en   ru   uk  
 
 
Физиология растений и генетика 2019, том 51, № 1, 76-83, doi: https://doi.org/10.15407/frg2019.01.076

Вплив інтенсивності освітлення на ріст міксотрофних культур Euglena gracilis та накопичення фотосинтетичних пігментів у їх клітинах

Мокросноп В.М.

  • Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного Національної академії наук України  01001 Київ, вул. Терещенківська, 2

Мікроводорість Euglena gracilis здатна живитись як за рахунок фотосинтезу, так і поглинання органічних сполук із поживного середовища. Міксотрофне культивування E. gracilis із використанням етанолу як джерела вуглецю чинить значний вплив на метаболічні характеристики клітин мікроводорості порівняно з автотрофним культивуванням. Для більшості мікроводоростей етанол токсичний, але особливості біохімічної організації клітин E. gracilis забезпечують ефективне розщеплення цієї сполуки з утворенням запасного полісахариду парамілону. Етанол як легкозасвоюване джерело вуглецю затримує світлозалежне формування фотосинтетичного апарату клітин мікроводорості. Аналіз вмісту фотосинтетичних пігментів за різної інтенсивності освітлення показав, що мікроводорість E. gracilis є тіньовитривалим видом з особливим способом адаптації до затінення. Від інтенсивності освітлення клітин залежить також ефективність засвоєння органічного субстрату, що, у свою чергу, може впливати на ріст культури й пігментний склад клітин. Проаналізовано вплив трьох варіантів інтенсивності освітлення на культури E. gracilis, які культивували міксотрофно за наявності в поживному середовищі етанолу та етанолу з глутаматом натрію. Як контроль використано автотрофний варіант культури. Дослідження тривало 20 діб, протягом яких фіксували щільність клітин у культурах та вміст фотосинтетичних пігментів (хлорофілів і каротиноїдів) у клітинах. Установлено, що максимальна концентрація клітин у стаціонарну фазу росту досягається в культурі з етанолом і глутаматом натрію за інтенсивності освітлення 100 мкмоль/(м2 . с). Знижений рівень хлорофілів у клітинах міксотрофних культур порівняно з автотрофними на початку експоненційної фази росту може свідчити про катаболітну репресію синтезу пігментів. Вміст хлорофілів, каротиноїдів та співвідношення хлорофілів a/b у клітинах міксотрофних культур з часом культивування збільшувались.

Ключові слова: Euglena gracilis, мікроводорість, міксотрофія, етанол, рівень росту, інтенсивність освітлення, хлорофіли, каротиноїди

Физиология растений и генетика
2019, том 51, № 1, 76-83

Повний текст та додаткові матеріали

У вільному доступі: PDF  

Цитована література

1. Mokrosnop, V.M., Polishuk, A.V. & Zolotareva, E.K. (2015). Functional state of the photosynthetic apparatus of cells of Euglena gracilis during mixotrophic cultivation. Dop. NAN Ukraine, 10, pp. 77-84 [in Ukrainian].

2. Mokrosnop, V.M. (2016). Dynamics of chlorophyll and paramylon accumulation in Euglena gracilis cells at mixotrophic cultivation. Biol Studii, 10, No. 2, pp. 141-148. https://doi.org/10.30970/sbi.1002.483

3. Rodriguez-Zavala, J. S., Ortiz-Cruz, M. A., Mendoza-Hernanderz, G. & Moreno-Sanchez, R. (2010). Increased synthesis of a-tocopherol, paramylon and tyrosine by Euglena gracilis under conditions of high biomass production. J. Appl. Microbiol, 109, pp. 2160-2172. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2010.04848.x

4. Yoval-Sanchez, B., Jasso-Chavez, R., Lira-Silva, E., Moreno-Sanchez, R. & Rodriguez-Zavala, J. S. (2011). Novel mitochondria alcohol metabolizing enzymes of Euglena gracilis. J. Bioenerg. Biomembr, 43, pp. 519-530. https://doi.org/10.1007/s10863-011-9373-4

5. Rikin, A. & Schwartzbach, S.D. (1989). Regulation by light and ethanol of the synthesis of the light harvesting chlorophyll a/b binding protein of photosystem II in Euglena. Planta, 178, pp. 76-83. https://doi.org/10.1007/BF00392529

6. Nicolas, P., Freyssinet, G. & Nigon, V. (1980). Effect of light on glucose utilization by Euglena gracilis. Plant Physiol, 65, pp. 631-634. https://doi.org/10.1104/pp.65.4.631

7. Brody, M. (1986). Chlorophyll studies. In The biology of Euglena. Vol II. Biochemistry (Ed. D.E. Buetow). New York: Academic Press, Inc.

8. Beneragama, C.K. & Goto, K. (2010). Chlorophyll a:b ratio increases under low-light in "shade-tolerant" Euglena gracilis. Trop. agricult. res., 22, No. 1, pp. 12-25.

9. Andersen, R.A. (2005). Algal Culturing Techniques. London: Elsevier Academic Press.

10. Lichtenthaler, H.K. & Welburn, A.R. (1983). Determination of total carotenoids and chlorophyll a and b of leaf extracts in different solvents. Biochemical Society Transactions, 603, pp. 591-593. https://doi.org/10.1042/bst0110591

11. Garlaschi, F.M., Garlaschi, A.M., Lombardi, A. & Forti, G. (1974). Effect of ethanol on the metabolism of Euglena gracilis. Plant Sci. Lett., 2, pp. 29-39. https://doi.org/10.1016/0304-4211(74)90035-2

12. Niki, E., Noguchi, N., Tsuchihashi, H. & Gotoh, N. (1995). Interaction among vitamin C, vitamin E, and beta-carotene. Amer. J. clin. nutr., 62, No. 6, pp. 1322S-1326S. https://doi.org/10.1093/ajcn/62.6.1322S