научная статья по теме СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗОЛЯТОВ ДРЕВНИХ ЗЕЛЕНЫХ ВОДОРОСЛЕЙ, ВЫДЕЛЕННЫХ ИЗ ПОГРЕБЕННЫХ ЛЬДОВ ВНУТРЕННИХ РАЙОНОВ АНТАРКТИДЫ Биология

Текст научной статьи на тему «СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗОЛЯТОВ ДРЕВНИХ ЗЕЛЕНЫХ ВОДОРОСЛЕЙ, ВЫДЕЛЕННЫХ ИЗ ПОГРЕБЕННЫХ ЛЬДОВ ВНУТРЕННИХ РАЙОНОВ АНТАРКТИДЫ»

МИКРОБИОЛОГИЯ, 2004, том 73, № 4, с. 571-573

КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ

УДК 582.232.05(98)

СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗОЛЯТОВ ДРЕВНИХ ЗЕЛЕНЫХ ВОДОРОСЛЕЙ, ВЫДЕЛЕННЫХ ИЗ ПОГРЕБЕННЫХ ЛЬДОВ ВНУТРЕННИХ РАЙОНОВ АНТАРКТИДЫ

© 2004 г. Л. Г. Ерохина, А. В. Шатилович, О. П. Каминская, Д. А. Гиличинский

Институт фундаментальных проблем биологии РАН, Пущино Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, Пущино Поступила в редакцию 25.07.02 г.; после доработки 9.02.04 г.

Из образцов погребенных льдов высокополярных внутренних областей Антарктиды, возраст которых может достигать 8.1 млн. лет [1], собранных в результате экспедиции одного из нас в этот район, впервые выделены и получены альгологи-чески чистые культуры древних жизнеспособных зеленых водорослей.

Микробиологическому анализу были подвергнуты 48 образцов из 7 скважин с глубин от 0.1 до 18.7 м. Для обнаружения и выделения древних водорослей накопительные культуры образцов выращивались в чашках Петри в среде BG-11 [2] в двух режимах: в первом варианте при температуре 5-8°C и освещении 400-600 лк, во втором варианте при температуре 18-20°C и освещении 20000 лк. Второй вариант оказался наиболее оптимальным для роста водорослей и через 7 мес. выращивания в накопительных культурах двух образцов из скважины 1/99 с глубин 14.5 и 14.8 м были обнаружены клетки зеленой водоросли, которую согласно [3], можно отнести к порядку Chlorococ-cales, семейству Chlorococcaceae. В образце из этой же скважины с глубины 14.9 м выявлены колонии клеток зеленой водоросли, которая согласно [3], может быть отнесена к порядку Chlorococ-cales, семейству Chlorellaceae. Эти водоросли были идентифицированы как Chlorococcum sp. и Chlorella sp. Альгологически чистые культуры этих водорослей были получены традиционными микробиологическими методами. При проведении экспериментов их выращивали в среде BG-11 при 20°C, при освещении 20000 лк в присутствии 2% С02 в течение 30 сут.

Целью данной работы является изучение состава и содержания фотосинтетических пигментов в клетках древних жизнеспособных зеленых водорослей по спектрам поглощения, вторым производным спектров поглощения и спектрам низкотемпературной флуоресценции. Для выявления возможных спектральных особенностей этих водорослей исследовали спектральные характеристики лабораторной водоросли Chl. vulgaris, культивируемой в тех же условиях выращи-

вания при освещении 20000 лк, температуре 20°C, в присутствии 2% С02 в течение 7 сут.

Спектральные методы, используемые в этих исследованиях, описаны в работе [4]. Сравнительное содержание хлорофилла а в клетках разных видов водорослей оценивали по величине оптической плотности в максимуме этого пигмента при 680 нм (Ä680) в спектрах поглощения суспензий или пленок, выравненных по оптической плотности при 730 нм. О сравнительном содержании хлорофилла b по отношению к хлорофиллу а судили по отношениям величин оптической плотности в максимуме поглощения хлорофилла b при 650 нм к Ä680 (Ä650/Ä680). Содержание каротинои-дов по отношению к хлорофиллу а сравнивали по отношениям величин оптической плотности в области преимущественного поглощения каротино-идов при 480 нм по отношению Ä680 (Ä480/Ä680).

Как видно из рис. 1, в спектре поглощения Chlorococcum sp. в красной области присутствовала широкая ассиметричная полоса хлорофилла а, в которой обнаруживалось два плеча при 680 нм и более коротковолновый при 673 нм, разрешаемых во второй производной спектра поглощения в виде отдельных максимумов 682 и 671 нм. В спектре поглощения Chlorella sp. широкая полоса в области 680 нм во вторых производных представлена также двумя максимумами 682 и 673 нм. Максимум 678 нм в спектре поглощения Chl. vulgaris разрешался во вторых производных на максимумы 682 и 671 нм. Коротковолновый максимум хлорофилла а в области 430-440 нм в спектрах поглощения Chlorococcum sp. и Chlorella sp. во вторых производных расщеплялся на два максимума 440-438 нм и 413-415 нм. В спектре поглощения Chl. vulgaris максимум 437 нм разрешался в спектре вторых производных на максимумы 437 и 415 нм. Полоса поглощения хлорофилла b в спектрах Chlorococcum sp., Chlorella sp. и Chl. vulgaris наблюдалась при 650 нм, а во вторых производных при 650-649 нм и в коротковолновой области при 467-470 нм. Таким образом, положения максимумов хлорофилла а и хлорофилла b в спектрах

572

ЕРОХИНА и др.

А d2Ä/d^2

нм

Рис. 1. Спектры поглощения (а) и спектры вторых производных спектров поглощения (б) клеток разных видов водорослей: 1 - Chlorococcum sp.; 2 - Chlorella sp.; 3 - Chl. vulgaris.

