Низкотемпературная консервация цианобактерий, представителей родов Spirulina и Arthrospira тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.06, кандидат наук Петрухина Дарья Игоревна

• Петрухина Дарья Игоревна
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Петрухина Дарья Игоревна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Уникальность цианобактерий как объектов исследований

1.2. 8р1гы!та и Лг1кгв8р1га ББр

1.3. Способы консервации цианобактерий

ГЛАВА II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Разработка методики длительной низкотемпературной консервации цианобактерий родов 8р1гы!та и ЛнЬгв8р1га

3.2. Оценка эффективности применения различных криопротекторов при низкотемпературной консервации цианобактерий родов 8р1гы!та и Лг1кгв8р1га

3.3. Восстановление цианобактерии Л. рЫХвтгя РСС 7345 после двухлетнего низкотемпературного хранения

3.4. Характеристика содержания и состава экзополисахаридов цианобактерий после низкотемпературной консервации

3.5. Оценка возможности увеличения биомассы цианобактерий и продуктов их синтеза после низкотемпературной консервации

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Низкотемпературная консервация цианобактерий, представителей родов Spirulina и Arthrospira»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования и степень ее разработанности.

Одним из приоритетных направлений развития биотехнологии является поиск и изучение новых нетрадиционных источников биологически активных веществ. Цианобактерии (микроводоросли) родов Spirulina и Arthrospira являются ценным биотехнологическим продуктом, которые, помимо содержания легкоусвояемых белков, липидов и полисахаридов, характеризуются уникальным сочетанием биологически активных соединений, таких как витамины А, С, Е, группы В, полиненасыщенные жирные кислоты (с высоким содержанием гамма-линоленовой кислоты), каротиноиды, хлорофилл, фикоцианин, а также макро- и микроэлементы (Fullbeck et al., 2006). Цианобактерии применяются в таких сферах биотехнологической промышленности, как производство биотоплива, биоудобрений, кормов для птицеводства и животноводства, а также сырья для фармацевтической и косметической промышленности (Заварзин, 2008; Макарова и др., 2009; Dittmann et al., 2015, Haque et al., 2017). Также показана высокая эффективность использования цианобактерий при лечении и профилактике заболеваний человека (Кокшарова, 2010). Отдельный интерес представляет перспектива использования микроводорослей для направленного биосинтеза вторичных метаболитов (Лось, 2013; Haque et al., 2017). Также активно разрабатываются технологии, связанные с использованием микроводорослей в очистке сточных вод с дальнейшей переработкой возобновляемой биомассы (Markou, Georgakakis, 2011; Chang et al, 2013).

Таким образом, цианобактерии родов Spirulina и Arthrospira, благодаря особенностям своего метаболизма, относительной простоте и безопасности культивирования, являются одними из наиболее востребованных фототрофных микроорганизмов для выращивания в промышленных масштабах. В связи с этим становится актуальным, с одной стороны, поиск и характеристика новых видов и штаммов цианобактерий для использования в промышленной биотехнологии, с другой — создание и поддержание

коллекций уже используемых культур цианобактерий. Следует отметить, что поддержание коллекций культур цианобактерий является дорогостоящим и трудоемким процессом. Традиционная процедура последовательного пересева (пассирование, обычно раз в две недели) часто приводит к их загрязнению и потере (Филиппова и др., 2012). Для долговременного хранения коллекций используется метод криоконсервации, что позволяет сохранять генетическую стабильность и жизнеспособность биологических образцов, а также свести к минимуму затраты на обслуживание штаммов, которые не требуют регулярного использования (Sidyakina, Golimbet, 1991; Day, 2007). Наиболее привлекательными являются способы низкотемпературной консервации клеток цианобактерий и микроводорослей при температуре выше, чем температура жидкого азота (-196 °С). Преимуществом такого метода является возможность использования более простого и дешевого оборудование (холодильники на -80 °C) (Motham et al., 2012; Rastoll et al., 2013), а значит, он может быть применен в условиях большего числа лабораторий. Успешная методика низкотемпературной консервации должна гарантировать жизнеспособность культуры после оттаивания и отсутствие значительного снижения жизнеспособности при длительном хранении. На сегодняшний день не существует единой методики криоконсервации микроводорослей и разрабатываются методики низкотемпературного сохранения для конкретных родов, видов и штаммов микроводорослей с подбором условий и криопротекторов (Day, 2007).

Длительное время считалось, что цианобактерии рода Arthrospira можно хранить только методом пассирования (Muhling, 2000; Muhling et al., 2005; Shiraishi, 2015). Позднее были опубликованы данные об успешной криоконсервации ряда штаммов A. platensis и A. maxima (Motham et al., 2012; Shiraishi, 2016), при этом в подавляющем большинстве экспериментов шла речь о кратковременной криоконсервации. Однако не было предложено единой методики криоконсервации для всех штаммов Arthrospira (Shiraishi, 2016). Для представителей Spirulina успешных результатов длительной низкотемпературной консервации с последующим получением

жизнеспособных штаммов опубликовано не было. В связи с этим остается актуальным поиск эффективных условий длительной низкотемпературной консервации штаммов Spirulina и Arthrospira, сравнительной характеристике восстановления цианобактерий после низкотемпературной консервации.

Цель исследования состояла в оценке эффективности низкотемпературной консервации цианобактерий рода Spirulina (S. subsalsa и S. laxissima) и рода Arthrospira (A. platensis и A. maxima), выживаемости и восстановления цианобактерий после длительной низкотемпературной консервации, а также определении влияния этого процесса на синтез и свойства биологически активных продуктов.

Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи исследования:

1) разработать методику и оценить влияние на выживаемость и восстановление цианобактерий рода Spirulina (S. subsalsa и S. laxissima) и рода Arthrospira (A. platensis и A. maxima) различных параметров процесса низкотемпературной консервации: вида и концентрации криопротектора, скорости замораживания до температуры консервации (-80 °С) и хранения при этой температуре более одного года;

2) охарактеризовать содержание и состав значимых метаболитов цианобактерий родов Spirulina и Arthrospira после длительной низкотемпературной консервации;

3) исследовать возможность увеличения биомассы цианобактерий родов Spirulina и Arthrospira и продуктов их синтеза после низкотемпературной консервации путем ре-культивирования на среде, обогащенной ретентатом молочной сыворотки.

Научная новизна. Впервые приводятся данные, подтверждающие возможность успешной низкотемпературной консервации с последующей высокой (до 68,6 %) выживаемостью цианобактерий рода Spirulina (S. subsalsa и S. laxissima) при использовании предложенной в работе методики: замораживании со скоростью 1 °С/мин до -80 °C и хранении при этой температуре более 1 года при использовании в качестве криопротектора 10 % ДМСО, 10 % глюкозы либо их смеси. Для каждого исследованного

штамма рода Spirulina и рода Arthrospira установлены оптимальные криопротекторы и их концентрация. Показано увеличение содержания суммарного количества белка, редуцирующих Сахаров, липидов и фенольных соединений в биомассе A. platensis PCC 9223 и S. subsalsa PCC 9445 при рекультивировании штаммов на питательной среде Заррука, обогащенной оригинальным и модифицированным ретентатом молочной сыворотки. Показано, что содержание экзополисахаридов и уроновых кислот у рекультивированных цианобактерий S. subsalsa PCC 9445 и A. platensis PCC 9223 снижалось пропорционально времени консервации, но восстанавливалось до уровня исходной культуры спустя 50 дней после рекультивирования.

Теоретическая и практическая значимость работы

Теоретическая значимость диссертационной работы состоит в получении знаний, дополняющих представления о возможности и условиях долгосрочной низкотемпературной консервации цианобактерий родов Spirulina и Arthrospira.

Практическая значимость работы заключается в том, что разработанная методика может использоваться для длительного низкотемпературного хранения коллекций культур S. subsalsa, S. laxissima, A. platensis и A. maxima. Использование разбавленной питательной среды Заррука сокращает затраты на культивирование цианобактерий. Использование разбавленной питательной среды Заррука, обогащенной 2 % оригинальным либо модифицированным ретентатом молочной сыворотки, способствует значительному приросту биомассы цианобактерий после низкотемпературной консервации, а также увеличению содержания суммарного количества белка, редуцирующих сахаров и общих липидов в биомассе этих цианобактерий.

Представленные в диссертационной работе результаты были использованы в проекте "Innovative production of intracellular components from cyanobacteria for nature-orientated cosmetic and pharmacological products"

(2011-2014, Funding by the EU and the Free State of Saxony (SAB), European Regional Development Fund (ERDF)).

Результаты, полученные в ходе выполнения диссертационного исследования, положены в основу изобретения «Способ криоконсервации клеток цианобактерий» (патент на изобретение № 2650786), а также внедрены в разделы лекционных курсов по направлению подготовки 06.03.01 (акт о внедрении от 17 мая 2018 г.).

Методология и методы исследования. При выполнении работы использовали микробиологические методы, методы лабораторного культивирования микроводорослей, методы консервации, методы микроскопии, физико-химические методы, математическую статистику для обработки полученных данных.

Положения, выносимые на защиту

1) Методика низкотемпературной консервации (-80 °С) может быть применена для длительного (более 1 года) хранения штаммов цианобактерий рода Spirulina (S. subsalsa и S. laxissima).

2) Предложенная методика долгосрочной консервации цианобактерий S. subsalsa, S. laxissima, A. platensis и A. maxima методом низкотемпературного замораживания со скоростью в 1 °С/мин до -80 °C с использованием в качестве криопротектора 10 % глюкозы, 10 % ДМСО либо их смеси, обеспечивает длительное (более 1 года) хранение образцов в жизнеспособном состоянии с последующей высокой (до 69,4 %) выживаемостью.

3) Использование для ре-культивирования цианобактерий S. subsalsa, S. laxissima, A. platensis и A. maxima после низкотемпературной консервации разбавленной питательной среды Заррука, обогащенной модифицированным ретентатом молочной сыворотки, позволяет увеличить прирост биомассы S subsalsa PCC 9445 и A. platensis PCC 9223, а также содержание липидов, углеводов, белка и фенольных соединений.

Степень достоверности результатов исследования

Достоверность полученных в диссертационном исследовании данных подтверждается воспроизводимостью результатов неоднократно

проведённых на современном научном оборудовании экспериментов и обеспечена современными и стандартными методиками на сертифицированной аппаратуре, а интерпретация результатов, научные положения и выводы подкреплены экспериментальными данными, приведенными в таблицах и рисунках.

