Новости

10 сентября, 2024 11:27

Богатый потенциал. Стресс заставил микроводоросли из Самарского леса синтезировать больше липидов и витаминов

Источник: Поиск
Ученые определили, что микроводоросль Chlorococcum oleofaciens, обнаруженная в лесной подстилке Самарского леса, при недостатке питательных веществ и дополнительной аэрации накапливает в клетках большое количество липидов, витаминов и антиоксидантов. Эти соединения востребованы в фармацевтике и пищевой промышленности, а потому подбор условий, при которых микроводоросль производит их максимально эффективно, позволит удешевить и упростить производство. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Plants.
Влияние уменьшения количества азота и фосфора в питательной среде на количество биомассы у зеленых водорослей. Источник: Евгений Мальцев

Микроводоросли, способные накапливать в клетках большое количество липидов (жиров), используются для производства биотоплива, косметических продуктов и лекарств, а также кормов и подкормок для животных и аквакультуры. Один из таких промышленно ценных видов — Chlorococcum oleofaciens — микроводоросль, обитающая в водоемах и влажной почве. Она накапливает в значительных количествах липиды (до 59,2% сухой биомассы) и другие ценные соединения с антиоксидантными свойствами — витамины, каротиноиды и жирные кислоты. Чтобы сделать производство различных веществ из водорослей как можно более экономически выгодным, ученые ищут оптимальные условия выращивания культур, в которых они производили бы наибольшее количество продукта.

Биологи из Института физиологии растений имени К.А. Тимирязева РАН (Москва) и Мелитопольского государственного университета (Мелитополь) исследовали, как разные среды для выращивания Chlorococcum oleofaciens влияют на содержание в клетках микроводоросли промышленно ценных соединений — липидов, витаминов, каротиноидов и других. Авторы использовали культуру водоросли, хранящуюся в коллекции Мелитопольского государственного университета и изначально обнаруженную его сотрудниками в Самарском лесу.


Подготовку биомассы водорослей к биохимическим анализам выполняет с.н.с., к.б.н. Светлана Мальцева. Источник: Евгений Мальцев

Ученые выращивали микроводоросли в колбах с несколькими вариантами питательных сред, которые отличались соотношением внесенных в них азота и фосфора — элементов, необходимых для нормальной жизнедеятельности клеток. В контрольной среде эти вещества находились в избытке. Кроме того, были среды с недостатком только первого или только второго элемента, или же сразу обоих. Подобные условия считаются стрессовыми для водорослей, поскольку в них клеткам не хватает питания. Также авторы проверили, как влияет дополнительная аэрация на рост культуры: в половину колб с водорослями воздух подавали с высокой скоростью (0,8 литров в минуту), а в оставшиеся — менее интенсивно (0,1 литр в минуту).

Максимальное количество липидов (38% по массе), а также витаминов А и Е накопили «старые» клетки, которые росли 74 дня: количество нужных соединений в них было в 1,3–2,8 раза выше, чем в «молодых» 18-суточных культурах. При этом клетки, которые не подвергались дополнительному обогащению воздухом, накапливали в два раза больше липидов, чем микроводоросли, к которым этот газ поступал в избытке. Обратный эффект наблюдался для каротиноидов и антиоксидантов (аскорбиновой кислоты), которые в условиях аэрации накапливались в большем количестве.

Кроме того, биологи выяснили, что соотношение азота и фосфора в питательной среде также влияет на накопление липидов и витаминов в клетках Chlorococcum oleofaciens. Так, когда микроводоросль лишили обоих этих элементов, она накапливала липиды в незначительном количестве, но, если при малом содержании фосфора в среде было много азота (в 13 раз больше, чем фосфора), клетки накапливали довольно большое количество липидов (10% по массе) и витаминов.

«Ранее было не известно, как меняется способность микроводоросли Chlorococcum oleofaciens производить липиды и антиоксиданты при росте в условиях с разными концентрациями азота и фосфора. Наши исследования показали, что этот вид может служить перспективным природным источником липидов, белков, витаминов А и Е, а также аскорбиновой кислоты. Данные вещества нужны для производства кормов, способствующих снижению выбросов метана у жвачных животных, а также для пищевой и фармацевтической промышленности.

В дальнейшем мы планируем переходить к полупромышленному получению биомассы зеленых микроводорослей, объема которой хватило бы для создания первых образцов кормов», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Евгений Мальцев, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией альгоэкоинжиниринга Института физиологии растений имени К.А. Тимирязева РАН.
Если вы хотите стать героем публикации и рассказать о своем исследовании, заполните форму на сайте РНФ
31 октября, 2024
Российские физики определили индексы, позволяющие прогнозировать поведение лазеров
Российские ученые при участии исследователей из НИУ ВШЭ изучили особенности генерации эрбиевых волок...
30 октября, 2024
Защитное композитное покрытие из графена и никеля для авиации и медицины
Защитный слой из композита на основе графена и никеля повышает прочность металлической поверхности...