№ 2 (32) 2023


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 

Fatty acids diversity of diatoms

 

Мальцев Е.И., Кривова З.В., Мальцева С.Ю., Куликовский М.С.

Yevhen I. Maltsev, ZinaidaV. Krivova, SvetlanaY. Maltseva,
Maxim S. Kulikovskiy

 

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).

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

 

Список литературы

  1. de Carvalho C.C.C.R, Caramujo M.J. The various roles of fatty acids // Molecules. 2018. V. 23, P. 2583. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules23102583
  2. Kezlya E., Maltsev Y., Genkal S., Krivova Z., Kulikovskiy M. Phylogeny and fatty acid profiles of new Pinnularia (Bacillariophyta) species from soils of Vietnam // Cells. 2022. V. 11, № 15. P. 2446. DOI: https://doi.org/10.3390/cells11152446
  3. Lang I., Hodac L., Friedl T., Feussner I. Fatty acid profiles and their distribution patterns in microalgae: a comprehensive analysis of more than 2000 strains from the SAG culture collection // BMC Plant Biology. 2011. V. 11. P. 124. DOI: https://doi.org/10.1186/1471-2229-11-124
  4. Maltsev Y., Maltseva K. Fatty acids of microalgae: diversity and applications // Reviews in Environmental Science and Bio/Technology. 2021. V. 20. P. 515–547. DOI: https://doi.org/10.1007/s11157-021- 09571-3
  5. Renaud S.M., Thinh L.V., Lambrinidis G., Parry D.L. Effect of temperature on growth, chemical composition and fatty acid composition of tropical Australian microalgae grown in batch cultures // Aquaculture. 2002. V. 211. P. 195–214. https://doi.org/10.1016/S0044-8486(01)00875-4

Статья поступила в редакцию 22.06.2023
Статья принята к публикации 15.08.2023

 

Об авторах

Мальцев Евгений Иванович – Yevhen I. Maltsev

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

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

svetadm32@gmail.com

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

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. 189191. 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, ZinaidaV. Krivova, SvetlanaY. Maltseva, Maxim S. Kulikovskiy


The study of the fatty acids content of total lipids in the biomass of centric and pennate diatoms made it possible to analyse the biotechnological potential of 62 microalgae strains isolated from diverse ecosystems. It has been established that the fatty acid profiles of diatoms are primarily rich in long-chain fatty acids (up to 97.9% of the total), to a lesser extent – in medium-chain and very-long-chain fatty acids. In the studied strains, the content of omega-3 fatty acids reached 38.7%. Considering the obtained results, it was concluded that among the studied diatoms, there are strains valuable for biotechnology.

Key words: biotechnology; total lipids; omega-3; producers

 

References

  1. de Carvalho C.C.C.R, Caramujo M.J. The various roles of fatty acids. Molecules. 2018. V. 23, P. 2583. DOI: https://doi.org/10.3390/molecules23102583
  2. Kezlya E., Maltsev Y., Genkal S., Krivova Z., Kulikovskiy M. Phylogeny and fatty acid profiles of new Pinnularia (Bacillariophyta) species from soils of Vietnam. Cells. 2022. V. 11, № 15. P. 2446. DOI: https://doi.org/10.3390/cells11152446
  3. Lang I., Hodac L., Friedl T., Feussner I. Fatty acid profiles and their distribution patterns in microalgae: a comprehensive analysis of more than 2000 strains from the SAG culture collection. BMC Plant Biology. 2011. V. 11. P. 124. DOI: https://doi.org/10.1186/1471-2229-11-124
  4. Maltsev Y., Maltseva K. Fatty acids of microalgae: diversity and applications. Reviews in Environmental Science and Bio/Technology. 2021. V. 20. P. 515–547. DOI: https://doi.org/10.1007/s11157-021-09571-3
  5. Renaud S.M., Thinh L.V., Lambrinidis G., Parry D.L. Effect of temperature on growth, chemical composition and fatty acid composition of tropical Australian microalgae grown in batch cultures. Aquaculture. 2002. V. 211. P. 195–214. https://doi.org/10.1016/S0044-8486(01)00875-4

