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 19-14-00320

НазваниеСовременная система морских и пресноводных диатомовых водорослей (Achnanthales, Naviculales): синтез морфологических и молекулярных данных

РуководительКуликовский Максим Сергеевич, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева Российской академии наук, г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ

2019 г. - 2021 г.

, продлен на 2022 - 2023. Карточка проекта продления (ссылка)

Конкурс№35 - Конкурс 2019 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами».

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни, 04-102 - Ботаника

Ключевые словаДиатомовые водоросли, система, морфология, филогения, молекулярно-генетический анализ, биотехнологии

Код ГРНТИ34.29.00

СтатусУспешно завершен

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Попытки создания системы диатомовых водорослей продолжались в течение длительного времени. С пионерными работами Bory (1828), многие авторы пытались суммировать данные для понимания близости отдельных таксонов, на основе изучения живых клеток диатомовых и их симметрии (Agardh 1831; Kützing 1833, 1844), морфологии хлоропластов (Pfitzer 1871, Bessey 1899; Mereschkowsky 1902). С использованием кремнеземного панциря, как уникальной структуры, присущей только диатомовым водорослям, его изучение в световом (Van Heurck 1896; Schütt 1896; Karsten 1928; Hustedt 1930), а также в сканирующем и трансмиссионном электронных микроскопах (Simonsen 1979; Semina & Beklemishev 1981; Round & Crawford 1984; Nikolaev 1988; Nikolaev & Harwood 2002) позволили создать ряд новых систем, наиболее разработанной и используемой из которых является система Round et al. (1990). Эта система была создана около тридцати лет назад, но с тех пор является единственно используемой. При этом все попытки создания систем диатомовых водорослей строились на основе личного понимания авторов об эволюции диатомовых без формального анализа признаков такими методами, как например, кладистический анализ или молекулярно-генетические методы. Молекулярно-генетический анализ филогении водорослей стал использоваться в конце 90-х годов прошлого столетия и принес много новых вопросов, часть из которых остаются нерешенными до сих пор. Созданная значительно раньше, чем началось использование молекулярно-генетических методов, система Round et al. (1990) не включает большое число вновь описанных родов. Это же можно сказать про систему, предложенную Cox (2015). Построенные за последнее время филогенетические деревья включают небольшое число таксонов (Sorhannus 1999; Medlin & Kaczmarska 2004; Sims et al. 2006; Ruck & Theriot 2011; Theriot et al. 2012, Nakov et al. 2018 и др.). Тем не менее, использование современных подходов позволило понять ряд эволюционных взаимоотношений среди диатомовых водорослей. Среди главных минусов построенных деревьев можно отметить, что большие группы родов отсутствуют в них до сих пор, неоднородно представлены морские и пресноводные таксоны; идут дебаты о способах построения деревьев и являются ли отдельные группы монофилитическими. Существуют также сомнения по отдельно взятым таксонам и достоверности их определения в GenBank (стоит признать, что ранее сделанные молекулярно-генетические работы не включали ведущих систематиков, а, следовательно, многие определения таксонов ошибочны). В рамках этого проекта мы предполагаем использовать и проанализировать морфологические особенности диатомовых водорослей для анализа значения отдельных признаков в эволюции диатомовых водорослей посредством использования молекулярно-генетических методов. Это позволит приблизиться к созданию естественной системы. Проект предполагает рассмотрение молекулярной филогении и морфологии двух крупных порядков диатомовых водорослей Achnanthales Silva 1962 и Naviculales Bessey 1907 sensu Round et al. 1990. Ранее представители этих порядков рассматривались как две независимые линии, когда Achnanthales включали моношовные водоросли, а Naviculales виды с щелевидным (навикулоидным) швом. В настоящее время показано, что моношовные диатомовые водоросли являются «производными» от двушовных, за счет редукции шва на ранних стадиях онтогенеза панциря. При этом моношовные диатомовые водоросли не являются монофилитической группой. На филогенетическом древе диатомовых моношовные водоросли располагаются в разных частях дерева (преимущественно среди Naviculales), показывая, что редукция шва шла независимо в разных эволюционных линиях диатомовых водорослей. Несмотря на понимание этих фундаментальных вещей, мы еще плохо представляем себе филогению моношовных и навикулоидных диатомовых водорослей, так как сильно ограничены в молекулярных данных для большого числа известных таксонов. Морские диатомовые изучены хуже, чем пресноводные. Практически отсутствуют данные по оценке морфологических признаков для систематики диатомовых водорослей с использованием молекулярно-генетических данных. Не разработана классификация порового аппарата у пеннатных диатомовых водорослей, тогда как именно поровый аппарат играл важную роль в эволюции диатомовых водорослей (Kulikovskiy et al. 2018). Проект является продолжением ранее проводимых нами работ, когда были получены широкомасштабные результаты и осознана необходимость синтеза морфологических и молекулярно-генетических данных в анализе филогении и эволюции диатомовых водорослей. Стала очевидной необходимость детального изучения порового аппарата пеннатных диатомовых водорослей, тогда как ранее классификация порового аппарата была разработана только для центрических диатомовых. Важным будет являться изучение гимена у навикулоидных диатомей, так как отсутствуют исчерпывающие данные по морфологии этого типа перфораций. Будет изучено филогенетическое положение большого числа родов, ранее относимых нами к группе таксонов с неясным положением (Куликовский и др. 2016). В работу будут включены обширные данные, которые были получены нами ранее и являются заделом для успешного выполнения проекта. Это роды, которые были описаны из Байкала без формального отнесения к известным семействам, коллекция культур диатомовых водорослей и банк ДНК, которые включают более 3000 штаммов из морских и пресных экосистем. Дополнительным подходом будет изучение состава жирных кислот в разных семействах диатомовых, как возможный (но еще слабо разработанный) метод разделения таксонов. Это будет представлять интерес для возможности практически использования полученных результатов в косметической промышленности, для создания биотоплива и т.п. Эти работы идут во всем мире и нами накоплен значительный задел и опыт работы. Главной задачей будет попытка построения естественной системы диатомовых водорослей, включение в систему новых родов водорослей, описание новых семейств, синтез морфологических и молекулярно-генетических данных. Переработанная система Round et al. с включением большого числа новых таксонов будет иметь основополагающее значение для проведения прикладных изысканий, экологических работ, понимания филогении группы, основой обучения студентов высших учебных заведениях, будет базисом для последующего изучения диатомовых водорослей.

