CC BY
73
УДК 663.125/663.252.4
ИЗМЕНЕНИЕ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДРОЖЖЕЙ Б. СЕКЕУК1ЛЕ В УСЛОВИЯХ СТРЕССА
© 2019 Э.А. Исламмагомедова, Э.А. Халилова, С.Ц. Котенко, Р.З. Гасанов, А.А. Абакарова, Д.А. Аливердиева
Прикаспийский институт биологических ресурсов Дагестанского научного центра РАН, г. Махачкала
Статья поступила в редакцию 04.02.2019
Изучено влияние температуры (30 и 37°С), рН (3,0; 4,5; 7,0; 9,0; 11,0) и концентрации МаС1 (0 и 5%) на морфологические и культуральные свойства дрожжей Б. сегеу1Б1ае БЛ^За. Установлено, что характерной особенностью штамма являлась округлая форма клеток при всех режимах культивирования. Во всех исследованных вариантах минимальные размеры клеток отмечены в кислых средах при рН 3,0. Повышение концентрации МаС1 в среде также приводило к уменьшению размера клеток, при этом выявлено наличие зернистой цитоплазмы, липидных включений. В результате одновременного воздействия МаС1 и температуры в широком диапазоне значений рН дрожжи при щелочных и нейтральном рН легче переносили солевой стресс. Гигантские колонии дрожжей в отсутствии соли при 30°С имели максимальный размер на среде с рН 4,5, при повышенной температуре 37°С - на среде с рН 3,0. В условиях солевого стресса наблюдалось существенное уменьшение размеров колоний при всех значениях рН и температуры. Изучение устойчивости дрожжей Б. сегеу1Б1ае к экстремальным факторам представляет интерес для разработки биотехнологий с использованием штаммов дрожжей, устойчивых к различным видам стресса. Ключевые слова: экстремальные условия, дрожжи, Б. сегеу1Б1ае, морфология, клетки, гигантские колонии.
ВВЕДЕНИЕ
Современное понимание механизмов адаптации дрожжей и их регуляция имеют не только важное научное, но и прикладное значение, поэтому в настоящее время актуально изучение динамики стрессовых реакций и адаптации дрожжей в условиях природной среды и биотехнологических производств [1 - 3]. Основные биохимические процессы, происходящие в клетке при различного рода экологических стрессах, отражают адаптацию к конкретным экстремальным ситуациям [4, 5]. Температурная адаптация сопровождается модуляциями в изомерном составе жирных кислот и длине их цепей; изме-
Исламмагомедова Эльвира Ахмедовна, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории биохимии и биотехнологии. E-mail: [email protected] Халилова Эсланда Абдурахмановна, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории биохимии и биотехнологии. E-mail: [email protected] Котенко Светлана Цалистиновна, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории биохимии и биотехнологии.
Гасанов Расул Закирович, младший научный сотрудник лаборатории биохимии и биотехнологии. E-mail: [email protected]
Абакарова Аида Алевдиновна, старший лаборант лаборатории биохимии и биотехнологии. E-mail: [email protected]
Аливердиева Динара Алиевна, кандидат биологических наук, зам. директора по научной работе, зав. лаб. биохимии и биотехнологии. E-mail: [email protected]
нениями в микровязкости липидного бислоя и корреляцией степени ненасыщенности микровязкости полярных и нейтральных липидов [6, 7], увеличением активности антиоксидантных ферментов [8], повышением уровня трегалозы среди углеводов цитозоля [9]. В рН - адаптации важную роль играют ферменты антиоксидант-ной защиты [8, 10 - 12], перегруппировка и изменение содержания липидов, углеводов клеточной стенки, изменение концентрации белков митохондрий относительно белков цитоплазмы [13, 14]. В условиях солевого стресса в дрожжах Б. сегеу1з1ае происходит изменение потенциала плазматической мембраны и внутриклеточного рН; снижение объема клеток; накопление в ци-тозоли глицерина; увеличение гликолитических соединений [14 - 16]. Известно, что происходящие в экстремальных условиях изменения в биохимических процессах, предопределяющие жизнеспособность клеток, оказывают влияние и на морфологические характеристики дрожжей [17, 18], в том числе на свойства гигантских колоний [19]. Поэтому важным параметром, по которому можно оценивать действие стресс - факторов на физиологические особенности дрожжей, является морфология гигантских колоний. Ранее были изучены морфолого - культуральные свойства дрожжей БассЬагошусез в экстремальных условиях [20, 21]. Установлен факт морфологических изменений клеток и гигантских колоний штаммов Б. сегеу1з1ае У-503 и Б. сегеу1з1ае DAW-За в результате раздельного влияния рН - и осмо - стресса. Представляет ин-
терес исследование морфологических особенностей гигантских колоний дрожжей в условиях одновременного действия нескольких стресс-факторов. Изучение стрессовых воздействий и механизмов регуляции метаболизма клеток в процессе адаптации необходимо для поиска экстремофильных штаммов - перспективных объектов различных биотехнологий.