Апробация работы и публикации. Результаты работы представлены в сборниках конференций: межд. Научно-практическая конф. «Научные исследования в области естественных и математических наук (г. Саратов, 2017); межд. Научно-практическая конф. «Достижения и проблемы современной науки» (г. Санкт-Петербург, 2017), межд. Научно-практическая конф. «Вопросы современной науки: проблемы, тенденции и перспективы» (г. Москва, 2017); межд. Конгресс «Биотехнология: состояние и перспективы развития. Науки о жизни» (г. Москва, 2019); межд. Пущинская школа-конф. Молодых учёных «Биология - Наука XXI века» (г. Пущино, 2019). По материалам диссертации опубликовано 5 научных работ в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Личный вклад соискателя состоит в непосредственном участии во всех этапах работы, а именно в разработке программы исследования, выборе методов, проведении экспериментов, обработке и анализе полученных данных, подготовке публикаций. Диссертационная работа является результатом исследований, проведенных лично автором на кафедре ботаники, экологии и микробиологии Калужского государственного университета им. К.Э. Циолковского и кафедре Bioprocess engineering Дрезденского технического университета. Исследования по определению химического состава ретентата молочной сыворотки были проведены совместно с сотрудниками Технического университета Дрездена.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 120 страницах машинописного текста, включает 13 таблиц и 20 рисунков. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложения. Список цитируемой литературы включает 205 наименований источников.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Уникальность цианобактерий как объектов исследований

Цианобактерии являются морфологически и физиологически чрезвычайно разнообразными оксигенными фототрофными прокариотами с грамотрицательной клеточной стенкой. Поверх слоя пептидогликана (обычно 1-10 нм, 200 нм у Oscillatoria princeps) цианобактерии имеют наружную мембрану, могут быть окружены внеклеточным чехлом, гликокаликсом (капсулой) либо слизью. Светособирающие пигменты многих цианобактерий включают фикобилипротеины: фикоцианин, аллофикоцианин, фикоэритрин (у некоторых), фикоэритроцианин (у некоторых), хлорофилл а и каротиноиды. Продукты фотосинтеза цианобактерии запасают в форме гликогена; могут содержать поли-Р-гидроксибутират. Другие характерные клеточные включения — это цианофицин, карбоксисомы, гранулы полифосфатов, газовые везикулы (преимущественно у планктонных видов) (Castenholz et al, 2015).

Цианобактерии обитают в самых различных экологических нишах, где освещенность может быть от высокой до крайне низкой, температура от менее 2 °С до 74 °С, а некоторые являются эндосимбионтами эукариот и азотфиксирующих экзосимбионтов. Представители некоторых групп цианобактерий способны к дифференцировке с образованием специализированных клеток — гетероцист и акинет. Жгутики отсутствуют, но для многих родов и видов, особенно нитчатых форм, характерно скользящее движение (Castenholz, 2001; Заварзин, 2008; Vincent, 2009).

Цианобактерии внесли важный вклад в формирование геохимического и биосферного облика Земли. Считается, что именно с развитием цианобактерий в протерозое связано появление в атмосфере уровня кислорода, близкого к современному, и создание условий, обеспечивших эволюцию аэробных организмов (Schirrmeister et al., 2011). Кроме того, из цианобактерий возникли пластиды эукариотических водорослей и растений. Также цианобактерии участвуют в сопряжении биогеохимических циклов углерода, азота и многих других элементов, могут образовывать плотные

популяции бентоса и участвовать в процессах первичной биопродукции (Kruschel, Castenholz, 1998; Заварзин, 2001; Лось, 2013). Цианобактерии активно применяются для решения фундаментальных биологических проблем и прикладных биотехнологических задач (Pulz, Gross, 2004; Klanchui et al., 2017; Шестаков, Карбышева, 2017).

Цианобактерии используются во многих сферах биотехнологии. Цианобактерии и микроводоросли используются в качестве ценного источника белка, витаминов и полиненасыщенных жирных кислот для человека, а также с целью создания либо обогащения (белком, витаминами и микроэлементами) кормов для птицеводства и животноводства (Vonshak, 2002; Sánchez et al., 2003; Spolaore et al., 2006). Использование цианобактерий и микроводорослей эффективно при лечении и профилактике заболеваний человека, поскольку они содержат, например, омега-3 жирные кислоты, в том числе эйкозапентановую, которая используется в медицине для лечения сердечно-сосудистых заболеваний, астмы, мигрени, артрита, псориаза и др. (Кокшарова, 2008). В связи с этим цианобактерии и микроводоросли активно используются также в качестве сырья для фармацевтической и косметической промышленности (Макарова и др., 2009; Dittmann et al., 2015; Haque et al., 2017).

Некоторые водоросли и цианобактерии могут применяться для получения биотоплива (Markou, Nerantzis, 2013; Mudimu et al., 2014; Vieira Salla et al., 2016; Chen et al., 2018). Большое внимание уделяется использованию липидов микроводорослей в качестве биотоплива (Лось, 2013). Также цианобактерии рассматриваются в качестве продуцентов молекулярного водорода на основе биоконверсии солнечной энергии, поскольку водород — очень перспективный и коммерчески доступный источник альтернативной энергии (Шестаков, 2011).

Отдельный интерес представляет возможность использования цианобактерий и микроводорослей для направленного биосинтеза вторичных метаболитов, особенно получение биологически активных субстанций, обладающих антибактериальными, противоопухолевыми, антиоксидантными

и другими свойствами (Кокшарова, 2010; Tantawy, 2011; Tarko et al., 2012; Ismaiel et al., 2014; Mudimu et al., 2014; Haque et al., 2017).

Некоторые водоросли и цианобактерии, как Nostoc, Phormidium spp. Могут применяться в альгоиндикации, то есть для оценки уровня загрязнения окружающей среды (Штина и др., 1996; Кондакова, 2010; Фокина и др., 2017). Также активно разрабатываются препараты на основе водорослей и цианобактерий для очистки промышленных, сельскохозяйственных, бытовых сточных вод с дальнейшей переработкой возобновляемой биомассы (Markou, Georgakakis, 2011; Chang et al., 2013). Возможно использование биодеградирующих способностей цианобактериальных ассоциаций для биоремедиации почв, загрязненных нефтью и нефтепродуктами (Дубовик и др., 2015). Микробные маты, богатые цианобактериями ускоряют очистку загрязненных нефтью вод (Кокшарова, 2010). Разрабатываются препараты для рекультивации земель (Домрачева и др., 2009), например промышленных отвалов, техногенно нарушенных территорий.

Помимо того, что цианобактерии могут использоваться для очистки загрязняющими веществами, они являются эффективными биологическими сорбентами металлов в водной среде (Laliberte et al., 2002). Большинство цианобактерий способны к азотфиксации, фитостимулирующей активности, поэтому они используются в качестве биоудобрений (Кокшарова, 2010).

Систематика цианобактерий. Цианобактерии (Cyanobacteria, также Cyanophyceae, Cyanophyta, сyanoprokaryota, синезеленные водоросли, сине-зеленые бактерии) имеют сходные метаболические особенности с эукариотическими водорослями и были названы в соответствии с Ботаническим кодексом (Kauff, Büdel, 2010). Включение цианобактерий в таксономические схемы бактерий было предложено только в 1978 г. Stanier и соавт., а официально Международным комитетом по систематике прокариот (ICSP) они были включены спустя почти два десятилетия (Labeda, 2000).

Цианобактерии представляют собой сложную таксономическую группу. По номенклатуре и составу таксонов цианобактерий до настоящего времени нет единого мнения (Oren et al., 2009; Oren, Ventura, 2017).

Традиционно таксономия цианобактерий основывалась на морфологических признаках, которые были положены в основу определителя бактерий Берджи (1997). Однако она не отражала результатов филогенетического анализа, объединяя цианобактерии в полифилетические виды и роды и более высокие таксономические категории (Gugger, Hoffmann, 2004; Schirrmeister et al., 2011; Komarek et al., 2014).

К настоящему времени предложена новая версия классификации цианобактерий (Рис. 1.1), составленная на основе комплексного анализа, сочетающего как морфологические и физиолого-экологические критерии, так и молекулярно-генетический анализ по генам 16S рРНК, petB (кодирующих цитохром b6) и др. (Komarek et al., 2014; Kozlov et al., 2016; Farrant et al., 2016; Mares, 2017; Walter et al, 2017).

Рисунок 1.1 - Филогенетическое древо цианобактерий из статьи Komarek и соавт.

(2014)

В настоящее время, согласно одной из наиболее широко применяемых таксономий, выделеляют 8 порядков цианобактерий, включающих более 300 родов (Котагек et al., 2014). В рамках новой системы классификации осуществлена ревизия таксономического положения ряда «старых» видов/родов цианобактерий, для которых большое сходство по морфологии не совпало с данными по молекулярной филогении. Некоторые роды цианобактерий перенесены в другие семейства и порядки. В частности, давно известный род Spirulina переквалифицирован в Порядок Spirulinales (Котагек et al., 2014).

По данным NCBI, на сегодняшний день (март 2019 г.) секвенированы полные геномы 1626 представителей Цианобактерий (включая различные изоляты одного вида) ncbi.nlm.nih.gOv/genome/browse/#l/prokary о1еэ/).

1.2. ЗркыНпа и АНкгозрЬга ээр.

Классификация и таксономия

Впервые род Spirulina был предложен как монотипический (Spirulina oscШarюides) в 1827 г. РЛ.Б. Тигрт. В 1892 году М. Сотой, при ревизии OscШaгioide, предложил таксономическое выделение рода Spirulina и рода Arthrospira, в результате чего официальное определение рода Spirulina Тигрт ex Gomont, 1892 (Kuroiwa et al., 2014). Впоследствии, в 1932 году, в результате предложения Гейтлера, род Spirulina и род Arthrospira были объединены в единый род Spirulina. Принимая во внимание новые морфологические знания, полученные с использованием электронной микроскопии, как часть новой системы классификации, представленной К. Anagnostidis и I Котагек в 1988 году, было предложено выделить из рода Spirulina род Arthrospila (^тагек, Anagnostidis, 2005). В середине 1990-х гг. филогенетический анализ с использованием последовательности гена 16S рРНК подтвердил, что есть четкое различие между родом Spirulina и родом Arthrospira с точки зрения филогенетического происхождения, и что Spirulina platensis и Spirulina subsa.Ua будут классифицироваться как принадлежащие к разным филогенетическим линиям Arthrospira и Spirulina соответственно (Nelissen et al., 1994; №Ье! et al., 2000). В результате чего в руководстве по

систематической бактериологии Берджи, опубликованном в 2001 году, Spirulina Turpin ex Gomont и Arthrospila Stizenberger были перечислены отдельно (Castenholz, 2001). В настоящее время показано, что рода Spirulina и Arthrospira филогенетически настолько не родственны, что включены в различные порядки: к порядку Oscillatoriales, к которому ранее относились оба рода, принадлежит только род Arthrospira, а род Spirulina — к порядку Spirulinales (Рис. 1.1) (Komarek et al., 2014, Walter et al., 2017).

В рода Spirulina и Arthrospira включены нитчатые многоклеточные цианобактерии (нить представляет собой цепочку клеток с окружающим ее чехлом). Они осуществляют бинарное деление в одной плоскости, в результате чего нить удлиняется (Sili et al., 2012), образуют только «вегетативные» клетки, а гетероцисты или акинеты отсутствуют. Согласно определителю бактерий Берджи (1997): рода Spirulina и Arthrospira морфологически сходны в том, что имеют цилиндрические трихомы (трихом: цепочка клеток без окружающего чехла), спирально закрученные (спирали открытые или закрытые), обычно по всей длине. Однако, если спираль трихома обычно почти закрытая (подобна сжатой пружине); поперечные перегородки тонкие и обычно не видны в световой микроскоп — это род Spirulina. А если спираль трихома обычно открытая (т. е. в виде растянутой пружины); клеточные перегородки видны в световой микроскоп — род Arthrospira (Рис. 1.2). Для видов Arthrospira характерны открытые спирали, даже иногда настолько растянутые спирали, что вид Arthrospira можно ошибочно принять за представителя рода Oscillatoria.

