Effectiveness of microalgae and cyanobacteria cryopreservation (for the strains from the All-Russian Collection of Microorganisms)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The efficiency of cryopreservation of cyanobacteria and eukaryotic microalgae of different taxonomic groups, including charophyte, chlorophyte and ochrophyte microalgae, was assessed using 24 strains of the algological part of the All-Russian Collection of Microorganisms (VKM) as an example. Microalgae cultures differing in cell size, morphological organization of the thallus, reproduction method, presence and size of mucous membranes, and ability to form dormant cells were selected for comparative study. Two types of cryoprotectors (methanol and dimethyl sulfoxide), two types of nutrient media (slant agar and liquid medium), and three methods for determining the survival of microalgae after cryopreservation were tested. It was shown that a two-step cryopreservation protocol using both cryoprotectants (methanol and dimethyl sulfoxide) was successfully applied to all 24 studied strains, regardless of their taxonomic affiliation and morphological features. Based on the results of the experiment, a standard operating procedure for cryopreservation of microalgae was developed, including a liquid culture medium with dimethyl sulfoxide, as well as two methods for determining the survival of microalgae after cryopreservation – growth in a liquid medium and streaks on agar. The proposed protocol not only ensures the preservation of cell viability and the possibility of further use of the strain as a morphologically and genetically representative sample, but also minimizes time and resource costs, as well as the risk of contamination of cultures.

About the authors

V. V. Redkina

All-Russian Collection of Microorganisms (VKM), G.K. Skryabin Institute of Biochemistry and Physiology of Microorganisms of the Russian Academy of Sciences, FRC PSCBI RAS

Email: kalmykova_v_v@mail.ru
142290, Pushchino, Russia

A. D. Temraleeva

All-Russian Collection of Microorganisms (VKM), G.K. Skryabin Institute of Biochemistry and Physiology of Microorganisms of the Russian Academy of Sciences, FRC PSCBI RAS

Author for correspondence.
Email: kalmykova_v_v@mail.ru
142290, Pushchino, Russia

