Морфофизиологические и биохимические характеристики сарциноидной микроводоросли Chlorosarcinopsis eremi (Chlorophyceae, Chlorophyta)

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

Исследован штамм VKM Al-132 зеленой сарциноидной микроводоросли, изолированный из каштановой почвы зоны сухих степей (Волгоградская область, Россия). По результатам световой и сканирующей электронной микроскопии, а также молекулярно-филогенетического анализа гена 18S рРНК и спейсера ITS2 штамм был идентифицирован как Chlorosarcinopsis eremi. Изучены особенности его роста и вторичного каротиногенеза в условиях двухстадийной накопительной культуры. Средняя продуктивность по сухой биомассе за 21 сут. эксперимента составляла 0.12 г/л·сут., а по суммарным каротиноидам – 0.2 мг/л·сут. В конце стадии вторичного каротиногенеза при доле суммарных каротиноидов в сухой биомассе около 0.25% доминирующими фракциями были кантаксантин и диэфиры астаксантина, причем сумма эфиров астаксантина достигала 36% от суммарных каротиноидов. Показано, что штамм VKM Al-132 может служить потенциально перспективным объектом дальнейших экспериментальных работ, направленных на оптимизацию условий для интенсификации процесса биосинтеза кетокаротиноидов.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

Н. Данцюк

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского РАН

Autor responsável pela correspondência
Email: nterent@mail.ru
Rússia, Севастополь

И. Чубчикова

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского РАН

Email: nterent@mail.ru
Rússia, Севастополь

А. Темралеева

Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН, ФИЦ ПНЦБИ РАН

Email: nterent@mail.ru

Всероссийская коллекция микроорганизмов (ВКМ)

Rússia, Пущино

Г. Минюк

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского РАН

Email: nterent@mail.ru
Rússia, Севастополь

В. Дробецкая

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии южных морей им. А.О. Ковалевского РАН