Целью работы является исследование влияния различных значений рН, температуры и концентрации NaCl в среде на морфологические особенности штамма Saccharomyces cerevisiae DAW-3a.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Объектом исследований являлся штамм S. cerevisiae DAW-За, хранящийся в коллекции лаборатории биохимии и биотехнологии ПИБР ДНЦ РАН и Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов ФГУП ГосНИИГене-тика. Штамм DAW-3a является потомком линии штамма ВКПМ Y- 503, полученного в результате лазерного воздействия в Прикаспийском ин-статуте биологических ресурсов ДНЦ РАН [22]. Принадлежность штаммов S. cerevisiae Y-503 (гетерозиготный тетраплоид) и S. cerevisiae DAW-За (гетероталличный гаплоид) к таксону S. cerevisiae была подтверждена с помощью моле-кулярно-генетических методов [23].
Гигантские колонии дрожжей выращивались на твердой среде YPD, содержащей дрожжевой экстракт - 0,5 % (BD, США), пептон - 0,5 % (BD, США), глюкозу (D-глюкоза) - 2,0 % (Merk, Германия), агар-агар - 2,5 % (Difco, Нидерланды), при различных значениях температуры (30 и 37°С), pH (3,0; 4,5; 7,0; 9,0; 11,0) и концентрации NaCl (0 и 5%) в течение двадцати суток на чашках Петри. Морфология клеток колоний (форма, величина клеток, способ вегетативного размножения) изучалась с использованием светового микроскопа. Основным критерием для определения морфологического типа колоний служила совокупность стандартных признаков: формы, размеров, цвета, поверхности, профиля, края, структуры. В работе использовались приборы: ламинарный бокс ВЛ-12 1000 (Россия), микробиологический инкубатор BINDER BF 115 (Германия), сушильный шкаф SNOL 67/350 (Utenos, Литва), микроскоп СХ21 (Olympus, Япония), pH - метр Анион 4100 (Анион, Россия); весы аналитические DV215CD (Ohaus Discovery, Швейцария). Кислотность среды корректировалась 1N НС1 или 4М КОН (Россия).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
В результате исследования процесса адаптации DAW^ к широкому диапазону значений
рН среды при отсутствии соли и температуре 30°С обнаружены морфологические изменения гигантских колоний и образующих их клеток. Установлено, что значение рН 4,5 являлось оптимальным для роста дрожжей (таблица). Повышение или уменьшение рН среды культивирования по сравнению с оптимальными значениями этого показателя сначала снижает, а затем приостанавливает рост дрожжевых клеток. В щелочных условиях отмечалось небольшое уменьшение размеров по сравнению с рН 4,5, при культивировании на средах с низким значением рН - существенное уменьшение размеров клеток. Однако нами обнаружена способность дрожжевых клеток DAW-3а достаточно активно развиваться в неблагоприятных условиях. Исследования показали, что во всех вариантах обнаружены почкующиеся клетки (до 5%), в клетках наибольшего размера - наличие зернистой цитоплазмы, подтверждающей присутствие запасных питательных веществ; определенная часть клеток (до 3%) содержала крупную вакуоль (рис. 1, а). Известно, что от рН зависит и термоустойчивость клеток. В литературе имеются сведения об изменении содержания субстратов энергетического обмена в клетках при низкой температуре [24], увеличении размера клеток при температуре 37°С [25]; появлении множества глобулярных структур на поверхности клеточной стенки при тепловом стрессе [7]. В нашем случае в условиях повышенной температуры 37°С и при отсутствии соли обнаружена однородность формы клеток во всех вариантах и небольшое увеличение размеров при рН 3,0 по сравнению с клетками при 30°С (таблица; рис. 2, а), что, возможно, отражает уровень их устойчивости к гипертермии.
