Микроводоросль Euglena gracilis способна питаться как за счет фотосинтеза, так и поглощения органических веществ из питательной среды. Миксотрофное культивирование E. gracilis с использованием этанола в качестве источника углерода оказывает существенное влияние на метаболические характеристики клеток микроводоросли по сравнению с автотрофным культивированием. Для большинства микроводорослей этанол является токсичным, однако особенности биохимической организации клеток E. gracilis обеспечивают эффективное расщепление этого соединения с образованием запасного полисахарида парамилона. Этанол как источник легкоусваиваемого углерода задерживает светозависимое формирование фотосинтетического аппарата клеток микроводорослей. Анализ содержания фотосинтетических пигментов при различной интенсивности света показал, что микроводоросль E. gracilis является теневыносливым видом с особым способом адаптации к затенению. От интенсивности освещения клеток зависит также эффективность усвоения органического субстрата, что, в свою очередь, способно влиять на рост культуры и пигментный состав клеток. Проанализировано влияние трех вариантов интенсивности освещения на культуры E. gracilis, которые культивировались миксотрофно при наличии в питательной среде этанола и этанола с глутаматом натрия. В качестве контроля использован автотрофный вариант культуры. Исследование длилось 20 сут, в течение которых фиксировали плотность клеток в культурах и содержание фотосинтетических пигментов (хлорофиллов и каротиноидов) в клетках. Установлено, что максимальная концентрация клеток в стационарной фазе роста достигается в культуре с этанолом и глутаматом натрия при интенсивности освещения 100 мкмоль/(м2 · с). Сниженный уровень хлорофиллов в клетках миксотрофных культур по сравнению с автотрофными в начале экспоненциальной фазы роста может свидетельствовать о катаболитной репрессии синтеза пигментов. Содержание хлорофиллов, каротиноидов и соотношение хлорофиллов a/b в клетках миксотрофных культур со временем культивирования увеличивались.
Ключевые слова: Euglena gracilis, микроводоросль, миксотрофия, этанол, уровень роста, интенсивность освещения, хлорофиллы, каротиноиды
Полный текст и дополнительные материалы
В свободном доступе: PDFЦитированная литература
1. Mokrosnop, V.M., Polishuk, A.V. & Zolotareva, E.K. (2015). Functional state of the photosynthetic apparatus of cells of Euglena gracilis during mixotrophic cultivation. Dop. NAN Ukraine, 10, pp. 77-84 [in Ukrainian].
2. Mokrosnop, V.M. (2016). Dynamics of chlorophyll and paramylon accumulation in Euglena gracilis cells at mixotrophic cultivation. Biol Studii, 10, No. 2, pp. 141-148. https://doi.org/10.30970/sbi.1002.483
3. Rodriguez-Zavala, J. S., Ortiz-Cruz, M. A., Mendoza-Hernanderz, G. & Moreno-Sanchez, R. (2010). Increased synthesis of a-tocopherol, paramylon and tyrosine by Euglena gracilis under conditions of high biomass production. J. Appl. Microbiol, 109, pp. 2160-2172. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2010.04848.x
4. Yoval-Sanchez, B., Jasso-Chavez, R., Lira-Silva, E., Moreno-Sanchez, R. & Rodriguez-Zavala, J. S. (2011). Novel mitochondria alcohol metabolizing enzymes of Euglena gracilis. J. Bioenerg. Biomembr, 43, pp. 519-530. https://doi.org/10.1007/s10863-011-9373-4
5. Rikin, A. & Schwartzbach, S.D. (1989). Regulation by light and ethanol of the synthesis of the light harvesting chlorophyll a/b binding protein of photosystem II in Euglena. Planta, 178, pp. 76-83. https://doi.org/10.1007/BF00392529
6. Nicolas, P., Freyssinet, G. & Nigon, V. (1980). Effect of light on glucose utilization by Euglena gracilis. Plant Physiol, 65, pp. 631-634. https://doi.org/10.1104/pp.65.4.631
7. Brody, M. (1986). Chlorophyll studies. In The biology of Euglena. Vol II. Biochemistry (Ed. D.E. Buetow). New York: Academic Press, Inc.
8. Beneragama, C.K. & Goto, K. (2010). Chlorophyll a:b ratio increases under low-light in "shade-tolerant" Euglena gracilis. Trop. agricult. res., 22, No. 1, pp. 12-25.
9. Andersen, R.A. (2005). Algal Culturing Techniques. London: Elsevier Academic Press.
10. Lichtenthaler, H.K. & Welburn, A.R. (1983). Determination of total carotenoids and chlorophyll a and b of leaf extracts in different solvents. Biochemical Society Transactions, 603, pp. 591-593. https://doi.org/10.1042/bst0110591
11. Garlaschi, F.M., Garlaschi, A.M., Lombardi, A. & Forti, G. (1974). Effect of ethanol on the metabolism of Euglena gracilis. Plant Sci. Lett., 2, pp. 29-39. https://doi.org/10.1016/0304-4211(74)90035-2
12. Niki, E., Noguchi, N., Tsuchihashi, H. & Gotoh, N. (1995). Interaction among vitamin C, vitamin E, and beta-carotene. Amer. J. clin. nutr., 62, No. 6, pp. 1322S-1326S. https://doi.org/10.1093/ajcn/62.6.1322S