И. Н. Чубчикова’s scientific contributions

Представлены новые данные по ростовым характеристикам, накоплению вторичных каротиноидов и их антирадикальной активности у 4-х видов зелёных микроводорослей порядка Sphaeropleales Pseudospongiococcum protococcoides, Bracteacoccus minor, Coelastrella rubescens и Cromochloris zofingiensis в условиях двухстадийной накопительной культуры с использованием мочевины в качестве единственного источника азота. Показано, что все исследуемые виды хорошо растут на среде с мочевиной. На первой стадии их удельные скорости роста (максимальные 0,28–0,37 сут–1 и средние 0,15–0,17 сут–1) и продуктивность по сухой биомассе (0,08–0,09 г·л–1·сут–1) различались незначительно. На второй стадии индукцию биосинтеза вторичных каротиноидов осуществляли при помощи стресс-комплекса, включавшего: 10кратное уменьшение азота и фосфора в среде, 12-кратное разбавление культур, удвоенное круглосуточное освещение, снабжение CO2, внесение на 8-е сутки NaCl до концентрации в среде 200 ммоль·л–1. Реакция культур на стресс-индукцию вторичного каротиногенеза была сходной: накопление биомассы, снижение уровня хлорофиллов и накопление вторичных каротиноидов. Продуктивность культур по биомассе за весь эксперимент составила 0,41–0,53 г·л–1·сут–1 при максимальных величинах у P. protococcoides и C. rubescens c конечным содержании суммарных каротиноидов в сухой биомассе 2,3–3,9 мг·г–1 при максимальных значениях у B. minor. Для всех видов был получен технологически значимый выход вторичных каротиноидов из литра исходной культуры (1,1–1,6 мг·л–1·сут–1). Антирадикальную активность экстрактов каротиноидов исследуемых видов оценивали по реакции со стабильным радикалом 2,2-дифенил-1пикрилгидразилом (DPPH•) по двум параметрам: «процент ингибирования DPPH•» (I%) и «эффективная концентрация» (EС50). Экстракты всех видов продемонстрировали более высокую aнтирадикальную активность (на 49,30–70,33%), чем синтетический антиоксидант 2,6- бутилгидрокситолуол (BHT, или ионол). Показано, что по совокупности продукционных и антирадикальных свойств C. rubescens и P. protococcoides, эти виды можно рассматривать в качестве наиболее перспективных потенциальных источников вторичных каротиноидов для пищевой и фармацевтической индустрии.

Conference Paper: КРАСНОЕ «ЦВЕТЕНИЕ» EUGLENA В РОДНИКОВОМ ВОДОЕМЕ (КРЫМ) /Red blooming of Euglena in a spring water pool (Crimea) (P. 72) Терентьева Н.В, Чубчикова И.Н, Дробецкая И.В, Минюк Г.С, Шадрин Н.В, Terenteva N.V, Chubchikova I.N, Drobetskaya I.V., Mimyuk G.S., Shadrin N.V. [Hide abstract] ABSTRACT: http://biology-old.univ.kiev.ua/images/stories/Botany/pdf/lib/petlovany%202006---.pdf В мае 2006 г. в окрестностях г. Севастополя в родниковом водоеме (1521м) на протяжении двух недель наблюдалось интенсивное красное «цветение». Значительная часть водного зеркала была покрыта слизистой нейстонной пленкой (толщина 1-2 мм) ярко-красного цвета со специфическим запахом. Микроскопическое исследование проб, выполненное через два часа после их отбора, показало, что пленка была образована практически одним видом – Euglena sp. с незначительной примесью диатомовых и зеленых микроводорослей, а также нитчатых цианобактерий. Средняя концентрация клеток Euglena sp. в пленке составила 47,4107 кл/м2 (17,3-68,9107 кл/м2), причем 64% из них были представлены неподвижными округлыми пальмеллами (44-57 мкм в диаметре) со средним объемом 82∙103 мкм3. 27 % клеток имели яйцевидную форму (51-76 мкм дл. и 38-52 мкм шир.), характеризовались отсутствием жгутиков и слабой метаболией. 9% клеток активно двигались, имели веретеновидную или эллипсоидную форму (101-126 мкм дл. и 31-34 мкм шир.) с широко закругленным передним и более суженным задним концом, заканчивающимся коротким тупым отростком. Метаболия у таких клеток была выражена в бόльшей степени, длина жгутика превышала длину тела примерно в 1,5 раза. Почти все клетки были полностью окрашены в красный цвет. Гранулы пигмента равномерно распределялись по всему объему. В момент отбора проб (11-12 часов) температура воды в поверхностном слое была 29ºС, температура воздуха – 24ºС. По данным гидрохимического анализа [1], концентрация нитратного азота в воде составляла 295,3 мкг N/л, нитритного – 16,1 мкг N/л, органического углерода – 85,6 мг С/л. Минеральный фосфор отсутствовал. Для определения качественного и количественного содержания пигментов у Euglena sp. пробы поверхностной пленки (n= 4) после определения в них численности клеток эвглены концентрировали центрифугированием при 800 об/мин и трижды промывали 10-кратным объемом дистиллированной воды. Пигменты экстрагировали ацетоном. Абсорбционные спектры экстрактов имели два максимума в области 477,8-479,4 и 662,6-663,2 нм при соотношении оптических плотностей 27:1, соответственно. Общее содержание каротиноидов в пробах рассчитывали по [2]. Их фракционный состав анализировали методом ТСХ на пластинах “Silufol”в системе ацетон : гексан 3:7. Идентификацию фракций, содержащих астаксантин и его эфиры, проводили путем сопоставления их абсорбционных спектров и Rf со спектрами и Rf стандартов, полученных из красных апланоспор Haematococcus pluvialis. Учитывая тот факт, что в анализируемых пробах единственным продуцентом астаксантина была Euglena sp., концентрацию фракций, содержащих астаксантин, относили к количеству ее клеток в пробе. Общее содержание астаксантина в клетках водоросли составляло 560,5±35,2 пг•кл-1, причем 52,0 ±0,9 % приходилось на его диэфиры, 32,4± 1,2% – на моноэфиры и 15,6±0,4% –на свободный астаксантин. По уровню астаксантина Euglena sp. превосходит большинство из известных в настоящее время природных источников каротиноида и сопоставима лишь с H. pluvialis. Литература 1. Методы гидрохимических исследований основных биогенных элементов. - М.: ВНИРО, 1988.–119 с. 2. Wellburn A.R. The spectral determination of chlorophylls a and b, as well as total carotenoids, using various solvents with spectrophotometers of different resolution. - J. Plant Physiol.-1994, Vol.144.-P. 307-313. Сurrent problems of botany, ecology and biotechnology / Актуальні проблеми ботаніки, єкології та біотехнології. Матеріали міжнародної конференції молодих учених-ботаніків (27-30 вересня, 2006 р., м. Київ), Kiev; 09/2006

