|
 |
|
По Материалам XIХ Международной научной конференции диатомологов «Диатомовые водоросли: фундаментальные и прикладные исследования», посвященной 120-летию со дня рождения А.П. Жузе Биология, морфология и систематика Физиология питания и движение диатомовой водоросли Amphora sp.
Андреев В.П. Vladimir P. Andreev
ФГБВОУ ВО «Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова»
УДК 582.261.1+574.64
Изучена способность клеток бактериально чистой культуры Amphora sp., выделенной из бентоса Белого моря, к активному движению в различных условиях питания. Установлена возможность использовать фруктозу в качестве источника энергии, обеспечивающего функцию движения в темноте. На свету фруктоза не способна стимулировать рост числа клеток при частичном подавлении фотосинтеза. В этих условиях происходят изменения в пигментном составе, отражающие корректировку баланса между потоками энергии и электронов, направленные на снижение окислительной деструкции тилакоидных мембран, характерные для фотоавтотрофных условий. Показана возможность использования Amphora sp. в токсикологических исследованиях, посвященных выявлению присутствия в морской воде веществ, обладающих гербицидным действием и избирательно подавляющих фотосинтетический электронный транспорт от фотосистемы II. Способность к движению рассматривается как важный показатель состояния водорослей при оценке состояния среды. Ключевые слова: Amphora sp.; движение диатомовых водорослей; типы питания водорослей; диурон; биотестирование морской воды
Для биотестирования высокоминерализованных и морских вод широко применяются морские диатомовые водоросли, такие как Phaeodactylon tricornutum Bohlin, 1897. Ведущими показателями, используемыми для косвенной оценки качества воды, являются параметры роста диатомей (Стельмах, Ковригина, 2021). Однако рост многих диатомей, особенно видов с крупным размером клеток, таких как Pseudosolenia calcar-avis (Schultze) B.G. Sundström, 1858, часто доминирующей в черноморском фитопланктоне, сильно зависит от содержания биогенных элементов в среде и останавливается по мере их исчерпания. При этом на фоне относительно постоянной численности клеток их жизнеспособность сохраняется (Стельмах, 2022). Эти факты побуждают к поиску показателей, альтернативных параметрам роста. Ценным качеством пеннатных диатомей, позволяющим их использовать в токсикологических исследованиях, является способность к движению, по наличию которого можно делать вывод о сохранении жизнеспособности водорослей в тех или иных условиях. Структурой, обеспечивающей поступательность движения многих пеннатных диатомей, является шов – узкая продольная щель на поверхности кремнеземной створки (Лях, Сапожников, 2024). Клетка водоросли перемещается путем скольжения по субстрату за счет выделения через шов органического вещества, взаимодействующего с опорной поверхностью и гликопротеновой слизи, отрабатывающей эффект смазки (Bondoc-Naumovitz, Cohn, 2021; Poulsen et al., 2022). К числу объектов, обладающих способностью к данному типу движения, относятся многочисленные виды рода Amphora Ehr., одного из крупнейших родов этой группы водорослей, представители которого встречаются как в морских, так и в пресных водах. Цель работы – изучение физиологии питания и движения шовных пеннатных диатомей на предмет их использования в виде тест-объектов для оценки качества морской воды и присутствия в ней токсических веществ, обладающих гербицидным действием. Для достижения этой цели было необходимо: 1) выделить из природной среды бактериально чистую культуру диатомовой водоросли и определить ее таксономическую принадлежность; Для выделения культуры морских диатомовых водорослей в период отлива соскабливали плёнки обрастания камней средней литорали губы Чупа Кандалакшского залива Белого моря. Определение таксономической принадлежности осуществлено до рода (Диатомовые водоросли СССР, 1974). Накопительную культуру Amphora sp. получали посредством инокуляции собранным материалом природной морской воды с добавками Гольдберга. Получение бактериально чистой культуры проводили на стерильной агаризованной среде, содержащей искусственную морскую воду, путём многократных пересевов с отбором материала петлей на периферии растущей колонии. Принцип очистки основан на способности данного рода водорослей к скользящему движению по субстрату, в результате которого значительная часть клеток удаляется от первичного очага инокуляции, и, следовательно, от привнесённых в момент посева сопутствующих микроорганизмов, не способных к движению. Отбор материала для каждого очередного пересева проводили до того, как произойдёт зарастание всей поверхности агар-агара. Поскольку для активного движения клеток в любых условиях необходим источник энергии, изучение функции движения сопряжено с решением проблемы питания. Изучали влияние фруктозы (0,3%) на рост Amphora на свету и в темноте. После 14 суток роста на свету фруктоза не стимулирует прироста числа клеток по отношению к варианту без внесения сахара. Очевидно, что в этих условиях реализуется фотоавтотрофный тип питания, а иные механизмы энергообеспечения не задействуются. В темноте на минеральной среде