Видовой состав обоих родов до конца не определен. Так в состав рода Spirulina относят от 5 до более чем 50 видов. В настоящее время к роду Spirulina относят 5 четких (основных) видов: S. rosea, S. laxissima, S. subsalsa, S. labyrinthiformis, S. major. S. subsalsa, S. labyrinthiformis, S. major являются видами-космополитам (Nübel et al., 2000). Таксономический состав рода Arthrospira включает от 5 до 35 видов. Общепризнанными являются A. platensis, A. maxima, A. fusiformis, A. geitleri, A. indica, A. jenneri (Scheldeman et al., 1999). Штамм S. laxissima SAG 256.80 чаще всего

используется как эталон для классификации как новых видов Бр1гы1та (Nubel ег а1, 2000).

Рисунок 1.2 - Схематическое изображение А-представителя рода Spirulina sp.: в форме плотнозакрученной спирали; поперечные перегородки не показаны и фотография штамма S. subsalsa PCC 9445. Б- представителя рода Arthrospira sp.: планктонная форма с газовыми вакуолями и фотография штамма A. platensis РСС 7345

Согласно определителю бактерий Берджи (1997): у видов Spirulina ширина трихома может быть от менее 1 до 5 мкм, в этом случае ширина плотной спирали может достигать12 мкм. Цвет культур варьирует от сине-зеленого до красного (например, у S. rosea). Плотность укладки трихома в спираль варьирует, и некоторые штаммы в культуре почти потеряли спиральную структуру, например S. laxissima SAG 256.80. Толщина трихомов у Arthrospira варьирует в пределах 3-12 мкм с длиной 50-500 мкм (Habib et al., 2008). Трихом образует открытую спираль шириной около 35-60 мкм, встречаются также прямые или почти прямые варианты (Рис. 1.3).

Рисунок 1.3 - Arthrospira platensis штамм SAG 21.99 (слева) и штамм SAG 257.80 (справа). (фотографии: фонд коллекции культур Sammlung von Algenkulturen)

Физико-химические условия окружающей среды изменяют морфологию трихомы — плотность витков спирали, ориентацию спирали (право- либо левовращающиеся) (Tomaselli, 2002).

Использование цианобактерий

Употребление в пищу человеком Arthrospira ssp. имеет длительную историю, первые упоминания относят к ацтекам (Sili et al., 2012). Позднее, в 1940 г. было задокументировано употребление в пищу в Африке в районе озера Чад, более того — является основным источником питания для населения в Чаде, в некоторых областях составляя 70 % рациона (Abdulqader et al., 2000). Этому во многом способствует то, что представители Arthrospira доминируют в планктоне в тропических озерах стран Африки, Мексики и Мьянмы (Tomaselli, 2002), воды которых сильнощелочные (рН 9-11,5), с высоким содержанием карбоната/бикарбоната и имеют высокую соленость — от 8,5 до 270 г/л, поскольку другим организмам трудно произрастать в этих условиях обитания (при сильном солнечном свете, высоких температурах и высокой щелочности среды) (Kuroiwa et al., 2014). Повторное «открытие» Arthrospira ssp. и возрастание интереса к этой цианобактерии произошел в 1964 г. со стремлением коммерциализировать их биомассу как пищевой продукт. Для этого в 1960-1970 годах во Франции были проведены полноценные исследования характеристик Arthrospira ssp., в результате чего были определены высокая пищевая и кормовая ценность данных цианобактерий (Vonshak, 2002). Был показан положительный эффект для здоровья человека при потреблении биомассы этих цианобактерий в качестве пищевой добавки, поэтому потребность в ней повысилась (Belay et al., 1993; Habib et al., 2008). Многовековой опыт использования Arthrospira ssp. как пищевого продукта был дополнен результатами токсикологических тестирований in vivo, свидетельствующих о её безопасности (Belay, 2002). Первый крупномасштабный завод по производству биомассы как биодобавки «спирулины» был построен в начале 1970-х годов во Франции (Vonshak, 2002).

Наиболее распространенные виды, употребляемые человеком — это А. platensis и А. maxima (Khan et al., 2005), биомассу которых продают под коммерческим названием «спирулина». Использование названий Спирулина

и Артроспира в качестве синонимов связано с первоначальной ошибочной классификаций организмов Arthrospira и Spirulina: так как таксономически Arthrospira не была выделена в отдельный род и ее виды Arthrospira platensis и Arthrospira maxima определялись как Spirulina platensis и Spirulina maxima.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Петрухина Дарья Игоревна, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Громов, Б. В. Биоразнообразие цианобактерий: основы, дальнейшее выявление и перспективы сохранения в свете проблем экологии России / Б.В. Громов, А.В. Пиневич, А. А. Веприцкий // Микробиология. — 1993. — Т. 62. — № 3. — С. 406420.

2. Громов, Б. В. CALU - Коллекция культур водорослей лаборатории микробиологии Биологического института Санкт-Петербургского университета / Б.В. Громов, Н.Н. Титова // Каталог культур микроводорослей в коллекциях СССР. — М.: Институт физиологии растений им. К. А. Тимирязева РАН. — 1991. — С. 62-76.

3. Домрачева, Л. И. Биоремедиационные возможности почвенных цианобактерий / Л.И. Домрачева, Л.В. Кондакова, Л.Б. Попов, Ю.Н. Зыкова // Теоретическая и прикладная экология. — 2009. — № 1. — С. 8-17.

4. Дубовик, И. Е. Изменение цианобактериально-водорослевых ценозов нефтезагрязненных почв при биоремедиации / И.Е. Дубовик, М.Ю. Шарипова, Т.Р. Кабиров // Вестник Башкирск. ун-та. — 2015. — № 1. — С. 111-114.

5. Заварзин, Г. А. Планета бактерий / Г.А. Заварзин // Вестник Российской академии наук. — 2008. — Т. 78. — № 4. — С. 328-336.

6. Заварзин, Г. А. Становление биосферы / Г. А. Заварзин // Вестник РАН. — 2001. — Т. 71. —№ 11. — С. 988-1001.

7. Кокшарова, О. А. Применение методов молекулярной генетики и микробиологии в экологии и биотехнологии цианобактерий / О.А. Кокшарова // Микробиология. — 2010. — Т. 79. — № 6. — С. 734-747.

8. Кокшарова, О. А. Цианобактерии: перспективные объекты научного исследования и биотехнологии / О.А. Кокшарова // Успехи современной науки. — 2008. — Т. 128. — № 1. — С. 3-20.

9. Кондакова, Л. В. Альгологический мониторинг пахотных дерново-подзолистых оглеенных почв в оценке эффективности агромелиоративных мероприятий / Л.В. Кондакова // Теоретическая и прикладная экология. — 2010. — № 2. — С. 50-57.

10. Кузякина, Т. И. Термофильные синезеленые водоросли (цианобактерии) паратунского геотермального месторождения. Способы культивирования и использование в биотехнологии / Т.И. Кузякина, А.С. Латкина, А.А. Ефимов, М.В. Ефимова // Современные проблемы науки и образования. — 2007. — № 6 (часть 1). — С. 121-126.

11. Куплетская, М. Б. Жизнеспособность лиофилизированных микроорганизмов после 50 лет хранения / М.Б. Куплетская, А.И. Нетрусов // Микробиология. — 2011. — Т. 80. — № 6. — С. 842-846.

12. Лось, Д. А. Физиология и биотехнология микроводорослей: состояние исследований и перспективы (по материалам международной конференции «Физиология и биотехнология микроводорослей», 16-19 октября 2012 г., Москва) / Д А. Лось. // Физиология растений. —2013. —Т. 60. — № 4. — С. 459-467.

13. Макарова, Е. И. Прикладные аспекты применения микроводорослей - обитателей водных экосистем / Е.И. Макарова, И.П. Отурина, А.И. Сидякин // Экосистемы, их оптимизация и охрана. — 2009. — Вып. 20. — С. 120-133.

14. Мокроносов, А. Т. Генетическая коллекция как способ сохранения биоресурсов планеты / А. Т. Мокроносов, Е. С. Купцова, А. С. Попов, В. В. Кузнецов // Вестник РАН. — 1994. — Т. 64. — № 11. — С. 991-1001.

15. Определитель бактерий Берджи. В 2-х т. Т. 1: Пер. с англ. / под ред. Дж. Хоулта, Н. Крига, П. Снита, Дж. Стейли, С. Уилльямса. — М.: Мир,1997. — 432 с.

16. Патент № 2137402 «Пищевая добавка» / С.И. Зайцев, С.В. Киселева, Е.М. Лебедева, М.Я. Лямин, И.И. Самойленко, А. А. Соловьев, Н.И. Чернова — опубл. 20 сентября 1999 г.

17. Попов, А. С. Физиология криоустойчивости и криосохранения культивируемых in vitro клеточных штаммов растений: дис. ... д-ра. биол. наук: 03.00.12, 03.00.23 / Попов Александр Сергеевич. — М., 1998. — 346 с.

18. Похиленко, В. Д. Методы длительного хранения коллекционных культур микроорганизмов и тенденции развития / В.Д. Похиленко, А.М. Баранов, К.В. Детушев // Известия ВУЗов. Поволжский регион. Медицинские науки. — 2009. — № 4. — С. 99-121.

19. Туркин, В. В. Обоснование режимов хранения продуцентов различных биологически активных веществ: автореф. дис. ... канд. биол. наук: 03.00.23 / Туркин Владимир Васильевич. — М., 1991. — 26 с.

20. Филиппова, С. Н. Многолетнее хранение коллекционных культур актинобактерий / С.Н. Филиппова, Н.А. Сургучева, В.Ф. Гальченко // Микробиология. — 2012. — Т. 81. — № 5. — С. 682-690.

21. Фокина, А. И. Цианобактерии как тест-организмы и биосорбенты / А.И. Фокина, С.Ю. Огородникова, Л.И. Домрачева, Е.И. Лялина, Е.А. Горностаева, Т.Я.

Ашихмина, Л.В. Кондакова // Почвоведение. — 2017. — № 1. — С.77-85.

22. Хоменко, А. Д. Бютехнолопя культивування Spirulina platensis за використання сироватки молока та застосування бюмаси водоросп у перепелiвництвi: автореферат дис. ... канд. с.-г. наук: 03.00.20 / Хоменко Анастасия Дмитрiвна. — Бша церква, 2015. — 20 с.

23. Храмцов, А. Г. Биотехнологические основы получения и применения природных БАВНА основе универсального сельскохозяйственного сырья животного происхождения - молочной сыворотки / А.Г. Храмцов // Молекулярно-генетические и биотехнологические основы получения и применения синтетических и природных биологически активных веществ (нарочанские чтения-11): Сборник трудов Международной научно-практической конференции. — Минск-Ставрополь, 20-23 сентября, 2017. — С. 163-166.

24. Шестаков, С. В. О происхождении и эволюции цианобактерий / С.В. Шестаков, Е.А. Карбышева // Успехи Современной Биологии. — 2017. — Т. 137. — № 1. — С. 4-19.

25. Шестаков, С. В. Вклад метагеномики в развитие биотехнологии / С.В. Шестаков // Биотехнология. — 2011. — Т. 6. — С. 8-22.

26. Штина, Э. А. Биоиндикация качества воды с использованием водорослей / Э.А. Штина, Л.В. Кондакова, Г.И. Маркова // Экология родного края. — Сборник трудов. — Киров: Вятка, 1996. — С. 297-307.

27. Abd El-Baky, H. H. Production of phenolic compounds from Spirulina maxima microalgae and its protective effects / H.H. Abd El-Baky, F.K. El Baz, G.S. El-Baroty // African Journal of Biotechnology. — 2009. — Vol. 8. — Issue 24. — P. 7059-7067.

