Влияние cульфата меди на физиолого-биохимическое состояние клеток культуры Chlorella Vulgaris
Ключевые слова:
культура хлореллы, сульфат меди, уровень биомассы, внутриклеточный белок, хлорофиллы, каротиноидыАннотация
При добавлении в среду Тамия CuSO4 в диапазоне концентраций 10–8–10–4 М культура Chlorella vulgaris сохраняла жизнеспособность на протяжении 21 дня. Однако при всех концентрациях сульфата меди в сравнении с контролем отмечено угнетение роста биомассы, особенно после 9-х суток. Максимальный эффект – уменьшение на 34–53% – выявлен при концентрации Cu2+ 10–4 М. Изменения концентрации внутриклеточного белка во всех вариантах питательной среды были близки динамике биомассы. При этом добавление в питательную среду CuSO4 в концентрациях 10–8 и 10–7 М стимулировало накопление внутриклеточного белка по отношению к контролю до 11-х суток, а на 7-е сутки эти варианты питательной среды превосходили контроль на 20%. Внесение в питательную среду CuSO4 сопровождалось снижением уровня накопления клетками хлореллы хлорофилла а тем более выраженным, чем выше концентрация эффектора в питательной среде. Изменение уровня в клетках хлорофилла b на протяжении всего периода наблюдений было менее выраженными в сравнении с таковым хлорофилла а. В динамике роста культуры хлореллы в ее клетках нарастал уровень каротиноидов, особенно выражено при концентрации CuSO4 10−4 и 10−5 М: уровень пигментов на 15–17-е сутки возрос в 2,3–2,7 раза в сравнении с началом культивирования.
Библиографические ссылки
Ibrahim, I.A. A review: Importance of chlorella and different applications / I.A. Ibrahim, Z.I. Elbaily // Alexandria Journal of Veterinary Sciences. – 2020. – Vol. 65, iss. 1. – Р.16–34. DOI:10.5455/ajvs.94847.
Ocean sprawl: The global footprint of shellfish and algae aquaculture and its implications for production, environmental impact, and biosecurity / M. Harvey [et al.] // Aquaculture. – 2024. – Vol. 586, article 740747. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture. 2024.740747.
Review: Biofuel production from plant and algal biomass / R.A. Voloshin [et al.] // Int. J. Hydrogen Energy. – 2016. – Vol. 41, iss. 39. – P. 17257–17273.
Chlorella vulgaris, a microalgae important to be used in Biotechnology: a review / J.А. Coronado-Reyes [et al.] // Food Science and Technology. – 2022. – Vol. 42. – Р. 1–11. DOI: https://doi.org/10.1590/fst.37320.
Widyaningrum, D. Chlorella as a source of functional food ingredients: short review / D. Widyaningrum, A.D. Prianto // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. – 2021. – Vol. 794. – Р. 1–8. DOI: 10.1088/1755-1315/794/1/012148.
Mosibo, O.K. Proteins as sustainable ingredients in novel foods: recent developments and challenges / О.К. Mosibo, G. Ferrentino, С.С. Udenigwe // Foods. – 2024. – Vol. 13, iss.5, 733. – Р. 1–28. https://doi.org/10.3390/foods13050733.
Лукьянов, В.А. Прикладные аспекты применения микроводорослей в агроценозе / В.А. Лукьянов, А.И. Стифеев. – Курск : Изд-во Кур. гос. с.-х. акад., 2014. – 181 с.
Bioactivity of macronutrients from chlorella in physical exercise / К. Lorenzo [et al.] // Nutrients. – 2023. –Vol. 15, iss. 9, 2168. – Р. 1–17. DOI: 10.3390/nu15092168.
Influence of microalgae cell wall characteristics on protein extractability and determination of nitrogen-to-protein conversion factors / C. Safi [et al.] // Journal of Applied Phycology. – 2013. – Vol. 25, iss. 2. – P. 523–529.
Morphology, composition, production, processing and applications of Chlorella vulgaris: A review / C. Safi [et al.] // Renevable and Sustainable Energy Reviews. – 2014. – Vol. 35. – P. 265–278.
Green, B.R. Chlorophyll a/b-binding pro-teins: an extended family / B.R. Green, E. Pichersky, K. Kloppstech // Trends in bio-chemical sciences. – 1991. – Vol. 16. – P. 181–186.