References

  1. Beaty M.H. Cryopreservation of eukaryote algae. Master of Science in Biology thesis. Blacksburg, Virginia: Virginia Polytechnic Institute and State University, 1991. 116 p.
  2. Cameron R. E. Species of Nostoc vaucher occurring in the Sonoran Desert in Arizona // Trans. Am. Microsc. Soc. 1962. V. 81. P. 379–384. https://doi.org/10.2307/3223790
  3. Day J. G., Priestley I. M., Codd G. A. Storage, recovery and photosynthetic activities of immobilised algae // Plant and animal cells: process possibilities / Eds. Webb C., Mavituna F. Chichester, West Sussex: Ellis Horwood Limited, 1987. P. 257–261.
  4. Ettl H., Gärtner G. Syllabus der boden-, luft-und flechtenalgen. 2., ergänzte Auflage. Berlin, Heidelberg: Springer Spektrum, 2014. 773 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-39462-1
  5. Fernandes M. S., Calsing L. C., Nascimento R. C., Santana H., Morais P. B., de Capdeville G., Brasil B. S. Customized cryopreservation protocols for chlorophytes based on cell morphology // Algal Res. 2019. V. 38. Art. 101402. https://doi.org/10.1016/j.algal.2018.101402
  6. Foo S. C., Mok C. Y., Ho S. Y., Khong N. M.H. Microalgal culture preservation: progress, trends and future developments // Algal Res. 2023. V. 71. Art. 103007. https://doi.org/10.1016/j.algal.2023.103007
  7. Friedl T., Lorenz M. The culture collection of algae at Göttingen University (SAG): a biological resource for biotechnological and biodiversity research // Procedia Environ. Sci. 2012. V. 15. P. 110–117. https://doi.org/10.1016/J.PROENV.2012.05.015
  8. Guiry M. D. How many species of algae are there? A reprise. Four kingdoms, 14 phyla, 63 classes and still growing // J. Phycol. 2024. V. 60. P. 214–228. https://doi.org/10.1111/jpy.13431
  9. Holm-Hansen O. Viability of blue-green and green algae after freezing // Physiol. Plant. 1963. V. 16. P. 530–540. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1963.tb08330.x
  10. Kapoore R. V., Huete-Ortega M., Day J. G., Okurowska K., Slocombe S. P., Stanley M. S., Vaidyanathan S. Effects of cryopreservation on viability and functional stability of an industrially relevant alga // Sci. Rep. 2019. V. 9. Art. 2093. https://doi.org/10.1038/s41598-019-38588-6
  11. Leeson E. A., Cann J. P., Morris G. J. Maintenance of algae and protozoa // Maintenance of Microorganisms / Eds. Kirsop B. E., Snell J. J.S. London: Academic Press, 1984. P. 131–160.
  12. Lewis L. A., Trainor F. R. Survival of Protosiphon botryoides (Chlorophyceae, Chlorophyta) from a Connecticut soil dried for 43 years // Phycologia. 2012. V. 51. P. 662–665. https://doi.org/10.2216/11-108.1
  13. Leya T. The CCCryo Culture Collection of Cryophilic Algae as a valuable bioresource for algal biodiversity and for novel, industrially marketable metabolites // Appl. Phycol. 2022. V. 3. P. 167–188. https://doi.org/10.1080/26388081.2020.1753572
  14. Prieto-Guevara M., Alarcón-Furnieles J., Jiménez-Velásquez C., Hernández-Julio Y., Espinosa-Araujo J., Atencio-García V. Cryopreservation of the microalgae Scenedesmus sp. // Cells. 2023. V. 12. Art. 562. https://doi.org/10.3390/cells12040562
  15. Morris G. J. Cryopreservation of 250 strains of Chlorococcales by the method of two-step cooling // Br. Phycol. J. 1978. V. 13. P. 15–24. https://doi.org/10.1080/00071617800650031
  16. Müller J., Day J. G., Harding K., Hepperle D., Lorenz M., Friedl T. Assessing genetic stability of a range of terrestrial microalgae after cryopreservation using amplified fragment length polymorphism (AFLP) // Am. J. Bot. 2007. V. 94. P. 799–808. https://doi.org/10.3732/ajb.94.5.799
  17. Osório H. C., Laranjeiro C. N., Santos L. M., Santos M. F. First attempts to cryopreserve strains from the Coimbra Collection of Algae (ACOI) and the use of image analysis to assess viability // Nova Hedwigia. 2004. V. 79. P. 227‒235. https://doi.org/10.1127/0029-5035/2004/0079-0227
  18. Paredes E., Ward A., Probert I., Gouhier L., Campbell C. N. Cryopreservation of Algae // Cryopreservation and freeze-drying protocols. Methods in Molecular Biology / Eds. Wolkers W. F., Oldenhof H. NY: Humana New York, 2021. V. 2180. P. 607–621. https://doi.org/10.1007/978-1-0716-0783-1_32
  19. Puchkov E. O. Preservation of viable microorganisms in the laboratory: an overview of basics, methods and practical recommendations for beginners // Austin J. Biotechnol. Bioeng. 2023. V. 10. Art. 1119. https://doi.org/10.26420/austinjbiotechnolbioeng.2023.1119
  20. Rastoll M. J., Ouahid Y., Martín-Gordillo F., Ramos V., Vasconcelos V., Del Campo F. F. The development of a cryopreservation method suitable for a large cyanobacteria collection // J. Appl. Phycol. 2013. V. 25. № 5. P. 1483–1493. https://doi.org/10.1007/s10811-013-0001-z
  21. Urmeneta J., Navarrete A., Huete J., Guerrero R. Isolation and characterization of cyanobacteria from microbial mats of the Ebro Delta, Spain // Curr. Microbiol. 2003. V. 46. P. 0199‒0204. https://doi.org/10.1007/s00284-002-3856-9
  22. Wan M. C., Qin W., Lei C., Li Q. H., Meng M., Fang M., Song W., Chen J. H., Tay F., Niu L. N. Biomaterials from the sea: Future building blocks for biomedical applications // Bioact. Mater. 2021. V. 6. P. 4255‒4285. https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2021.04.028

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».