Conference Paper: КРАСНОЕ «ЦВЕТЕНИЕ» EUGLENA В РОДНИКОВОМ ВОДОЕМЕ (КРЫМ) /Red blooming of Euglena in a spring water pool (Crimea) (P. 72) Терентьева Н.В, Чубчикова И.Н, Дробецкая И.В, Минюк Г.С, Шадрин Н.В, Terenteva N.V, Chubchikova I.N, Drobetskaya I.V., Mimyuk G.S., Shadrin N.V. [Hide abstract] ABSTRACT: http://biology-old.univ.kiev.ua/images/stories/Botany/pdf/lib/petlovany%202006---.pdf В мае 2006 г. в окрестностях г. Севастополя в родниковом водоеме (1521м) на протяжении двух недель наблюдалось интенсивное красное «цветение». Значительная часть водного зеркала была покрыта слизистой нейстонной пленкой (толщина 1-2 мм) ярко-красного цвета со специфическим запахом. Микроскопическое исследование проб, выполненное через два часа после их отбора, показало, что пленка была образована практически одним видом – Euglena sp. с незначительной примесью диатомовых и зеленых микроводорослей, а также нитчатых цианобактерий. Средняя концентрация клеток Euglena sp. в пленке составила 47,4107 кл/м2 (17,3-68,9107 кл/м2), причем 64% из них были представлены неподвижными округлыми пальмеллами (44-57 мкм в диаметре) со средним объемом 82∙103 мкм3. 27 % клеток имели яйцевидную форму (51-76 мкм дл. и 38-52 мкм шир.), характеризовались отсутствием жгутиков и слабой метаболией. 9% клеток активно двигались, имели веретеновидную или эллипсоидную форму (101-126 мкм дл. и 31-34 мкм шир.) с широко закругленным передним и более суженным задним концом, заканчивающимся коротким тупым отростком. Метаболия у таких клеток была выражена в бόльшей степени, длина жгутика превышала длину тела примерно в 1,5 раза. Почти все клетки были полностью окрашены в красный цвет. Гранулы пигмента равномерно распределялись по всему объему. В момент отбора проб (11-12 часов) температура воды в поверхностном слое была 29ºС, температура воздуха – 24ºС. По данным гидрохимического анализа [1], концентрация нитратного азота в воде составляла 295,3 мкг N/л, нитритного – 16,1 мкг N/л, органического углерода – 85,6 мг С/л. Минеральный фосфор отсутствовал. Для определения качественного и количественного содержания пигментов у Euglena sp. пробы поверхностной пленки (n= 4) после определения в них численности клеток эвглены концентрировали центрифугированием при 800 об/мин и трижды промывали 10-кратным объемом дистиллированной воды. Пигменты экстрагировали ацетоном. Абсорбционные спектры экстрактов имели два максимума в области 477,8-479,4 и 662,6-663,2 нм при соотношении оптических плотностей 27:1, соответственно. Общее содержание каротиноидов в пробах рассчитывали по [2]. Их фракционный состав анализировали методом ТСХ на пластинах “Silufol”в системе ацетон : гексан 3:7. Идентификацию фракций, содержащих астаксантин и его эфиры, проводили путем сопоставления их абсорбционных спектров и Rf со спектрами и Rf стандартов, полученных из красных апланоспор Haematococcus pluvialis. Учитывая тот факт, что в анализируемых пробах единственным продуцентом астаксантина была Euglena sp., концентрацию фракций, содержащих астаксантин, относили к количеству ее клеток в пробе. Общее содержание астаксантина в клетках водоросли составляло 560,5±35,2 пг•кл-1, причем 52,0 ±0,9 % приходилось на его диэфиры, 32,4± 1,2% – на моноэфиры и 15,6±0,4% –на свободный астаксантин. По уровню астаксантина Euglena sp. превосходит большинство из известных в настоящее время природных источников каротиноида и сопоставима лишь с H. pluvialis. Литература 1. Методы гидрохимических исследований основных биогенных элементов. - М.: ВНИРО, 1988.–119 с. 2. Wellburn A.R. The spectral determination of chlorophylls a and b, as well as total carotenoids, using various solvents with spectrophotometers of different resolution. - J. Plant Physiol.-1994, Vol.144.-P. 307-313. Сurrent problems of botany, ecology and biotechnology / Актуальні проблеми ботаніки, єкології та біотехнології. Матеріали міжнародної конференції молодих учених-ботаніків (27-30 вересня, 2006 р., м. Київ), Kiev; 09/2006