Garbazhii, K. Analysis on application of Chlorella in the feeding of farm animals / K. Garbazhii // New stages of development of modern science in Ukraine and EU countries: monograph / edited by authors. – 7st ed. – Riga, Latvia : Baltija Publishing, 2019. – P. 60–85.
Shukor, M.Y. An inhibitive determination method for heavy metals using bromelain, a cysteine protease / M.Y. Shukor [et al.] // Appl Biochem Biotechnol. – 2008. – Vol. 144, iss. 3. – P. 271–276.
Cavalletti, E. Copper effect on microalgae: toxicity and bioremediation strategies / Е. Cavalletti [et al.] // Toxics. – 2022. – Vol. 10, iss. 9, 527. – P. 1–14. DOI: 10.3390/toxics10090527.
Лозинская, Е. Ф. Изучение сорбционных свойств природных сорбентов по отношению к ионам меди(II) / Е. Ф. Лозинская, Т. Н. Митракова, Н. А. Жиляева // Ученые записки. Электронный научный журнал Курского государственного университета. – 2013. – № 3 (27). – С. 1–7.
Koshkin, E. I. Physiology of crop sustainability / E. I. Koshkin. – Moscow : Drofa Publ., 2010. – 638 p.
The effect of copper sulphate on the growth of the alga Chlorella / V. A. Moss [et al.] // British Homeopathic journal. – 1977. – Vol. 66, iss. 3. – P. 169–177. DOI: 10.1016/S0007-0785(77)80010-0.
Combined effect of copper and cadmium on Chlorella vulgaris growth and photosynthesis-related gene transcription / H. Qian [et al.] // Aquat Toxicol. – 2009. – Vol. 94, iss. 1. – Р. 56–61. DOI: 10.1016/j.aquatox.2009.05.014.
Ильючик, И. А. Методические рекомендации по изучению биохимических свойств одноклеточных зеленых водорослей (на примере Chlorella vulgaris) / И. А. Ильючик, В. Н. Никандров. – Пинск : ПолесГУ, 2020. – 29 с.
Ильючик, И. А. Особенности накопления белка культурой Chlorella vulgaris в присутствии Fe2(SO4)3 в питательной среде / И. А. Ильючик, А. А. Шульган, В. Н. Никандров // Биотехнология: достижения и перспективы развития : сборник материалов VI международной научно-практической online-offline конференции, Пинск, 30 ноября – 1 декабря 2023 г. – Пинск : ПолесГУ, 2023. – С. 89–93.
References
Ibrahim I.A., Elbaily Z.I. A review: Im-portance of chlorella and different applications. Alexandria Journal of Veterinary Sciences, 2020, vol. 65(1), pp. 16–34. DOI:10.5455/ajvs.94847.
Harvey M., Barrett L.T., Morris R.L., Swearer S.E., Dempster T. Ocean sprawl: The global footprint of shellfish and algae aquaculture and its implications for production, environmental impact, and biosecurity. Aquaculture, 2024, vol. 586, article 740747. https://doi.org/10.1016/j.aquaculture. 2024.740747.
Voloshin R.A., Rodionova M.V., Zharmu-khamedov S.K., Veziroglu T.N., Allakhverdiev S.I. Review: Biofuel production from plant and algal biomass. Int. J. Hydrogen Energy, 2016, vol. 41(39), pp. 17257–17273.
Coronado-Reyes J.А., Salazar-Torres J.A., Juárez-Campos B., González-Hernández J.C. Chlorella vulgaris, a microalgae important to be used in Biotechnology: a review. Food Science and Technology, 2022, vol. 42, pp. 1–11. DOI: https://doi.org/10.1590/fst.37320.
Widyaningrum D., Prianto A.D. Chlorella as a source of functional food ingredients: short review. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2021, vol. 794, pp. 1–8. DOI: 10.1088/1755-1315/794/1/012148.
Mosibo O.K., Ferrentino G., Udenigwe С.С. Proteins as sustainable ingredients in novel foods: recent developments and challenges. Foods, 2024, vol. 13(5):733. https://doi.org/10.3390/foods13050733.