28. Abdulqader, G. Harvest of Arthrospira platensis from Lake Kossorom (Chad) and its household usage among the Kanembu / G. Abdulqader, L. Barsanti, M. Tredici // J. Appl. Phycol. — 2000. — Vol. 12. — Issue 3. — P. 493-498.

29. Amaral, R. Is axenicity crucial to cryopreserve microalgae? / R. Amaral, J.C Pereira, A.A. Pais, L.M. Santos // Cryobiology. — 2013. — Vol. 67. — Issue 3. — P. 312-320.

30. Anandarajah, K. Induced Freezing and Desiccation Tolerance in the Microalgae Wild Type Nannochloropsis sp. and Scenedesmus dimorphus / K. Anandarajah, G.M. Perumal // Australian Journal of Basic and Applied Sciences. — 2011. — Vol. 5. — Issue 5. — P. 678-686.

31. Andersen, R. A. Algal Culturing Techniques / Eds. R.A. Andersen. — Elsevier

Academic Press: Burlington, 2005. — 589 p.

32. Barrocal, V. M. Production of biomass by Spirulina maxima using sugar beet vinasse in growth media / V.M. Barrocal, M.T. García-Cubero, G. González-Benito, M. Coca // New Biotechnology. — 2010. — Vol. 27. — Issue 6. — P. 851-856.

33. Beaty, M. H. Cryopreservation of eukaryotic algae / M.H. Beaty, B.C. Parker // Virginia Journal of Science. — 1992. — Vol. 43. — Issue 4. — P. 403-410.

34. Belay, A. The potential application of Spirulina (Arthrospira) as a nutrition and therapeutic supplement in health management / A. Belay // J Am Nutra Assoc (JANA).

— 2002. — Vol. 5. — P. 27-48.

35. Belay, A. Current knowledge on potential health benefits of Spirulina / A. Belay, Y. Ota, K. Miyakawa, H. Shimamatsu // Journal of Applied Phycology. — 1993. — Vol. 5.

— Issue 2. — P. 235-241.

36. Benson, E. Cryopreservation Theory / E. Benson // Plant Cryopreservation: A Practical Guide. Eds. B.M. Reed. — 2008. — P. 15-32.

37. Bertocchi, C. Polysaccharides from Cyanobacteria / C. Bertocchi, L. Navarini, A. Ceshro // Carbohydrate Polymers. — 1990. — Vol. 12. — P. 127-153.

38. Bhattacharya, S. Evaluation of three Spirulina species grown under similar conditions for their growth and biochemicals / S. Bhattacharya, M. Shivaprakash // Journal of the Science of Food and Agriculture. — 2005. — Vol. 85. — P. 333-336.

39. Blumenkrantz, N. New method for quantitative determination of uronic acids / N. Blumenkrantz, G. Asboe-Hansen // Analytical Biochemistry. — 1973. — Vol. 54. — Issue 2. — P. 484-489.

40. Bodas, K. Cryopreservation of blue-green and eukaryotic algae in the culture collection at the University of Texas at Austin / K. Bodas, C. Brennig, K.R. Diller, J.J. Brand // Cryo-Letters. — 1995. — Vol. 16. — P. 267-274.

41. Bradford, M. M. A rapid and sensitive method for the quantification of microgram quantities of protein utilising the principle of protein-dye binding / M.M. Bradford // Analytical Biochemistry. — 1976. — Vol. 72. — Issues 1-2. — P. 248-254.

42. Campanella, L. Free and total amino acid composition in Blue-Green Algae / L. Campanella, M. Vincenzo Russo, P. Avino // Annali di Chimica. — 2002. — Vol. 92.

— Issue 4. — P. — P. 343-352.

43. Cañavate, J. P. Relationship between cooling rates, cryoprotectant concentrations and salinities in the cryopreservation of marine microalgae / J.P. Cañavate, L.M. Lubian //

Marine Biology. — 1995. — Vol. 124. — Issue 2. — P. 325-334.

44. Cantú-Lozano, D. Organic load removal of cheese whey in a photobioreactor of rotating disks with Spirulina platensis / D. Cantú-Lozano, M. Molina-Quintero, V.L. Del Bianchi. — Materials of the XVII Congreso Nacional de Biotecnología y Bioingeniería, — 23-28.06 Cancún, México, 2013. — poster.

45. Chang, W. T. Simultaneous carbon capture, biomass production, and diary wastewater purification by Spirulina maxima photobioreaction / W.T. Chang, M. Lee, W. Den // Industrial & Engineering Chemistry Research. — 2013. — Vol. 52. — Issue 5. — P. 2046-2055.

46. Chaneva, G. Effect of light and temperature on the cyanobacterium Arthronema africanum - a prospective phycobiliprotein-producing strain / G. Chaneva, S. Furnadzhieva, K. Minkova, J. Lukavsky // Journal of Applied Phycology. — 2007. — Vol. 19. — Issue 5. — P. 537-544.

47. Chaytor, J.L. Inhibiting ice recrystallization and optimization of cell viability after cryopreservation / J.L. Chaytor, J.M. Tokarew, L.K. Wu, M. Leclére, R.Y. Tam, C.J. Capicciotti, L. Guolla, E. von Moos, C.S. Findlay, D.S. Allan, R.N. Ben // Glycobiology. — 2012. — Vol. 22. — Issue 1. — P. 123-133.

48. Capelli, B. Potential health benefits of spirulina microalgae. A review of the existing literature / B. Capelli, G.R. Cysewski // Nutrafoods — 2010. — Vol. 9. — Issue 2. — P. 19-26.

49. Castenholz, R. W. Phylum BX. Cyanobacteria: oxygenic photosynthetic bacteria / R.W. Castenholz // Bergey's manual of systematic bacteriology. 2nd ed. D.R. Boone (ed.) and R.W. Castenholz. — Vol. 1. — Springer, New York, USA, 2001. — P. 473-599.

50. Castenholz, R. W. General Characteristics of the Cyanobacteria / R.W. Castenholz // Bergey's Manual of Systematics of Archaea and Bacteria, Online. — Bergey's Manual Trust, 2015. — 23 p.

51. Chen, F. High cell density mixotrophic culture of Spirulina platensis on glucose for phycocyanin production using a fed-batch system / F. Chen, Y.M. Zhang // Enzyme and Microbial Technology. — 1997. — Vol. 20. — P. 221-224.

52. Chen, Zh. Determination of Microalgal Lipid Content and Fatty Acid for Biofuel Production / Zh. Chen, L. Wang, Sh. Qiu, Sh. Ge // BioMed Research International. — 2018. — Vol. 2018. — 17 p.

53. Chiu, H. F. Mechanisms involved in the antiplatelet effect of C-phycocyanin / H.F.

Chiu, S.P. Yang, Y.L. Kuo, Y.-S. Lai, T.C. Chou // British Journal of Nutrition. — 2006.

— Vol. 95. — P. 435-440.

54. Choi, G. G. Enhanced biomass and gamma-linolenic acid production of mutant strain Arthrospira platensis / G.G. Choi, M.S. Bae, C.Y. Ahn, H.M. Oh // Journal of Microbiology and Biotechnology. — 2008a — Vol. 18. — Issue 3. — P. 539-544.

55. Choi, G. G. Induction of axenic culture of Arthrospira (Spirulina) platensis based on antibiotic sensitivity of contaminating bacteria / G.G. Choi, M.S. Bae, C.Y. Ahn, H.M. Oh // Biotechnology Letters. — 2008b. — Vol. 30. — Issue 1. — P. 87-92.

56. Chojnacka, K. Evaluation of growth yield of Spirulina (Arthrospira) sp. in photoautotrophic, heterotrophic and mixotrophic cultures / K. Chojnacka, A. Zielinska // World Journal of Microbiology and Biotechnology. — 2012. — Vol. 28. — Issue 2.

— P. 437-445.

57. Cogne, G. Uptake of macrominerals and trace elements by the cyanobacterium Spirulina platensis (Arthrospira platensis PCC 8005) under photoautotrophic conditions: culture medium optimization / G. Cogne, B. Lehmann, C.G. Dussap, J.B. Gros // Biotechnology and Bioengineering. — 2003. — Vol. 81. — P. 588-593.

58. Colla, L. M. Antioxidant properties of Spirulina (Arthospira) platensis cultivated under different temperatures and nitrogen regimes / L.M. Colla, E.B. Furlong, J.A. Vieira Costa // Brazilian archives of biology and technology. — 2007a. — Vol. 50. — Issue 1.

— P. 161-167.

59. Colla, L. M. Production of biomass and nutraceutical compounds by Spirulina platensis under different temperature and nitrogen regimes / L.M. Colla, Ch.O. Reinehr, C. Reichert, J.A. Vieira Costa // Bioresource Technology. — 2007b. — Vol. 98. — P. 1489-1493.

60. Corbett, L. L. Viability of lyophilized cyanobacteria (blue-green algae) // L.L. Corbett, D.L. Parker // Applied and Environmental Microbiology. — 1976. — Vol. 32. — Issue 6. — P. 777-780.

61. Costa, J. Modelling of Spirulina platensis growth in fresh water using response surface methodology / J.A. Vieira Costa, L.M. Colla, P. Duarte Filho, K. Kabke, A. Weber // World Journal of Microbiology and Biotechnology. — 2002. — Vol. 18. — Issue 7. — P. 603-607.

62. Costa, A. С. A. Modelling of growth conditions for cyanobacterium Spirulina platensis in microcosms / A.C.A. Costa, G.A. Linde, D.I.P. Atala, G.M. Mibielli, R. Trapp Krüger

// World Journal of Microbiology and Biotechnology. — 2000 — Vol. 16. — Issue 1. — P. 15-18.

63. Crutchfield, A. L. M. Cryopreservation of Chlamydomonas reinhardtii (Chlorophyta) / A.L.M. Crutchfield, K.R. Diller, J.J. Brand // European Journal of Phycology. — 1999.

— Vol. 34. — Issue 1. — P. 43-52.

64. Danesi, E. D. G. Growth and content of Spirulina platensis biomass chlorophyll cultivated at different values of light intensity and temperature using different nitrogen sources / E.D. Godoy Danesi, C. Oliveira Rangel-Yagui, S. Sato, J.C. Monteiro de Carvalho // Brazilian Journal of Microbiology. — 2011. — Vol. 42. — Issue 1. — P. 362-373.

65. Day, J. G. Cryo-injury in algae and the implications this has to the conservation of micro-algae / J.G. Day, R.A. Fleck // Microalgae Biotechnology. — 2015. — Vol. 1. — P. 1-11.

66. Day, J. G. Cryopreservation of Algae / J.G. Day, K. Harding // Plant Cryopreservation: A Practical Guide. Eds. B. Reed. — 2008. — P. 95-116.

67. Day, J. G. Cryopreservation of Microalgae and Cyanobacteria / J.G. Day // Cryopreservation and Freeze-Drying Protocols. Eds. J.G. Day, G.N. Stacey. — Humana Press, 2007. — P. 141-151.

68. Day, J. G. Cryopreservation methods for maintaining cultures / J.G. Day, J.J. Brand // In: Algal Culturing Techniques. Eds. R.A. Andersen. — Academic Press: New York, 2005. — P. 165-187.

69. Day, J. G. Cryopreservation and conservation of microalgae: The development of a pan-European scientific and biotechnological resource (the COBRA project) / J.G. Day, E.E. Benson, K. Harding, B. Knowles, M. Idowu, D. Bremner, L. Santos, F. Santos, T. Friedl, M. Lorenz, A. Lukesova, J. Elster, J. Lukavsky, M. Herdman, R. Rippka, T. Hall // CryoLetters. — 2005. — Vol. 26. — P. 231-238.