При рассмотрении морфологических свойств гигантских колоний штамма DAW-3 а в широком диапазоне значений рН, отсутствии соли и показаниях температуры 30 и 37°С во всех вариантах наблюдается сохранение округлой, в виде цветка формы, радиально исчерченной поверхности, плоского, со слегка выпуклым центром профиля; незначительное изменение цвета (оттенки бежевого) и структуры (небольшое уплотнение при рН 11,0). При этом выявлено существенное изменение размеров гигантских колоний DAW-3а в зависимости от температуры и рН среды. Если при температуре 30°С значение рН 4,5 являлось оптимальным для роста колоний, то при 37°С ситуация меняется. В условиях повышенной температуры на средах с низким значением рН 3,0 размер колоний был максимальным, что коррелирует с размерами клеток и отражает адаптивный ответ DAW-3а на тепловое воздействие. Данные специфические особенности дрожжей Б. сегеу1з1ае DAW-3а представляют интерес для поиска штаммов, толерантных к кислой среде
Таблица. Влияние различных значений рН, температуры и 5% ЫаС1 на размеры (мкм)
клеток Б. сегеу1з1ае DAW-3a
значения рН Т°С, ЫаСГ\ рН 3.0 рН 4.5 рН 7.0 рН 9.0 рН 11.0
30°С 5x5 - 10% 4x4 - 40% 3x3 -30% 2x2 - 20% единичные клетки - 10x8 8x8 - 10% 7x6 - 80 % 5x5 -10% единичные клетки -12x10; 3x3 8x7 - 10% 6x6 - 10% 6x5 -60% 4x3 - 10% единичные клетки - 10x9; 3x3 8x7 - 10% 6x6 - 10% 5x5 -50% 4x3 - 30% единичные клетки - 9x8; 3x3 7x6 - 10% 6x6 - 10% 5x5 -40% 4x3 - 30% 3x3 - 10% единичные клетки - 8x8; 3x2
30°С, 5% ЫаС1 4x4 - 30% 3x3 - 40% 2x2 -20% 1x1 - 10% единичные клетки - 5x5 6x5 - 10% 5x5 - 10% 4x4 -40% 3x3 - 30% 2x2 - 10% 7x6 - 10% 6x6 - 10% 4x4 -50% 3x3 - 20% 2x2 - 10% 7x6 - 10% 6x6 - 10% 6x5 -10% 4x4 - 40% 3x3 - 30% единичные клетки - 8x8 7x6 - 10% 6x6 - 10% 4x4 -40% 3x3 - 30% 2x2 - 10%
37°С 5x5 - 40% 4x4 - 30% 3x3 -30% 8x8 - 10% 7x6 - 20 % 6x6 -30% 5x5 - 20% 3x3 - 20% 7x7 - 10% 6x6 - 70% 4x4 -20% 6x6 - 20% 5x5 - 50 % 3x3 - 30% единичные клетки - 7x7 7x6 - 20% 6x6 - 10 % 5x5 -40% 4x4 - 10% 3x3 - 20%
37°С, 5% ЫаС1 5x5 - 20% 4x4 - 40% 3x3 - 40% единичные клетки - 5x6 7x7 - 15% 6x6 - 20% 5x5 -35% 3x3 - 30% единичные клетки - 8x7 6x6 - 20% 5x5 - 40% 4x4 -30% 3x3 - 10% единичные клетки - 7x7 6x6 - 20% 5x5 - 60% 3x3 -20% единичные клетки - 7x7 6x6 - 20% 5x5 - 40% 4x4 -20% 3x3 - 20% единичные клетки - 7x7
а)
рНЗ.О
рН 4.5
б) рН 7.0
рН 9.0
рН 11.0
Рис. 1. Влияние рН на морфологические свойства клеток Б. сегеу1з1ае DAW-3a при 30°С в отсутствии (а) и присутствии (б) 5% ЫаС1
а)
рНЗ.О
рН 4.5
б) рН 7.0
рН 9.0
рН 11.0
Рис. 2. Влияние рН на морфологические свойства клеток Б. сегеу1з1ае DAW-3a при 37°С в отсутствии (а) и присутствии (б) 5% ЫаС1
и повышенной температуре. Известно, что высокая толерантность определенных штаммов Б. сегеу1з1ае к кислой среде является важным фактором для использования в промышленной биотехнологии [26]. В остальных вариантах дрожжи также проявили достаточную устойчивость к различным значениям рН, изменение размеров колоний варьировало в пределах 5 - 42% (рис. 3).