Luk'ianov V.A. Stifeev A.I. Prikladnye aspekty primeneniia mikrovodoroslei v agrotsenoze [Applied aspects of the use of microalgae in agrocenosis]. Kursk, Publishing house Kursk. state agricultural acad., 2014, 181 p. (In Russian)
Lorenzo K, Santocildes G, Torrella JR, Magalhães J, Pagès T, Viscor G, Torres JL, Ramos-Romero S. Bioactivity of macronutrients from chlorella in physical exercise. Nutrients, 2023, vol. 15(9): 2168. DOI: 10.3390/nu15092168.
Safi C., Charton M., Pignolet O., Silvestre F., Vaca-Garcia C., Pontalier P.-Y. Influence of microalgae cell wall characteristics on protein extractability and determination of nitrogen-to-protein conversion factors. Journal of Applied Phycology, 2013, vol. 25(2), pp. 523–529.
Safi C., Zebib B., Merah O., Pontalier P.-Y., Vaca-Garcia C. Morphology, composition, production, processing and applications of Chlorella vulgaris: A review. Renevable and Sustainable Energy Reviews, 2014, vol. 35, pp. 265–278.
Green B. R., Pichersky E., Kloppstech K. Chlorophyll a/b-binding proteins: an extended family. Trends in biochemical sciences, 1991, vol. 16, pp. 181–186.
Garbazhii K. Analysis on application of Chlorella in the feeding of farm animals. New stages of development of modern sci-ence in Ukraine and EU countries: mono-graph. Riga, Baltija Publishing, 2019, pp. 60–85.
Shukor M.Y., Masdor N., Baharom N.A., Jamal J.A., Abdullah M.P., Shamaan N.A., Syed M.A. An inhibitive determination method for heavy metals using bromelain, a cysteine protease. Appl Biochem Biotechnol, 2008, vol. 144(3), pp. 271–276.
Cavalletti E, Romano G, Palma Esposito F, Barra L, Chiaiese P, Balzano S, Sardo A. Copper effect on microalgae: toxicity and bioremediation strategies. Toxics, 2022, vol. 10(9): 527. DOI: 10.3390/toxics10090527.
Lozinskaia E.F., Mitrakova T.N., Zhiliaeva N.A. Izuchenie sorbtsionnykh svoistv prirodnykh sorbentov po otnosheniiu k ionam medi(II) [Study of the sorption properties of natural sorbents in relation to copper(II) ions]. Uchenye zapiski. Elektronnyi nauchnyi zhurnal Kurskogo gosudarstvennogo universiteta [Scientific notes. Electronic scientific journal of Kursk State University], 2013, no. 3 (27), pp. 1–7. (In Russian)
Koshkin E.I. Physiology of crop sustainability. Moscow, Drofa Publ., 2010, 638 p.
Moss V.A., Roberts J.A., Keith H., Simpson L. The effect of copper sulphate on the growth of the alga Chlorella. British Homeopathic journal, 1977, vol. 66(3), pp. 169–177. DOI: 10.1016/S0007-0785(77)80010-0.
Qian H, Li J, Sun L, Chen W, Sheng GD, Liu W, Fu Z. Combined effect of copper and cadmium on Chlorella vulgaris growth and photosynthesis-related gene transcription. Aquat Toxicol, 2009, Vol. 94(1), pp. 56–61. DOI: 10.1016/j.aquatox.2009.05.014.
Ilyuchyk I.A., Nikandrov, V.N. Metodicheskie rekomendatsii po izucheniiu biokhimicheskikh svoistv odnokletochnykh zelenykh vodoroslei (na primere Chlorella vulgaris) [Methodological recommendations for studying the biochemical properties of unicellular green algae (using the example of Chlorella vulgaris)]. Pinsk, PolesGU, 2020, 29 p. (In Russian)
Ilyuchyk I.A., Shul`gan, V.N, Nikandrov, V.N. Osobennosti nakopleniya belka kul`turoj Chlorella vulgaris v prisutstvii Fe2(SO4)3 v pitatel`noj srede [Peculiarities of protein accumulation by Chlorella vulgaris culture in the presence of Fe2(SO4)3 in a nutrient medium] Biotekhnologiya: dostizheniya i perspektivy` razvitiya : sbornik materialov VI mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj online-offline konferenczii, Pinsk, 30 noyabrya – 1 dekabrya 2023 g. Pinsk : PolesGU, 2023, pp. 89–93. (In Russian)
