Продукционные характеристики полупроточной культуры Porphyridium purpureum (Bory) Drew et Ross при низкой освещённости
Production characteristics of Porphyridium purpureum (Bory) Drew et Ross semi-continuous culture at low irradiance
Production characteristics of Porphyridium purpureum (Bory) Drew et Ross semi-continuous culture at low irradiance
Дата
2022
Авторы (alternative)
Название журнала
Номер ISSN
Название тома
Издатель
Аннотация
Красная микроводоросль Porphyridium purpureum (Bory de Saint-Vincent, 1797) Drew et Ross, 1965 вызывает интерес у исследователей как источник разнообразных биологически ценных веществ, количество которых в её клетках определяется условиями культивирования. Содержание фикобилипротеинов в клетках P. purpureum непосредственно зависит от концентрации азота в культуральной среде и от уровня освещённости клеток. Полупроточный способ культивирования позволяет легко поддерживать эти параметры на заданном уровне. Целью работы было изучить рост культуры P. purpureum, накопление и продукцию пигмента B-фикоэритрина (B-ФЭ) при низкой поверхностной освещённости, когда скорости процессов фотодеструкции пигментов минимальны. P. purpureum выращивали методом полупроточного (квазинепрерывного) культивирования при удельной скорости протока среды 0,1 и 0,2 сут−1 и средней поверхностной освещённости 5 и 25 Вт·м−2. Продуктивность культуры P. purpureum увеличивалась в 1,6–1,7 раза как с ростом поверхностной освещённости с 5 до 25 Вт·м−2, так и с увеличением удельной скорости протока среды с 0,1 до 0,2 сут−1. Максимальные значения продуктивности для условий эксперимента (0,21 г·л−1·сут−1) отмечены в варианте с освещённостью 25 Вт·м−2 и 20%-ной скоростью обмена среды, однако они были ниже расчётных в 1,5–2 раза. Содержание белка и B-ФЭ в клетках P. purpureum снижалось как с ростом поверхностной освещённости (на 15–20 %), так и с увеличением скорости обмена среды (в 1,5 раза) для всех вариантов. Изменения содержания белка и B-ФЭ в культуре P. purpureum также имели однонаправленный характер, и в основном он соответствовал характеру изменения плотности культуры P. purpureum. Продуктивность порфиридиума по B-ФЭ увеличивалась в 1,5–1,9 раза с ростом поверхностной освещённости с 5 до 25 Вт·м−2. Максимальная продуктивность P. purpureum по B-ФЭ (13 мг·л−1·сут−1) зарегистрирована для вариантов эксперимента с поверхностной освещённостью 25 Вт·м−2 (0,1 и 0,2 сут−1). Повышение удельной освещённости клеток порфиридиума в эксперименте с 7 до 26 Вт·г−1 вызывало увеличение продуктивности по биомассе в 2,6 раза, по B-ФЭ — в 1,8 раза, по белку — в 1,7 раза. Показано, что фактором, определявшим продукционные характеристики исследованной культуры в опыте, являлся световой, что подтверждено полученными экспериментальными данными.
Аннотация (alternative)
The red microalga Porphyridium purpureum (Bory de Saint-Vincent, 1797) Drew et Ross, 1965 is of great interest to researchers as a source of various biologically valuable substances, with their content in cells being determined by cultivation conditions. Phycobiliproteins concentration in P. purpureum cells depends directly on nitrogen concentration in the culture medium and cell irradiance. Semi-continuous cultivation allows maintaining these parameters at a level given. The aim of the work was to study P. purpureum culture growth and B-phycoerythrin (B-PE) accumulation and production at low irradiance, with minimal rates of pigment photodestruction. P. purpureum semi-continuous (quasi-continuous) cultivation was carried out at a specific flow rate of 0.1 and 0.2 day−1 and mean surface irradiance of 5 and 25 W·m−2. P. purpureum culture productivity increased by 1.6–17 times both with a rise in surface irradiance 5 to 25 W·m−2 and an increase in the medium specific flow rate 0.1 to 0.2 day−1. Maximum productivity values for the experimental conditions (0.21 g·L−1·day−1) were recorded at 25 W·m−2 and 20 % medium specific flow rate, but those were 1.5–2 times lower than the precalculated ones. In P. purpureum cells, protein and B-PE concentrations decreased both with an increase in surface irradiance (by 15–20 %) and with a rise in a specific flow rate (by 1.5 times) for all the variants. The shifts in protein and B-PE concentration in P. purpureum culture had a unidirectional character as well; those mainly corresponded to the shift in the culture density. P. purpureum B-PE productivity increased by 1.5–1.9 times with a rise in surface irradiance 5 to 25 W·m−2. Maximum B-PE productivity (13 mg·L−1·day−1) was recorded for the variants of the experiment with a surface irradiance of 25 W·m−2 (0.1 and 0.2 day−1). An increase in specific irradiance of P. purpureum cells 7 to 26 W·g−1 resulted in a rise in biomass productivity by 2.6 times; in B-PE productivity, by 1.8 times; and in protein productivity, by 1.7 times. In the experiment, irradiance was the factor determining the production characteristics of P. purpureum culture, and it was confirmed by the data obtained.
Ключевые слова
Porphyridium purpureum, плотность культуры, белок, фикобилипротеины, B-фикоэритрин, продуктивность
Библиографическое описание
Боровков А. Б., Гудвилович И. Н., Новикова Т. М., Климова Е. В. Продукционные характеристики полупроточной культуры Porphyridium purpureum (Bory) Drew et Ross при низкой освещённости // Морской биологический журнал. 2022. Т. 7, № 1. С. 3-13. https://doi.org/10.21072/mbj.2022.07.1.01