Хранилище ангидробиозных культур микроводорослей и цианобактерий Института биологии южных морей имени А. О. Ковалевского РАН
The storage of anhydrobiotic cultures of microalgae and cyanobacteria of A. O. Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas of RAS
The storage of anhydrobiotic cultures of microalgae and cyanobacteria of A. O. Kovalevsky Institute of Biology of the Southern Seas of RAS
Дата
2020
Авторы
Авторы (alternative)
Название журнала
Номер ISSN
Название тома
Издатель
Аннотация
Надёжное сохранение культур микроводорослей и создание генетических банков штаммов — одна из важных задач современной биологии. В каталоге Всемирной федерации культур в базе WDCM CCINFO на сегодняшний день зарегистрировано 792 коллекции различных культивируемых организмов из 76 стран. Это самая обширная сводная база данных, включающая как известные крупные коллекции, так и небольшие хранилища исследовательских и образовательных учреждений со всего мира. В базе представлено 47 альгологических коллекций и 80 коллекций микроорганизмов, которые также включают культуры микроводорослей и цианобактерий. В России зарегистрировано всего 30 биологических коллекций; фонды только 13 из них включают штаммы водорослей. Самый распространённый способ хранения культур микроводорослей — метод их периодических пересевов на жидкие среды или агар. Его используют в 127 коллекциях (99 % от общего количества в каталоге). Также применяют криоконсервацию — в 33 коллекциях (27 %), лиофилизацию — в 13 (11 %), L-высушивание — в 5 (4 %), замораживание — в 19 (16 %), иммобилизацию в альгинатных бусинках — в 1 (0,8 %). Между тем при использовании этих методов изменяются морфологические и функциональные свойства клеток сохраняемых культур и происходит их измельчание. Кроме того, поддержание культур в жизнеспособном состоянии трудоёмко и требует дорогостоящего оборудования. При этом хранение микроводорослей, переведённых в состояние ангидробиоза путём их обезвоживания, просто и экономически выгодно. Ангидробиоз — глубокое и длительное торможение метаболизма, обратимое при благоприятных условиях; это достаточно распространённое явление в природе. Единственная коллекция из базы WDCM CCINFO, для которой применяют способ перевода клеток в покоящееся состояние путём ангидробиоза (для почвенных водорослей) — коллекция культур водорослей Киевского национального университета (ACKU WDCM 994). Многолетние опыты по переводу микроводорослей в состояние ангидробиоза позволили разработать метод их длительного хранения без использования питательных сред, включающий перевод клеток в состояние ангидробиоза, их сохранение в дегидратированном состоянии и последующее выведение в активную культуру. С целью поддержания альгологического биоразнообразия на базе ФИЦ ИнБЮМ создано хранилище микроводорослей, переведённых в состояние ангидробиоза; их при необходимости можно вывести в активные культуры. Объектами стали морские одноклеточные водоросли, а также пресноводные и галобные виды низших фототрофов, перспективные для аквакультуры и биотехнологии. Культуры получены в виде инокулята из коллекции живых культур планктонных микроводорослей ФИЦ ИнБЮМ. Водоросли выращивали в накопительном режиме при постоянном освещении. Биомассу собирали во время культивирования альгологически чистых культур микроводорослей на стадии замедления роста или на стационарной стадии. Клетки отделяли от культуральной среды центрифугированием или путём их фильтрации на планктонном сите. Затем водоросли обезвоживали и хранили в герметичных зиплок-пакетах, помещённых в пластиковые ёмкости объёмом от 100 до 500 мл, при температуре +18...+21 °C в темноте в специально оборудованном помещении. Основная часть коллекции представлена штаммами из отделов Chlorophyta, Cyanophyta, Bacillariophyta, Rodophyta. В статье приведены список видов и количество сохраняемых изолятов, представлена информация о формах хранения, описан технологический регламент обслуживания и пополнения хранилища ангидробиозных культур. Хранилище находится на стадии формирования. Его будущее связано с расширением фонда за счёт морских, пресноводных и галобных видов. Оптимизация способа обезвоживания позволит перевести в состояние ангидробиоза микроводоросли, относящиеся к разным систематическим отделам.
