ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ НОВОГО ВИДА ДЛЯ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ ЗЕЛЁНОЙ ВОДОРОСЛИ HAEMATOCOCCUS PLUVIALIS НА ПЕРЕХОД ИЗ ГЕМИМОНАДНОЙ В МОНАДНУЮ СТАДИЮ

Обложка
  • Авторы: Касьянова А.П.1, Корчиков Е.С.2
  • Учреждения:
    1. Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва
    2. Самарский университет
  • Выпуск: № 2(21) (2022)
  • Страницы: 63-68
  • Раздел: Биология
  • Дата публикации: 09.08.2023
  • URL: https://vmuis.ru/smus/article/view/10406
  • ID: 10406

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Микроводоросль Haematococcus pluvialis природный источник каротиноида астаксантина. H. pluvialis имеет две жизненные формы: гемимонадную (гематоциста) и монадную (подвижная). Для того чтобы в будущем активно использовать H. pluvialis в биотехнологии для получения астаксантина, являющегося биологически активным веществом, необходимо определить условия его наиболее успешного культивирования для накопления биомассы. На 4-й день в среде BBM-1 появляются мелкие клетки диаметром до 10 мкм, содержимое светло-зелёное гранулированное. В крупных клетках диаметром более 40 мкм начинается процесс исчезновения астаксантина от периферии клетки к центру. В среде BBM-2 в 50% клеток мы наблюдаем исчезновение гематохрома и проявление ярко-зелёного хроматофора с зернистой структурой. После девяти дней культивирования различия становятся минимальными, и в обеих средах 95% особей становятся зелёными. На 33-й день в одной из колб со средой BBM-1 наблюдается довольно активный переход H. pluvialis в монадную стадию.

Полный текст

При анализе перифитонных организмов на дачном участке в селе Новосемейкино в октябре 2020 года нами был обнаружен новый для Самарской области вид зелёной водоросли Haematococcus pluvialis. На момент изучения он представлял собой крупные, неподвижные, шарообразные, красные клетки с гематохромом в гемимонадной стадии. Известно, что в неподвижной (гемимонадной) стадии он пережидает неблагоприятные условия, а в подвижной (монадной) стадии он активно размножается и накапливает биомассу.

Систематическое положение. Haematococcus pluvialis Flotow [1] находится в царстве Chloroplastida и относится к отделу Chlorophyta [2].

Данная микроводоросль является наилучшим природным источником астаксантина. В её клетках до 80% гематохрома, в котором содержится астаксантин, применяющийся в данных направлениях:

– БАД;

– лекарственные препараты;

– косметические средства;

– корм/кормовая добавка для животных (например, лосось, фламинго и креветки).

Из-за его способности накапливать большое количество астаксантина, Haematococcus pluvialis достаточно активно изучается по всему миру, например, в Китае. За рубежом он достаточно хорошо изучается и культивируется. Так в базе данных PubMed Central.org мы нашли 1717 статей с его упоминанием [3].

 

Методы исследования.

Для перехода H. pluvialis в подвижную монадную стадию, мы исходя из возможностей, приготовили две среды (BBM-1, BBM-2), которые на наш взгляд больше всего подходят для «пробуждения» клеток гематококка.

Поместив небольшие образцы в колбы со средами (по три колбы на среду), закрыли их ватными пробками и культивировали при освещённости 400–500 ЛК при комнатной температуре (примерно 18–20 °С), цикл света и тьмы 12:12 соответственно (позже 16:8). 

Результаты и их обсуждения.

Через 4 дня в среде BBM-1 есть клетки мелкие до 10 мкм в диаметре, таких клеток 40% от общего количества, содержимое светло-зелёное зернистое (рис.1). В крупных клетках с диаметром более 40 мкм начинается процесс исчезновения астаксантина с периферии клетки к центру, таких клеток около 25% (рис.2). Оставшиеся 35% клеток – это зелёные клетки средней величины 25 мкм в диаметре.

Рис. 1 H. pluvialis на 4 день культивирования                             

Рис. 2 H. pluvialis на 4 день культивирования                                                 

В среде BBM-2 в 50% клеток мы видим исчезновение гематохрома и проявление ярко-зелёного хроматофора с зернистой структурой (рис.3). В других клетках гематохром занимает чётко ограниченное положение с краю клетки (рис.4). Единичные более крупные клетки пока остаются равномерно красными.

Рис. 3 H. pluvialis на 4 день культивирования                             

Рис. 4 H. pluvialis на 4 день культивирования

                        

Следует отметить, что в двух изучаемых нами средах, достаточно похожих по составу, морфологические изменения разные на данном этапе культивирования.

Спустя девять дней культивирования различия становятся минимальными, и в обеих средах 95% особей становятся зелёными, но монадных форм пока не обнаружено.

Рис. 5 Общий вид образца на 9 день культивирования

Рис. 6 Клетки H. pluvialis в среде BBM-1 на 9 день культивирования       

Рис. 7 Клетки H. pluvialis в среде BBM-2 на 9 день культивирования                                     

На 26 день в колбе BBM-1 была обнаружена монадная стадия в длину 10 мкм, в ширину 8 мкм. Внутри чёткий пиреноид и чашевидный хроматофор.

Кроме неё остаются автоспоры, все зелёные, но есть и мёртвые бесцветные (рис.8). Наблюдаются также поделённые ярко-зелёные клетки по 6 шт. за деление (рис.9).

Рис. 8 Клетки H. pluvialis в среде BBM-1 на 26 день культивирования         

Рис.9 Клетки H. pluvialis в среде BBM-1на 26 день культивирования

В другой колбе со средой BBM-1 есть единичные ярко-красные клетки. В образце в каждой клетке появляется гематохром, возможно условия культивирования стали несколько хуже.

