Особенности вторичного каротиногенеза у зелѐных микроводорослей : автореф. дис... канд. биол. наук
Features of secondary carotenogenesis in green microalgae
Features of secondary carotenogenesis in green microalgae
Дата
2014
Авторы
Авторы (alternative)
Название журнала
Номер ISSN
Название тома
Издатель
Севастополь
Аннотация
Получены новые данные, характеризующие динамику морфометрических и физиолого-биохимических характеристик вторичного каротиногенеза (ВКРГ) и сопряжѐнных с ним физиологических процессов у 4 видов микроводорослей из двух массовых, эволюционно удалѐнных порядков Chlorophyceae – Volvocales (Ettlia carotinosa) и Scenedesmales Kostikov (Scenedesmus rubescens, Pseudospongiococcum protococcoides и Bracteacoccus minor) при различных моделях абиотического стресса. Показано, что ВКРГ у всех микроводорослей, независимо от их таксономического и экологического статуса, характеризуется рядом общих черт, а именно: высокая устойчивость клеток к стрессу; противоположная направленность динамики содержания фотосинтетических пигментов и вторичных каротиноидов (ВКР) в формирующихся спорах; тесное сопряжение процессов накопления ВКР и сухого вещества и характерные изменения его состава – увеличение массовой доли общих липидов и углеводов на фоне снижения содержания белка; технологически значимый выход липидов 187-329 мг·л-1·сут-1. К специфическим чертам адаптивного ответа E. сarotinosa на стресс-индукцию ВКРГ относятся: активный спорогенез, уменьшение средних объѐмов клеток в 1,8-6,8 раза; более высокая, чем у сценедесмальных видов, объѐмная скорость накопления суммарных каротиноидов (∑КР) с максимумом в варианте FeSO4+H2O2 (63,9·10-3 пг·мкм-3·сут-1); определяющая роль моноэфиров астаксантина (АСТ) в формировании цитоплазматического пула ВКР; наличие в их составе эфиров адонирубина (10-12 % от ∑КР). К характерным особенностям стресс-реакции Scenedesmales относятся: существенное увеличение объѐмов клеток (в 2,0-3,5 раза), наличие полного набора интермедиатов биосинтеза АСТ (50-75 % от ∑КР), значительное количество кантаксантина (9-17 % от ∑КР). Кроме того, у каждого из видов фракционный состав ВКР характеризовался одним или несколькими отличительными признаками: необычно высокое для продуцентов АСТ содержание β-каротина у S. rubescens (30,6-34,0 % от ∑КР); высокая доля первичных ксантофиллов у P. protococcoides (17,2-21,6 % от ∑КР); преимущественное запасание АСТ в форме диацильных эфиров у B. minor (38,7-42,3% ∑КР); аномально высокое содержание (23,6-31,8 % от суммы) свободных форм АСТ и адониксантина у S. rubescens и P. protococcoides.
Аннотация (alternative)
The thesis presents new data on the dynamics of morphometric, physiological and biochemical characteristics of secondary carotenogenesis (SCARG) and associated physiological processes in 4 species of microalgae from two large, evolutionarily distant orders of Chlorophyceae – Volvocales (Ettlia carotinosa) and Scenedesmales Kostikov (Scenedesmus rubescens, Pseudospongiococcum protococcoides and Bracteacoccus minor) under different models of abiotic stress. It is shown that SCARG in all microalgae, regardless of their taxonomic and ecological status are characterized by a number of common features. These include: high cell resistance to stress; opposite trends of content of photosynthetic pigments and secondary carotenoids (SCAR) in forming spores; close coupling between secondary carotenoids and dry matter (DM) accumulation in cells and characteristic changes in DM composition – increasing the abundance of total lipids and carbohydrates against a background of decrease in protein level; technologically significant yield of lipids (187-329 mg·L-1·day-1). Specific features of the adaptive stress response of E. sarotinosa include active sporogenesis, which leads to a decrease in the average cell volume 1.8-6.8 times; higher than that of Scenedesmales species volumetric rate of total carotenoids (tCAR) accumulation with a maximum in the variant of FeSO4+ H2O2 (63,9·10-3·mm-3 ·day-1); critical role of astaxanthin (AST) monoesters in the formation of cytoplasmic pool of SCAR; presence of adonirubin esters in SCAR composition (10-12% of tCAR). The characteristic features of the stress response of the investigated Scenedesmales species, differing them from the AST producers from order Volvocales, includes: a substantial increase in the cell volume (2.0-3.5 times); a wider range of SCAR, which includes a complete set of biosynthetic intermediates of AST (50 - 75% of tCAR); the presence of significant amounts of canthaxanthin (9 -17% of tCAR). In addition, each of investigated species was characterized by one or more distinguishing features of secondary carotenoid composition: unusual for AST producers high level of β-carotene in S. rubescens (30,6-34,0% of tCAR); high abundance of polar xanthophylls in P. protococcoides (17,2-21,6% of tCAR); predominant storage of AST in the form of diacyl esters in B. minor (38,7-42,3% tCAR); abnormally high levels (23,6-31,8% of tCAR) of the free forms of astaxanthin and adonixanthin in S. rubescens and P. protococcoides.
Ключевые слова
зелѐные микроводоросли, модельный абиотический стресс, морфо-физиологические адаптации, вторичный каротиногенез, кетокаротиноиды, астаксантин
Библиографическое описание
Челебиева Э. С. Особенности вторичного каротиногенеза у зелѐных микроводорослей : автореф. дис... канд. биол. наук: 03.02.10 - гидробиология. - Севастополь, 2014. - 24 с. https://repository.marine-research.ru/handle/299011/6931