Механизмы индукции накопления β-каротина в клетках микроводоросли Dunaliella salina при азотном голодании

Авторы

  • Татьяна Викторовна Самович Институт экспериментальной ботаники им. В. Ф. Купревича НАН Беларуси, ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск, Беларусь
  • Алексей Дмитриевич Свечко Институт физики им. Б. И. Степанова НАН Беларуси, пр. Независимости, 68-2, 220072, г. Минск, Беларусь
  • Николай Владимирович Козел Биотехнологический научный центр, пр. Пекинский, 18, Китайско-Белорусский индустриальный парк «Великий камень», 222210, Смолевичский р-н, Минская обл., Беларусь , Крестьянское (фермерское) хозяйство «Серебряный ручей», 222202, д. Сосновая, Озерицко-Слободской с/с, Смолевичский р-н, Минская обл., Беларусь

Ключевые слова:

микроводоросль, Dunaliella salina, β-каротин, фотосинтетический аппарат, азотное голодание

Аннотация

Показано, что условия азотного голодания и действия света высокой интенсивности существенно влияют на пигментный состав клеток микроводоросли Dunaliella salina (штамм IBCE D-1) при ее культивировании. В частности, наблюдается снижение количества хлорофиллов и неоксантина в 7 раз, виолаксантина в 5 раз, лютеина в 4 раза на фоне повышения содержания β-каротина в клетках микроводоросли в 6 раз. Сочетанное действие азотного голодания и света высокой интенсивности является наиболее эффективным из исследованных в работе способов повышения продукции β-каротина клетками D. salina. Установлены снижение количества белка D1 реакционного центра фотосистемы II и частичная инактивация активности этой фотосистемы в клетках микроводоросли, культивированных в условиях недостатка азота, что может быть ключевым фактором запуска повышенного синтеза β-каротина.

Биографии авторов

  • Татьяна Викторовна Самович, Институт экспериментальной ботаники им. В. Ф. Купревича НАН Беларуси, ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск, Беларусь

    кандидат биологических наук; ведущий научный сотрудник лаборатории роста и развития растений

  • Алексей Дмитриевич Свечко, Институт физики им. Б. И. Степанова НАН Беларуси, пр. Независимости, 68-2, 220072, г. Минск, Беларусь

    младший научный сотрудник центра «Лазерно-оптические технологии для медицины и биологии

  • Николай Владимирович Козел, Биотехнологический научный центр, пр. Пекинский, 18, Китайско-Белорусский индустриальный парк «Великий камень», 222210, Смолевичский р-н, Минская обл., Беларусь, Крестьянское (фермерское) хозяйство «Серебряный ручей», 222202, д. Сосновая, Озерицко-Слободской с/с, Смолевичский р-н, Минская обл., Беларусь

    кандидат биологических наук, доцент; ведущий научный сотрудник Биотехнологического научного центра, главный технолог Крестьянского (фермерского) хозяйства «Серебряный ручей»

