Вплив лазерного випромінювання та концентарції глюкози на вміст каротиноїдів у міцелії грибів
DOI:
https://doi.org/10.32999/ksu1990553X/2020-16-4-6Ключові слова:
міцелій, каротиноїди, фоторецепція, фотоактивація.Анотація
У статті представлено результати дослідження кількості каротиноїдів міцелію L. sulphureus за дії LED лазерів: BRP–3010–5, з випромінюванням червоного спектру з довжиною хвилі 635 нм, BBP–3010–5 з випромінюванням синього спектру з довжиною хвилі 405 нм та BGP–3010–5 з випромінюванням зеленого спектру з довжиною хвилі 532 нм (енергія опромінення 51,1 мДж/см2) при культивуванні на живильному середовищі з різними концентраціями глюкози. Контролем слугував неопромінений міцелій. Встановлено, що найефективнішим для синтезу каротиноїдів є використання глюкозо-пептонного середовища з концентрацією глюкози 10 г/дм3 у комплексі з опроміненням міцелію зеленим світлом довжиною хвилі 532 нм (енергія опромінення 51,1 мДж/см2). За дії цього режиму опромінення для штаму L.s.-18 вміст каротиноїдів у міцелії зріс на 66,1 % відповідно до контролю. Лазерне опромінення міцелію синім світлом довжиною хвилі 405 нм (енергія опромінення 51,1 мДж/см2) збільшило кількість каротиноїдів для штаму L.s.-18 на 46,7 %. Опромінення червоним світлом довжиною хвилі 635 нм (енергія опромінення 51,1 мДж/см2) сприяло зростанню кількості каротиноїдів для штаму L.s.-16 гриба L. sulphureus на 28,9 %. Встановлено, що використання глюкозо-пептонного середовища з концентрацією глюкози 8 г/дм3 у комплексі з опроміненням міцелію зеленим світлом довжиною хвилі 532 нм (енергія опромінення 51,1 мДж/см2) було менш ефективним. За цих умов вміст каротиноїдів у міцелію зріс для штаму L.s.-17 на 62,3%. Лазерне опромінення міцелію синім світлом довжиною хвилі 405 нм (енергія опромінення 51,1 мДж/см2) збільшило кількість каротиноїдів для штаму L.s.-17 на 30,6% відповідно. Опромінення червоним світлом довжиною хвилі 635 нм (енергія опромінення 51,1 мДж/см2) сприяло зростанню кількості каротиноїдів для штаму Ls-18 гриба L. sulphureus на 16,8% відповідно. Для штаму L.s.-16 кількість каротиноїдів у міцелії не зросла. Під час використання глюкозо-пептонного середовища концентраціями глюкози 6 та 4 г/дм3 у комплексі з лазерним опромінення міцелію червоним (довжина хвилі 635 нм), синім (довжина хвилі 405 нм) та зеленим (довжина хвилі 532 нм) світлом з енергією опромінення 51,1 мДж/см2 не відбувалося зростання вмісту каротиноїдів у міцелії.
Посилання
BECKER Z.E. (1988). Physiology and biochemistry of fungi. Moscow: Publishing house of Moscow University, 230 p. (in Russian)
BISKO N.A., BUKHALO A.S., WASSER S.P., DUDKA I.A., KULESH M.D., SOLOMKO E.F., SHEVCHENKO S.V. (1983). Higher edible basidiomycetes in surface and deep culture. K.: Science. Dumka, 312 p. (in Russian)
BRITTON G. (1986). Biochemistry of natural pigments. Per. from English Moscow: World, 442 p. (in Russian)
BUTSENKO L.M., PENCHUK YU.M., PYROG T.P. (2010). Technologies of microbial synthesis of drugs. Kyiv: NUHT, 323 p. (in Ukrainian)
CORROCHANO L.M., GARRE V. (2010). Photobiology in the Zygomycota: multiple photoreceptor genes for complex responses to light. Fungal Genet. Biol., 47: 893–899.
DE FABO E.C., FRIEDL M.A., SCHMOLL M., KUBICEK C.P., DRUZHININA I.S. (2008). Photostimulation of Hypocrea atroviridis growth occurs due to a crosstalk of carbon metabolism, blue light receptors and response to oxidative stress. Microbiology, 154: 1229–1241.
DUDKA I.A., WASSER S.P., ELLANSKAYA I.A. (1982). Methods of experimental mycology. Reference. Kyiv: Scientific opinion, 561 p. (in Russian)
ELDAHSHAN O.A., SINGAB A.N. (2013). Carotenoids. J. Pharmacogn. Phytochem. 2(1): 225–234.
FEDOTOV O.V. (2007). Wood-destroying fungi as bio-sources of ferments for medicinal and nutritional purposes. Plant and microbial enzymes: Isolation, characterization and biotechnology applications. Myza, Tbilisi, 125–131.