 

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. 
Address - info@algology.ru

 

 

На ГЛАВНУЮ

Карта сайта

 

К разделу ОБЗОРЫ, СТАТЬИ И КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

 








ГЛАВНАЯ

НОВОСТИ

О ЖУРНАЛЕ

АВТОРАМ

32 номера журнала

ENGLISH SUMMARY

ОБЗОРЫ И СТАТЬИ

ТЕМАТИЧЕСКИЕ РАЗДЕЛЫ

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ
МАТЕРИАЛЫ


АКВАРИАЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
И  ИХ  СОДЕРЖАНИЕ


КОНФЕРЕНЦИИ

АЛЬГОЛОГИЧЕСКИЙ СЕМИНАР

СТУДЕНЧЕСКИЕ РАБОТЫ

АВТОРЕФЕРАТЫ

РЕЦЕНЗИИ


ПРИЛОЖЕНИЕ к журналу:


ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

ОПРЕДЕЛИТЕЛИ И МОНОГРАФИИ

ОТЕЧЕСТВЕННАЯ АЛЬГОЛОГИЯ
СЕГОДНЯ


ИСТОРИЯ АЛЬГОЛОГИИ

КЛАССИКА
ОТЕЧЕСТВЕННОЙ АЛЬГОЛОГИИ


ПУБЛИКАЦИИ ПРОШЛЫХ ЛЕТ

ВЕДУЩИЕ АЛЬГОЛОГИЧЕСКИЕ
ЦЕНТРЫ


СЕКЦИЯ  АЛЬГОЛОГИИ  МОИП

НАУЧНО-ПОПУЛЯРНЫЙ РАЗДЕЛ

СЛОВАРИ И ТЕРМИНЫ



НАШИ ПАРТНЕРЫ


ПРЕМИИ

КОНТАКТЫ



Карта сайта






Рассылки Subscribe.Ru
Журнал "Вопросы современной альгологии"
Подписаться письмом


Облако тегов:
микроводоросли    макроводоросли    пресноводные    морские    симбиотические_водоросли    почвенные    Desmidiales(отд.Сharophyta)    Chlorophyta    Rhodophyta    Conjugatophyceae(Zygnematophyceae)    Phaeophyceae    Chrysophyceae    Диатомеи     Dinophyta    Prymnesiophyta_(Haptophyta)    Cyanophyta    Charophyceae    бентос    планктон    перифитон    кокколитофориды    Экология    Систематика    Флора_и_География    Культивирование    методы_микроскопии    Химический_состав    Минеральное_питание    Ультраструктура    Загрязнение    Биоиндикация    Размножение    Морфогенез    Морфология_и_Морфометрия    Физиология    Морские_травы    Использование    ОПРЕДЕЛИТЕЛИ    Фотосинтез    Фитоценология    Антарктида    Японское_море    Черное_море    Белое_море    Баренцево_море    Карское_море    Дальний_Восток    Азовское_море    Каспийское_море    Чукотское_море    КОНФЕРЕНЦИИ    ПЕРСОНАЛИИ    Bacillariophyceae    ИСТОРИЯ    РЕЦЕНЗИЯ    Биотехнология    Динамические_модели    Экстремальные_экосистемы    Ископаемые_водоросли    Сезонные_изменения    Биоразнообразие    Аральское_море    первичная_продукция    Байкал    молекулярно-генетический_анализ    мониторинг    Хлорофилл_a    гипергалинные_водоемы    сообщества_макрофитов    эвтрофикация    инвазивные_виды    

КОНТАКТЫ

Email: info@algology.ru

Изготовление интернет сайта
5Dmedia

ЛИЦЕНЗИЯ

Эл N ФС 77-22222 от 01 ноября 2005г.

ISSN 2311-0147