Оценка эффективности криоконсервации микроводорослей и цианобактерий на примере штаммов из Всероссийской коллекции микроорганизмов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведена оценка эффективности криоконсервации цианобактерий и микроводорослей разных таксономических групп, включая харофитовые, хлорофитовые и гетероконтофитовые микроводоросли, на примере 24 штаммов альгологической части фонда Всероссийской коллекции микроорганизмов (ВКМ). Для сравнительного исследования были отобраны культуры микроводорослей, отличающихся клеточными размерами, морфологической организацией таллома, способом размножения, наличием и размером слизистых оболочек, способностью к образованию покоящихся клеток. Апробированы два варианта криопротекторов (метанол и диметилсульфоксид), два типа питательных сред (скошенный агар и жидкая среда), а также три способа определения выживаемости организмов после криоконсервации. Показано, что двуступенчатый протокол криоконсервации с использованием обоих криопротекторов (метанол и диметилсульфоксид) был успешно применен для всех 24 исследованных штаммов вне зависимости от их таксономической принадлежности и морфологических признаков. По итогам эксперимента была разработана стандартная операционная процедура криоконсервации микроводорослей и цианобактерий, включающая жидкую культуральную среду с диметилсульфоксидом, а также одновременно два способа определения выживаемости штаммов после криоконсервации – рост в жидкой среде и штрихи на агаре. Предложенный протокол обеспечивает не только сохранение жизнеспособности клеток и возможности дальнейшего использования штамма в качестве морфологически и генетически репрезентативного образца, но и минимизирует временные и ресурсные затраты, а также риск контаминации культур.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. В. Редькина

ФИЦ ПНЦБИ РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: kalmykova_v_v@mail.ru

Всероссийская коллекция микроорганизмов (ВКМ), Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН

Россия, 142290, Пущино

А. Д. Темралеева

ФИЦ ПНЦБИ РАН

Email: kalmykova_v_v@mail.ru

Всероссийская коллекция микроорганизмов (ВКМ), Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН

Россия, 142290, Пущино

Список литературы

  1. Beaty M.H. Cryopreservation of eukaryote algae. Master of Science in Biology thesis. Blacksburg, Virginia: Virginia Polytechnic Institute and State University, 1991. 116 p.
  2. Cameron R. E. Species of Nostoc vaucher occurring in the Sonoran Desert in Arizona // Trans. Am. Microsc. Soc. 1962. V. 81. P. 379–384. https://doi.org/10.2307/3223790
  3. Day J. G., Priestley I. M., Codd G. A. Storage, recovery and photosynthetic activities of immobilised algae // Plant and animal cells: process possibilities / Eds. Webb C., Mavituna F. Chichester, West Sussex: Ellis Horwood Limited, 1987. P. 257–261.
  4. Ettl H., Gärtner G. Syllabus der boden-, luft-und flechtenalgen. 2., ergänzte Auflage. Berlin, Heidelberg: Springer Spektrum, 2014. 773 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-39462-1
  5. Fernandes M. S., Calsing L. C., Nascimento R. C., Santana H., Morais P. B., de Capdeville G., Brasil B. S. Customized cryopreservation protocols for chlorophytes based on cell morphology // Algal Res. 2019. V. 38. Art. 101402. https://doi.org/10.1016/j.algal.2018.101402
  6. Foo S. C., Mok C. Y., Ho S. Y., Khong N. M.H. Microalgal culture preservation: progress, trends and future developments // Algal Res. 2023. V. 71. Art. 103007. https://doi.org/10.1016/j.algal.2023.103007
  7. Friedl T., Lorenz M. The culture collection of algae at Göttingen University (SAG): a biological resource for biotechnological and biodiversity research // Procedia Environ. Sci. 2012. V. 15. P. 110–117. https://doi.org/10.1016/J.PROENV.2012.05.015
  8. Guiry M. D. How many species of algae are there? A reprise. Four kingdoms, 14 phyla, 63 classes and still growing // J. Phycol. 2024. V. 60. P. 214–228. https://doi.org/10.1111/jpy.13431
  9. Holm-Hansen O. Viability of blue-green and green algae after freezing // Physiol. Plant. 1963. V. 16. P. 530–540. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.1963.tb08330.x
  10. Kapoore R. V., Huete-Ortega M., Day J. G., Okurowska K., Slocombe S. P., Stanley M. S., Vaidyanathan S. Effects of cryopreservation on viability and functional stability of an industrially relevant alga // Sci. Rep. 2019. V. 9. Art. 2093. https://doi.org/10.1038/s41598-019-38588-6
  11. Leeson E. A., Cann J. P., Morris G. J. Maintenance of algae and protozoa // Maintenance of Microorganisms / Eds. Kirsop B. E., Snell J. J.S. London: Academic Press, 1984. P. 131–160.
  12. Lewis L. A., Trainor F. R. Survival of Protosiphon botryoides (Chlorophyceae, Chlorophyta) from a Connecticut soil dried for 43 years // Phycologia. 2012. V. 51. P. 662–665. https://doi.org/10.2216/11-108.1
  13. Leya T. The CCCryo Culture Collection of Cryophilic Algae as a valuable bioresource for algal biodiversity and for novel, industrially marketable metabolites // Appl. Phycol. 2022. V. 3. P. 167–188. https://doi.org/10.1080/26388081.2020.1753572
  14. Prieto-Guevara M., Alarcón-Furnieles J., Jiménez-Velásquez C., Hernández-Julio Y., Espinosa-Araujo J., Atencio-García V. Cryopreservation of the microalgae Scenedesmus sp. // Cells. 2023. V. 12. Art. 562. https://doi.org/10.3390/cells12040562
  15. Morris G. J. Cryopreservation of 250 strains of Chlorococcales by the method of two-step cooling // Br. Phycol. J. 1978. V. 13. P. 15–24. https://doi.org/10.1080/00071617800650031
  16. Müller J., Day J. G., Harding K., Hepperle D., Lorenz M., Friedl T. Assessing genetic stability of a range of terrestrial microalgae after cryopreservation using amplified fragment length polymorphism (AFLP) // Am. J. Bot. 2007. V. 94. P. 799–808. https://doi.org/10.3732/ajb.94.5.799
  17. Osório H. C., Laranjeiro C. N., Santos L. M., Santos M. F. First attempts to cryopreserve strains from the Coimbra Collection of Algae (ACOI) and the use of image analysis to assess viability // Nova Hedwigia. 2004. V. 79. P. 227‒235. https://doi.org/10.1127/0029-5035/2004/0079-0227
  18. Paredes E., Ward A., Probert I., Gouhier L., Campbell C. N. Cryopreservation of Algae // Cryopreservation and freeze-drying protocols. Methods in Molecular Biology / Eds. Wolkers W. F., Oldenhof H. NY: Humana New York, 2021. V. 2180. P. 607–621. https://doi.org/10.1007/978-1-0716-0783-1_32
  19. Puchkov E. O. Preservation of viable microorganisms in the laboratory: an overview of basics, methods and practical recommendations for beginners // Austin J. Biotechnol. Bioeng. 2023. V. 10. Art. 1119. https://doi.org/10.26420/austinjbiotechnolbioeng.2023.1119
  20. Rastoll M. J., Ouahid Y., Martín-Gordillo F., Ramos V., Vasconcelos V., Del Campo F. F. The development of a cryopreservation method suitable for a large cyanobacteria collection // J. Appl. Phycol. 2013. V. 25. № 5. P. 1483–1493. https://doi.org/10.1007/s10811-013-0001-z
  21. Urmeneta J., Navarrete A., Huete J., Guerrero R. Isolation and characterization of cyanobacteria from microbial mats of the Ebro Delta, Spain // Curr. Microbiol. 2003. V. 46. P. 0199‒0204. https://doi.org/10.1007/s00284-002-3856-9
  22. Wan M. C., Qin W., Lei C., Li Q. H., Meng M., Fang M., Song W., Chen J. H., Tay F., Niu L. N. Biomaterials from the sea: Future building blocks for biomedical applications // Bioact. Mater. 2021. V. 6. P. 4255‒4285.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Микрофотографии штаммов микроводорослей и цианобактерий: а – Chlamydomonas applanata VKM Al-18; б – Spongiosarcinopsis terrestris VKM Al-23; в – Bracteacoccus bullatus VKM Al-97; г – Chlorosarcinopsis eremi VKM Al-132; д – Chlorococcum sphacosum VKM Al-188; е – Tetracystis pampae VKM Al-230; ж – Deasonia granata VKM Al-250; з – Coelastrella striolata VKM Al-355; и – Edaphochloris andreevii VKM Al-104; к – Pseudostichococcus sp. VKM Al-293; л – Micractinium thermotolerans VKM Al-332; м – Neochlorella semenenkoi VKM Al-342; н – Chloroidium sacharophilum VKM Al-400; о – Pseudochlorella sp. VKM Al-474; п – Vischeria magna VKM Al-26; р – Vischeria sp. VKM Al-463; с – Botrydiopsis eriensis VKM Al-98; т – Xanthonema bristolianum VKM Al-290; у – Klebsormidium flaccidum VKM Al-9; ф – Interfilum terricola VKM Al-274; х – Nostoc sp. VKM Al-391; ц – Microcoleus sp. VKM Al-312; ч – Anabaena cf. pirinica VKM Al-153; ш – Leptolyngbya sp. VKM Al-382. Масштабная метка – 10 мкм.

Скачать (790KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема эксперимента по оценке эффективности криоконсервации штаммов микроводорослей и цианобактерий.

Скачать (323KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Оценка выживаемости микроводорослей и цианобактерий при криоконсервации: a, в – Spongiosarcinopsis terrestris VKM Al-23, срок культивирования после оттаивания 8 нед.; б – Vischeria magna VKM Al-26, срок культивирования 21 день; г – Leptolyngbya sp. VKM Al-382, срок культивирования 4 нед. Условные обозначения в подписях на чашках и пробирках: M – MetOH, D – DMSO.

Скачать (325KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025