Email: nterent@mail.ru
Rússia, Севастополь

Bibliografia

  1. Groover R.D., Bold H.C. The taxonomy and comparative physiology of the Chlorosarcinales and certain other edaphic algae // Phycological studies VIII / Austin, Texas, USA. Univ. Texas Publications. 1969. № 6907. Р. 1.
  2. Андреева В.М. Почвенные и аэрофильные зеленые водоросли (Chlorophyta: Tetrasporales, Chlorococcales, Chlorosarcinales) / Спб.: Наука, 1998. 351 с.
  3. Friedl T., O’Kelly C.J. Phylogenetic relationships of green algae assigned to the genus Planophila (Chlorophyta): evidence from 18S rDNA sequence data and ultrastructure // Eur. J. Phycol. 2002. V. 37. Р. 373. https://doi.org/10.1017/S0967026202003712
  4. Friedl T. Evolution of the polyphyletic genus Pleurastrum (Chlorophyta): inferences from nuclear-encoded ribosomal DNA sequences and motile cell ultrastructure // Phycol. 1996. V. 35. Р. 456. https://doi.org/10.2216/i0031-8884-35-5-456.1
  5. Watanabe S., Mitsui K., Nakayama T., Inouye I. Phylogenetic relationships and taxonomy of sarcinoid green algae: Chlorosarcinopsis, Desmotetra, Sarcinochlamys gen. nov., Neochlorosarcina, and Chlorosphaeropsis (Chlorophyceae, Chlorophyta) // J. Phycol. 2006. V. 42. Р. 679. https://doi.org/10.1111/j.1529-8817.2006.00196.x
  6. Соловченко А.Е. Физиология и адаптивное значение вторичного каротиногенеза у зеленых микроводорослей // Физиология растений. 2013. Т. 60. С. 3. https://doi.org/10.7868/S0015330313010089
  7. Jeffers T.L., Roth M.S. Revealing mechanisms of algal astaxanthin production and bioengineering potential using multiomics // Global Perspectives on Astaxanthin: From Industrial Production to Food, Health, and Pharmaceutical Applications / Eds. G.A. Ravishankar, R.R. Ambati. 2021. P. 181. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-823304-7.00010-6 0
  8. Chekanov K. Diversity and distribution of carotenogenic algae in Europe: A review // Mar. Drugs. 2023. V. 21. Р. 108. https://doi.org/10.3390/md21020108
  9. Cherdchukeattisak P., Fraser P.D., Purton S., Brocklehurst T.W. Detection and enhancement of ketocarotenoid accumulation in the newly isolated sarcinoid green microalga Chlorosarcinopsis PY02 // Biology. 2018. V. 7. Р. 1. http://dx.doi.org/10.3390/biology7010017
  10. Fučíková K., Lewis P.O., Neupane S., Karol K.G., Lewis L.A. Order, please! Uncertainty in the ordinal-level classification of Chlorophyceae // Peer J. 2019. V. 7 e6899. https://doi.org/10.7717/peerj.6899
  11. Khani-Juyabad F., Mohammadi P., Zarrabi M. Comparative analysis of Chlorosarcinopsis eremi mitochondrial genome with some Chlamydomonadales algae // Physiol. Mol. Biol. Plants. 2019. V. 25. Р. 1301. https://doi.org/10.1007/s12298-019-00696-y
  12. Чубчикова И.Н., Дробецкая И.В., Данцюк Н.В., Челебиева Э.С. Оптимизация метода фиксации пресноводных микроводорослей (Scenedesmaceae, Chlorophyta) для первичной идентификации с использованием сканирующей электронной микроскопии // Вопросы современной альгологии. 2022. № 1. С. 102. https://doi.org/10.33624/2311-0147-2022-1(28)-102-109
  13. Katana A., Kwiatowski J., Spalik K., Zakrys B., Szalacha E., Szymanska H. Phylogenetic position of Koliella (Chlorophyta) as inferred from nuclear and chloroplast small subunit rDNA // J. Phycol. 2001. V. 37. Р. 443.
  14. White T.J., Bruns T.D., Lee S., Taylor J. Amplification and direct sequencing of fungal ribosomal RNA genes for phylogenetics // PCR protocols, a guide to methods and applications / Eds. M.A. Innis et al. Academic Press. San Diego. 1990. P. 315. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-372180-8.50042-1
  15. Nakada T., Misawa K., Nozaki H. Molecular systematics of Volvocales (Chlorophyceae, Chlorophyta) based on exhaustive 18S rRNA phylogenetic analyses // Mol. Phylogenet. Evol. 2008. V. 48. P. 281. https://doi: 10.1016/j.ympev.2008.03.016
  16. Nakada T., Soga T., Tomita M., Nozaki H. Chlorogonium complexum sp. nov. (Volvocales, Chlorophyceae), and morphological evolution of Chlorogonium // Eur. J. Phycol. 2010. V. 45. Р. 97. https://doi.org/10.1080/09670260903383263
  17. Минюк Г.С., Челебиева Э.С., Чубчикова И.Н. Особенности вторичного каротиногенеза у Bracteacoccus minor (Chlorophyta) в условиях двухстадийной культуры // Альгология. 2015. Т. 25. С. 21. http://dx.doi.org/10.15407/alg25.01.02
  18. Bischoff H.W., Bold H.C. Some soil algae from enchanted rock and related algal species // Phycol. Stud. 1963. V. 4. P. 1.
  19. Минюк Г.С., Чубчикова И.Н., Дробецкая И.В., Данцюк Н.В., Челебиева Э.С. РФ Патент 2661086, 2018.
  20. Vonshak A. Microalgae: Laboratory growth techniques and outdoor biomass production // Techniques in Bioproductivity and Photosynthesis / Eds. J. Coombs et al. Pergamon Press. Oxford. 1985. P. 188.
  21. Solovchenko A., Merzlyak M., Khozin-Goldberg I., Cohen Z., Boussiba S. Coordinated carotenoid and lipid syntheses induced in Parietochloris incisa (Chlorophyta, Trebouxiophyceae) mutant deficient in Δ5 desaturase by nitrogen starvation and high light // J. Phycol. 2010. V. 46. P. 763. http://dx.doi.org/10.1111/j.1529-8817.2010.00849.x
  22. Lichtenthaler H.K. Chlorophylls and carotenoids: pigments of photosynthetic membranes // Meth. Enzym. 1987. V. 148. P. 350.
  23. Дробецкая И.В, Минюк Г.С., Чубчикова И.Н., Боровков А.Б. Определение содержания астаксантина и кантаксантина у зеленых микроводорослей методом тонкослойной хроматографии // Экология моря. 2009. Спец. вып. 79. Биотехнология водорослей. С. 50.
  24. Чубчикова И.Н., Дробецкая И.В. Оценка антирадикальной активности вторичных каротиноидов у четырех видов зеленых микроводорослей порядка Sphaeropleales в системе in vitro // Труды Карадагской научной станции им. Т.И. Вяземского – природного заповедника РАН. 2020. Вып. 2. С. 66. https://doi.org/10.21072/eco.2021.14.07
  25. Чубчикова И.Н., Дробецкая И.В., Минюк Г.С., Данцюк Н.В., Челебиева Э.С. Скрининг одноклеточных зеленых водорослей как потенциальных источников природных кетокаротиноидов. 2. Особенности роста и вторичного каротиногенеза у представителей рода Bracteacoccus (Chlorophyсeae) // Морск. экол. журн. 2011. Т. 10. С. 91.
  26. Minyuk G., Chelebieva E., Chubchikova I., Dantsyuk N., Drobetskaya I., Sakhon E., Chekanov K., Solovchenko A. Stress-induced secondary carotenogenesis in Coelastrella rubescens, a producer of value-added keto-carotenoids // Algae. 2017. V. 32. P. 245. https://doi.org/10.4490/algae.2017.32.8.6
  27. Ali H.E.A., Vorisek F., Dowd S.E., Kesner S., Song Y., Qian D., Crocker M. Formation of lutein, ß-carotene and astaxanthin in a Coelastrella sp. isolate // Molecules. 2022. V. 27. P. 6950. https://doi.org/10.3390/molecules27206950
  28. Orosa M., Torres E., Fidalgo P., Abalde J. Production and analysis of secondary carotenoids in green algae // J. Appl. Phycol. 2000. V. 12. P. 553.
  29. Minyuk G., Sidorov R., Solovchenko A. Effect of nitrogen source on the growth, lipid, and valuable carotenoid production in the green microalga Chromochloris zofingiensis // J. Appl. Phycol. 2020. V. 32. P. 923. https://doi.org/10.1007/s10811-020-02060-0