70. Day, J. G. Cryopreservation-recalcitrance in microalgae: novel approaches to identify and avoid cryo-injury / J.G. Day, R.A. Fleck, E.E. Benson // J. Appl. Phycol. — 2000.

— Vol. 12. — P. 369-377.

71. Day, J. G. Conservation of Algae / J.G. Day, M.R. McLellan // Genetic preservation of plant cells in vitro. Eds, B. Grout. — Springer: Berlin Heidelberg, 1995. — P. 75-91.

72. De Philippis, R. Exopolysaccharide-producing cyanobacteria and their possible exploitation: a review / R. De Philippis, C. Sili, R. Paperi, M. Vincenzini // Journal of

Applied Phycology. — 2001. — Vol. 13 x — P. 293-299.

73. Dittmann, E. Natural product biosynthetic diversity and comparative genomics of the cyanobacteria / E. Dittmann, M. Gugger, K. Sivonen, D.P. Fewer // Trends Microbiol. 2015. — Vol. 23. — Issue 10. — P. 642-652.

74. Dumet, D. Profiling cryopreservation protocols for Ribes ciliatum using differential scanning calorimetry / D. Dumet, W. Block, R. Worland, B.M. Reed, E.E. Benson // Cryo Letters. — 2000 — Vol. 21. — Issue 6. — P. 367-378.

75. Eriksen, N. Production of phycocyanin — a pigment with applications in biology, biotechnology, foods and medicine / N. Eriksen // Applied Microbiology and Biotechnology. — 2008. — Vol. 80. — Issue 1. — P. 1-14.

76. Fahy, G. M. Principles of Cryopreservation by Vitrification / G.M. Fahy, B. Wowk // in: Cryopreservation and Freeze- Drying Protocols, Methods in Molecular Biology, vol. 1257. Eds. W.F. Wolkers, H. Oldenhof — Springer Science+Business Media: New York, 2015 — P. 21-82.

77. Falkowski, P. G. Aquatic Photosynthesis / P.G. Falkowski, J.A. Raven. — Massachusetts: Blackwell Science, 1997. — 375 p.

78. Farrant, G. K. Delineating ecologically significant taxonomic units from global patterns of marine picocyanobacteria / G. K. Farrant, H. Doré, F.M. Cornejo-Castillo, F. Partensky, M. Ratin, M. Ostrowski, et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. — 2016. — Vol. 113. — Issue 24. — P. E3365-E3374.

79. Filali-Mouhim, R. Production, isolation and preliminary characterization of the exopolysaccharide of the cyanobacterium Spirulina platensis / R. Filali-Mouhim, J.F. Cornet, Т. Fontaine, B. Fournet, G. Dubertret // Biotechnology Letters. — 1993. — Vol. 15. — Issue 6. — P. 567-572.

80. Fleck, R.A. A comparative study of antioxidant protection in cryopreserved unicellular algae Euglena gracilis and Haematococcus pluvialis / R.A. Fleck, E.E. Benson // Cryo-Letters. — 2003. — Vol. 24. — Issue 4. — P. 213-228.

81. Friedl, Т. The Culture Collection of Algae at Göttingen University (SAG) a Biological Resource for Biotechnological and Biodiversity Research / Т. Friedl, M. Lorenz // Procedia Environmental Sciences. — 2012. — Vol. 15. — P. 110-117.

82. Friedrich, E.M. Charakterisierung und biologische Testung cyanobakterieller Exopolysaccharide von Arthrospira platensis, Gloeothece membranacea und Phormidium spec.: Thesis / Esther Maria Friedrich. — Kiel, 2013. — 140 p.

83. Fullbeck, M. Natural products: sources and data bases / M. Fullbeck, E. Michalsky, M. Dunkel, R. Preissner // Natural Product Reports. — 2006. — Vol. 23. — P. 347-356.

84. Gherna, R. L. Culture preservation / R.L. Gherna, C.A. Reddy // in: Methods for General and Molecular Microbiology. Eds. Reddy C, Beveridge T, Breznak J, Marzluf G, Schmidt T, Snyder L. — ASM Press, Washington, 2007. — P. 1019-1033.

85. Gershwin, M. E. Spirulina in Nutrition and Health / M.E. Gershwin, A. Belay. — CRC Press, 2008. — P. 1-27.

86. Gloaguen, V. Identification by NMR spectroscopy of oligosaccharides obtained by acidolysis of the capsular polysaccharides of a thermal biomass / V. Gloaguen, J. M. Wieruszeski, G. Strecker, L. Hoffmann, H. Morvan // International Journal of Biological Macromolecules. — 1995. — Vol. 17. — P. 387-393.

87. Golmakani, M.-T. Effect of Alternative C2 Carbon Sources on the Growth, Lipid, and y-Linolenic Acid Production of Spirulina (Arthrospira platensis) / M.-T. Golmakani, K. Rezaei, S. Mazidi, S.H. Razavi // Food Sci. Biotechnol. — 2012. — Vol. 21. — Issue 2.

— P. 355-363.

88. Gugger, M. F. Polyphyly of true branching cyanobacteria (Stigonematales) / M.F. Gugger, L. Hoffmann // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. — 2004. — Vol. 54. — P. 349-357.

89. Guermazi, W. Microalgal cryopreservation using dimethyl sulfoxide (Me2SO) coupled with two freezing protocols: Influence on the fatty acid profile / W. Guermazi, A. Sellami-Kammoun, J. Elloumi, Z. Drira, L. Aleya, R. Marangoni, H. Ayadi, S. Maalej // Journal of Thermal Biology. — 2010. — Vol. 35. — Issue 4. — P. 175-181.

90. Habib, M. A. B. A review on culture, production and use of Spirulina as food for humans and feeds for domestic animals and fish / M.A.B. Habib, T.C. Huntington, M.R. Hasan // FAO Fisheries and Aquaculture Circular. No. 1034. — Rome, 2008. — 33 p.

91. Haque, F. Extraction and applications of cyanotoxins and other cyanobacterial secondary metabolites / F. Haque, S. Banayan, J. Yee, Y.W. Chiang // Chemosphere. — 2017. —Vol. 183— P. 164-175.

92. Heine-Dobbernack, E. Cryopreservation of dedifferentiated cell cultures / E. Heine-Dobbernack, H. Kiesecker // Plant Cryopreservation: A Practical Guide. Eds. B. Reed.

— 2008. — P. 141-176.

93. Hubalek, Z. Protectants used in the cryopreservation of microorganisms / Z. Hubalek // Cryobiology. — 2003. — Vol. 46. — Issue 3. — P. 205-229.

94. Ismaiel, M.M.S. Antioxidants characterization in selected cyanobacteria / M.M.S. Ismaiel, Y.M. El-Ayouty, M.D. Piercey-Normore // Annals of Microbiol. — 2014. — Vol. 64. — Issue 3. — P. 1223-1230.

95. Iwamoto, K. Cryopreservation of the chlorophyll ^-containing cyanobacterium Acaryochloris marina / K. Iwamoto, P. Fukuyo, M. Okuda, M. Kobayashi, Y. Shiraiwa // Procedia Environmental Sciences. — 2012. — Vol. 15. — P. 118-125.

96. Joseph, I. Tolerance of three marine microalgae to cryoprotectants dimethyl sulfoxide, methanol and glycerol / I. Joseph, A. Panigrahi // Indian Journal of Marine Sciences. — 2000. — Vol. 29. — Issue 3. — P. 243-247.

97. Joshi, M. To evaluate lab-scale cultivation of Spirulina by using different substrates and to Evaluate its Chlorophyll and Protein content / M. Joshi, K. Kaur, T. Mishra, S. Singh // International Research Journal of Biological Sciences. — 2014. — Vol. 3 — Issue 1. — P. 1-9.

98. Kapoore, R. Effects of cryopreservation on viability and functional stability of an industrially relevant alga / R.V. Kapoore, M. Huete-Ortega, J.G. Day, K. Okurowska, S.P. Slocombe, M.S. Stanley, S. Vaidyanathan // Scientific Reports. — 2019.— Vol. 9 (1). — 12 p.

99. Kauff, F. Phylogeny of cyanobacteria: an overview / F. Kauff, B. Büdel // Progress in Botany. — 2010. — Vol. 72. — P. 209-224.

100. Khan, Z. Nutritional and therapeutic potential of Spirulina / Z. Khan, P. Bhadouria, P.S. Bisen // Current Pharmaceutical Biotechnology. — 2005. — Vol. 6. — P. 373-379.

101. Ki rst, G. O. Salinity Tolerance of Eukaryotic Marine Algae / G.O. Kirst // Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. — 1991. — Vol. 41. — P. 21-53.

102. Kl anchui, A. Exploring Components of the CO2-Concentrating mechanism in alkaliphilic cyanobacteria Through Genome-Based analysis / A. Klanchui, S. Cheevadhanarak, P. Prommeenate, A. Meechai // Computational and Structural Biotechnology Journal. — 2017. — Vol. 15. — P. 340-350.

103. Komarek, J. Cyanoprokaryota 1. Teil: Chroococcales / J. Komarek, K. Anagnostidis // In: Süßwasserflora von Mitteleuropa. Vol. 19/1. — 2005. — P. 141-156.

104. Komarek, J. Taxonomic classification of cyanoprokaryotes (cyanobacterial genera) 2014, using a polyphasic approach / J. Komarek, J. Kastovsky, J. Mares, J.R. Johansen // Preslia. — 2014. — Vol. 86. — P. 295-335.

105. Kordowska-Wiater, M. Spirulina enhances the viability of Lactobacillus rhamnosus E/N after freeze-drying in a protective medium of sucrose and lactulose / M. Kordowska-Wiater, A. Wasko // Letters in Applied Microbiology. — 2011. — Vol. 53. — Issue 1. — P. 79-83.

106. Kozlov, A. M. Phylogeny-aware identification and correction of taxonomically mislabeled sequences / A.M. Kozlov, J. Zhang, P. Yilmaz, F.O. Glöckner, A. Stamatakis // Nucleic Acids Research. — 2016. — Vol. 44. — Issue 11. — P. 5022-5033.

107. Kruschel, C. The effect of solar UV and visible irradiance on the vertical movements of cyanobacteria in microbial mats of hypersaline waters / C. Kruschel, R.W. Castenholz // FEMS Microbiology Ecology. — 1998. — Vol. 27. — Issue 1. — P. 53-72.

108. Kurdrid, P. Comparative analysis of the Spirulina platensis subcellular proteome in response to low- and high-temperature stresses: uncovering cross-talk of signaling components / P. Kurdrid, J. Senachak, M. Sirijuntarut, R. Yutthanasirikul, P. Phuengcharoen, W. Jeamton, S. Roytrakul, S. Cheevadhanarak, A. Hongsthong // Proteome Sci. — 2011. — Vol. 9. — 17 p.

109. Kuleshova, L. L. Sugars exert a major influence on the vitrification properties of ethylene glycol-based solutions and have low toxicity to embryos and oocytes / L.L. Kuleshova, D.R. MacFarlane, A.O. Trounson, J.M. Shaw // Cryobiology. — 1999. — Vol. 38. — Issue 2. — P. 119-130.