фотоавтотрофный рост невозможен, в связи с чем в конце указанного периода наблюдали лизис клеток водорослей. После двух недель инкубации водорослей с фруктозой признаков лизиса не было. Напротив, клетки демонстрировали способность к движению, что может говорить об определенных способностях Amphora к хемогетеротрофному питанию и использованию сахара в качестве источника энергии. Во второй серии опытов оценивали влияние диурона (2,5×10˗7 М) – ингибитор транспорта электронов от фотосистемы II – на рост числа клеток и пигментный состав водорослей. После недельного выращивания число клеток Amphora sp. в варианте с гербицидом было в 2 раза меньше контрольного, что соответствует степени подавления диуроном фотосинтеза. За это время содержание хлорофилла «а» в расчете на 106 клеток в варианте с ингибитором несколько увеличилось по сравнению с контролем. Установлено также, что в присутствии диурона увеличивалось относительное содержание каротиноидов. На разностных спектрах поглощения (О‑К) выявлены пики в районе 450–460 нм, что говорит об актуализации фотопротекторной функции в присутствии ингибитора. Совокупность наблюдаемых изменений в пигментном составе типична для последствий действия различных факторов, вызывающих подавление фотосинтетического электронного транспорта и торможение цикла Кальвина, наблюдаемых у водорослей различных отделов. При этом в клетках активируется ряд фотозащитных и регуляторных механизмов, направленных на корректировку баланса между потоками энергии и электронов, и на снижение окислительной деструкции тилакоидных мембран, среди которых: 1) комплексная реорганизация ФС 2, включающая множественные пути функциональной инактивации и безопасной диссипации энергии; 2) значительное перераспределение энергии между фотосистемами; 3) перенаправление потоков электронного транспорта в хлоропласте на альтернативные пути (Антал, 2018). Напротив, относительное содержание хлорофилла «с» в варианте с диуроном снижалось. Вероятно, это объясняется тем, что дополнительный хлорофилл у Amphora функционально не тождественен хлорофиллу «b» зеленых и эвгленовых водорослей и его роль в адаптации к ингибитору фотосинтетического транспорта электронов иная. Проведенное исследование показало, что Amphora sp. может быть использована в качестве тест-объекта для оценки качества морской воды и присутствия в ней токсических веществ, обладающих гербицидным действием. Установлено также, что способность водорослей к движению является важным показателем сохранения жизнеспособности клеток, который, наряду с параметрами роста, может быть использован в токсикологических исследованиях.
Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов, требующего раскрытия в данном сообщении.
Список литературы
Статья поступила в редакцию 18.06.2025
Об авторе Андреев Владимир Павлович – Vladimir P. Andreev кандидат биологических наук vpandreev@mail.ru
ССЫЛКА: Андреев В.П. Физиология питания и движение диатомовой водоросли Amphora sp. // Вопросы современной альгологии. 2025. № 1–2 (37–38). С. 4–7. URL: http://algology.ru/1771 DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2025-1(37)-4-7 EDN – DOGQXV
Уважаемые коллеги! Если Вы хотите получить версию статьи в формате PDF, пожалуйста, напишите в редакцию, и мы ее вам с удовольствием пришлем бесплатно.
The physiology of nutrition and movement of diatoms Amphora sp. Vladimir P. Andreev Kirov Military Medical Academy of the Ministry of Defense of the Russian Federation (St. Peterburg, Russia) The ability of cells of a bacteriologically pure culture of Amphora sp. isolated from benthos of the White Sea to actively move in various nutrient conditions was studied. The possibility of using fructose as an energy source providing the function of movement in the dark has been established. In the light, fructose is not able to stimulate cell growth. Under these conditions, changes occur in the pigment composition, reflecting an adjustment in the balance between energy and electron fluxes, aimed at reducing the oxidative degradation of thylakoid membranes, characteristic of photoautotrophic conditions. The possibility of using Amphora sp. is shown. in toxicological studies devoted to the detection of the presence in seawater of substances with herbicidal action and selectively suppressing photosynthetic electronic transport from photosystem II. The ability to move is considered as an important indicator of the state of algae when assessing the state of the environment.. Key words: Amphora sp.; movement of diatoms; types of algae nutrition; diuron; biotesting of seawater
References
Author Andreev Vladimir P. ORCID – https://orcid.org/0000-0002-9072-2845; eLIBRARY SPIN-код – 3098-4549. Kirov Military Medical Academy of the Ministry of Defense of the Russian Federation, vpandreev@mail.ru
ARTICLE LINK: Andreev V.P. The physiology of nutrition and movement of diatoms Amphora sp. Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). 2025. № 1–2(37–38). P. 4–7. URL: http://algology.ru/1771 DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2025-1(37)-4-7 EDN – DOGQXV When reprinting a link to the site is required
На ГЛАВНУЮ
|
|
|
 | | ||
|
| ||