Biochemical and Ultrastructural Changes in the Microalgae Tisochrysis lutea (Bendif et Probert) (Haptophyta) at different stages of growth in enhancement culture

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

In our study we investigated the growth, biochemical composition, and ultrastructure of Tisochrysis lutea microalgae in enrichment culture during 30 days experiment. The number of T. lutea cells increased throughout the experiment. We noted an increase in the size and number of lipid droplets containing fatty acids and carotenoids, including fucoxanthin, in the exponential and stationary phases of their growth. It has been established that the total content of carotenoids reaches a maximum in the stationary phase and decreases in the dying phase. During the stationary phase, exocytosis is observed in cells with the release of lipid droplets. This study demonstrates the potential of the T. lutea clone MBRU_Tiso-08 from the Marine Biobank Bioresource Collection of the NSCMB FEB RAS as a raw material for domestic biotechnology aimed at the combined extraction of carotenoids (including fucoxanthin) and lipids (including docosahexaenoic and eicosapentaenoic fatty acids).

Авторлар туралы

T. Orlova

Zhirmunsky National Scientific Center of Marine Biology, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: torlova06@mail.ru
Russia, 690041, Vladivostok

Zh. Markina

Zhirmunsky National Scientific Center of Marine Biology, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences

Email: torlova06@mail.ru
Russia, 690041, Vladivostok

A. Karpenko

Zhirmunsky National Scientific Center of Marine Biology, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences

Email: torlova06@mail.ru
Russia, 690041, Vladivostok

V. Kharlamenko

Zhirmunsky National Scientific Center of Marine Biology, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences

Email: torlova06@mail.ru
Russia, 690041, Vladivostok

A. Zinov

Zhirmunsky National Scientific Center of Marine Biology, Far Eastern Branch, Russian Academy of Sciences