Ожидаемые результаты
В процессе работы будут выявлены и описаны новые для науки таксоны на родовом и видовом уровнях. Будет изучена морфология отдельных видов и родов, по которым отсутствуют необходимые данные. Будут получены первые широкомасштабные данные по филогении диатомовых на основе изучения материала из большого числа водоемов разных природных зон. В итоге, это позволит предложить современную филогенетическую систему диатомовых водорослей (главным образом для Achnanthales, Naviculales в понимании Round et al. 1990), основанную на синтезе молекулярно-генетических и морфологических данных. Также будет проведён биохимический скрининг штаммов с целью установить особенности накопления жирных кислот в различных систематических группах диатомовых водорослей и поиска биохимических маркеров, пригодных для разделения таксонов различного ранга. Работы коллектива в изучении диатомовых водорослей из различных регионов выполняются на самом современном уровне с использованием для этого самого современного оборудования. Участие Фонда позволит поддерживать молодых исследователей и способствовать развитию альгологии в нашей стране. Работы группы публикуются в ведущих фикологических изданиях, было издано несколько капитальных трудов по флорам и систематике диатомовых водорослей из озера Байкал, Монголии, Беларуси в ведущих сериях Iconographia Diatomologica и Bibliotheca Diatomologica. Коллектив планирует продолжить широкомасштабные работы. В процессе работы новые виды и роды диатомовых водорослей будут описаны на основе морфологических и молекулярно-генетических методов. Это будет весомым вкладом в разработку систематики этой группы организмов. В процессе работы будет продолжено изучение флоры диатомовых водорослей из древних водоемов Азии, при этом количество озер значительно расширено нами в этом исследовании, за счет получения новых данных в последние годы. Работы в этом направлении являются необходимыми для разработки современной оценки качества воды, экологического мониторинга с разработкой современных методов, таких как штрих-кодирование (barcoding). Современное документирование находок с использованием световых и электронных микроскопов дает возможность проведения точной идентификации организмов, выявления новых видов, обоснованное сравнение флор и выявление экологических преференций организмов. Важным для России является разработка современных методов оценки качества поверхностных вод, использование водорослей в биомониторинге. Проблема загрязнения поверхностных вод – одна из важнейших для обеспечения безопасности и здоровья населения. При использовании воды для различных целей встаёт вопрос о разработке критериев её качества. Помимо оценки пригодности воды для тех или иных целей, в настоящее время очень важным моментом для сохранения естественной природной среды и прогноза изменений является мониторинг качества воды в реках, озёрах и водохранилищах. Биологические показатели качества воды занимают центральное место в системе мониторинга. Для оценки качества воды необходимы простые, но в то же время информативные критерии, унифицированные для использования в различных странах. В настоящее время в европейских странах действует Директива Евросоюза по стандартам качества воды (The European Union Water Framework Directive), согласно которой для оценки качества воды рекомендованы и широко применяются диатомовые индексы. Перспективным и активно разрабатываемым методом для экспресс-анализа видового состава следует считать метод штрих-кодирования, основанный на идентификации видов по коротким характерным последовательностям нуклеотидов. Созданный нами банк ДНК является базой для современных экологических изысканий и использования этих данных в будущем. Важным представляется поддержка Фонда для проведения дальнейших работ по выделению водорослей в культуру и выделение геномной ДНК. Эти работы имеют важное фундаментальное значение, так как это база для изучения филогении организмов, особенностей эволюции отдельных признаков. Результаты фундаментальных исследований являются основой для использования водорослей в прикладных разработках. Интерес и перспективность изучения диатомовых водорослей только возрастает в научных центрах мира, что связано с возможностью широкого практического использования этой группы организмов в медицине, создании биотоплива и кормовой базы водных животных, криминалистике, нанотехнологиях, современных методов оценки качества поверхностных вод (включая анализ «цветения» водоемов и наличия опасных для человека токсинов). Отдельные исследовательские группы в Европе и Америке работают над созданием и использованием биоматериалов, как например хитин, выделяемый некоторыми диатомовыми водорослями. Применение водорослей многообразно, хорошим примером является использование диатомовых в криминалистике для выяснения как мест происшествий, так и способов возникновения несчастных случаев. Ведутся работы по созданию биотоплива и, в целом, выращиванию водорослей в промышленных целях, как основы использования ценных веществ в аквакультуре и фармацевтике. Важный тренд в западных странах связан с проблемой создания биотоплива. Несмотря на отсутствие экономического эффекта в настоящее время эти работы продолжаются. Уже сейчас очевидно, что для разработки этой проблемы необходимы исследования по обоснованности использования того или иного вида в определенных условиях. Именно поэтому в США уделяется огромное внимание биологическим основам выявления подходящих видов и особенностей их культивирования. Созданная нами коллекция культур водорослей, включающая сотни штаммов, является базой для такого типа изысканий в России. Важным является то, что эти исследования задействуют комплексный подход, включая изучение филогении отдельных групп и их способность продуцировать необходимые соединения. В ходе фундаментальных и прикладных исследований за последние десятилетия было выяснено, что многие виды водорослей способны синтезировать и накапливать в коммерчески значимых количествах широкий спектр уникальных биологически активных веществ, обладающих выраженным положительным действием на организм человека и животных (Larsen et al. 2011 и др.). Была показана высокая пластичность метаболизма водорослей в зависимости от условий окружающей среды, что позволяет разрабатывать технологии, обеспечивающие максимальный выход нужного компонента (Khozin-Goldberg et al. 2011 и др.). В качестве веществ, продуцируемых водорослями, в последнее время основное внимание сосредоточено на омега-3-полиненасыщенных жирных кислотах, каротиноидах, фикобилипротеинах, антибиотиках, цитостатиках (Mimouni et al. 2012 и др.). Также водоросли рассматриваются в качестве корма или добавок к корму для выращивания видов в аквакультуре, животноводстве и птицеводстве. Также продукты на основе водорослей находят применение в сельском хозяйстве (стимуляторы роста, удобрения, фунгициды, гербициды, инсектициды), идут поиски путей выращивания и переработки водорослей как источника энергии (с получением метана, биодизеля, этанола, водорода). В мире всё возрастает интенсивность исследований данной группы организмов, в частности, поиск потенциальных объектов промышленного выращивания и анализ их химического состава, исследование особенностей роста и метаболизма для разработки технологии культивирования и работы по внедрению продуктов на основе водорослей в производство. В многочисленных экспериментах показана эффективность применения водорослей в качестве корма или добавки к кормам на различных стадиях роста беспозвоночных и рыб. Это определяет большую востребованность продуктов на основе водорослей на рынке. Всё большее число крупных концернов обращает внимание на использование водорослей в качестве сырья для получения биологически активных соединений, используемых как действующее вещество в лекарствах или как пищевые добавки для человека или животных. К настоящему времени уже существует ряд специализированных компаний-производителей продуктов из водорослей (Aquanos Energy Ltd, AlgaFuel, Algaetech Group of Companies, Green Sea Bio System, AlgoSource Technologies и др.). Однако круг используемых штаммов водорослей всё ещё довольно узок. Новые ценные штаммы и разработка методов их культивирования будут востребованы на рынке. Поэтому мы планируем также изучать особенности поведения отдельных таксонов диатомовых водорослей в культуре, выявлять наиболее перспективные таксоны «неприхотливые» для длительного культивирования, и провести наращивание биомассы для проведения скрининга веществ в культурах, которые могут быть интересны для биотехнологических целей. Характер кормовой базы в аквакультуре и животноводстве оказывает решающее влияние на обмен веществ в организме, рост и развитие, накопление массы и продуктивность животных. Так, обильное и полноценное кормление рыбы, особенно в молодом возрасте, способствует увеличению массы, более быстрому достижению половой зрелости, отчетливому проявлению признаков экстерьера (Дмитрович 2017). Перспективность использования водорослей как источника липидов для питания животных во многом определяется их высокой производительностью и широкой экологической устойчивостью (Sheehan et al. 1998; Chisti 2007; Bona et al. 2014; Fields et al. 2014). Диатомовые водоросли могут служить промышленным источником липидов в связи с их хорошим ростом в условиях культуры, а также высокопродуктивному накоплению триглицеридов при дефиците питательных элементов (Chen 2012; Hildebrand et al. 2012; Scholz, Liebezeit 2013; Guo et al. 2017). Среди диатомовых водорослей к лидерам по накоплению липидов можно отнести Cyclotella cryptica (до 41,57% в сухом весе), Hantzschia DI-160 (до 66%), Navicula acceptata (42,7 %), Navicula saprophila (44%) (Fields, Kociolek 2015). Сбалансированный рацион для рыб и ракообразных должен содержать значительное количество ненасыщенных жиров, которые усваиваются на 90-95%. Наиболее ценной группой в этом семействе жирных кислот являются омега-3-полиненасыщенные жирные кислоты (ω3-PUFA), среди которых эйкозапентаеновая (EPA, C20:5 ω3) и докозагексаеновая (DHA, C22:6 ω3) кислоты являются жизненно важными. Обильно накапливающие ω3-PUFA водоросли встречаются среди разных таксономических групп. Среди диатомовых водорослей наибольшее количество EPA было обнаружено у представителей разных семейств: Cymbella cistuliformis CP2c (до 8,75 мг/г EPA), Navicula sp. (13 мг/г), Cymbella sp. (27 мг/г), Phaeodactylum tricornutum (28,4 мг/г), Nitzschia rustulum (32 мг/г) и др.; DHA была обильна у Nitzschia sp. (до 0,6 мг/г), Cymbella cistula (7,47 мг/г) и др. (Renaud et al., 1994; Patil et al., 2006; Jagannathan et al. 2010; Duong et al., 2015). В целом показано, что представители диатомовых водорослей способны накапливать до 46,8-49,4% полиненасыщенных жирных кислот от общего количества жирных кислот, что подтверждает возможность их эффективного использования как в аквакультуре и животноводстве, так и в биотехнологии в целом.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2019 году