В целях исследования адаптации Б. сегеу1з1ае DAW-3а к солевому стрессу были изучены морфологические особенности гигантских колоний
5,0 -4,54,03,5 -3,0 2,5 Н
и образующих их клеток при различных значениях рН, 5% ЫаС1, температуре 30 и 37°С. Обнаружено, что при температуре 30°С в кислой среде все клетки имели округлую форму; характерно появление липидных включений; размер клеток уменьшался (таблица). Известно, что при критических значениях рН и высокой концентрации ЫаС1 дрожжи отображают сложный набор стресс - ответов, в том числе корректировку свойств поверхности, морфогенеза, роста [27] и регулируемое изменение объема клеток [28]; клетки
сч
£
и
о
ч
о »
а 2,0 Н
г> ее
* 1,00,5 0,0
0
8
10
12
рН среды
Рис. 3. Динамика изменения размеров гигантских колоний дрожжей Б. сегеу1з1ае DAW-3а
в зависимости от рН и температуры
б)
рНЗ.О рН 4.5 рН 7.0 рН 9.0 рНИ.О
Рис. 4. Морфологические свойства гигантских колоний Б. сегеу1з1ае DAW-3а в зависимости от рН при температуре 37°С в отсутствии (а) и присутствии (б) 5% ЫаС1
приобретают более округлую форму [29]. В нейтральных и щелочных условиях культивирования установлена несколько большая толерантность Б. сегеу1з1ае DAW-3а к солевому стрессу по сравнению с рН 3.0; отмечались однородность и незначительное уменьшение размеров клеток (рис. 1, б), что также находит подтверждение в литературе [30]. Обнаружено наличие зернистой цитоплазмы, в отдельных клетках - крупные вакуоли; происходит накопление липидов, что, очевидно, дает возможность клетке нейтрализовать повышенное содержание соли в среде культивирования. Кроме того, одновременное воздействие нескольких критических факторов могло привести к перекрестной устойчивости [31] и повышению толерантности дрожжей DAW-3а. В условиях повышенной температуры 37°С, различных значений рН и 5% ЫаС1 существенного изменения размеров клеток по сравнению с вариантом при 30°С не происходит (таблица). Отмечены наличие зернистой цитоплазмы во многих клетках и их однородность (рис. 2, б).
