантин, в меньшей степени – β-каротин. Содержание лютеина, антераксантина, зеаксантина и виолаксантина было ниже контрольных значений, а количество неоксантина находилось на уровне контроля. В целом накопление астаксантина в условиях дефицита N было более эффективным по сравнению с контролем (в 4,3 и 1,8 раза соответственно), а также при использовании питательной среды, дефицитной по K + P.
Ключевые слова
Haematococcus pluvialis,
каротиногенез,
биогенные элементы,
дефицит азота,
дефицит калия и фосфора,
фотосинтетические пигменты,
астаксантин
При поддержке: Работа финансирована в рамках Государственной программы научных исследований Республики Беларусь «Биотехнологии» (грант 1.04, 2016–2018 гг.).
Об авторе
Н. В. Шалыго
Белорусский государственный медицинский университет
Беларусь
Беларусь
Шалыго Николай Владимирович – член-корреспондент НАН Беларуси, д-р биол. наук, профессор
пр. Дзержинского, 83, 220116, г. Минск
Список литературы
1. Morphological changes in the life cycle of the green alga Haematococcus pluvialis / M. Kobayashi [et al.] // J. Ferment. Bioeng. – 1997. – Vol. 84, N 1. – P. 94–97. https://doi.org/10.1016/s0922-338x(97)82794-8
2. Optimization of biomass, total carotenoids and astaxanthin production in Haematococcus pluvialis Flotow strain Steptoe (Navada, USA) under laboratory conditions / A. Cifuentes [et al.] // Biol. Res. – 2003. – Vol. 36, N 3–4. – P. 343–357. https://doi.org/10.4067/s0716-97602003000300006
3. Influence of environmental and nutritional factors in the production of astaxanthin from Haematococcus pluvialis / A. Domínguez-Bocanegra [et al.] // Bioresource Technol. – 2004. – Vol. 92, N 2. – P. 209–214. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2003.04.001
4. Metabolite profiling and integrative modeling reveal metabolic constraints for carbon partitioning under nitrogen starvation in the green algae Haematococcus pluvialis / L. Recht [et al.] // J. Biol. Chem. – 2014. – Vol. 289, N 44. – P. 30387–30403. https://doi.org/10.1074/jbc.m114.555144
5. The effect of temperature on cell growth and astaxanthin accumulation of Haematococcus pluvialis during a light– dark cyclic cultivation / M. Wan [et al.] // Bioresource Technol. – 2014. – Vol. 167. – P. 276–283. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2014.06.030
6. Combination of blue, red, white, and ultraviolet lights for increasing carotenoids and biomass of Microalga Haematococcus pluvialis / E. A. Suyono [et al.] // Procedia Environmental Sci. – 2015. – Vol. 28. – P. 399–405. https://doi.org/10.1016/j.proenv.2015.07.049
7. Влияние NaCl на продуктивность водоросли Haematococcus pluvialis и содержание в ее клетках фотосинтетических пигментов, активных форм кислорода и астаксантина / Н. Г. Аверина [и др.] // Вес. Нац. акад. Беларусі. Сер. біял. навук. – 2018. – № 3. – С. 263–275.
8. 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. https://doi.org/10.1016/s0167-7799(03)00078-7
9. 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. https://doi.org/10.1021/np050354+
10. Pashkow, F. J. Astaxanthin: a novel potential treatment for oxidative stress and inflammation in cardiovascular disease / F. J. Pashkow, D. G. Watumull, C. L. Campbell // Am. J. Cardiol. – 2008. – Vol. 101, N 10. – P. S58–S68. https://doi.org/10.1016/j.amjcard.2008.02.010
11. Шалыго, Н. Медицинские аспекты альгологии / Н. Шалыго // Наука и инновации. – 2018. – № 2. – С. 20–23.
12. Lorenz, R. T. Commercial potential for Haematococcus microalgae as a natural source of astaxanthin / R. T. Lorenz, G. R. Cyseqski // Trends Biotechnol. – 2000. – Vol. 18, N 4. – P. 160–167. https://doi.org/10.1016/s0167-7799(00)01433-5
13. Ethanol induced astaxanthin accumulation and transcriptional expression of carotenogenic genes in Haematococcus pluvialis / Z. Wen [et al.] // Enzyme Microbiol. Technol. – 2015. – Vol. 78. – P. 10–17. https://doi.org/10.1016/j.enzmictec.2015.06.010
14. Каталог генетического фонда хозяйственно полезных видов водорослей / С. С. Мельников [и др.]. – Минск : Беларус. навука, 2011. – 100 с.
15. Влияние 5-аминолевулиновой кислоты на продуктивность и пигментный состав водоросли Haematococcus pluvialis / Н. Г. Аверина [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. бiял. навук. – 2017. – № 4. – С. 21–32.
16. Продуктивность и пигментный комплекс сине-зеленой водоросли Spirulina platensis при частичной замене бикарбоната натрия на гидроксид натрия в среде культивирования / Е. В. Вязов [и др.] // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. біял. навук. – 2017. – № 4. – С. 7–12.
17. Сафонова, О. Ю. Накопление пигментов в клетках Dunaliella salina при дефиците азота, калия и фосфора в среде культивирования / О. Ю. Сафонова, М. С. Радюк, Н. В. Шалыго // Молекулярные, мембранные и клеточные основы функционирования биосистем : материалы междунар. науч. конф. ; Тринадцатый съезд Белорус. обществ. объединения фотобиологов и биофизиков, 27–29 июня 2018 г., Минск, Беларусь : тез. докл. / редкол. : И. Д. Волотовский (отв. ред.) [и др.]. – Минск, 2018. – С. 127.
18. Loewus, F. A. Myo-inositol metabolism in plants / F. A. Loewus, P. N. Murthy // Plant Sci. – 2000. – Vol. 150, N 1. – P. 1–19. https://doi.org/10.1016/s0168-9452(99)00150-8
Рецензия
Просмотров: 612
Послать статью по эл. почте 