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. Strain C. eremi VKM Al-132. a – young vegetative cells (SEM). Light microscopy: b – “naked” zoospores, c – sarcinoid packages, d – mucous complex complexes of cells. Scale: a – 2 microns, b, C, d – 10 microns.

Baixar (178KB)
Metadados
3. Fig. 2. Phylogenetic position of the VKM Al-132 strain on the 18S rRNA gene tree (1737 bp). Bootstrap values are indicated as statistical support for tree nodes (<70% are not shown). The model of nucleotide substitutions: GTR + I + G. Notation: the strain under study is highlighted in bold, * is the authentic strain; (T) is the type species.

Baixar (579KB)
Metadados
4. Fig. 3. Dynamics of biomass (SB) of the C. eremi strain VKM Al-132, at the “green” (I) and “red" (II) stages of the experiment (X ± m).

Baixar (68KB)
Metadados
5. Fig. 4. Dynamics of pigment composition in culture and biomass of the strain C. eremi VKM Al-132, at the “green” (I) and “red" (II) stages of the experiment: a, g – Cl a, b, d – Cl b, c, e – total Kars (X ± m).

Baixar (196KB)
Metadados
6. Fig. 5. Strain VKM Al-132 at different stages of the experiment: (a) – “green", (b) – “red". The scale is 15 microns.

Baixar (189KB)
Metadados
7. Fig. 6. Culture of C. eremi VKM Al-132 (a) and chromatogram of carotenoids (b) at the end of the “red” stage. 1 – lutein, 2 – adonixanthine (monoesters), 3 – astaxanthin (monoesters), 4 – canthaxanthin, 5 – adonirubin (esters), 6 – astaxanthin (diesters), 7 – β-carotene.

Baixar (111KB)
Metadados
8. Fig. 7. Spectra of acetone extracts of carotenoids of the C. eremi strain VKM Al-132 at the end of the “red” stage of the experiment. 1 – lutein, 2– β-carotene, 3 – canthaxanthin, 4 – adonixanthin (monoesters), 5 – astaxanthin (diesters), 6 – astaxanthin (monoesters), 7 – adonirubin (monoesters), 8 – echinenone.

Baixar (183KB)
Metadados
9. Supplement
Baixar (37KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024