CC BY
23
УДК 573.6:582.26.263
Мерзлова Г.В., астрант © Мельниченко О.М., професор
Бглоцеркгвсъкий нацюналъний аграрнийутеерситет
ДИНАМ1КА РОСТУ КУЛЬТУРИ SPIRULINA PLATENSIS ЗА Р13НИХ КОНЦЕНТРАЦЙ КОБАЛЬТУ В ПОЖИВНОМУ СЕРЕДОВИЩ1
Встановлено вплыв ргзних доз азотнокислого Кобальту в поживному середовищг на розмноження клтин струлши та накопичення и бюмаси. Внесения 0,0277 та 0,0346 г мтералъног формы металу до кулътуралъног piduHU проявляв стимулюючий ефект щодо протшання метабол1чних процеав та нарощування маси щанобактерп Spirulina platensis. Найвища оптична густина поживного середовища гз клтинами водоростей була у eapianmi гз eMicmoM сполуки Кобальту 0,0415 г. Стимулюючий ефект за таког концентрацИ металу проявляетъся гз 9 доби кулътивування. Дослгджуванг дози азотнокислого Кобальту не викликали токсичног dii на клтини Spirulina platensis.
Ключое1 слова: азотнокислии Кобальт, Spirulina platensis, оптична густина, кулътуралънар1дина, середовище Заррука.
Однокл1тинш водоросп володшть ушкальними метабол1чними i репродуктивными системами, сенсорними i захисними мехашзмами, що дозволяе im устшно адаптуватися до р1зномаштних фактор1в навколишнього середовища (температура, д1я важких метал1в, рад1ацп). Мгкроводорост1 знаходять все бшьше застосування як продуценти харчового i кормового бшка, амшокислот, в1тамш1в та шших цшних речовин [3]. Розвиток сучасно! прикладно! альгологп заснований на використанш продуктивних мкроводоростей, таких як водоросп род1в Chlorella, Scenedesmus, Spirulina, Dunaliella [4, 7]. 1нтерес до них р1зко 3pic через 1хню здатшсть синтезувати широкий Ha6ip р1зномаштних ессенщальних фактор1в живлення.
KpiM того, в кл1тиннш стшщ Spirulina platensis мктяться альгшати -ушкальш 6iocyMicHi пол1анюнш (кисл1) полюахариди, як1 володшть властивктю звшьняти оргашзм людини i тварини вщ радюнуклдав i важких метал1в типу свинцю i цезш-137. Мабуть, цим може бути пояснено радюпротекторна властивють струлши. Безсумшвно, вона е джерелом бюлопчно активних речовин, необхщних для живого оргашзму.
1стотною перевагою водоростей е також те, що в них мжроелементи знаходяться в оргашчнозв'язанш, тобто найбшьш доступнш i засвоюванш форм1, а також у i'x Haöopi, властивому живш природ! в цшому. Колощи, що виробляються водоростями, не мають аналопв в шших оргашзмах, ix складно синтезувати х1м1чним шляхом [6].
© Мерзлова Г.В., Мельниченко О.М., 2012
265
Як вщомо, основна потреба в мжроелементах оргашзму тварин задовольняеться кормами. Добре збалансована та рацюнальна год1вля - один ¿з шлях1в найбшьш оптимального виршення ще! проблеми. Нестача м1кроелемент1в у грунтах \ водоймах призводить до порушення мжроелементного складу в первинних харчових ланках (рослини \ водорост1) бюлопчного кругооб1гу речовин [1]. До таких м1кроелемент1в вщноситься Кобальт. На бшьшост1 бюгеох1м1чних зон Украши цей елемент е л1м1туючим у екотрофолопчних ланцюгах.
Одним ¿з шлях1в забезпечення сшьськогосподарських тварин \ птищ Кобальтом е використання бюмаси Бр^иНпа рШетгъ, яка багата на макро- \ мжроелементи [7, 8]. Великою перевагою водоростей е ф1зюлого-бюх1м1чна р1зномаштшсть \ лабшьшсть 1х х1м1чного складу, що дозволяе здшснювати керований бюсинтез цшних х1м1чних природних сполук (з'еднань). Залежно вщ умов культивування в значнш м1р1 змшюеться вм1ст м1кроелемент1в у бюмаа струлши [2, 3, 5].
Природний комплекс Кобальту у склад1 водоростей мае суттев1 переваги, перш за все тому, що метал-бютик пройшов через своерщний бюлопчний фшьтр I внаслщок цього вщр1зняеться найбшьш сприятливою для оргашзму бюлопчно доступною формою. Отримати такий природний комплекс важливо пщ час створення штучних сумшей [9].
Таким чином, з урахуванням вищесказаного метою роботи е дослщження впливу р1зних концентраци Кобальту (азотнокисла сполука) у склад1 культурально! рщини на накопичення кл1тин культури 8р1гиИпа рШетгъ.
Матер1ал 1 методи. Для дослщжень використовували чисту культуру трихомно! щанобактерп БржиНпа р1а1ет1$ (вош.) веШ. штам ЛГУ-603, депоновано! з колекци культур Боташчного 1нституту Лешнградського ушверситету.
Бюмасу щанобактерш культивували на модифжованому поживному середовищ1 Заррука в умовах закритого типу за цшодобового осв1тлення з допомогою люмшесцентних ламп потужшстю 40 Вт кожна. Перюд дослщження становив 15 д1б. Пщ час вирощування культури 8р1гиИпа platensis поживне середовище постшно перемшували. Перемшування проводили за допомогою компресора з барб1тажними трубками.
Культивування струлши проводили в скляних емностях типу прямокутнику розм1ром 20 х 40 х 60 см за температури 30 °С.
В контрол1 використовували стандартне поживне середовище Заррука з вмютом азотнокислого Кобальту 0,044 мкг/л. До I дослщного поживного середовища додавали цю саму ешь Кобальту в кщькост1 0,0277 г. У II \ III дослщш культуральш рщини вносили по 0,0346 г та 0,0415 г азотнокислого Кобальту.
Оптичну густину поживного середовища разом ¿з культурою однокл1тинних водоростей визначали перед внесения дослщжуваного фактора,
266
а також впродовж усього експерименту. Визначення оптично! густини проводили спектрофотометричним методом.
Результата дослщження. Як видно ¿з рис 1. актившсть нарощування бюмаси однокл1тинно! водорост1 Бр^иНпа platensis залежала вщ р1вня Кобальту азотнокислого в культуральнш рщиш.
дж культивування, д1б
—♦— I досл.серед. —■— II досл.серед. —а— III досл.серед. —х— контр.серед.
Рис. 1 - Культивування Spirulina platensis при р1зних дозах азотнокислого Кобальту
Нарощування бюмаси в III дослщних середовищах впродовж перших трьох д1б експерименту було вищим, н1ж у контрол1 на 7,9 %. Найменше наростання кл1тин у цей самий пер1од культивування було у BapiaHTi де до поживних середовищ вносили по 0,0277 г азотнокислого Кобальту, тобто, оптична густина першого дослщного культурального середовища була нижчою шж у контрол1 та II дослщних поживних рщинах в1дпов1дно на 9,5 % та 3,9 %.
На п'яту добу вирощування культури було встановлено, що у контрольних поживних середовищах краще проходять метабол1чн1 процеси i п1двищуеться ¿нтенсивн1сть д1лення кл1тин. Оптична густина цих культуральних рщин була вищою, н1ж у I, II та III дослщних середовищах вщповщно на 45,4 %; 33,9 та 20,3 %.
267
На сьому добу культивування струлши спостер1гали, що у II, III дослщних поживних середовищах за дп металу пщвищуеться швидюсть росту i подшу кл1тии. В пор1вняиш з контролем оптична густина цих культуральних рщин була вищою на 3,9 та 13,5 %. Слщ вщмп-ити, що додавання азотнокислого Кобальту до поживного середовища в доз1 0,0415 г (третя дослщна культуральна рщина) на шосту-сьому добу культивування мае бшьший стимулюючий ефект щодо нарощування кшькост1 кл1тин Spirulina platensis, шж iHmi дози (I, II дослщт культуральт рщини).
Дослщження культивування струлши в перюд з сьомо! по дев'яту добу показало, що продукування кл1тин у дослщних та контрольних культуральних рщинах фактично вир1внялися за показниками оптично! густини. 3 десято! доби культивування в першому дослщному середовищ1 р1зко зросла динамжа нарощування культури. Так, в пор1внянш з II, III дослщними та контрольними р1динами п1двищення становило 17,1 %; 11,9 та 15,3 % вщповщно.
