Селезнева А.П., Кривова З.В.,  Куликовский М.С., Мальцев Е.И.

Anna P. Selezneva, Zinaida V. Krivova, Maxim S. Kulikovskiy, Yevhen I. Maltsev

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

УДК 577.115.3

В ходе исследования был проведён анализ влияния ступенчатого изменения концентрации азота (от 0 до 0,6 г/л) в среде WC на рост культур двух штаммов Stephanocyclus meneghinianus (М418 и М456). Результаты эксперимента показали, что увеличение количества азота в питательной среде стимулирует рост культур. Доминантными жирными кислотами для обоих штаммов были пальмитиновая, пальмитолеиновая, миристиновая и эйкозапентаеновая кислоты. Установлено, что высокое содержание азота в питательной среде оптимально для накопления мононенасыщенных жирных кислот, в то время как азотное голодание стимулирует накопление полиненасыщенных.

Ключевые слова:диатомовые водоросли; жирные кислоты; культивирование; оптическая плотность; стрессирование; сухая биомасса

Культивирование микроводорослей используется в биотехнологии для создания кормов и подкормок для животноводства и аквакультур, биотоплива, а также получения различных метаболитов, в том числе пигментов, липидов (например, омега-3-ненасыщенных кислот), изопреноидов (Pulz, Gross, 2004). На накопление данных веществ в клетках влияют условия культивирования и состав питательной среды (Hu, 2013), поэтому изучение того, как различные типы стресса влияют на метаболизм клеток, является актуальным.

Одним из важнейших факторов, влияющих на рост микроводорослей, является содержание азота в питательной среде. Помимо влияния на продуктивность и скорость роста культуры, азотное голодание также влияет и на синтез метаболитов (Maltsev et al., 2023).

В данной работе был проведён эксперимент по культивированию двух пресноводных штаммов Stephanocyclus meneghinianus (Kützing) Kulikovskiy, Genkal & Kociolek (M418 и M456) в течении 13 дней на среде WC (Guillard, Lorenzen 1972) с разной концентрацией азота от 0 до 0,6 г/л. Всего было использовано 5 градаций концентрации азота: без азота (0 г/л), сильное ограничение азота (0,05 г/л), умеренное ограничение азота (0,15 г/л), среднее содержание азота (0,3 г/л) и насыщенное содержание азота (0,6 г/л) (Maltsev et al., 2023).

Оценка динамики роста культур проводилась с помощью измерения оптической плотности при k=680 нм (OD₆₈₀): на богатой азотом среде оба штамма достигли максимальной оптической плотности при культивировании (0,147 для штамма М456 и 0,094 для штамма М418). Кроме того, по окончании эксперимента штамм М456 имел бóльшую оптическую плотность в сравнении с штаммом М418.

Также был проведён анализ состава жирных кислот для обоих штаммов. Доминантными жирными кислотами для обоих штаммов стали миристиновая 14:0, пальмитиновая 16:0, пальмитолеиновая 16:1n-7 и эйкозапентаеновая 20:5n-3 кислоты – на них приходилось от 95 до 97% от общей суммы жирных кислот. В значительно меньших количествах были представлены другие жирные кислоты. При этом отмечено, что с увеличением концентрации азота в питательной среде увеличивалось количество мононенасыщенных жирных кислот, в то время как доля полиненасыщенных снижалась. В условиях эксперимента штамм М418 показал самое высокое содержание пальмитиновой кислоты (44,5% при сильном ограничении азота), стеариновой кислоты (1,64% при сильном ограничении азота), в то время как штамм М456 – миристиновой (6,72% при умеренном ограничении азота), пальмитолеиновой (58,92% на насыщенной азотом среде), олеиновой (0,83% при отсутствии азота) кислот.

По результатам исследования установлено, что изменение концентрации азота в питательной среде влияет на рост штаммов Stephanocyclus meneghinianus. Концентрация азота 0,6 г/л оказалась оптимальной для роста штаммов М418 и М456 – в данных условиях зафиксирована самая высокая оптическая плотность. Кроме того, при разных концентрациях азота наблюдалось изменение профиля жирных кислот в клетках диатомовых водорослей. Низкие концентрации азота оказались оптимальными для накопления в клетках полиненасыщенных жирных кислот, в том числе омега-3.

Финансирование. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 23-74-10081, https://rscf.ru/project/23-74-10081/).