Для гигантских колоний DAW-3a в условиях солевого стресса (5% ЫаС1), различных значений рН и 30°С характерно уменьшение размеров, незначительное изменение цвета, формы, поверхности и структуры. Обнаружена определенная закономерность: дрожжи в вариантах с щелочным и нейтральным рН среды легче переносили солевой стресс. В результате одновременного воздействия температуры 37°С и 5% ЫаС1 при широком диапазоне значений рН обнаружено, что штамм DAW-3a проявил устойчивость к данным экстремальным условиям. Во всех вариантах колоний сохранились форма, поверхность, профиль и структура. Выявлено изменение светло - бежевого цвета на более темный и уменьшение размеров гигантских колоний DAW-3a. Мак-
симальный размер колоний отмечен при рН 11,0, минимальный - при рН 3,0 (рис. 4).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, обнаружено изменение морфологических параметров клеток и гигантских колоний Б. сегеу1з1ае DAW-3а в условиях экстремальных значений температуры, рН и концентрации ЫаС1. Установлено, что характерной особенностью штамма являлась округлая форма клеток при всех режимах культивирования. Во всех исследованных вариантах минимальные размеры клеток отмечены в кислых средах при рН 3,0. Повышение концентрации ЫаС1 в среде также приводило к уменьшению размера клеток; выявлено наличие зернистой цитоплазмы, липидных включений, в отдельных клетках - крупных вакуолей. Накопление запасных веществ, очевидно, способствует формированию адаптивного ответа клеток дрожжей на повышенное содержание соли в среде культивирования. Для гигантских колоний DAW-3a в условиях солевого стресса характерно уменьшение размеров, незначительное изменение контура, поверхности, цвета, профиля и структуры. При отсутствии соли и 30°С оптимальным для роста гигантских колоний дрожжей являлся рН 4,5, при 37°С - рН 3,0. В результате одновременного воздействия ЫаС1 и температуры при широком диапазоне значений рН выявлена закономерность: дрожжи в вариантах с щелочным и нейтральным рН среды легче переносили солевой стресс. Устойчивость к экстремальным факторам имеет важное значение для исследования адаптивных способностей штамма Б. сегеу1з1ае DAW-3a с целью его возможного использования в пищевых биотехнологиях.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Brown A.J.P., Cowen L.E., Pietro A. Di., Quinn J. Stress adaptation // Microbiol Spectr. 2017. 5(4): 10. doi: 10.1128/microbiolspec.FUNK-0048-2016.
2. Калюжин В.А. Терморезистентность у дрожжей Sacchаromyces cerevisiae // Журнал общей биологии. 2011. Т. 72. № 2. С. 140-150.
3. Breuer U., Harms H. Debaryomyces hansenii - an extremophilic yeast with biotechnological potential // Yeast. 2006. 23: 415-437.
4. Бирюкова Е.Н., Аринбасарова А.Ю., Сузина Н.Е., Сорокин В.В., Меденцев А.Г. Изменение ультраструктуры клеток Yаrrowia lipolytica в стрессовых условиях // Микробиология. 2011. Т. 80. № 3. С. 344-348. doi: 10.1134/S0026261711030040.
5. Аринбасарова А.Ю., Бирюкова Е.Н., Меденцев А.Г. Антистрессовые системы дрожжей Yarrowia lipolytica (Обзор) // Прикладная биохимия и микробиология. 2015. 51(2): 122-131. doi: 10.7868/ S0555109915020026.
6. Феофилова Е.П., Кузнецова Л.С. Участие ациль-ных цепей липидов в биохимической адаптации мукорового гриба Cunninghamella japonica к температуре // Прикладная биохимия и микробиология. 2008. Т. 44. № 6. С. 676-682. doi: 10.1134/ S0003683808060094.
7. Бирюкова Е.Н., Меденцев А.Г., Аринбасарова А.Ю., Акименко В.К. Адаптация дрожжей Yаrrowia lipolytica к тепловому воздействию // Микробиология. 2007. Т. 76. № 2. С. 184-190. doi: 10.1134/ S0026261707020051.
8. Медведкова К.А., Хмеленина В.Н., Сузина Н.Е., Тро-ценко Ю.А. Антиоксидантные системы умеренно термофильных метанотрофов Methylocaldum szegediense и Methylococcus capsulatus // Микробиология. 2009. Т. 78. № 6. С. 723-730. doi: 10.1134/ S0026261709060022.
9. ТерёшинаВ.М.,МеморскаяА.С.,КотловаЕ.Р., Феофилова Е.П. Состав мембранных липидов и углеводов цитозоля в условиях теплового шока у Aspergillus niger // Микробиология. 2010. Т. 79. № 1. С.45-51.
10. Serra-Cardona A., Canadell D., Arino J. Coordinate responses to alkaline pH stress in budding yeast // Microb Cell. 2015. 2(6):182-196. doi: 10.15698/ mic2015.06.205.
11. Liu X., Jia B., Sun X., Ai J., Wang L., Wang C., Zhao F., Zhan J., Huang W. Effect of initial pН on growth characteristics and fermentation properties of Saccharomyces cerevisiae // Food Sci. 2015. 80(4): 800-808. doi: 10.1111/1750-3841.12813.
12. Секова В.Ю., Гесслер Н.Н., Исакова Е.П., Антипов А.Н., Дергачева Д.И., Дерябина Ю.И., Трубникова Е.В. Окислительно - восстановительный статус экстремофильных дрожжей Yarrowia lipolytica при адаптации к рН-стрессу // Прикладная биохимия и микробиология. 2015. Т. 51. № 6. С. 570-577. doi: 10.7868/S0555109915060136.
13. Berterame N.M, Porro D., Ami D., Branduardi P. Protein aggregation and membrane lipid modifications under lactic acid stress in wild type and OPI1 deleted Saccharomyces cerevisiae strains // Microbial Cell Factories. 2016. 15(39): 1-12. doi: 10.1186/s12934-016-0438-2.
14. Гусева М.А., Эпова Е.Ю., Ковалёв Л.И., Шевелёв А.Б. Изучение механизмов адаптации дрожжей
Yarrowia lipolytica к щелочным условиям среды методами протеомики // Прикладная биохимия и микробиология. 2010. 46(3): 336-341.
15. Ke R., Ingram P.J., Haynes K. An Integrative Model of Ion Regulation in Yeast // PLOS Computational Biology. 2013. V. 9. P. 1-14. doi: 10.1371/journal. pcbi.1002879.
16. Hamedi J., Mohammadipanah F., VentosaA. Systematic and biotechnological aspects of halophilic and halotolerant actinomycetes // Extremophiles. 2012. V. 17 (1). P. 1-13. doi: 10.1007/s00792-012-0493-5.
17. Бойко И.Е., Агеева Н.М., Минакова А.Д. Морфологические характеристики местных рас винных дрожжей // Изв. вузов. Пищ. технология. 2006. № 4. С. 73 - 74.
18. Магомедова Е.С., Абдуллабекова Д.А. Влияние сверхоптимальных температур на свойства природных дрожжей S. cerevisiae // Вестник Дагестанского научного центра РАН. 2013. № 50. С 38 - 41.
19. Говорун В.М., Ладыгина В.Г., Каштанов А.Б. Изменение морфологии колоний клеток Acholeplasma laidlawii при адаптации культуры к мембрано-тропным соединениям // Микробиология. 1989. Т. 58. №. 6. С. 976-979.
20. Исламмагомедова Э.А., Халилова Э.А., Котенко С.Ц., Гасанов Р.З., Аливердиева Д.А. Влияние экстремальных значений рН на морфологические особенности дрожжей Saccharomyces cerevisiae // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2018. Т. 20. № 5 (2). С. 219-225.
21. Халилова Э.А., Исламмагомедова Э.А., Котенко С.Ц., Абакарова А.А., Аливердиева Д.А. Морфоло-го - культуральные особенности клеток дрожжей S. cerevisiae различной плоидности в условиях осмотического стресса // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2018. Т. 20. № 2. С. 160-166.
22. Абрамов Ш.А., Котенко С.Ц., Далгатова Б.И., Маммаев А.Т., Пейсахова Д.С. Штамм дрожжей Saccharomyces cerevisiae Y-503, используемый в производстве хлебобулочных изделий: Пат. 1284998 (СССР). 1987.
23. Аливердиева Д.А., Мамаев Д.В., Лагутина Л.С. Транспорт сукцината в клетки Saccharomyces cerevisiae после продолжительной холодовой преинкубации // Прикладная биохимия и микробиология. 2009. 45(5): 577-585. doi: 10.1134/ S0003683809050111.
24. Аливердиева ДЛ. Мамаев Д.В., Лагутина Л.С., Шольц К.Ф. Ocобенности изменения содержания субстратов эндогенного дыхания в клетках Saccharomyces cerevisiae при низкой температуре // Биохимия. 2006. 71(1): 50-58. doi: 10.1134/ S0006297906010056.
25. Жук А.С., Степченкова Е.И., Павлов Ю.И., Инге-Вечтомов С.Г. Оценка эффективности методов синхронизации клеточных делений у дрожжей Saccharomyces cerevisiae // Цитология. 2016. Т. 58. № 12. С. 936-946.