поглощения и во вторых производных спектров поглощения Chlorococcum sp. и Chlorella sp. практически одинаковы и незначительно отличались от таковых в случае Chl. vulgaris, известных в литературе [5]. В коротковолновой области спектров поглощения всех видов водорослей, в области преимущественного поглощения каротиноидов, присутствовал широкий максимум в области 480486 нм, которому соответствовал максимум при 486-488 нм в спектрах вторых производных Chlorococcum sp., Chlorella sp. и Chl. vulgaris. В дополнение к этому максимуму, общему для всех культур водоросле, в спектрах вторых производных Chlorococcum sp. и Chlorella sp. в области поглощения каротиноидов обнаружены дополнительные максимумы 585, 546, 508 и 496 нм.

Величины А680 в спектрах поглощения Chlorococcum sp., Chlorella sp. и Chl. vulgaris были равны соответственно 0.37, 0.23 и 0.67. Это указывало на то, что содержание хлорофилла а в клетках Chlorococcum sp. и Chlorellla sp. было в 1.8 и в 2.9 раз меньше содержания этого пигмента по сравнению с Chl. vulgaris. Величины А650 в спектрах поглощения Chlorococcum sp., Chlorellla sp. и Chl. vulgaris были равны 0.35, 0.28 и 0.15. Соответственно этому отношения А650/А680 в спектрах поглощения этих водорослей составляли 0.75, 0.65 и 0.52. Следовательно, в клетках Chlorococcum sp. и Chlorellla sp. содержание хлорофилла b

по отношению к хлорофиллу а было в 1.4 и в 1.25 раз больше, чем в клетках Chl. vulgaris. Величины Л480 в спектрах поглощения Chlorococcum sp., Chlorellla sp. и Chl. vulgaris равнялись 0.92, 0.45 и 0.62 и, исходя из этого, отношения Л480/Л680 составили 2.48, 1.95 и 0.92 соответственно. Отсюда следовало, что в клетках Chlorococcum sp. и Chlorellla sp. содержание каротиноидов по отношению к хлорофиллу а было в 2.7 и в 2.1 раза больше, чем в клетках Chl. vulgaris.

В спектре низкотемпературной флуоресценции клеток Chl. vulgaris при возбуждении 434 нм (рис. 2) в ближней красной области наблюдались коротковолновые максимумы 686 и 698 нм, а в дальней красной области присутствовал главный максимум 725 нм и небольшое плечо в области 715-717 нм, что соответствовало литературным данным [5]. В спектрах флуоресценции Chlorococcum sp. и Chlorellla sp. также наблюдались коротковолновые максимумы 686 и 698 нм. Однако основным максимумом в этих спектрах являлся максимум 686 нм, интенсивность которого была в 1.2 раза выше по сравнению с его интенсивностью в спектрах флуоресценции Chl. vulgaris. В спектрах флуоресценции Chlorococcum sp. и Chlorellla sp. в дальней длинноволновой области отмечено резкое снижение интенсивности флуоресценции и присутствие максимума в виде плеча при 715-717 нм.

МИКРОБИОЛОГИЯ том 73 № 4 2004

СПЕКТРАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗОЛЯТОВ

573

/фл., отн. ед.

Рис. 2. Спектры низкотемпературной флуоресценции клеток разных видов водорослей (возбуждение при 434 нм): обозначения, как на рис. 1.

Таким образом, клетки древних жизнеспособных зеленых водорослей из погребенных льдов Антарктиды характеризовались низким содержанием хлорофилла а, высоким содержанием хлорофилла Ь и каротиноидов по отношению к хлорофиллу а и более сложным составом каротиноидов. В спектрах низкотемпературной флуоресценции

этих водорослей отмечено возрастание интенсивности коротковолнового максимума хлорофилла а и резкое снижение интенсивности флуоресценции в длинноволновой области спектра.

Проведенные исследования указывают на перспективность дальнейших исследований по изучению особенностей молекулярной организации фотосинтетического аппарата и генных характеристик древних жизнеспособных водорослей из погребенных льдов Антарктиды.

Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 01-04-48752.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Gilichinsky D.A., Shatilovich A.V.,Vishnivetskaya T.A., Spirina E.V.,Faizutdinova R.E., Rivkina E.M., Gu-bin S.V., Erokhina L G., Vorobyova E.A., Soina V. How long the life might be preserved? The terrestrial permafrost model for astrobiology // The bridge between the Big Bang and biology / Ed. Glovanneli, CNR President Bureau, special volume. 2001. P. 362-369.

2. Stanier R., Kunisawa R., Mandel M. Purification and properties of unicellular blue-green algae (order Chroo-cocales) // Bacteriol. Rev. 1971. V. 35. № 1. P. 171-175.

3. Андреева B.M. Почвенные и аэрофильные зеленые водоросли (Chlorophyta: Tetrasporales, Chloro-coccales, Chlorosarcinales). Санкт-Петербург: Наука, 1998. 345 c.

4. Ерохина Л.Г., Шатилович A.B., Каминская О.П., Гиличинский Д.А. Исследование спектров поглощения и флуоресценции цианобактерий - фикоби-онтов криптоэндолитических лишайниковых сообществ высокополярных регионов Антарктиды // Микробиология. 2002. Т. 71. № 5. С. 1-8.

5. Govindjee, Satoh K. Fluorescence properties of chlorophyll b- and chlorophyll c-containing algae // Light emission by plants and bacteria. Cell biology / Ed. Govindjee A.J. New York: Academic Press, 1986. P. 497-538.

МИКРОБИОЛОГИЯ том 73 < 4 2004

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком