Кривова З.В., Мальцев Е.И., Кезля Е.М., Куликовский М.С.

Zinaida V. Krivova, Yevhen I. Maltsev, Elena M. Kezlya, Maxim S. Kulikovskiy

Институт физиологии растений имени К.А. Тимирязева РАН (Москва, Россия)

УДК 581.192.2

Диатомовые водоросли являются одной из самых широкораспространенных и разнообразных групп водорослей. Однако и сейчас количество работ, посвященных изучению их жирнокислотного состава, невелико. В данной работе проведено исследование профилей жирных кислот двух почвенных и одного пресноводного штаммов рода Mayamaea. Несмотря на то, что штаммы были выделены из разных экосистем, отмечены лишь незначительные отличия в составленных профилях жирных кислот. В ходе работы выявлено, что доминантными для исследуемых объектов являются насыщенные пальмитиновая и стеариновая жирные кислоты и мононенасыщенная пальмитолеиновая.

Ключевые слова: Mayamaeya; Байкал; диатомовые водоросли; жирные кислоты; почва

Род Mayamaeya относится к порядку Naviculales. Род включает в себя мелкоклеточные виды, имеющие эллиптическую форму. К специфическим морфологическим характеристикам представителей рода относится строение порового аппарата и наличие ярко выраженного стернума (Kezlya et al., 2020). Представители рода сходны по аутэкологии: предпочитают местообитания с переменной влажностью, например, супралитораль или почва. Также часто отмечаются в полисапробных зонах. Некоторые виды являются аэрофилами (Lange Bertalot et al., 2003). Для большинства видов Mayamaeya состав жирных кислот (ЖК) общих липидов в биомассе неизвестен. В литературе есть данные о профиле жирных кислот почвенного штамма Mayamaea terrestris. Для него доминантными показаны насыщенная пальмитиновая кислота и мононенасыщенная пальмитиновая, также он накапливал полиненасыщенную омега-3 эйкозопентаенвую ЖК (Мальцев и др., 2019). Также, для штамма Mayamaea sp. JPCC CTDA0820, описано, что нитратное голодание незначительно замедляет прирост биомассы, при этом происходит заметное увеличение концентрации липидов (Nakayasu et al., 2023).

Материалом для данной работы послужили штаммы диатомовых водорослей, выделенные из почвенных и пресноводных проб. Изоляция отдельных клеток диатомовых водорослей проводилась с помощью микропипетки под световым инвертированным микроскопом Zeiss AxioScope A1 (Германия) с очищением каждой клетки в нескольких каплях дистиллированной воды. Альгологически чистые монокультуры водорослей содержались в жидкой среде WARIS-H+Si (McFadden et al., 1986) в колбах Эрленмейера (250 мл) при 25 °C и постоянном освещении 100 мкмоль фотонов м⁻² с⁻¹. Таксономическое положение штаммов определялось с помощью анализа морфологии с использованием микроскопа Zeiss AxioScope A1 (Германия), а также молекулярно-филогенетических исследований. Выделение ДНК из диатомовых водорослей производилось набором InstaGene Matrix (BIORAD, США) в соответствии с протоколом производителей. Последовательности, кодирующие баркодинговый регион V4 гена 18S рРНК (390–410 н.), были амплифицированы с использованием праймеров D512 и D978 (Zimmermann et al., 2015). Последовательности, кодирующие хлоропластный ген rbcL, были амплифицированы с помощью праймеров rbcL404 (Ruck et al., 2011) и rbcL1255 (Alverson et al., 2007). Штаммы были проанализированы после достижения стационарной фазы роста. Для получения жирнокислотных профилей использовался метод экстрагирования метиловых эфиров жирных кислот (МЭЖК) с помощью гексана. Состав МЭЖК определяли с использованием ГХ-МС (газовая хроматография/масс-спектрометрия) на приборе Agilent 7890A GC (Agilent Technologies, Inc., США) с 60-м капиллярной колонкой DB-23 с внутренним диаметром 0,25 мм.

В работе сравнивали состав жирных кислот двух почвенных штаммов: Mayamaea sp. VP580 (тропический лес, Вьетнам), Mayamaea fossalis MZ–BL (искусственное лиственное насаждение в степной зоне, Запорожская обл.) и одного пресноводного – Mayamaea sp. B596 (планктон, озеро Байкал). Для исследуемых штаммов было показано, что основными в профилях жирных кислот были насыщенные пальмитиновая (16,41%; 21,54%; 19,63%), стеариновая (28,25%; 41,44%; 36,52%) и мононенасыщенная пальмитолеиновая (24,74%; 24,68%; 31,95%) жирные кислоты. У всех штаммов была обнаружена полиненасыщенная омега-6 линолевая кислота, но только у В596 в значимой концентрации (9,74%; 0,37%; 0,49%). Также описанные штаммы накапливают незначительные проценты (менее 5%) насыщенных лауриновой, миристиновой (кроме В596 – 6,87%) и арахиновой ЖК. Также в профиле ЖК штамма В596 обнаружены невысокие концентрации длинноцепочечных полиненасыщенных омега-3 α-линоленовой (3,87%) и омега-6 арахидоновой (4,14%) кислот. У штаммов VP580 и MZ_BL отмечена мононенасыщенная омега-9 линолевая кислота (6,15%; 2,76%). По результатам работы можно сделать вывод – несмотря на то, что штаммы были выделены из разных местообитаний и, вероятно, относятся к разным видам, у них присутствуют общие тенденции к синтезу жирных кислот. Штаммы накапливают высокие концентрации насыщенных и мононенасыщенных жирных кислот и практически не запасают полиненасыщенные. Следовательно, при дальнейшем изучении данных штаммов стоит делать акцент на их практическом применении в качестве продуцентов насыщенных жирных кислот, например, при производстве биотоплива.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 23-74-10081).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данной статье.

Список литературы

1. Мальцев Е.И., Шкурина Н.А., Куликовский М.С. Использование диатомовых водорослей при повышении эффективности кормов для аквакультуры //Вопросы современной альгологии. 2019. Т.20, №2. С. 303–307. DOI: https://doi.org/10.33624/2311-0147-2019-2(20)-303-307.
2. Alverson A.J., Jansen R.K., Theriot E.C. Bridging the Rubicon: phylogenetic analysis reveals repeated colonizations of marine and fresh waters by thalassiosiroid diatoms // Molecular phylogenetics and evolution. 2007. V.45, №1. P. 193–210. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ympev.2007.03.024.
3. Kezlya E., Glushchenko A., Kociolek J.P., Maltsev Y., Martynenko N., Genkal S., Kulikovskiy M. Mayamaea vietnamica sp. nov.: a new terrestrial diatom (Bacillariophyceae) species from Vietnam // Algae. 2020. V.35, №4. P. 325–335. DOI: https://doi.org/10.4490/algae.2020.35.11.23
4. Lange B.H., Cavacini P., Tagliaventi N., Alfinito S. Diatoms of Sardinia: rare and 76 new species in rock pools and other ephemeral waters // Diatoms of Sardinia: Rare and 76 New Species in Rock Pools and Other Ephemeral Waters. – ARG GANTNER, 2003. – 438 p.
5. McFadden G.I., Melkonian M. Use of Hepes buffer for microalgal culture media and fixation for electron microscopy // Phycologia. 1986. V. 25, № 4. P. 551–557. DOI: https://doi.org/10.2216/i0031-8884-25-4- 551.1
6. Nakayasu M., Amano M., Tanaka T., Shimakawa G., Matsuda Y. Different responses of photosynthesis to nitrogen starvation between highly oil-accumulative diatoms, Fistulifera solaris and Mayamaea sp. JPCC CTDA0820 // Marine Biotechnology. 2023. V.25, №2. P. 272–280. DOI: https://doi.org/10.1007/s10126-023- 10203-w
7. Ruck E.C., Theriot E.C. Origin and evolution of the canal raphe system in diatoms // Protist. 2011. V.162, №5. P. 723–737. DOI: https://doi.org/10.1016/j.protis.2011.02.003
8. Zimmermann J., Glöckner G., Jahn R., Enke N., Gemeinholzer B. Metabarcoding vs. morphological identification to assess diatom diversity in environmental studies // Molecular ecology resources. 2015. V.15, №3. P. 526–542. DOI: https://doi.org/10.1111/1755-0998.12336

Статья поступила в редакцию 25.06.2023
Статья принята к публикации 15.08.2023

Об авторах

Кривова Зинаида Викторовна – Zinaida V. Krivova

научный сотрудник, Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, Москва, Россия (Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS, Moscow, Russia)

kosiapeya@mail.ru

Мальцев Евгений Иванович – Yevhen I. Maltsev

кандидат биологических наук, доцент
ведущий научный сотрудник, Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, Москва, Россия (Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS, Moscow, Russia)

ye.maltsev@gmail.com

Кезля Елена Михайловна – Elena M. Kezlya

кандидат биологических наук
старший научный сотрудник, Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, Москва, Россия (Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS, Moscow, Russia)

melosira@mail.ru

Куликовский Максим Сергеевич – Maxim S. Kulikovskiy

доктор биологических наук
главный научный сотрудник, зав. Лабораторией молекулярной систематики водных растений, Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН, Москва, Россия (Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS, Moscow, Russia)

max-kulikovsky@yandex.ru

Корреспондентский адрес: 127276, Россия, Москва, Ботаническая ул., 35, ИФР РАН.

ССЫЛКА НА СТАТЬЮ:

Кривова З.В., Мальцев Е.И., Кезля Е.М., Куликовский М.С. Сравнение профилей жирных кислот штаммов диатомовых водорослей рода Mayamaeya // Вопросы современной альгологии (Issues of modern algology). 2023. № 2 (32). С. 182–184. URL: http://algology.ru/2085

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2023-2(32)-182-184

EDN – VUWIGS

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

Fatty acids composition of diatoms from the genus Mayamaeya

Zinaida V. Krivova, Yevhen I. Maltsev, Elena M. Kezlya, Maxim S. Kulikovskiy

Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS (Moscow, Russia)

Diatoms are the one of the most widespread and diverse groups of algae. However, even now the numbers of the works devoted to the study of their fatty acid composition isn’t enough. In this paper, the fatty acid profiles of soil and freshwater strains of the genus Mayamaea were described. Despite the fact that the strains were isolated from different ecosystems, minor differences in the compiled fatty acid profiles were noted. In the course of the work, it was revealed that saturated palmitic and stearic acids and monounsaturated palmitoleic acid are dominant for the studied objects.

Key words: Mayamaeya; Baikal; diatoms; fatty acids; soil

References

1. Alverson A.J., Jansen R.K., Theriot E.C. Bridging the Rubicon: phylogenetic analysis reveals repeated colonizations of marine and fresh waters by thalassiosiroid diatoms. Molecular phylogenetics and evolution. 2007. V.45, №1. P. 193–210. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ympev.2007.03.024
2. Kezlya E., Glushchenko A., Kociolek J.P., Maltsev Y., Martynenko N., Genkal S., Kulikovskiy M. Mayamaea vietnamica sp. nov.: a new terrestrial diatom (Bacillariophyceae) species from Vietnam. Algae. 2020. V.35, №4. P. 325–335. DOI: https://doi.org/10.4490/algae.2020.35.11.23
3. Lange B.H., Cavacini P., Tagliaventi N., Alfinito S. Diatoms of Sardinia: rare and 76 new species in rock pools and other ephemeral waters. In: Diatoms of Sardinia: Rare and 76 New Species in Rock Pools and Other Ephemeral Waters. ARG GANTNER, 2003. 438 p.
4. Maltsev Ye.I., Shkurina N.A., Kulikovskiy M.S. The use of diatoms to improve the efficiency of feed for aquaculture. Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). 2019. № 2 (20). P. 303–307. URL: http://algology.ru/1549 DOI: https://doi.org/10.33624/2311-0147-2019-2(20)-303-307
   
5. McFadden G.I., Melkonian M. Use of Hepes buffer for microalgal culture media and fixation for electron microscopy. Phycologia. 1986. V. 25, № 4. P. 551–557. DOI: https://doi.org/10.2216/i0031-8884-25-4- 551.1
6. Nakayasu M., Amano M., Tanaka T., Shimakawa G., Matsuda Y. Different responses of photosynthesis to nitrogen starvation between highly oil-accumulative diatoms, Fistulifera solaris and Mayamaea sp. JPCC CTDA0820. Marine Biotechnology. 2023. V.25, №2. P. 272–280. DOI: https://doi.org/10.1007/s10126-023- 10203-w
7. Ruck E.C., Theriot E.C. Origin and evolution of the canal raphe system in diatoms. Protist. 2011. V.162, №5. P. 723–737. DOI: https://doi.org/10.1016/j.protis.2011.02.003
8. Zimmermann J., Glöckner G., Jahn R., Enke N., Gemeinholzer B. Metabarcoding vs. morphological identification to assess diatom diversity in environmental studies Molecular ecology resources. 2015. V.15, №3. P. 526–542. DOI: https://doi.org/10.1111/1755-0998.12336

Authors

Krivova Zinaida V.

ORCID – https://orcid.org/0000-0002-9928-4810

Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS, Moscow, Russia

kosiapeya@mail.ru

Maltsev Yevhen I.

ORCID – https://orcid.org/0000-0003-4710-319X

Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS, Moscow, Russia

ye.maltsev@gmail.com

Kezlya Elena M.

ORCID – https://orcid.org/0000-0002-5263-9338

Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS, Moscow, Russia

melosira@mail.ru

Kulikovskiy Maxim S.

ORCID – https://orcid.org/0000-0003-0999-9669

Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS, Moscow, Russia

max-kulikovsky@yandex.ru

ARTICLE LINK:

Krivova Z.V., Maltsev Ye.I., Kezlya E.M., Kulikovskiy M.S. Fatty acids composition of diatoms from the genus Mayamaeya. Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). 2023. № 2 (32). P. 182–184. URL: http://algology.ru/2085

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2023-2(32)-182-184

EDN – VUWIGS

When reprinting a link to the site is required

Dear colleagues! If you want to receive the version of the article in PDF format, write to the editor, please and we send it to you with pleasure for free. 
Address - info@algology.ru

На ГЛАВНУЮ

Карта сайта

К разделу ОБЗОРЫ, СТАТЬИ И КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

КОНТАКТЫ

Email: info@algology.ru

Изготовление интернет сайта
5Dmedia

ЛИЦЕНЗИЯ

Эл N ФС 77-22222 от 01 ноября 2005г.

ISSN 2311-0147