26. Swinnen S., Henriques S., Shrestha R., Ho P.-W., Sa-Correia I., Nevoigt E. Improvement of yeast tolerance to acetic acid through Haa1 transcription factor engineering: towards the underlying mechanisms // Microbial Cell Factories. 2017. 16:7. doi.org/10.1186/ s12934-016-0621-5.
27. Chae Y.K., Kim S.H., Ellinger J.E., Markley J.L. Dosage
Effects of Salt and pH Stresses on Saccharomyces cerevisiae as Monitored via Metabolites by Using Two Dimensional NMR Spectroscopy // NIH Public Access Author Manuscript. 2013. V. 34 (12). P. 36023608. doi: 10.5012/bkcs.2013.34.12.3602.
28. Zemancikova J., Kodedova M., Papouskova K., Sychrova H. Four Saccharomyces species differ in their tolerance to various stresses though they have similar basic physiological parameters // Folia Microbiol. 2018. 63:217-227. doi: org/10.1007/s12223-017-0559-y.
29. Секова В.Ю., Исакова Е.П., Дерябина Ю.И. Приме-
нение экстремофильных дрожжей Yarrowia lipolytica в биотехнологии (обзор) // Прикладная биохимия и микробиология. 2015. 51(3): 290-304. doi: 10.7868/ S0555109915030150.
30. Квеситадзе Э. Галофильность мицелиальных грибов, выделенных из солончаков Южного Кавказа // Biotechnologia Acta. 2015. Т. 8. № 3. С. 56-66.
31. Bubnova M., Zemancikova J., Sychrova H. Osmotolerant yeast species differ in basic physiological parameters and in tolerance of non-osmotic stresses // Yeast. 2014. 31(8):309-21. doi: 10.1002/yea.3024.
CHANGES OF THE MORPHOLOGICAL PROPERTIES OF YEAST S. CEREVISIAE IN CONDITIONS OF STRESS
© 2019 E.A. Islammagomedova, E.A. Khalilova, S.Ts. Kotenko, R.Z. Gasanov, A.A. Abakarova, D.A. Aliverdieva
Caspian Institute of Biological Resources of Dagestan Scientific Center RAS, Makhachkala
The influence of temperature (30 and 37°C), pH (3.0; 4.5; 7.0; 9.0; 11.0) and concentration of NaCl (0 and 5%) on the morphological and cultural properties of the yeast S. cerevisiae DAW-3a was studied. It was shown that the characteristic feature of the strain was the spherical shape of the cells in all modes of cultivation. In all investigated variants, the minimum cell sizes are marked in acidic media at pH 3.0. Increasing the concentration of NaCl in the medium also led to a decrease in cell size, revealed the presence of granular cytoplasm, lipid inclusions were revealed. As a result of simultaneous exposure to NaCl and temperature over a wide range of pH values yeast in variants with alkaline and neutral pH of the medium tolerated salt stress more easily. Giant colonies of the yeast in the absence of salt at 30°C had the maximum size on the medium with pH 4.5, at elevated temperature 37°C - on medium with pH 3.0. Under conditions of salt stress, a significant decrease in the size of the colonies was observed at all pH and temperature values. The study of resistance of the yeast S. cerevisiae for extreme factors is important for the development of biotechnologies using yeast strains tolerant to various types of stress. Keywords: extreme conditions, yeast, S. cerevisiae, morphology, cells, giant colonies.
Elvira Islammagomedova, Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher of Biochemistry and Biotechnology Laboratory. E-mail: [email protected]. Eslanda Khalilova, Candidate of Biological Sciences, Leading Researcher of Biochemistry and Biotechnology Laboratory. E-mail: [email protected]
Svetlana Kotenko, Candidate of Biological Sciences, Leading Researcher of Biochemistry and biotechnology Laboratory. Rasul Gasanov, Minor Researcher of Biochemistry and Biotechnology Laboratory. E-mail: [email protected] Aida Abakarova, Senior Assistant of Biochemistry and Biotechnology Laboratory.
Dinara Aliverdieva, Candidate of Biological Sciences, Deputy Director on Scientific Work, Head of Biochemistry and Biotechnology Laboratory. E-mail: [email protected]