110. Kumar, M. Growth and biopigment accumulation of cyanobacterium Spirulina platensis at different light intensities and temperature / M. Kumar, J. Kulshreshtha, G.P. Singh // Brazilian Journal of Microbiology. — 2011. — Vol. 42. — P. 1128-1135.

111. Kuriakose, G. C. Antioxidant and antihepatotoxic effect of Spirulina laxissima against carbon tetrachloride induced hepatotoxicity in rats / G.C. Kuriakose, M.G. Kurup // Food & function. — 2011. — Vol. 2. — P. 190-196.

112. Kuroiwa, Y. Spirulina subsalsa var. salina var. nov.: thermo-halotolerant cyanobacteria accumulating Two Kinds of Compatible Solute, Originated from the Sultanate of Oman / Y. Kuroiwa, R S. Al-Maamari, M. Tasaki, K. Okamura, M. Sueyoshi, A. Nakashima, E. Yoshida, K. Suzuki // Journal of Environmental Biotechnology. — 2014. — Vol. 14. — Issue. 1. — P. 43-56.

113. Kwei, C. K. Elucidation and Isolation of Specific bioactive compound in cyanobacteria isolates: Thesis / Chee Kuan Kwei // University of Adelaide. Australia, 2012. — 232 p.

114. Kuzmina, J. Progress Report on Cryopreservation at the University of Toronto Culture

Collection of Algae and Cyanobacteria: UTCC Technical Report / J. Kuzmina. — Toronto: University of Toronto, November 2004.

115. Labeda, D. P. International Committee on Systematic Bacteriology IXth International (IUMS) congress of bacteriology and applied / D.P. Labeda // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. — 2000. — Vol. 50. — P. 2245-2247.

116. Laliberté, G. Mass Cultivation and Wastewater Treatment Using Spirulina // G. Laliberté, E.J. Olguin, J. De La Noüe // Spirulina platensis (Arthrospira): physiology, cell-biology and biotechnology. Eds. A. Vonshak. — London: CRC Press, 2002. — 159174.

117. Leeson, E.A. Maintenance of algae and protozoa / E.A. Leeson, J.P. Cann, G.J. Morris // In: Maintenance of microorganisms. Eds. B.E. Kirsop, J.J.S. Snell. — Academic Press: London, 1984. — P. 131-160.

118. Lewin, R.A. Uncoiled variants of Spirulina platensis (Cyanophyceae: Oscillatoriaceae) / R A Lewin // Arch. Hydrobiol. Suppl. 60, Algalog. Stud. —1980. — Vol. 26. — P. 4852.

119. Loftus, S. E. Cross-study analysis of factors affecting algae cultivation in recycled medium for biofuel production / S.E. Loftus, Z.I. Johnson // Algal Research. — 2017. — Vol. 24. — P. 154-166.

120. Madkour, F. F. Production and nutritive value of Spirulina platensis in reduced cost media / F.F. Madkour, A.E.W. Kamil, H.S. Nasr // The Egyptian Journal of Aquatic Research. — 2012. — Vol. 38. — Issue 1. — P. 51-57.

121. Margarites, A. C. F. Increment of carbohydrate concentration of Chlorella minutissima microalgae for bioethanol production / A.C.F. Margarites, J.A.V. Costa // International Journal of Engineering Research and Applications. — 2014. — Vol. 4. — Issue 11 (Version 3). — P. 80-86.

122. Margheri, M. Genotypic diversity of Oscillatoriacean strains belonging to the genera Geitlerinema and Spirulina determined by 16S rDNA restriction analysis / M. Margheri, C.R. Piccardi // Current Microbiology. — 2003. — Vol. 46. — Issue 5. — P. 359-364.

123. Mares, J. Multilocus and SSU rRNA gene phylogenetic analyses of available cyanobacterial genomes, and their relation to the current taxonomic system / J. Mares // Hydrobiologia. — 2017. — P. 1-16.

124. Markelova, A. G. A comparison of cytochemical methods for the rapid evaluation of microalgal viability / A.G. Markelova, M.G. Vladimirova, E.S. Kuptsova // Russian

Journal of Plant Physiology. — 2000. — Vol. 47. — Issue 6. — P. 815-819.

125. Markou, G. Cultivation of Arthrospira (Spirulina) platensis in olive-oil mill wastewater treated with sodium hypochlorite / G. Markou, I. Chatzipavlidis, D. Georgakakis // Bioresource Technology. — 2012. — Vol. 112. — P. 234-241.

126. Markou, G. Cultivation of filamentous cyanobacteria (blue-green algae) in agro-industrial wastes and wastewaters: A review // G. Markou, D. Georgakakis // Applied Energy. — 2011. — Vol. 88. — P. 3389-3401.

127. Markou, G. Microalgal and cyanobacterial cultivation: the supply of nutrients / G. Markou, D. Vandamme, K. Muylaert // Water Research. — 2014. — Vol. 65. — Issue 15. — P. 186-202.

128. Markou, G. Microalgae for high-value compounds and biofuels production: A review with focus on cultivation under stress conditions / G. Markou, E. Nerantzis // Biotechnology Advances. — 2013. — Vol. 31. — Issue 8. — P. 1532-1542.

129. Marsalek, B. Long-term maintenance of alga strains for use in biomassays and biotechnology / B. Marsalek, R. Rojickova-Padrtova // Arch. Hydrobiol. Suppl. Algol. Stud. — 1988. — Vol. 124. — Р. 121-136.

130. McComb, E. A. Determination of acetyl in pectin and in acetylated carbohydrate polymers. Hydroxamic acid reaction / E.A. McComb, R.M. McCready // Analytical Chemistry. — 1957. — Vol. 29. — P. 819-821.

131. Mezzomo, N. Cultivation of microalgae Spirulina platensis (Arthrospira platensis) from biological treatment of swine wastewater / N. Mezzomo, A. Galon Saggiorato, R. Siebert, P.O. Tatsch, M.C. Lago, et al. // Ciencm e Tecnol Aliment. — 2010. — Vol. 30. — Issue 1. — P. 173-178.

132. Miller, G. L. Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar / G.L. Miller // Analytical Chemistry. — 1959. — Vol. 31. — P. 426-428.

133. Mishra, S. K. Rapid quantification of microalgal lipids in aqueous medium by a simple colorimetric method / S.K. Mishra, W.I. Suh, W. Farooq, M. Moon, A. Shrivastav, M.S. Park, J.-W. Yang // Bioresource Technology. — 2014. — Vol. 155 — P. 330-333.

134. Moore, B. G. Extracellular polysaccharides of algae: effects on life-support systems / B.G. Moore, R.G. Tischer // Science. — 1964. — Vol. 145. — Issue 3632. — Р. 586587.

135. Mori, F. Cryopreservation of cyanobacteria and green algae in the NIES-Collection / F. Mori, M. Erata, M.M. Watanabe // Microbiology and Culture Collections (Japan). —

2002. — Vol. 18. — P. 45-55.

136. Morris, G. J. The cryopreservation of Chlorella. 1. Interactions of rate of cooling, protective additive and warming rate / G.J. Morris // Arch. Microbiol. — 1976. — Vol. 107. — P. 57-62.

137. Morris, G. J. Cryopreservation of 250 strains of Chlorococcales by the method of two-step cooling / G.J. Morris // British Phycological Journal. — 1978. — Vol. 13. — Issue 1. — P. 15-24.

138. Morris, G. J. Methanol as a cryoprotective addititive for Chlorella / G.J. Morris, A. Clarke, B.J. Fuller // Cryo Lett. — 1980. — Vol. 1. — Issue 4. — P. 121-128.

139. Morris, G.J. Cryopreservation: An Introduction to Cryopreservation in Culture Collections Institute of Terrestrial Ecology / G.J. Morris // Institute of Terrestrial Ecology, Cambridge, UK, 1981. — 40 p.

140. Morocho-Jacome, A. L. Ferric sulfate coagulation and powdered activated carbon adsorption as simultaneous treatment to reuse the medium in Arthrospira platensis cultivation / A.L. Morocho-Jacome, S. Sato, J.C.M de Carvalho // J. Chem. Technol. Biotechnol. — 2015. — Vol. 91. — P. 901-910.

141. Morocho-Jacome, A. L. Evaluation of physicochemical treatment conditions for the reuse of a spent growth medium in Arthrospira platensis cultivation / A.L. Morocho-Jacome, G.F. Mascioli, S. Sato, J.C.M de Carvalho // Algal Research. — 2016. — Vol. 13. — P. 159-166.

142. Motham, M. High Subzero Temperature Preservation of Spirulinaplatensis (Arthrospira fusiformis) and Its Ultrastucture / M. Motham, Y. Peerapornpisal, S. Tongsriri, Ch. Pumas, P. Vacharapiyasophon // Chiang Mai Journal of Science. — 2012. — Vol. 39. — Issue 4. — P. 554-561.

143. Mudimu, O. Biotechnological screening of microalgal and cyanobacterial strains for biogas production and antibacterial and antifungal Effects / O. Mudimu, N. Rybalka, T. Bauersachs, J. Born, T. Friedl, R. Schulz // Metabolites. — 2014. — Vol. 4. — Issue 2.

— P. 373-393.

144. Muhling, M. Characterization of Arthrospira (Spirulina) strains: Thesis / Martin Muhling. — Durham University, 2000. — 308 p.

145. Muhling, M. Variation in fatty acid composition of Arthrospira (Spirulina) strains / M. Muhling, A. Belay, B.A. Whitton// Journal of Applied Phycology. — 2005. — Vol. 17.

— Issue 2. — P. 137-146.

146. Munawer, K. M. Enhancement of engineering in production of phenolic compounds (antioxidants) in Spirulina plantensis under different IAA regimes / K.M. Munawer, K.M. Mazharuddin // International Journal of Engineering Science and Technology. — 2011. — Vol. 3. — Р. 3004-3009.

147. Nakanishi, K. Cryopreservation of four valuable strains of microalgae, including viability and characteristics during 15 years of cryostorage / K. Nakanishi, K. Deuchi, K. Kuwano // Journal of Applied Phycology. — 2012. — Vol. 24. — P. 1381-1385.

148. Nelissen, B. Phylogenetic Relationships Among Filamentous Helical Cyanobacteria Investigated on the Basis of 16S Ribosomal RNA Gene Sequence Analysis / B. Nelissen, A. Wilmotte, J-M. Neef, R.D. Wachter // Systematic and Applied Microbiology. — 1994. — Vol. 17. — P. 206-210.

149. Nicolaus, B. Chemical composition and production of exopolysaccharides from representative members of heterocystous and non-heterocystous cyanobacteria / B. Nicolaus, A. Panico, L. Lama, Romano I., Manca M.C., De Giulio A., Gambacorta A. // Phytochemistry. — 1999. — Vol. 52. — Р. 639-647.

150. Nübel, U. The halotolerance and phylogeny of cyanobacteria with tightly coiled trichomes (Spirulina turpin) and the description of HaloSpirulina tapeticola gen. nov., sp. nov. / U. Nübel, F. Garcia-Pichel, G. Muyzer // International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. — 2000. — Vol. 50. — Issue 3. — P. 1265-1277.

151. Ogbonda, K. H. Influence of temperature and pH on biomass production and protein biosynthesis in a putative Spirulina sp. / K.H. Ogbonda, R.E. Aminigo, G.O. Abu // Bioresource Technology. — 2007. — Vol. 98. — P. 2207-2211.