Email: torlova06@mail.ru
Russia, 690041, Vladivostok

Әдебиет тізімі

  1. Ефимова К.В., Орлова Т.Ю., Брыков Вл.А. Молекулярно-генетическая идентификация нового штамма Tisochrysis lutea (Bendif et Probert, 2013) из акватории российских прибрежных вод Японского моря // Микробиология. 2016. Т. 85. № 3. С. 309–316.
  2. Маркина Ж.В. Проточная цитометрия как метод исследования морских одноклеточных водорослей: развитие, проблемы, перспективы // Биол. моря. 2019. Т. 45. № 5. С. 291–298.
  3. Орлова Т.Ю., Сабуцкая М.А., Маркина Ж.В. Изменение ультраструктуры морских микроводорослей из разных отделов в накопительной культуре // Биол. моря. 2019. Т. 45. № 3. С. 188–196.
  4. Соловченко А.Е. Физиологическая роль накопления нейтральных липидов эукариотическими микроводорослями при стрессах // Физиология растений. 2012. Т. 59. № 2. С. 192–192.
  5. Alkhamis Y., Qin J.G. Comparison of pigment and proximate compositions of Tisochrysis lutea in phototrophic and mixotrophic cultures // J. Appl. Phycol. 2016. V. 28. P. 35–42.
  6. Araújo R., Vázquez Calderón F., Sánchez López J. et al. Current status of the algae production industry in Europe: an emerging sector of the blue bioeconomy // Frontiers Mar. Sci. 2021. V. 7. № 626389.
  7. Bendif E.M., Probert I., Schroeder D.C., Vargas C. On the description of Tisochrysis lutea gen. nov. sp. nov. and Isochrysis nuda sp. nov. in the Isochrysidales, and the transfer of Dicrateria to the Prymnesiales (Haptophyta) // J. Appl. Phycol. 2013. V. 25. P. 1763–1776.
  8. Bligh E.G., Dyer W.J. A rapid method of total lipid extraction and purification // Can. J. Biochem. Physiol. 1959. V. 37. P. 911–917.
  9. Carreau J.P., Dubacq J.P. Adaptation of macro-scale me-thod to the micro-scale for fatty acid methyl transesterification of biological lipid extracts // J. Chromatogr. 1978. V. 151. P. 384–390.
  10. Custodio L., Soares F., Pereira H. et al. Fatty acid composition and biological activities of Isochrysis galbana T-ISO, Tetraselmis sp. and Scenedesmus sp.: possible application in the pharmaceutical and functional food industries // J. Appl. Phycol. 2014. V. 26 P. 151–161.
  11. Da Costa F., Le G.F., Quéré C. Effects of growth phase and nitrogen limitation on biochemical composition of two strains of Tisochrysis lutea // Algal Res. 2017. V. 27. P. 177–189.
  12. Del Pilar Sánchez-Saavedra M., Maeda-Martínez A.N., Acosta-Galindo S. Effect of different light spectra on the growth and biochemical composition of Tisochrysis lutea // J. Appl. Phycol. 2016. V. 28. P. 839–847.
  13. De Vera C.R., Díaz Crespín G., Hernández Daranas A. et al. Marine microalgae: promising source for new bioactive compounds // Mar. Drugs. 2018. V. 16. № 9.
  14. Gnouma A., Sadovskaya I., Souissi A. et al. Changes in fatty acids profile, monosaccharide profile and protein content during batch growth of Isochrysis galbana (T. iso) // Aquacult. Res. 2017. V. 48. P. 4982–4990.
  15. Guillard R.R.L., Ryther J.H. Studies of marine planktonic diatoms. 1. Cyclotella nana Hustedt, and Detonula confervacea (Cleve) Gran. // Can. J. Microbiol. 1962. V. 8. P. 229–239.
  16. Hu H., Ma L.L., Shen X.F. et al. Effect of cultivation mode on the production of docosahexaenoic acid by Tisochrysis lutea // AMB Expr. 2018. V. 8. P. 1–12.
  17. Jeffrey S.W., Humphrey G.F. New spectrophotometric equations for determining chlorophyll a, b, c1 and c2 in higher plants, algae and natural phytoplankton // Biochem. Physiol. Planz. 1975. V. 167. P. 191–194.
  18. Koller M., Muhr A., Braunegg G. Microalgae as versatile cellular factories for valued products // Algal Res. 2014. V. 6. P. 52–63.
  19. Lin Y.-H., Chang F.-L., Tsao C.-Y., Leu J.-Y. Influence of growth phase and nutrient source on fatty acid composition of Isochrysis galbana CCMP 1324 in a batch photoreactor // Biochem. Engineer. 2007. V. 37 P. 166–176.
  20. Liu J., Sommerfeld M., Hu Q. Screening and characterization of Isochrysis strains and optimization of culture conditions for docosahexaenoic acid production // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2013. V. 97. P. 4785–4798.
  21. Luft J.H.J. Improvements in epoxy resin embedding methods // Biophys. Biochem. Cytol. 1961. V. 9. P. 409–414.
  22. Mai T.D., Lee-Chang K.J., Jameson I.D. et al. Fatty Acid Profiles of Selected Microalgae Used as Live Feeds for Shrimp Postlarvae in Vietnam // Aquac. J. 2021. № 1. P. 26–38. https://doi.org/10.3390/aquacj1010004
  23. Mohibbullah M., Haque M.N., Sohag et al. A systematic review on marine algae-derived fucoxanthin: an update of pharmacological insights // Mar. Drugs. 2022. V. 20. № 5.
  24. Pajot A., Hao Huynh G., Picot L. et al. Fucoxanthin from algae to human, an extraordinary bioresource: insights and advances in up and downstream processes // Mar. Drugs. 2022. V. 20. P. 222.
  25. Perez-Garcia O., Escalante F.M.E., de-Bashan L.E., Bashan Y. Heterotrophic cultures of microalgae: metabolism and potential products // Water Res. 2011. V. 45. P. 11–36.
  26. Pilát Z., Bernatová S., Ježek J. et al. Raman microspectroscopy of algal lipid bodies: β-carotene quantification // J. Appl. Phycol. 2012. V. 24 P. 541–546.
  27. Premaratne M., Liyanaarachchi V.C., Nimarshana P.H.V. et al. Co-production of fucoxanthin, docosahexaenoic acid (DHA) and bioethanol from the marine microalga Tisochrysis lutea // Biochem. Engineer. J. 2021. V. 176. № 108160.
  28. Rasdi N.W., Qin J.G. Effect of N:P ratio on growth and chemical composition of Nannochloropsis oculata and Tisochrysis lutea // J. Appl. Phycol. 2015. V. 27. P. 2221–2230.
  29. Reynolds E. The use of lead citrate at high pH as an electron opaquestain in electron microscopy // J. Cell Biol. 1963. V. 17. P. 208–212.
  30. Tschirner N., Schenderlein M., Brose K. et al. Raman excitation profiles of β-carotene—novel insights into the nature of the ν1-band // Phys. Stat. Sol. (B). 2008. V. 245. P. 2225–2228.
  31. Vignesh G., Barik D. Energy From toxic organic waste for heat and power generation, chapter 6: Toxic waste from biodiesel production industries and its utilization. Sawston: Woodhead Publishing. 2019. P. 69–82.
  32. Zarekarizi A., Hoffmann L., Burritt D. Approaches for the sustainable production of fucoxanthin, a xanthophyll with potential health benefits // J. Appl. Phycol. 2019. V. 31. P. 281–299.
  33. Zullaikah S., Utomo A.T., Yasmin M. et al. Ecofuel conversion technology of inedible lipid feedstocks to renewable fuel // Advances in eco-fuels for a sustainable environment woodhead publishing series in energy. Amsterdam: Elsevier Ltd. 2019. P. 237–276.

Қосымша файлдар


© Т.Ю. Орлова, Ж.В. Маркина, А.А. Карпенко, В.И. Харламенко, А.А. Зинов, 2023

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».