Рис. 10 Клетки H. pluvialis с проявлением гематохрома в среде BBM-2 на 26 день культивирования

Через 33 дня в одной из 6 колб со средой BBM-1 наблюдается активный переход в монадную стадию Haematococcus pluvialis, с численностью до 1–2 клетки в одном поле зрения в толще воды, что придаёт однородный жёлто-зелёный цвет среде. Также наблюдаются и мёртвые клетки (рис.11).

Рис. 11 Клетки H. pluvialis в среде BBM-2 на 33 день культивирования

Спустя 10 месяцев культивирования изменения были следующие.

Монадная форма снова стала гемимонадной, возможно из-за сезона жаркого лета условия ухудшились и Haematococcus pluvialis вновь стал апланоспорой, но без образования гематохрома. Оставаясь в гемимонадном виде H. pluvialis продолжал митотически делиться. Но, к сожалению, из-за того, что культура не чистая, количество его клеток возросло несильно, т.к. такие микроводоросли как Scenedesmus sp. делятся более активно.

На 10 месяц культивирования Haematococcus pluvialis стал более активно делиться митозом (рис.12) и увеличиваться в размерах, вновь достигая 40 мкм в диаметре (рис.13). Скорее всего это связано с тем, что в зимний сезон яркость достаточно понижена, чтобы не переходить в стадию гематоцисты. В то время как, для других видов микроводорослей она слишком низкая для активного размножения.

Рис. 12 Клетки H. pluvialis в среде BBM-2 через 10 месяцев культивирования

Рис. 13 Клетки H. pluvialis в среде BBM-2 через 10 месяцев культивирования

Заключение.

Наблюдая за культивированием Haematococcus pluvialis можно сказать, что данная микроводоросль достаточно чувствительная к сезонным переходам, а именно к естественному освещению. Также опытном путём доказано, что H. pluvialis не является доминирующим видом в смешанной с другими видами среде. При культивировании, когда среда от 150 мл достигала отметки в 100 мл, мы подливали газированной воды, для своеобразного барботирования культуры. После подливания, клетки делились активнее, что указывает на то, что наличие CO2 в среде благотворно влияет на рост и развитие всех водорослей, включая Haematococcus pluvialis.

Обобщая данные по культивированию на жидкой питательной среде, нам пока, к сожалению, не удалось получить чистую культуру, так как другие сопутствующие изучаемому нами виду размножаются активнее, чем Haematococcus pluvialis, что приводит к засорению культуры.

Для получения чистой культуры необходимо взять под микроскопом отдельные клетки Haematococcus pluvialis и поместить их в стерильную питательную среду.

Сейчас мы можем сделать лишь предварительные выводы, так как работа находится ещё в начале.

  1. Среда BBM подходит для культивирования Haematococcus pluvialis.
  2. Для перехода из гемимонадной в монадную стадию подходит питательная среда ВВМ-1, а для накопления биомассы – BBM-2.

В дальнейшем мы планируем выделить чистую культуру водоросли, а также продолжить изучение необходимых условий не только для его активного роста, но и для усиленного накопления в нём астаксантина, и после разработать способы наилучшего извлечения и применения активного действующего вещества.

×

Об авторах

Анастасия Касьянова

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва

Автор, ответственный за переписку.
Email: anastasiakasyanova22@mail.ru
Россия

Евгений Сергеевич Корчиков

Самарский университет

Email: evkor@inbox.ru
443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, 34

Список литературы

  1. Haematococcus pluvialis Flotow 1844. URL: https://www.algaebase.org/search/species/detail/?species_id=27370 (date of application: 17.02.2022)
  2. Adl SM, Simpson AG, Farmer MA, Andersen RA, Anderson OR, Barta JR, et al. (2005). "The new higher level classification of eukaryotes with emphasis on the taxonomy of protists". The Journal of Eukaryotic Microbiology. 52 (5): 399-451. doi: 10.1111/j.1550-7408.2005.00053.x. PMID: 16248873. S2CID 8060916
  3. Haematococcus pluvialis. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/?term=Haematococcus+pluvialis (date of application: 17.02.2022)

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Вестник молодых учёных и специалистов Самарского университета, 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Вестник молодых учёных и специалистов Самарского университета

Сетевое издание, журнал

ISSN 2782-2982 (Online)

Учредитель и издатель сетевого издания, журнала: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева» (Самарский университет), Московское шоссе, 34, 443086,  Самарская область, г. Самара, Российская Федерация.

Сетевое издание зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций, регистрационный номер ЭЛ № ФС 77-86495 от 29.12.2023

Выписка из реестра зарегистрированных СМИ

Устав сетевого издания

Главный редактор: Андрей Брониславович Прокофьев, доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой теории двигателей летательных аппаратов

2 выпуска в год

0+. Цена свободная. 

Адрес редакции: 443011, Самарская область, г. Самара, ул. Академика Павлова, д. 1, Совет молодых учёных и специалистов, каб. 513 корпуса 22 а.

Адрес для корреспонденции: 443086, Самарская область, г. Самара, Московское шоссе, 34, Самарский национальный исследовательский университет (Самарский университет), 22а корпус, каб. 513.

Тел: (846) 334-54-43

e-mail: smuissu@ssau.ru

Доменное имя: VMUIS.RU (справка о принадлежности домена)электронный адрес в сети Интернет:  https://vmuis.ru/smus.

Прежнее свидетельство – периодическое печатное издание, журнал «Вестник молодых учёных и специалистов Самарского университета», зарегистрировано Управлением Федеральной службы по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций по Самарской области, регистрационный номер серии ПИ № ТУ63-00921 от 27 декабря 2017 г.

© Самарский университет

 

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах