|
 |
|
по Материалам XVIII Международной научной конференции диатомологов «Диатомовые водоросли: морфология, биология, систематика, экология, флористика, палеогеография, биостратиграфия», посвящённой памяти выдающихся российских диатомологов Н.И. Стрельниковой и Л.Я. Каган (28.08.2023 - 03.09.2023) Разнообразие жирных кислот диатомовых водорослей
Мальцев Е.И., Кривова З.В., Мальцева С.Ю., Куликовский М.С. Yevhen I. Maltsev, Zinaida V. Krivova, Svetlana Y. Maltseva,
Институт физиологии растений имени К.А. Тимирязева РАН (Москва, Россия)
УДК 577.115.3
Изучение состава жирных кислот общих липидов в биомассе центрических и пеннатных диатомовых водорослей позволило проанализировать биотехнологический потенциал 62 штаммов микроводорослей, выделенных из разнотипных экосистем. Установлено, что профили жирных кислот диатомовых водорослей в первую очередь богаты длинноцепочечными жирными кислотами (до 97,9% от общего количества), в меньшей степени – жирными кислотами с средней и очень длинной цепью. У исследованных штаммов содержание омега-3 жирных кислот достигало 38,7%. Учитывая полученные результаты сделан вывод, что среди изученных диатомовых водорослей присутствуют ценные для биотехнологии штаммы. Ключевые слова: биотехнология; общие липиды; омега-3; продуценты
Жирные кислоты, выполняя структурную, энергетическую и регуляторную функции, являются одними из ключевых соединений, обеспечивающих физиологически нормальное функциональное состояние клеток водорослей, а также выступают маркером их метаболического статуса (de Carvalho, Caramujo, 2018). Кроме того, регуляция соотношения насыщенные-ненасыщенные жирные кислоты в составе клеточных структур обеспечивает адаптационную функцию клетки к пероксидному окислению и спровоцировавшему его стрессу. Следовательно изучение состава жирных кислот культуры водорослей позволяет оценить ее функциональное состояние, стадию роста и характер реализации защитных функций. Всего проведено изучение состава жирных кислот общих липидов 62 штаммов почвенных, пресноводных и солоноводных диатомовых водорослей. В составленных профилях присутствовали основные группы жирных кислот: с средней цепью (10–14 атомов углерода), длинной (16–18 атомов углерода) и очень длинной цепью (более 20 атомов углерода) (Maltsev, Maltseva, 2021). Жирные кислоты с короткой цепью (6–8 атомов углерода) не были обнаружены. Жирные кислоты со средней длиной цепи достаточно часто отмечались в составе липидов исследованных штаммов микроводорослей, но в незначительных количествах. Каприновая 10:0 кислота обнаружена у диатомовых водорослей в диапазоне 0,2–0,3% от общего количества жирных кислот с максимальным значением у почвенного штамма VP290 Pinnularia vietnamogibba Kezlya, Maltsev, Krivova et Kulikovskiy (Kezlya et al., 2022). Лауриновая 12:0 кислота отмечена в профилях с концентрацией 0,1–3,1%, при этом ее наибольшее количество наблюдалось в биомассе пресноводного штамма B734 Pinnularia sp. Среди жирных кислот со средней длиной цепи наибольшие концентрации обнаружены для миристиновой 14:0 кислоты – 0,1–14,4%, при этом присутствовала она в профилях 95% изученных штаммов. Максимальными концентрациями 14:0 кислоты характеризовались штаммы морских и солоноводных диатомовых водорослей: 10,6% у штамма svn307 Halamphora sp., 11,0% у mns105 Nitzschia pusilla Grunow и 14,4% у krs12 Halamphora sp. В целом известно, что диатомовые водоросли могут накапливать достаточно большие концентрации миристиновой 14:0 кислоты, например, Nitzschia palea (Kützing) W.Smith – до 26,1% (Lang et al., 2011), Chaetoceros sp. CS256 – 23,6% (Renaud et al., 2002). Среди мононенасыщенных среднецепочечных жирных кислот обнаружена небольшая концентрация 14:1n-7 кислоты у морского штамма svn529 Karayevia sp. Длинноцепочечные жирные кислоты синтезируются в пластидах эукариотических водорослей и составляют основу их жирнокислотных профилей (Maltsev, Maltseva, 2021). В исследуемой выборке суммарное содержание длинноцепочечных жирных кислот было в диапазоне 71,7–97,9% с максимальным значением у почвенного штамма MZ–BH44 Hantzschia sp. При этом нами отмечено разное соотношение между С16 и С18 жирными кислотами. Некоторые проанализированные штаммы водорослей характеризовались накоплением преимущественно С16 жирных кислот в сравнении с С18 – в первую очередь это солоноводные штаммы. Так, у штамма svn513 Amphora cf. makarovae содержание С16 жирных кислот составляло 80,4%, у штамма mns86 Nitzschia sp. – 80,8%, а максимум зафиксирован у штамма mns67 Stephanocyclus meneghiniana (Kützing) Kulikovskiy, Genkal et Kociolek – 83,7%. Повышенная способность диатомовых водорослей к накоплению C16 жирных кислот отмечалась и ранее, однако с меньшими значениями, например, в профиле жирных кислот Chaetoceros sp. их было 55,2% (Renaud et al., 2002). Наоборот, преобладание С18 жирных кислот в сравнении с С16 установлено для почвенных диатомовых водорослей. Например, у штамма VP249 Humidophila sp. отмечено содержание C18 жирных кислот на уровне 64,2%. Близкими значениями характеризовался штамм VP280 Pinnularia insolita Kezlya, Maltsev, Krivova et Kulikovskiy – 66,0%, а максимальная концентрация C18 жирных кислот обнаружена в биомассе штамма VP289 Pinnularia microgibba Kezlya, Maltsev, Krivova et Kulikovskiy – 73,1% (Kezlya et al., 2022). У диатомовых водорослей жирные кислоты с очень длинной углеродной цепью разнообразны и могут накапливаться в значительных количествах (Lang et al., 2011). Максимальное содержание бегеновой 22:0 кислоты (3,1%) обнаружено в биомассе штамма B749 Pinnularia sp., а лигноцериновой 24:0 кислоты (4,6%) – у штамма svn307 Halamphora sp. Невысокие концентрации церотиновой 26:0 кислоты (0,2%) отмечены у штамма svn513 Amphora cf. makarovae. Лидерами по накоплению незаменимой омега-6 дигомо-γ-линоленовой 20:3n-6 кислоты были штаммы B675 и B734 – пресноводные представители рода Pinnularia Ehrenberg, в профилях которых данной кислоты было 4,0–5,6%. Наибольшим содержанием (5,1–7,7%) ценной арахидоновой 20:4n-6 кислоты характеризовались штаммы mns7 и mns105 Nitzschia pusilla, VP298 Fallacia sp. с максимальным значением у штамма mns7. Значимые концентрации (4,1 и 8,4%) омега-6 докозатетраеновой 22:4n-6 кислоты зафиксированы в биомассе пресноводных центрических диатомовых водорослей: M243 Cyclostephanos invisitatus (M.H.Hohn et Hellerman) E.C.Theriot, Stoermer et Håkanasson и ryb101 Stephanodiscus sp. Активным синтезом незаменимой омега-3 эйкозапентаеновой 20:5n-3 кислоты отличались пресноводные центрические штаммы ryb117 и ryb415 Cyclotella sp., которые накапливали данную кислоту в диапазоне 15,0–18,9% от общего содержания жирных кислот. Обнаружено, что ценная докозапентаеновая 22:5n-3 кислота в небольших количествах (до 3,8%) может синтезироваться штаммом диатомовых водорослей M189 Cyclostephanos invisitatus. Незаменимая омега-3 докозагексаеновая 22:6n-3 кислота в незначительных количествах накапливается в биомассе солоноводных пеннатных штаммов svn544 и svn532 Navicula salinicola Hustedt – до 1,2% и у центрических пресноводных штаммов из рода Cyclotella (Kützing) Brébisson – до 2,5%. Общей чертой всех изученных профилей жирных кислот является доминирование насыщенных жирных кислот у почвенных штаммов в диапазоне от 53,2% до 92,4%. При этом у пресноводных штаммов насыщенные жирные кислоты составляли меньшую часть – от 11,5 до 63,1% общего количества жирных кислот. У данной группы диатомовых водорослей значительно больше отмечено мононенасыщенных жирных кислот – в диапазоне 14,0–64,5%. У солоноводных штаммов помимо насыщенных жирных кислот (до 81,3%) также обнаружено высокое содержание полиненасыщенных жирных кислот (до 33,7%). У исследованных штаммов содержание омега-3 жирных кислот было в пределах 0,2–38,7% с минимальным значение у почвенного штамма MZ–BH14 Hantzschia amphioxys (Ehrenberg) Grunow, а максимальным – у пресноводного штамма M189 Cyclostephanos invisitatus. В целом, учитывая полученные профили, можно сделать вывод, что среди изученных штаммов диатомовых водорослей присутствуют ценные продуценты жирных кислот для биотехнологической промышленности.
Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 23- 74-10081).
Список литературы
Статья поступила в редакцию 22.06.2023
Об авторах Мальцев Евгений Иванович – Yevhen I. Maltsev кандидат биологических наук, доцент ye.maltsev@gmail.com 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 Мальцева Светлана Юрьевна – SvetlanaY. Maltseva кандидат биологических наук svetadm32@gmail.com Куликовский Максим Сергеевич – Maxim S. Kulikovskiy доктор биологических наук max-kulikovsky@yandex.ru Корреспондентский адрес: 127276, Россия, Москва, Ботаническая ул., 35, ИФР РАН.
ССЫЛКА НА СТАТЬЮ: Мальцев Е.И., Кривова З.В., Мальцева С.Ю., Куликовский М.С. Разнообразие жирных кислот диатомовых водорослей // Вопросы современной альгологии (Issues of modern algology). 2023. № 2 (32). С. 189–191. URL: http://algology.ru/2087 DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2023-2(32)-189-191 EDN – TZTBWY При перепечатке ссылка на сайт обязательна
Fatty acids diversity of diatoms Yevhen I. Maltsev, Zinaida V. Krivova, Svetlana Y. Maltseva, Maxim S. Kulikovskiy Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS (Moscow, Russia)
Key words: biotechnology; total lipids; omega-3; producers
References
Authors Maltsev Yevhen I. ORCID – https://orcid.org/0000-0003-4710-319X Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS, Moscow, Russia ye.maltsev@gmail.com Krivova Zinaida V. ORCID – https://orcid.org/0000-0002-9928-4810 Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS, Moscow, Russia kosiapeya@mail.ru Maltseva SvetlanaY. ORCID – https://orcid.org/0000-0002-6060-3968 Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS, Moscow, Russia svetadm32@gmail.com 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: Maltsev Ye.I., Krivova Z.V., Maltseva S.Y., Kulikovskiy M.S. Fatty acids diversity of diatoms. Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). 2023. № 2 (32). P. 189–191. URL: http://algology.ru/2087 DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2023-2(32)-189-191 EDN – TZTBWY
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.
На ГЛАВНУЮ
К разделу ОБЗОРЫ, СТАТЬИ И КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
|
|
|
 | | ||
|
| ||