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

Список литературы

1. Guillard R.R.L., Lorenzen C.J. Yellow-green algae with chlorophyllide c // Journal of Phycology. 1972. V.8. P. 10–14.
2. Hu Q. Environmental Effects on Cell Composition // Richmond A. (ed.). Handbook of Microalgal Culture: Applied Phycology and Biotechnology. – Oxford: Blackwell Science, 2013. – P. 114–122. DOI: https://doi.org/10.1002/9781118567166.ch7
3. Maltsev Y., Kulikovskiy M., Maltseva S. Nitrogen and phosphorus stress as a tool to induce lipid production in microalgae // Microbial Cell Factories. 2023. V.22. ID 239. DOI: https://doi.org/10.1186/s12934-023-02244-6
4. Pulz O., Gross W. Valuable products from biotechnology of microalgae // Applied Microbiology and Biotechnology. 2004. V. 65. P. 635–648. DOI: https://doi.org/10.1007/s00253-004-1647-x

Статья поступила в редакцию 18.06.2025
Gосле доработки 11.09.2025
Статья принята к публикации 12.09.2025

Об авторах

Селезнева Анна Павловна – Anna P. Selezneva

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

seleznevaanna03@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

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

Мальцев Евгений Иванович – Yevhen I. Maltsev

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

maltsev.ye@yandex.ru

Корреспондентский адрес: Россия, 127276, Москва, ул. Ботаническая, д. 35, ИФР РАН, тел. (499) 678-54-00.

ССЫЛКА НА СТАТЬЮ:

Селезнева А.П., Кривова З.В., Куликовский М.С., Мальцев Е.И. Влияние концентрации азота в питательной среде на рост культур Stephanocyclus meneghinianus // Вопросы современной альгологии (Issues of modern algology). 2025. № 1–2(37–38). С. 389–391. URL: http://algology.ru/2230

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2025-1(37)-389-391

EDN – HVZOLG

При перепечатке ссылка на сайт обязательна

Уважаемые коллеги! Если Вы хотите получить версию статьи в формате PDF, пожалуйста, напишите в редакцию, и мы ее вам с удовольствием пришлем бесплатно. 
Адрес - info@algology.ru

The effect of the nitrogen concentration in the medium on the growth of Stephanocyclus meneghinianus

Anna P. Selezneva, Zinaida V. Krivova, Maxim S. Kulikovskiy, Yevhen I. Maltse 

Timiryazev Institute of Plant Physiology, RAS (Moscow, Russia)

This research analysed the impact of a stepwise change in nitrogen concentration (from 0 to 0,6 g/L) in WC medium on the growth of cultures of two strains (M418 and M456) of Stephanocyclus meneghinianus. The results revealed that increasing nitrogen content in the medium stimulates the growth of cultures. Maximum values of dry biomass content were achieved at strong nitrogen limitation in the medium (4,6 g/L). The dominant fatty acids for both strains were palmitic, palmitoleic, myristic and eicosapentaenoic acids. It was found that high nitrogen content in the nutrient medium is optimal for the accumulation of monounsaturated FAs, while nitrogen starvation stimulates the accumulation of polyunsaturated fatty acids.

Key words: Diatoms; cultivation; stressing; fatty acids; optical density; dry biomass

References

1. Guillard R.R.L., Lorenzen C.J. Yellow-green algae with chlorophyllide c. Journal of Phycology. 1972. V.8. P. 10–14.
2. Hu Q. Environmental Effects on Cell Composition. In: Richmond A. (Ed.). Handbook of Microalgal Culture: Applied Phycology and Biotechnology. Blackwell Science, Oxford, 2013. P. 114–122. DOI: https://doi.org/10.1002/9781118567166.ch7
3. Maltsev Y., Kulikovskiy M., Maltseva S. Nitrogen and phosphorus stress as a tool to induce lipid production in microalgae. Microbial Cell Factories. 2023. V.22. ID 239. DOI: https://doi.org/10.1186/s12934-023-02244-6
4. Pulz O., Gross W. Valuable products from biotechnology of microalgae. Applied Microbiology and Biotechnology. 2004. V. 65. P. 635–648. DOI: https://doi.org/10.1007/s00253-004-1647-x

Authors

Selezneva Anna P.

Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS, Moscow, Russia

seleznevaanna03@gmail.com

Krivova Zinaida V.

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

Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS, Moscow, Russia

kosiapeya@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

Maltsev Yevhen I.

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

Timiryazev Institute of Plant Physiology RAS, Moscow, Russia

maltsev.ye@yandex.ru

ARTICLE LINK:

Selezneva A.P., Krivova Z.V., Kulikovskiy M.S., Maltsev Y.I. The effect of the nitrogen concentration in the medium on the growth of Stephanocyclus meneghinianus.Voprosy sovremennoi algologii (Issues of modern algology). 2025. № 1–2(37–38). P. 389–391. URL: http://algology.ru/2230

DOI – https://doi.org/10.33624/2311-0147-2025-1(37)-389-391

EDN – HVZOLG

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