КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 25-14-00125

НазваниеРазработка новой технологии культивирования микроводорослей – продуцентов природного α-токоферола

Руководитель Мальцева Ирина Андреевна, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Мелитопольский государственный университет" , Запорожская область

Конкурс №104 - Конкурс 2025 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-206 - Физиология и биохимия растений

Ключевые слова микроводоросли, токоферол, биомасса, продукция, удельная скорость роста, стрессовые условия культивирования, филогения, экология, многомерная статистика

Код ГРНТИ34.27.19

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Одной из научных задач мирового уровня является преодоление продовольственного кризиса. Площади земель, пригодные для выращивания дополнительных объёмов растительной продукции, необходимой также для животноводства, птицеводства, аквакультуры, являются ограниченным ресурсом, что создает проблему и требует поиска новых решений. При этом следует учитывать, что предпочтения потребителей сместились в сторону продуктов, имеющих натуральное происхождения в сравнении с синтезированными химическим путем, а также полученными в результате генетической трансформации. Приоритетным спросом стали пользоваться продукты с потенциальной пользой для здоровья, в том числе, различные добавки с защитными функциями. В число соединений, к которым наблюдается рост внимания потребителей, входит витамин Е. Витамин Е – это группа соединений, наибольшую биодоступность среди которых и, соответственно, ценность имеет α-токоферол природного происхождения, который представлен стереоизомером RRR-α-токоферол. Синтезируется он только фотосинтезирующими организмами. На мировом рынке спрос на данное соединение имеет стойкую тенденцию роста с показателем 14,23% до 2032 года. Также отмечается существенный дисбаланс между спросом на продукцию с природным α-токоферолом и возможностью обеспечить его производство. Причём основная причина этой проблемы, по мнению экспертов, заключается в недостаточности природного сырья и, как следствие, его высоких ценах. Для решения этой проблемы и удовлетворения растущего спроса на природный α-токоферол необходим его новый природный источник, который дополнял бы объёмы традиционного растительного сырья и не требовал при этом выделения дополнительных площадей земель сельскохозяйственного назначения. Новым источником природного α-токоферола, как свидетельствуют наши предыдущие исследования, а также некоторые научные публикации, может быть биомасса микроводорослей и цианобактерий. Для выращивания микроводорослей и цианобактерий могут быть использованы различные открытые и закрытые биореакторы, размещенные на землях не пригодных для роста основных продовольственных культур. К сожалению, на данное время способность микроводорослей синтезировать α-токоферол изучена недостаточно. Целенаправленный поиск высокопродуктивных штаммов не осуществлялся, не производился скрининг условий культивирования микроводорослей для максимального выхода α-токоферола. Коллекция высокопроизводительных по α-токоферолу штаммов не создавалась. Вместе с тем, эти исследования актуальны и будут способствовать запуску новых технологий получения сырья с натуральным витамином Е и удовлетворению спроса на такое сырье в различных производственных сферах, включая пищевую, кормовую, косметическую и фармакологическую; помогут улучшить качество продукции, её соответствие современному уровню осведомленности общества о пользе для здоровья натуральных продуктов. Предлагаемый проект направлен на решение данной проблемы и предполагает разработку новой технологии получения сырья богатого на природный α-токоферол путём осуществления аргументированного выбора штаммов микроводорослей – продуцентов природного α-токоферола из Chlorophyta и Heterokontophyta и условий их культивирования.

Ожидаемые результаты
1. Будет разработана новая технология получения биомассы с высоким содержанием природного α-токоферола с помощью высокопродуктивных штаммов микроводорослей. Будут представлены рекомендации по условиям культивирования штаммов микроводорослей для получения биомассы с высоким содержанием природного α-токоферола. Данный результат предполагает возможность реализации пилотных проектов по производству биомассы богатой на α-токоферол и включения её в состав кормов для повышения продуктивности агро- и аквахозяйств. Также данный результат является научным заделом для разработки новых полупромышленных технологий получения биомассы микроводорослей с высоким содержанием природного α-токоферола. Достижение результата соответствует мировому уровню. Результат нацелен на решение проблемы удовлетворения растущего спроса на мировом рынке на растительное сырьё с природным α-токоферолом. 2. Впервые будут сформулированы новые научные выводы о наличии закономерностей между содержанием и продуктивностью α-токоферола у видов и штаммов микроводорослей, их филогенетической, экологической принадлежностью, условиями культивирования, разработаны новые теоретические и математические (регрессионные) модели этих зависимостей на основании экспериментальных данных, а также осуществлена их оценка с использованием методов многомерной статистики (кластерного анализа, метода главных компонент и др.). Достижение заявленных результатов соответствует мировому уровню исследований. На данном этапе накопления научных знаний обсуждение таких закономерностей не осуществлялось, проблема не решена. Предполагаемый результат откроет новые возможности объяснять и предсказывать возникновение определенных фактов и явлений, связанных с синтезом токоферолов, которые до этого невозможно было предвидеть и объяснить. Результат будет способствовать принципиальной смене точки зрения на поиск как источников биомассы с высоким содержанием природного α-токоферола, так и целого ряда других исследовательских задач метаболомики, антиоксидантной устойчивости микроводорослей и др., связанных с функциональной активностью токоферолов. 3. Будут впервые описаны и идентифицированы новые штаммы микроводорослей – продуценты α-токоферола из Chlorophyta и Heterokontophyta: представители родов Parietochloris, Heteroclamydomonas, Bracteococcus, Chlorococcum и Vischeria. Идентификация будет произведена с позиций интегративного подхода, который предполагает использование широкого спектра морфометрических методов световой микроскопии, физиолого-биохимических методов, цитохимических тестов, а также методов молекулярно-генетических исследований. Для всех новых штаммов будет проведена таксономическая идентификация, указана характеристика мест изоляции с указанием типа экосистемы, основных физико-химических характеристиках почвы/воды, в том числе данных о рН среды, минерализации, обеспеченности питательными элементами. Эти данные представляют новые знания о разнообразии видов микроводорослей из Chlorophyta и Heterokontophyta, открывают пути использования их для новых филогенетических реконструкций, а также новых аут- и демэкологических выводов при оценке экологических взаимоотношений со средой. Достижение результата соответствует мировому уровню исследования, поскольку базируется на актуальном на данном этапе исследований интегративном подходе, и будет представлять совокупность новых знаний в данном направлении исследований. 4. Впервые для новых штаммов будет дана характеристика содержания общего токоферола и его форм, в том числе α-токоферола, как наиболее ценной формы токоферолов для биотехнологического использования, определены биотехнологически значимые параметры: удельная скорость роста, продуктивность биомассы, продуктивность α-токоферола. Будут впервые подобраны условия культивирования штаммов и стрессоры (интенсивность освещения, режим аэрации, источник углерода, лимитирование азота и фосфора в питательной среде) для максимальной продуктивности α-токоферола, разработаны рекомендации по их культивированию с целью дальнейшего запуска биотехнологических производств. Впервые будет создана базы данных для хранения информации о штаммах микроводорослей – источников природного α-токоферола. Данный результат исследований открывает новые возможности биотехнологического использования микроводорослей, помогает по-новому решать проблему получения биомассы с биотехнологически значимым содержанием природного α-токоферола, которая ранее имела только частичное обсуждение. Предполагаемый результат соответствует мировому уровню по совокупности новизны предполагаемых знаний, а также будет отправным для дальнейшего развития и формулировки последующих приоритетных исследовательских задач в области биотехнологического скрининга микроводорослей на уровне мировых исследований.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---