Аннотация (alternative)
Reliable preservation of microalgae cultures and creation of genetic banks of strains is one of the important tasks of modern biology. To date, 792 collections of various cultivated organisms from 76 countries are registered in the catalog of the World Federation for Culture Collections in the WDCM CCINFO database. This is the most extensive consolidated database of culture collections, which includes both well-known large collections and small repositories of research and educational institutions from all over the world. The database contains 47 algological collections and 80 collections of various microorganisms, which also include microalgae and cyanobacteria cultures. Only 30 biological collections are registered in Russia, from which only 13 contain algae strains. The most common technique of microalgae cultures storage is the method of their periodic re-sowing onto liquid media or agar. It is used in 127 collections (99 % of the total number in the catalog). Other methods used are: cryopreservation – in 33 collections (27 %), lyophilization – in 13 (11 %), L-drying – in 5 (4 %), freezing – in 19 (16 %), and immobilization in alginate beads – in 1 (0.8 %). However, when using these methods, there is a change in morphological and functional features of cells of the cultures stored, as well as their shredding. In addition, cultures maintaining in a viable state is time-consuming and requires expensive equipment. Preservation of microalgae, transferred to the state of anhydrobiosis by dehydration, is simple and cost-effective. Anhydrobiosis is a deep and long-term inhibition of metabolism, reversible under favorable conditions; it is a quite common phenomenon in nature. The only collection in the WDCM CCINFO database that applies the method of transferring cells to a resting state (for soil algae) is the collection of algae cultures of the National University of Kyiv (ACKU WDCM 994). Many years of experiments on the transfer of microalgae to the state of anhydrobiosis allowed us to develop a method of long-term preservation of microalgae without the use of nutrient media. This technique includes cells transfer to the state of anhydrobiosis, their preservation in a dehydrated state, and subsequent removal to an active culture. In order to preserve algological biodiversity, IBSS RAS created a repository of microalgae transferred to the state of anhydrobiosis, which can be converted to active cultures if necessary. The objects of the repository were marine unicellular algae, as well as freshwater and halobic species of lower phototrophs which are perspective for biotechnology and aquaculture. The cultures were obtained as an inoculum from IBSS RAS collection of live cultures of planktonic microalgae. The algae were grown in an accumulative mode under constant lighting. The biomass was collected during cultivation of algologically pure microalgae cultures at the growth retardation or at the stationary stage. Cells were separated from the culture medium by centrifugation or by filtering them on a plankton sieve. Then the algae were dehydrated and maintained in hermetic zipper bags placed in plastic containers of 100 to 500 ml, at a temperature of +18...+21 °C in the dark in a specially equipped room. The main part of the collection is represented by strains from the phyla Chlorophyta, Cyanophyta, Bacillariophyta, and Rodophyta. The list of species, the number of isolates stored, and the information on preservation forms are provided in this article. The technological regulations for maintenance and replenishment of the storage of anhydrobiotic cultures are described. The repository is at the stage of formation. Its future lies in the fund expansion to include marine, freshwater, and halobic species. Optimization of the dehydration method will allow the transfer of microalgae belonging to different systematic phyla to the state of anhydrobiosis.
Ключевые слова
микроводоросли, ангидробиоз, жизнеспособность, дегидратация, хранение микроводорослей и цианобактерий
Библиографическое описание
Харчук И. А. Хранилище ангидробиозных культур микроводорослей и цианобактерий Института биологии южных морей имени А. О. Ковалевского РАН // Морской биологический журнал. - 2020. - Т. 5, № 1. - С. 90-98. https://doi.org/10.21072/mbj.2020.05.1.09