На тринадцяту-п'ятнадцяту добу в першш досл1дн1й р1дин1 нарощування бюмаси проходило аналопчно попередньому пер1оду. Пояснениям цього може бути те, що Кобальт акумулюеться в 6ioMaci в такш к1лькост1, яка стимулюе метабол1чш процеси в культур! i сприяе прискоренню д1лення кл1тин. У И i III дослщних середовищах показники оптично! густини були б1льшими в1дносно контролю в1дпов1дно на 19,5 та 18,2 %.
Впродовж експерименту вирощування S. platensis за р1зних доз азотнокислого Кобальту встановлено, що до сьомо! доби культура адаптуеться до п1двищених доз металу-бютику. Найб1льш оптимальною дозою металу, яка стимулюе кл1тини до под1лу е 0,0277 г.
Висновки. Додавання до поживного середовища мшерально! форми Кобальту в дозах 0,0277, 0,0346 та 0,0415 г стимулюе нарощування кл1тин.
За оптимально! концентраци азотнокислого Кобальту у поживному середовищ1 0,0277 г бюмаса Sp. platensis за оптичною густиною зб1льшуеться на 37 % вщносно контролю.
У подальшому плануеться досл1дити вм1ст Кобальту в 6ioMaci сп1рул1ни, яку культивували на поживних середовищах ¿з р1зним bmIctom у них цього металу.
Л1тература
1. Авцын А.П. Микроэлементозы человека: этиология, классификация, органопатология / А.П. Авцын, А.А. Жаворонкова, М.А. Риш, Л.Д. Строчкова. - М.: Медицина, 1991. - 496 с.
2. Белянин В.Н. Светозависимый рост низших фототрофов / В.Н. Белянин. - Новосибирск: Наука, 1984. - 94 с.
3. Рудик Б.Ф. Влияние координационных соединений металлов на продукцию и биохимический состав D. salina Teod / Б.Ф. Рудик, С.В. Грамма, А Н. Гуля // Альгология. - 1995. - 5.- №1. - С. 93-101.
4. Рудик В.Ф. Биотехнологические основы получения биомассы микроводорослей и перспективы ее применения. Автореф. дис. докт. биол. наук. - М.: Наука, 1990. - 36 с.
268
5. Семененко В.Е. Параметрическое управление биосинтезом Р-каротина в клетках Dunaliella salina в условиях интенсивной культуры / В.Е. Семененко, А.А. Абдуллаев // Физиол. раст. - 1980. - 27. - №1. - С. 31-41.
6. Ben Amotz A. Mode of action of the massively accumulated beta-carotene of Dunaliella bardawil in protecting the algae against damage by excess irradiation / A. Ben Amotz, O. Shaish, M. Avron // Plant Phisiol. - 1989. - 9. - №3. - P. 10401043.
7. Bonotto S. Commercial interest of micro- and macroalgae / S. Bonotto, D. Van der Ben, A. Sanfulli Et al. // Mar. Res. Div. Rapt. - 1987. - №602. - P. 116117.
8. Gupta R.S. Biotechnology of mass production of Spirulina and Arthrospira in fresh water / R.S. Gupta, ML. Changwal // Spirulina ETTA Nat. Symp. MCRC. -Madras, India. - 1992. - P. 125-128.
9. Vencataraman L.V. Production of food, feed, biochemical and bioenergy from microalgae/ L.V. Vencataraman, E.W. Becker // 8-th Int. Biotechnol. Symp., Paris, 1988; Proc. Vol. 2. - Paris. - 1989. - P. 910-922.
Summary Merzlova G.V., Melnichenko O.M.
GROWTH DYNAMICS OF CULTURE SPIRULINA PLATENSIS DIFFERENT CONCENTRATIONS OF COBALT IN THE NUTRIENT
MEDIA
The effect of different doses of cobalt nitrate in the nutrient medium for multiplication of Spirulina cells and accumulation of biomass. Making 0,0277 and 0,0346 g of mineral forms of metal to the culture broth revealed a stimulating effect on the course of metabolic processes and increase the mass of cyanobacteria Spirulina platensis. The highest optical density of the nutrient medium of cells of algae was in the form containing 0,0415 g of cobalt compounds stimulating effect at this concentration of the metal appears with 9 days of cultivation. Studied doses of cobalt nitrate did not cause toxic effects on cells of Spirulina platensis.
Key words: Cobalt nitrate, Spirulina platensis, optical density, culture fluid, environment of Zarruka.
Рецензент - д.с.-г.н., професор, член-кор. НААНУ Кирил1в Я.1.
269