Дано обоснование актуальности, стратегии и тактики исследований, направленных на выявление новых коммерчески перспективных видов зелёных микроводорослей для получения природных кетокаротиноидов астаксантина и кантаксантина. Приведена унифицированная схема скрининга, основанная на методе двухстадийной накопительной культуры. The relevance, strategy and tactics of new algae species search with potential commercial interest as source of nature ketocarotenoids astaxanthin and canthaxanthin are discussed. Unified screening scheme based on two-stage batch culture is given. Дано обґрунтування актуальності, стратегії і тактики досліджень, спрямованих на виявлення нових комерційно перспективних видів зелених мікроводоростей для одержання природних кетокаротиноїдів астаксантина і кантаксантина. Наведено уніфіковану схему скринінгу, заснованого на методі двох-стадійної накопичувальної культури.

Определены скорость роста, динамика содержания первичных и вторичных каротиноидов и конечный выход кетокаротиноидов у 4 видов хлорококковых микроводорослей в условиях двухстадийной накопительной культуры. Выявлены потенциальные объекты биотехнологии для получения природных кетокаротиноидов – Scotiellopsis rubescens и Pseudospongiococcum protococcoides. Production characteristics (growth rate, dynamics of primary and secondary carotenoid contents and crop ketocarotenoid yield) of four chlorococcal microalgae species in two-stage batch mode have been determined. Scotiellopsis rubescens and Pseudospongiococcum protococcoides have shown the most biotechnological potential as sources of natural ketocarotenoids. Визначено швидкість росту, динаміка вмісту первинних і вторинних каротиноїдів та кінцевий вихід кетокаротиноїдів у 4 видів хлорококових мікроводоростей в умовах двостадійної накопичувальної культури. Виявлені потенційні об'єкти біотехнології для отримання природних кетокаротиноїдів – Scotiellopsis rubescens і Pseudospongiococcum protococcoides.

Приведены экспериментальные данные, характеризующие влияние освещённости на скорость роста и химический состав вегетативных клеток и апланоспор зелёной микроводоросли Haematococcus pluvialis (штамм IBSS-16) в условиях двухстадийной накопительной культуры. The green microalga Haematococcus pluvialis Flotow (Chlamydomonadales) is very rich (2 – 5% dry weight) in the ketocarotenoid astaxanthine. Optimum culture parameters and carotenoid (Car) yield considerably depend upon biological parameters of the strains from different climatic zones. The study specified physiological and biochemical features of H. pluvialis (strain ISSS-16-LABIK 927-1 (Mainx) = CALU 97) grown in two-stage batch culture as related with illumination at the stage of vegetative growth. Light increasing from 2000 to 6000 Lx increased specific growth and production rates 1.7 and 3 times, respectively, molar ratio of nitrogen to phosphorus (N/P) uptake from 11 to 17, and the total Car yield per litre of culture 2.2 times. Under 4000-6000 Lx, the content of Car in aplanospores amounted to 160 – 205 pg.cell-1.d-1 (2.6 – 2.8% dry weight), total Car yield to 36 – 44 mg.l-1.d-1 and Car accumulation rate – 10 - 14 pg.cell-1.d-1.

Carotenoid content in red salt from the Koyashskoye Lake has been determined – 40 g per 1 m2 of 1-cm surface salt layer. Carotenoid composition has been analysed: ß-carotene content is about 94% of total carotenoids. Microscopy study has been shown the abundanceof Dunaliella cysts in salt.