Публикации автора

Актуальность обусловлена необходимостью оценки влияния солнечной радиации для разработки эффективных стратегий культивирования Porphyridium purpureum в промышленных фотобиореакторах при естественном освещении. Целью исследования являлось определение количественных закономерностей влияния притока солнечной энергии на продуктивность и продукцию В-фикоэритрина Porphyridium purpureum для подбора оптимальных условий культивирования, учитывающих сезонные колебания солнечной активности. Анализ литературных данных показал, что для условий естественного освещения сведения о продуктивности P. purpureum практически отсутствуют. Выращивание P. purpureum осуществляли в накопительном режиме в прямоугольных горизонтальных фотобиореакторах, расположенных в тепличном модуле на базе отдела Биотехнологии и фиторесурсов ФИЦ ИнБЮМ г. Севастополь. Исследования проводили с октября 2024 г. по май 2025 г. Значения суммарной солнечной энергии ФАР взяты из базы данных NASA Prediction Of Worldwide Energy Resources (POWER). Продуктивность PB P. purpureum и продукцию В-фикоэритрина Pπ определяли на линейном участке накопительной кривой. Показано, что зависимость PB и Pπ от суммарной энергии ФАР может быть описана линейными уравнениями. С увеличением в три раза количества света, приходящегося на горизонтальную поверхность бассейна, PB возрастает в пять раз, а Pπ – в шесть. Максимальное значение продуктивности (9,6 г СВ м-2 сут-1) достигается при насыщающей энергии 130 МДж м-2 сут-1, а продукции В-фикоэритрина – 590 мг м-2 сут-1 при 125 МДж м-2 сут-1. Такое различие в значениях насыщающих энергий объясняется тем, что скорость роста биомассы не совпадает со скоростью синтеза В-фикоэритрина. Разработана модель, позволяющая описать зависимость стационарного содержания В-фикоэритрина от притока ФАР. Показано, что для достижения максимального содержания В-фикоэритрина необходим суточный приток солнечной энергии не менее 100 МДж м-2 сут-1. Для достижения максимальной скорости и содержания В-фикоэритрина необходимо выращивать P. purpureum в осенний и весенний периоды при строгом контроле температурного режима.

Недостаток минерального питания относится к основным природным стрессовым факторам и играет важную роль в жизнедеятельности водных организмов. При культивировании микроводорослей и фототрофных прокариот при обеднении среды, в результате расхода питательных веществ для поддержания своей жизнедеятельности, организмы вынуждены вырабатывать различные приспособительные механизмы. В работе использованы стандартные методы культивирования цианобактерий, оптический и микроскопический подходы при исследовании Arthrospira (Spirulina) platensis (Nordstedt) Gomont (1892). Целью данного исследования работы стало изучение морфометрических характеристик цианобактерий на стадии неактивного роста в условиях дефицита минерального питания. Экспериментально установлено, что плотность культуры A. рlatensis в течение эксперимента зависела от внешних условий: температуры (Т) и освещенности (Осв). При минимальной температуре и освещенности (вариант 1А) плотность культуры в период 1 - 28 суток плавно возрастала до 0,11 г·л-1, при повышении и максимальных величинах Т и Осв (варианты 2А и 3А) кривая роста имела S-образный вид, наблюдали увеличение плотности A. рlatensis до 0,69 г·л-1 и 1,3 г·л-1. После выхода культуры A. рlatensis на стадию неактивного роста (29-85 сутки), сохранялась тенденция накопления биомассы: в варианте 1А продолжалось постепенное увеличение плотности цианобактерий до 0,42 г·л-1; в вариантах 2А и 3А биомасса увеличивалась неравномерно и достигала 2,0 г·л-1 и 5,5 г·л-1. К концу эксперимента зафиксировано изменение цвета культуры с изумрудного на темно-зеленый, зелено-коричневый и желто-коричневый. Показано, что в варианте 1А с 36 по 85 сутки эксперимента чаще доминировали трихомы размером 50-100 мкм (44,4-61,3 %), доля нитей с минимальной длиной (менее 50 мкм) составляла 30-53,3 %. При повышении Т и Осв в периоды роста цианобактерий доминировали (43,4-85,1 %) мелкие трихомы, но появились и более крупные нити более 100 мкм (2,1-22 %); на стационарных стадиях - доля мелких трихом также была высока (51-93 %), крупных трихом обнаружено не было или их вклад снижался вдвое. Такая тенденция согласуется с данными, описанными ранее в литературе. Наиболее выраженные изменения вкладов морфологических групп наблюдалась при максимальных Т и Осв. Вероятно, недостаток биогенов запускал механизмы адаптации цианобактерий - фрагментацию трихом.