152. Ol guin, E. J. The effect of low light flux and nitrogen deficiency on the chemical composition of Spirulina sp. (Arthrospira) grown on digested pig waste / E.J. Olguin, S. Galicia, O. Angulo-Guerrero, E. Hernandez // Bioresource Technology. — 2001. — Vol. 77. — P. 19-24.

153. Ol iveira, M.A.C.L. Growth and chemical composition of Spirulina maxima and Spirulina platensis biomass at different temperatures / M.A.C.L. de Oliveira, M.P.C. Monteiro, P.G. Robbs, S.G.F. Leite //Aquaculture International. — 1999. — Vol. 7. — Issue 4. — P. 261-75.

154. Oren, A. The current status of cyanobacterial nomenclature under the "prokaryotic" and the "botanical" code / A. Oren, S. Ventura // Antonie van Leeuwenhoek. — 2017. — Vol. 110. — Issue 10. — P. 1257-1269.

155. Oren, A. Nomenclature of the Cyanophyta/Cyanobacteria/Cyanoprokaryotes - What has happened since IAC Luxembourg? / A. Oren, J. Komarek, L. Hoffmann // Algological Studies. — Vol. 130. — Issue 1. — 2009. — P. 17-26

156. Piasecki, B. Cryopreservation of Chlamydomonas reinhardtii: A cause of low viability at high cell density / B. Piasecki, P.K.R. Diller, J.J. Brand // Cryobiology. — 2009. — Vol. 58. — Issue 1. — P. 103-109.

157. Pohl, P. Adsorption of radionuclides (Cs -134, Sr -85, Ra -226, Am -241) by extracted biomasses of cyanobacteria (Nostoc carneum, N-insulare, Oscillatoria geminata and Spirulina laxissima) and Phaeophyceae (Laminaria digitata and L. japonica; waste products from alginate production) at different pH / P. Pohl, W. Schimmack // Journal of Applied Phycology. — 2006. — Vol. 18. — P. 135-143.

158. Poncet, J. Cryopreservation of the unicellular marine alga, Nannochloropsis oculata / J. Poncet, V. Benort // Biotechnol. Lett. — 2003. — Vol. 25. — Issue 23. — P. 20172022.

159. Pulz, O. Valuable products from biotechnology of microalgae / O. Pulz, W. Gross // Applied Microbiology Biotechnology. — 2004. — Vol. 65. — P. 635-648.

160. Qi ang, H. Physiological characteristics of Spirulina platensis (cyanobacteria) cultured at ultrahigh cell densities / H. Qiang, H. Guterman, A. Richmond // Journal of Phycology.

— 1996. — Vol. 32. — Issue. 6. — P. 1066-1073.

161. Rafiqul, I. M. Salt stress culture of blue-green algae Spirulina fusiformis / I.M. Rafiqul, A. Hassan, G. Sulebele, C.A. Orosco, P. Roustaian, K.C.A. Jalal // Pakistan Journal of Biological Sciences. — 2003. — Vol. 6 — Issue 7. — P.648-650.

162. Rai, S. V. Effect of pH, salinity and temperature on the growth of six species of marine phytoplankton / S.V. Rai, M. Rajashekhar // J. Algal Biomass Utln. — 2014. — Vol. 5.

— Issue 4. — P. 55-59.

163. Rastoll, M. J. The development of a cryopreservation method suitable for a large cyanobacteria collection / M.J. Rastoll, Y. Ouahid, F. Martin-Gordillo, V. Ramos, V. Vasconcelos, F.F. del Campo // Journal of Applied Phycology. — 2013. — Vol. 25. — Issue 5. — P. 1483-1493.

164. Rechter, P. Antiviral activity of Arthrospira-derived spirulan-like substances / P. Rechter, T. Konig, S. Auerochs, S. Thulke, H. Walter, H. Dörnenburg, C. Walter, M. Marschall // Antiviral Research. — 2006. — Vol. 72. — Issue 3. — P. 197-206.

165. Renaud, S. M. Effect of temperature on growth, chemical composition and fatty acid

composition of tropical Australian microalgae grown in batch cultures / S.M. Renaud, L.V. Thinh, G. Lambridis, D.L. Parry // Aquaculture. — 2002. — Vol. 211. — P. 195214.

166. Ri chmond, A. Handbook of microalgal culture: Biotechnology and applied phycology / Eds. A. Richmond. — Blackwell Science: Oxford, UK, 2004. — 576 p.

167. Rhodes, L. Cryopreservation of economically valuable marine micro — algae in the classes Bacillariophyceae, Chlorophyceae, Cyanophyceae, Dinophyceae, Haptophyceae, Prasinophyceae, and Rhodophyceae / L. Rhodes, J. Smith, R. Tervit, R. Roberts, J. Adamson, S. Adams, M. Decker // Cryobiology. — 2006. — Vol. 52. — Issue 1. — P. 152-156.

168. Romay, Ch. C-Phycocyanin: a biliprotein with antioxidant, anti-Inflammatory and neuroprotective effects / Ch. Romay, R. Gonzalez, N. Ledon, D. Remirez, V. Rimbau // Current Protein & Peptide Science. — 2003. — Vol. 4. — P. 207-216.

169. Romo, S. Preservation of filamentous cyanobacteria cultures (Pseudanabaena galeata) Bocher and Geitlerinema amphibium (Ag. Ex Gom.) Anagn. under low temperatures / S. Romo, E. Becares // Journal of Microbiological Methods. — 1992. — Vol. 16. — P. 8589.

170. Rout, N. P. Isolation, Identification and Germplasm Preservation of Different Native Spirulina Species from Western Mexico / N.P. Pout, S. Khandual, A. Gutierrez-Mora, J. Gallardo-Valdez, B. Rodriguez-Garay, L. Ibarra-Montoya, G. Vega-Valero // American Journal of Plant Sciences. — 2013. — Vol. 4. — 65-71.

171. Roy, K. R. Hepatol C-Phycocyanin ameliorates 2-acetylaminofluorene induced oxidative stress and MDR1 expression in the liver of albino mice / K.R. Roy, R.P. Nishanth, D. Sreekanth, G.V. Reddy, P. Reddanna // Hepatology Research. — 2008. — Vol. 38. — Issue 5. — P. 511-520.

172. Rym, B. Modeling growth and photosynthetic response in Arthrospira platensis as function of light intensity and glucose concentration using factorial design / B.D. Rym, G. Nejehm T. Lamia, Ya. Ali, Ch. Rafika, G. Khemissa, A. Jihene, O. Hela Ben, O. Hatem // Journal of Applied Phycology. — 2010. — Vol. 22. — Issue 6. — P. 745-752.

173. Salas-Leiva, J. S. Cryopreservation of the microalgae Chaetoceros calcitrans (Paulsen analysis of the effect of DMSO temperature and light regime during different equilibrium periods / J.S. Salas-Leiva, E. Dupre // Latin American Journal of Aquatic research. — 2011. — Vol. 39. — P. 271-279.

174. Sanchez, M. Spirulina (Arthrospira): an edible microorganism. A review. / M. Sanchez, J. Bernal-Castillo, C. Rozo, I. Rodriguez // Universitas Scientiarum, Revista de la Facultad de Ciencias, Pontificia Universidad Javeriana. — 2003. — Vol. 8. — Issue. 1.

— P. 7-24.

175. Sánchez-Luna, L. D. Influence of pH, temperature, and urea molar flowrate on Arthrospira platensis fed-batch cultivation: A kinetic and thermodynamic approach / L.D. Sánchez-Luna, R.P. Bezerra, M.C. Matsudo, S. Sato, A. Converti, J.C.de Carvalho // Biotechnology and Bioengineering. — 2007. — Vol. 96. — Issue 4. — P. 702-711.

176. Satora, P. Strain-dependent production of selected bioactive compounds by Cyanobacteria belonging to the Arthrospira genus / P. Satora, A. Barwinska-Sendra, A. Duda-Chodak, L. Wajda // Journal of Applied Microbiology. — 2015. — Vol. 119. — P. 736-743.

177. Scheldeman, P. Arthrospira (^Spirulind) strains from four continents are resolved into only two clusters, based on amplified ribosomal DNA restriction analysis of the internally transcribed spacer / P. Scheldeman, D. Baurain, R. Bouhy, M. Scott, M. Mühling, B.A. Whitton, A. Belay, A. Wilmotte // FEMS Microbiology Letters. — 1999.

— Vol. 172. — Issue 2. — P. 213-222.

178. Schirrmeister, B. E. The origin of multicellularity in cyanobacteria / B.E. Schirrmeister, A. Antonelli, H.C. Bagheri // BMC Evolutionary Biology. — 2011. — Vol. 11. — 21 p.

179. Se ckbach, J. Algae and Cyanobacteria under environmental extremes / J. Seckbach, D.J. Chapman, D. Garbary, A. Oren, W. Reisser // Cellular Origin, Life in Extreme Habitats and Astrobiology. — 2007. — Vol. 11. — P. 781-786.

180. Shiraishi, H. Association of heterotrophic bacteria with aggregated Arthrospira platensis exopolysaccharides: implications in the induction of axenic cultures / H. Shiraishi // Bioscience, Biotechnology and Biochemistry. — 2015. — Vol. 79. — Issue 2. — P. 331-341.

181. Sh iraishi, H. Cryopreservation of the edible alkalophilic cyanobacterium Arthrospira platensis / H. Shiraishi // Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. — 2016. — Vol. 80. — Issue 10. — P. 2051-2057.

182. Sidyakina, T. M. Viability and genetic stability of the bacterium Escherichia coli HB101 with the recombinant plasmid during preservation by various methods / T.M. Sidyakina, V.E. Golimbet // Cryobiology. — 1991. — Vol. 28 — Issue 3. — P. 251-254.

183. Sigg, L. Aquatische Chemie. Eine Einführung in die Chemie Wässriger Lösungen und in

die Chemie natürlicher Gewässer / L. Sigg, W. Stumm. — Zürich: Verlag der Fachvereine an den Schweizer Hochschulen und Techniken, 1989. — 388 p.

184. Singleton, V. L. Analysis of total phenols and other oxidation substrates and antioxidants by means of folin-ciocalteu reagent / V.L. Singleton, R. Orthofer, R.M. Lamuela-Raventos // Methods in Enzymology. Academic Press, 1999. — Vol. 299. — P. 152-178.

185. Sili, C. Arthrospira (Spirulina) / C. Sili, G. Torzillo, A. Vonshak // Ecology of Cyanobacteria II: Their Diversity in Space and Time. Eds. B. Whitton — 2012. — P. 677-705.

186. Sloneker, J. H. Pyruvic acid, a unique component of an exocellular bacterial polysaccharide / J.H. Sloneker, D.G. Orentas // Nature. — 1962. — Vol. 194. — P. 478479.

187. Sp olaore, P. Commercial applications of microalgae / P. Spolaore, C. Joannis-Cassan, E. Duran, A. Isambert // Journal of Bioscience and Bioengineering. — 2006. — Vol. 101.

— Issue 2. — P. 87-96.

188. Sukenik, A. Algal autoflocculation-verification and proposed mechanism / A. Sukenik, G. Shelef // Biotechnology and Bioengineering. — 1984. — Vol. 26. — P. 142-147.

189. Swain, J. Cryoprotectants / J. Swain, G. Smith // Fertility Cryopreservation. Eds. R. Chian, P. Quinn. — 2010. — P. 24-38.

190. Takano, M. Freezing and Freeze-Drying of Spirulinaplatensis / M. Takano, J.I. Sado, T. Ogawa, G. Terui // Cryobiology. — 1973. — Vol. 10. — Issue 5. — P. 440-444.

