Севастополь, Севастополь, Россия
Севастополь, Севастополь, Россия
Севастополь, Севастополь, Россия
Проведено исследование светозависимого роста накопительной культуры Phaeodactylum tricornutum. На основе разработанной математической модели истинного спектра поглощения предложен экспресс-метод определения концентрации фотосинтетических пигментов без вмешательства в процесс роста культуры. В экспоненциальной фазе при облучённости 120 мкЕ·м-2·с-1 определены максимальные удельные скорости синтеза хлорофиллов а и с, которые были в 1,4 раза выше удельной скорости роста культуры и составляли 0,3 сут-1. На восьмые сутки эксперимента наблюдался излом кривой роста, который выражался в снижении как скорости роста, так и продукции хлорофилла. При переходе в линейную фазу роста максимальная продуктивность феодактилума составила 0,15 г СВ·л-1·сут-1, а продукция хлорофиллов – 3,44 и 2,85 мг·л-1·сут-1 а и с соответственно. Получена зависимость интегрального коэффициента поглощения света от концентрации хлорофилла а, которая с достаточной степенью точности описывается законом Бугера-Ламберта-Бера, удельный коэффициент поглощения света составил 0,10 м2·г-1 сухого вещества и 0,008 м2·мг-1 хлорофилла а. Сравнение полученных результатов с литературными данными показало, что при облучённости 120 мкЕ·м-2·с-1 и 602 мкЕ·м-2·с-1 удельные скорости синтеза хлорофилла а одинаковые, а максимальная удельная скорость роста культуры Ph. tricornutum пропорционально увеличивается с ростом интенсивности света с 0,23 до 0,91 сут-1. Полученные результаты свидетельствуют о том, что синтез хлорофилла а определяется не действующей интенсивностью света, а количеством резервной биомассы, накопленной за предыдущий световой период.
моделирование, удельная скорость роста, продуктивность, облучённость, хлорофилл а, коэффициент поглощения света
1. Yang R., Wei D., Xie J. Diatoms as cell factories for high-value products: chrysolaminarin, eicosapentaenoic acid, and fucoxanthin. Crit Rev Biotechnol, 2020, vol. 40, no. 7, pp. 993-1009.
2. Тренкеншу Р.П. Рост микроводорослей при переходе от темноты к постоянному освещению. Вопросы современной альгологии, 2018, № 2(17).
3. Паламодова О.С. Динамика фотоадаптации некоторых видов диатомовых водорослей. Экология моря, 2009, вып. 78, с. 70-74.
4. Anning T., MacIntyre H.L., Pratt S.M., Sammes P.J., Gibb S., Geider R.J. Photoacclimation in the marine diatom Skeletonema costatum. Limnol. Oceanogr., 2000, vol. 45, no. 8, pp 1807-1817, doi:https://doi.org/10.4319/lo.2000.45.8.1807.
5. Wang W., Yu L.J., Xu C., Tomizaki T., Zhao S., Umena Y., Chen X., Qin X., Xin Y., Suga M., Han G., Kuang T., Shen J.R. Structural basis for blue-green light harvesting and energy dissipation in diatoms. Science, 2019, vol. 363, no. 6427, 598 p.
6. Kupper H., Seibert S., Parameswaran A. Fast, sensitive, and inexpensive alternative to analytical pigment HPLC: quantification of chlorophylls and carotenoids in crude extracts by fitting with Gauss peak spectra. Analyt. Chem, 2007, vol, 79, no. 20, pp. 7611-7627.
7. Тренкеншу Р.П., Лелеков А.С., Боровков А.Б., Новикова Т. М Унифицированная установка для лабораторных исследований микроводорослей. Вопросы современной альгологии, 2017, № 1(13).
8. Тренкеншу Р.П., Терсков И.А., Сидько Ф.Я. Плотные культуры морских микроводорослей. Известия Сибирского отделения Академии наук СССР. Серия биологических наук, 1981, т. 5, № 1, с. 75-82.
9. Jeffrey S.W., Mantoura R.F.C., Wright S.W. Phytoplankton pigments in oceanography: guidelines to modern methods. UNESCO, 1997, 661 p.
10. Merzlyak M.N., Naqvi K.R. On recording the true absorption and scattering spectrum of a turbid sample: application to cell suspensions of the cyanobacterium Anabaena variabilis. J. Photochem. Photobiol. B: Biology, 2000, vol. 58, pp. 123-129, doi:https://doi.org/10.1016/s1011-1344(00)00114-7.
11. Клочкова В.С., Лелеков А.С., Геворгиз Р.Г., Ширяев А.В., Бучельников А.С., Шупова Е.В. Изменение спектра оптической плотности накопительной культуры Arthrospira (Spirulina) platensis. Актуальные вопросы биологической физики и химии, 2021, т. 6, № 4, с. 543-547.
12. Геворгиз Р.Г., Шматок М.Г. Лелеков А.С. Расчёт КПД фотобиосинтеза у низших фототрофов. Непрерывная культура. Экология моря, 2005, вып. 70, c. 31-36.
13. Тренкеншу Р.П., Лелеков А.С. Моделирование роста микроводорослей. Белгород: ООО «КОНСТАНТА», 2017, 152 с.
14. Чернышев Д.Н., Клочкова В.С., Лелеков А.С. Моделирование спектра поглощения культуры Phaeodactylum tricornutum Bohlin в красной области. Вопросы современной альгологии, 2023.
15. Лелеков А.С., Чернышев Д.Н., Клочкова В.С. Количественные закономерности роста накопительной культуры Arthrospira platensis. Математическая биология и биоинформатика, 2022, т. 17, № 1, с. 156-170, doi:https://doi.org/10.17537/2022.17.156
16. Ефимова Т.В. Действие спектрального состава света на структурные и функциональные характеристики микроводорослей: автореф. дис. канд. биол. наук. Севастополь, 2021, 28 с.
17. Nymark M., Valle K.C., Brembu T., Hancke K, Winge P., Andresen K. et al. An Integrated Analysis of Molecular Acclimation to High Light in the Marine Diatom Phaeodactylum tricornutum. PLoS ONE, 2009, vol. 4, no. 11, p. e7743, doi:https://doi.org/10.1371/journal.pone.0007743.
18. Flynn K.J. A mechanistic model for describing dynamic multi-nutrient, light, temperature interaction in phytoplankton. J. Plan. Res, 2001, vol. 23, pp. 977-997, doi:https://doi.org/10.1093/PLANKT/23.9.977.
19. Лелеков А.С., Тренкеншу Р.П. Моделирование динамики макромолекулярного состава микроводорослей в накопительной культуре. Компьютерные исследования и моделирование, 2023, т. 15, № 3, с. 739-756, doi:https://doi.org/10.20537/2076-7633-2023-15-3-739-756.
20. Jallet D., Caballero M.A., Gallina A.A., Youngblood M., Peers G. Photosynthetic physiology and biomass partitioning in the model diatom Phaeodactylum tricornutum grown in a sinusoidal light regime. Algal Research, 2016, vol. 18, pp. 51-60, doi:https://doi.org/10.1016/j.algal.2016.05.014.