FROEHLICH A.C., NOH B., VIERSTRA R.D., LOROS J., DUNLAP J.C. (2005). Genetic and molecular analysis of phytochromes from the filamentous fungus Neurospora crassa. Eukaryot. Cell., 4: 2140–2152.
FULLER K.K., LOROS J.J., DUNLAP J.C. (2015). Fungal photobiology: visible light as a signal for stress, space and time. Curr Genet., 61: 275–288.
GESSLER N.N., SOKOLOV A.V., BYKHOVSKY V.YA., BELOZERSKAYA T.A. (2002). Superoxide dismutase and catalase activity in Blakeslea trispora and Neurospora crassa karatinoid-synthesizing fungi under conditions of oxidative stress. Applied Biochemistry and Microbiology, 8 (3): 237–242. (in Russian)
GESSLER N.N., OKOLOV A.B., BELOZERSKAYA T.A. (2003). Participation of ß-carotene in the antioxidant protection of the fungal cell. Applied Biochem. and Microbiol., 39 (4): 427–429. (in Russian)
GESSLER N.N., LEONOVICH O.A., RABINOVICH M.YA. (2006). A comparative study of the components of antioxidant defense during the growth of wild-type mycelium Neurospora crassa and mutants white color – 1 and white color – 2. Applied Biochemistry and Microbiology., 42 (3): 332–337. (in Russian)
GOODWIN T.W. (1980). The Biochemistry of carotenoids. Plants. Chapman & Hall, London, 1: 315 p.
KAMADA T., SANO H., NAKAZAWA T., NAKAHORI K. (2010). Regulation of fruiting body photomorphogenesis in Coprinopsis cinerea. Fungal Genet Biol., 47(11): 917–921.
KARNAUKHOV V.I. (1986). Biological functions of carotenoids. Moscow: Nauka, 223 p. (in Russian)
KRITSKIY M.S, TELEGINA T.A, VECHTOMOVA Y.L, KOLESNIKOVA M.P, LYUDNIKOVA T.A, GOLUB O.A. (2010). Photoexcited molecules of flavin and pterin coenzymes in evolution. Biochemistry., 75(10): 1348–1366.
MUSIENKO M.M., PARSHIKOVA T.V., SLAVNYI P.S. (2001). Spectrophotometric methods in the practice of physiology, biochemistry and plant ecology. Kyiv: Fitosotsiocenter, 200 p. (in Russian)
PIROG T.P., BUTSENKO L.M., PENCHUK Y.M. (2010). Technologies of microbial synthesis of drugs: Textbook. way. Kyiv: NUHT, 323 p. (in Ukrainian) POYEDYNOK N.L. (2013). The Use of artificial light in mushroom cultivation biotechnologies. Biotechnology Acta, 6(6): 58–70.
POYEDYNOK N.L. (2015). Biotechnological basis of intensification cultivation of edible and medicinal macromycetes with low light intensity. DSc thesis. Kyiv: Institute of Food Biotechnology and genomics. (in Russian)
PYROG T.P., IHNATOVA O.A. (2009). General biotechnology [Electronic resource]: textbook. Kyiv: NUHT, 336 p. (in Ukrainian)
PRYSEDSKYY Y.G. (2005). Software package for statistical processing of the results of the biological experiments. Donetsk, 84 р. (in Ukrainian)
RIBEIRO B., GUEDES DE PINHO P., ANDRADE P.B., OLIVEIRA C., CÉSAR A., FERREIRA S., BAPTISTA P., VALENTÃO DO P. (2011). Bioactive Carotenoids Contribute to the Color of Edible Mushrooms? The Open Chemical and Biomedical Methods Journal, 4: 14–18.
SAAKOV V.S. (2003). Alternative pathways of carotenoid biosynthesis in Procaryota and Eucaryota. Dokl. Academy of Sciences of Russia., 392(6): 825–831.
VELYGODSKA A.K., FEDOTOV O.V., PETREEVA A.S. (2014). Effect of nitrogen nutrition sources on carotenoids synthesis for some basidiomycetes strains. Biological Bulletin of Bogdan Chmelnitskiy Melitopol State Pedagogical University, 4(1): 22–34 (in Ukrainian).
VELYGODSKA A.K., FEDOTOV O.V. (2016). Obtaining and analysis of carotenoid preparations of some strains of xylotrophic basidiomycetes. Bulletin of Dnipropetrovsk University. Biology, ecology, 4 (2): 290–294. (in Ukrainian)
WETTSTEIN D. (1957). Chlorophyll-letale und der submikroskopishe Formweschsel der Plastiden. Exp Cell Res., 12(3): 427–506.
YU Z., FISCHER R. (2019). Light sensing and responses in fungi. Nature Reviews Microbiology, 17(1): 25–36.
ZHDANOVA N.N., VASILEVSKAYA A.I. (1982). Extreme ecology of mushrooms in nature and experiment. Kiev: Naukova Dumka, 168 p. (in Russian)