191. Tanaka, J. Y. Algae Permeability to Me2SO from -3 to 23 °C / J.Y. Tanaka, J R. Walsh, K.R. Diller, J.J. Brand, S.J. Aggarwal // Cryobiology. — 2001. — Vol. 42. — Issue 4.

— P. 286-300.

192. Tanniou, A. Comparison of cryopreservation methods for the long-term storage of the marine diatom Haslea ostrearia (simonsen) / A. Tanniou, V. Turpin, T. Lebeau // Cryobiology. — 2012. — Vol. 65. — Issue 1. — P. 45-50.

193. Tantawy, S. T. A. Biological potential of cyanobacterial metabolites against some soil pathogenic fungi / S.T.A. Tantawy // Food, Agriculture and Environment (JFAE). — 2011. — Vol. 9. — Issue 1. — P. 663-666.

194. Tarko, T. Influence of growth medium composition on synthesis of bioactive compounds and antioxidant properties of selected strains of Arthrospira Cyanobacteria / T. Tarko, A. Duda-Chodak, M. Kobus // Czech Journal of Food Science. — 2012. —

Vol. 30. — Issue 3. — P. 258-267.

195. Taylor, R. Cryopreservation of eukaryotic algae - a review of methodologies / R. Taylor, R. Fletcher // Journal of Applied Phycology. — 1998. — Vol. 10. — Issue 5. — P. 481-501.

196. Tomaselli, L. Morphology, ultrastructure and taxonomy of Arthrospira (Spirulina) maxima and Arthrospira (Spirulina) platensis / L. Tomaselli // Spirulina platensis (Arthrospira): physiology, cell-biology and biotechnology. Eds. A. Vonshak. — London: CRC Press, 2002. — P. 1-15.

197. Tzovenis, I. Cryopreservation of marine microalgae and potential toxicity of cryoprotectants to the primary steps of the aquacultural food chain / I. Tzovenis, G. Triantaphyllidis, X. Naihong, E. Chatzinikolaou, K. Papadopoulou, G. Xouri, T. Tafas // Aquaculture. — 2004. — Vol. 230. — P. 457-473.

198. Uduman, N. Dewatering of microalgal cultures: a major bottleneck to algae-based fuels / N. Uduman, Y. Qi, M.K. Danquah, G. Forde, A.F.A. Hoadley // Journal of Renewable and Sustainable Energy. — 2010. — Vol. 2. — P. 012701_1-012701_15.

199. Vi eira Salla, A. C. Increase in the carbohydrate content of the microalgae Spirulina in culture by nutrient starvation and the addition of residues of whey protein concentrate / A C. Vieira Salla, A C. Margarites, F.I. Seibel, L.C. Holz, V.B. Briâo, T.E. Bertolin, L.M. Colla, J.A. Vieira Costa // Bioresource Technology. — 2016. — Vol. 209. — P. 133-141.

200. Vincent, W. F. Cyanobacteria / W.F. Vincent // in: Protists, Bacteria and Fungi: Planktonic and Attached. — Laval (Canada): Elsevier, Inc., 2009. — P. 226-232.

201. Vo, T. The Growth and lipid accumulation of Spirulina sp. under different light conditions / T. Vo, N. Nguyen, Ph. Huynh, H. Nguyen, T. Nim, D. Tran, P. Nguyen // World Journal of Food Science and Technology. — 2017. — Vol. 1. — Issue 3. — P. 101-104.

202. Vonshak, A. Spirulina platensis (Arthrospira): physiology, cell-biology and biotechnology / Eds. A. Vonshak. — London: CRC Press, 2002. — 252 p.

203. Walter, J. M. Ecogenomics and taxonomy of cyanobacteria phylum / J.M. Walter, F.H. Coutinho, B.E. Dutilh, J. Swings, F.L. Thompson, C.C. Thompson // Frontiers in Microbiology. — 2017. — Vol. 8. — P. 21-32.

204. Zarrouk, C. Contribution à l'étude d'une cyanophycée: influence de divers facteurs physiques et chimiques sur la croissance et la photosynthèse de Spirulina maxima (Setch

et Gardner) Geitler: Thesis / Claude Zarrouk. — Université de Paris, 1966. — 109 p.

205. Zöllner, N. Über die quantitative bestimmung von lipoiden (Mikromethode) mittels der vielen natürlichen lipoiden (allen bekannten Plasmalipoiden) gemeinsamen Sulfophosphovanillin-Reaktion / N. Zöllner, K.Z. Kirsch // Zeitschrift für die gesamte experimentelle Medizin. — 1962. — Vol. 135. — Issue 6. — P. 545-561.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(справочное)

Методика низкотемпературной консервации цианобактерий родов Arthrospira и Spirulina

1. Материалы, требуемые для процедуры консервации

□ Полимерный контейнер Mr. Frosty (фирма Nalgane) на 18 криофлаконов

□ Абсолютный изопропанол, 250 мл

□ Криофлаконы объемом 2 мл, 18 штук

□ Культура цианобактерий, выращенная на жидкой стандартной питательной среде Заррука до оптической плотности суспензии OD750=2,0, объемом не менее 17 мл.

□ Раствор криопротектора из смеси 20 % ДМСО и 20 % глюкоза (при разведении 1:1 с культурой цианобактерий приводит к конечной концентрации криопротектора 10 %), объемом не менее 17 мл.

2. Подготовительная работа перед проведением консервации

2.1. Биомасса Arthrospira sp. и Spirulina sp.

Культуры цианобактерий, подвергаемые низкотемпературной консервации, выращиваются на жидкой стандартной полной питательной среде Заррука в автоклавированных конических стеклянных колбах Эрленмейера с широким горлышком и пробками из целлюлозной массы.

Инокуляция проводится суспензией цианобактерий из предыдущей жидкой культуры (предыдущей колбы) либо смывом биомассы цианобактерий с поверхности скошенного агара или чашки Петри. После инокуляции получившаяся оптическая плотность при 750 нм (OD750) суспензии цианобактерий должна составлять 0,1. После инокуляции цианобактерии культивируют до достижения оптической плотности равной 2,0. После этого биомассу без отделения от питательной среды подвергают низкотемпературной консервации.

2.2. Криопротектор

Предложенный криопротекторный раствор содержит: ДМСО — 20 мл, глюкозы — 20 г, автоклавированой бидистиллированной воды — до 100 мл.

Полученный раствор стерильно отфильтровать в стерильные универсальные бутыли. Хранить в темноте при 4 °С. Непосредственно перед низкотемпературной консервацией раствор должен храниться не менее одной ночи. Конечная концентрация ДМСО и глюкозы в суспензии клеток 10 %. Соотношение биомассы цианобактерий и криопротектора 1:1.

2.3. Контейнер для замораживания со скоростью 1 °C в минуту Для работы с полимерным контейнером для замораживания Mr. Frosty (фирма Nalgane) (Рис. А.1) требуется абсолютный изопропанол. Изопропанол наливается во внутренний объем контейнера Mr. Frosty до отметки, обозначенной на стенке каждого контейнера. Обычно 250 мл.

Именно изопропанол

обеспечивает медленное и равномерное замораживание с постоянной скоростью охлаждения в 1 °С/мин. Не рекомендуется использовать изопропанол, содержащийся в контейнере Mr. Frosty, для более трех процедур низкотемпературной консервации.

Перед консервацией цианобактерий контейнер Mr. Frosty должен быть заполнен изопропанолом и помещен на хранение при 4 °С в течение минимум 5-ти часов. Лучше оставить при 4 °С в течение ночи и консервировать на следующий день.

3. Низкотемпературная консервация цианобактерий Процедура низкотемпературной консервации проводится одним днем. Все манипуляции с культурой цианобактерий должны выполняться при асептических условиях в ламинарном боксе.

1) Биомассу цианобактерий с OD750=2,0 в объеме 0,9 мл пипетировали в полипропиленовые криофлаконы объемом 2 мл с завинчивающейся крышкой (фирма VWR);

Рисунок А.1 - Контейнер для замораживания Mr. Frosty

2) Криофлаконы маркировали (Рис. А.2);

3) В криофлаконы с биомассой одномоментно добавляли равный объем охлажденного (4 °С) раствора криопротектора (20 % ДМСО и 20 % глюкоза);

4) Криофлаконы закрывали крышкой и помещали на роторную мешалку Rotator 2-1175 (фирма NeoLab);

5) Выдерживали 15 мин в темноте и 4 °С при постоянном перемешивании со скоростью 20 об/мин;

6) Через 15 мин быстро переставляли криофлаконы с цианобактериями в охлажденный (4 °С) контейнер Mr. Frosty;

7) Затем контейнер с криофлаконами помещали в морозильную камеру с постоянной температурой в -80 °С;

8) Через 1,5 часа криофлаконы с цианобактериями перемещали из контейнера Mr. Frosty в пластиковые боксы и продолжали хранить при температуре -80 °С.

Рисунок А.2 -Криофлакон, 2 мл

3.1. Схема низкотемпературного Arthrospira и Spirulina

консервирования представителен

4. Ре-культивирование цианобактерий после низкотемпературной консервации

1) В стерильную колбу Эрленмейера налить 16,2 мл охлажденной (4 °С) питательной средой Заррука.

2) После хранения в течение 1 года криофлаконы с цианобактериями извлечь из морозильной камеры и быстро оттаивать в теплой (37 °С) воде со встряхиванием до исчезновения последнего кристаллика льда (120-180 сек).

3) Не отмывать клетки от криопротекторов, а в стерильных затемненных условиях содержимое криофлаконов после оттаивания сразу полностью перенести в стерильную колбу Эрленмейера с питательной средой Заррука.

4) Эти колбы для предотвращения фотоокисления культивировать в течение первых 40-ка минут при комнатной температуре в темноте, после чего — при освещении 10-12 мкмоль фотонов м-2-с-1 в течение следующих 2 часов, а затем — как исходные культуры.

4.1. Схема ре-культивирования

низкотемпературной консервации.

цианобактерий

после

5. Дополнения к методике низкотемпературной консервации

5.1. Хранение агломератов цианобактерий

Если штамм цианобактерии образует плотные скопления, в этом случае рекомендуется:

1) Агломераты цианобактерий удалить из питательной среды пинцетом и поместить во флаконы со стерильной дистиллированной водой;

2) Отмывать 10 минут на роторной мешалке (Rotator 2-1175, фирма NeoLab) со скоростью 20 об/мин;

3) Отмытую биомассу цианобактерий пинцетом поместить в предварительно взвешенные полипропиленовые криофлаконы объемом 2 мл с завинчивающейся крышкой (фирма VWR);

4) После внесения биомассы цианобактерий криофлаконы снова взвесить;

5) Затем в эти же криофлаконы в качестве одномоментно добавть стерильный раствор выбранного криопротектора до отметки общего объема в 1,8 мл;

6) Флакон закрыть крышкой и выдерживали в темноте при постоянном перемешивании на роторной мешалке (Rotator 2-1175, фирма NeoLab) со скоростью 20 об/мин.

5.2. Замораживание с не контролируемой скоростью охлаждения

Для штаммов Arthrospira

platensis SAG 21.99, PCC 7345 и PCC 9108 вместо контейнера Mr. Frosty может быть применен термобокс из пенопласта (Рис. А.3).

Криофлаконы со смесью из биомассы и криопротектора после инкубирования в темноте (T=4 °С, V=20 об/мин) помещали в термобокс и хранили в морозильной камере с температурой -80 °С.