Библиографические ссылки

  1. Raja R, Hemaiswarya S, Rengasamy R. Exploitation of Dunaliella for beta-carotene production. Applied Microbiology and Biotechnology. 2007;74(3):517–523. DOI: 10.1007/s00253-006-0777-8.
  2. Amini M, Amini Khoei Z, Erfanifar E. Nitrate (NO3– ) and phosphate (PO43−) removal from aqueous solutions by microalgae Dunaliella salina. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. 2019;19:5–8. DOI: 10.1016/j.bcab.2019.101097.
  3. al-Muhteseb SI, Emeish S. Producing natural mixed carotenoids from Dunaliella salina. Journal of Natural Sciences Research. 2015;5(10):53–59.
  4. Ben-Amotz A, Lers A, Avron M. Stereoisomers of β-carotene and phytoene in the alga Dunaliella bardawil. Plant Physiology. 1988;86(4):1286–1291.
  5. Pisal DS, Lele SS. Carotenoid production from microalga, Dunaliella salina. Indian Journal of Biotechnology. 2005;4:476–483.
  6. García-González M, Moreno J, Manzano JK, Florencio FJ, Guerrero MG. Production of Dunaliella salina biomass rich in 9-cis-beta-carotene and lutein in a closed tubular photobioreactor. Journal of Biotechnology. 2005;115(1):81–90. DOI: 10.1016/j.jbiotec.2004.07.010.
  7. Ben-Amotz A, Shaish A, Avron M. The biotechnology of cultivating Dunaliella for production of β-carotene rich algae. Bioresource Technology. 1991;38:233–235. DOI: 10.1016/0960-8524(91)90160-L.
  8. Божков А. Динамика функциональных эпигенотипов Dunaliella viridis Teodor. при накопительном и квазинепрерывном культивировании. Альгология. 2013;23(3):231–247.
  9. Мельников СС, Мананкина ЕЕ, Будакова ЕА, Шалыго НВ, составители. Каталог генетического фонда хозяйственно полезных видов водорослей. Минск: Беларуская навука; 2011. 101 с.
  10. Сиренко ЛА, Сакевич АИ, Осипов ЛФ, Лукина ЛФ, Кузьменко МИ, Козицкая ВН и др. Методы физиолого-биохимического исследования водорослей в гидробиологической практике. Киев: Наукова думка; 1975. 248 c.
  11. Каляга ТГ, Козел НВ. Влияние почвенной засухи на содержание фотосинтетических пигментов в растениях ячменя сорта Бровар. Журнал Белорусского государственного университета. Биология. 2020;3:46–53. DOI: 10.33581/2521-1722-2020-3-46-53.
  12. Forni E, Ghezzi MN, Polesello A. HPLC separation and fl uorimetric estimation of chlorophylls and pheophytins in fresh and frozen peas. Chromatographia. 1988;26:120–124. DOI: 10.1007/BF02268135.
  13. Milenković SV, Zvezdanović J, Anđelković T, Marković D. The identification of chlorophyll and its derivatives in the pigment mixtures: HPLC-chromatography, visible and mass spectroscopy studies. Advanced Technologies. 2012;1:16–24.
  14. Govindjee G. Sixty-three years since Kautsky: chlorophyll a fluorescence. Australian Journal of Plant Physiology. 1995;22(2):131–160.
  15. Корнеев ДЮ. Информационные возможности метода индукции флуоресценции хлорофилла. Киев: Альтерпрес; 2002. 188 с.
  16. Jansson S, Stefansson H, Nystrom U, Gustafsson P, Albertsson P-A. Antenna protein composition of PS I and PS II in thylakoid sub-domains. Biochimica et Biophysica Acta. 1997;1320(3):297–309. EDN: AFSXIF.
  17. Bradford MM. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry. 1976;72:248–254. DOI: 10.1016/0003-2697(76)90527-3.
  18. Рокицкий Ф. Биологическая статистика. Минск: Вышэйшая школа; 1973. 320 с.
  19. Красновский АА. Синглетный молекулярный кислород: механизмы образования и пути дезактивации в фотосинтетических системах. Биофизика. 1994;39(2):236–250.
  20. Liu X, Yin C, Xiang L, Jiang W, Xu S, Mao Z. Transcription strategies related to photosynthesis and nitrogen metabolism of wheat in response to nitrogen deficiency. BMC Plant Biology. 2020;20(1):448. DOI: 10.1186/s12870-020-02662-3.
  21. Dogra V, Kim C. Singlet oxygen metabolism: from genesis to signaling. Frontiers in Plant Science. 2019;10:1640. DOI: 10.3389/fpls.2019.01640.
  22. Dmitrieva VA, Tyutereva EV, Voitsekhovskaja OV. Singlet oxygen in plants: generation, detection, and signaling roles. International Journal of Molecular Sciences. 2020;21(9):3237. DOI: 10.3390/ijms21093237.

Загрузки

Опубликован

2026-02-17

Выпуск

№ 3 (2025): Экспериментальная биология и биотехнология

Раздел

Физиология и клеточная биология

Лицензия

Copyright (c) 2026 Экспериментальная биология и биотехнология

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).

Как цитировать

Самович, Т. В., Свечко, А. Д., & Козел, Н. В. (2026). Механизмы индукции накопления β-каротина в клетках микроводоросли Dunaliella salina при азотном голодании. Экспериментальная биология и биотехнология, 3, 26-37. https://doi.org/10.33581/2957-5060-2025-3-%p