В текущем году были получены результаты, с использованием молекулярно-генетических и морфологических подходов, которые позволили пролить свет на филогению и морфологию ряда сложных групп диатомовых водорослей. Была изучена филогения двух спорных таксонов Navicula flabellata и Naviculadicta amphiboliformis. Было установлено их филогенетическое положение с отнесением к семейству Cymbellaceae Greville sensu Kulikovskiy et al. 2016. Нашими исследованиями показано, что несмотря на навикулоидную симметрию и помещением прежде к навикулоидным диатомовым водорослям, эти виды принадлежат к цимбеллоидным диатомовым. Был изучен поровый аппарат этих водорослей и показано его положение в классификации порового аппарата, установлено, что он не принадлежит велуму, а представлен тектулюмом в широком смысле. Тектулюм в понимании Cox не является однотипной структурой в пределах группы таксонов, куда относятся роды Placoneis, Paraplaconeis, Ochigma. Это же можно отнести к группе видов вокруг Navicula flabellata, где тектулюм представлен двумя или максимум четырьмя кремнеземными выростами параллельно плоскости створки внутри продолговатой ареолы, а не шестью бочонковидными выростами, которые перпендикулярны плоскости створки, как в роде Placoneis. Виды вокруг таксона Naviculadicta amphiboliformis характеризуются большим количеством более удлиненных и часто слегка изогнутых выростов, параллельных плоскости створки, внутри практически прямоугольных ареол. Эти выросты довольно длинные и часто сильно закрывают ареолу с внутренней стороны, на них лежит кремнеземный слой. Дополнительным признаком для понимания филогенетического положения стал анализ морфологии хлоропластов. Нами был показан типичный седловидный хлоропласт, который у двух обсуждаемых родов является очень крупным и массивным. Виды Navicula характеризуются двумя пристенными хлоропластами. Проведена широкомасштабная ревизия рода Platessa (Kulikovskiy et al. 2020). Новый род одношовных диатомовых водорослей, Platebaicalia gen. nov., был описан, основываясь на детальном изучении морфологии, используя световую и сканирующую микроскопию. Ранее Platessa elegans Kulikovskiy & Lange-Bertalot был описан из древнего озера Байкал, этот вид является типовым для вновь описанного рода. Platebaicalia elegans является редким таксоном, встречающимся в глубинных частях озера Байкал. Platebaicalia elegans отличается многорядными штрихами на шовной створке, и двурядными штрихами на бесшовной створке, хотя у некоторых представителей появляется короткий третий ряд ареол на некоторых штрихах. Морфология штрихов помогает отделить род Platebaicalia от Platessa и других моношовных родов. Мы рассмотрели морфологические признаки видов рода Platessa, и основываясь на этих данных было выделено восемь таксономических групп внутри данного рода. Проведенный анализ показал, что Platessa в обозначенных рамках может содержать в себе группы видов, которые значительно отличаются между собой по морфологическим признакам. Предлагаются несколько новых комбинаций, когда таксоны из рода Platessa были переведены в Psammothidium и Planothidium. Был подготовлен первый драфт молекулярно-генетического дерева, в который включено более 100 новых штаммов моношовных диатомовых водорослей. Были получены новые данные по филогенетическому положению моношовных диатомовых водорослей из морских и пресноводных родов, в том числе, которые ранее не изучались в мире. Было показано положение новых штаммов солоноватоводных ахнантесов, которые обладают крибрумом в поровом аппарате. Рассмотрен вопрос о связи рода Achnnathes sensu lato с каналошовными диатомовыми водорослями. Был проведен анализ видов из комплекса Achnanthes exigua и показано, что этот вид не принадлежит роду Achnanthidium или роду Lemnicola. Установлено, что это должен быть новый род, который наиболее близок, на основе молекулярно-генетического анализа, роду Lemnicola, а не Achnanthidium. В молекулярном древе этот род включается в большую ветвь с родами Achnanthidium, Pauliella, Psammothidium, Platessa, Planothidium и пресноводные Cocconeis и Rhoicosphenia. Дополнительно изучена морфология и обсуждено значение ставроса в систематике моношовных, и в особенности, рода Achnnathidium. В этом роде ставрос является факультативным, тогда как в группе видов Achnanthes exigua ставрос является обязательным морфологическим признаком и сильно развитым с внутренней стороны. При этом ставрос может пропадать у разных представителей одного рода, как, например, в роде Stauroneis. Интересным результатом нашей работы было установление, что недавно описанный вид Lemnicola uniseriata Y. Shi & B.-H. Kim 2018 на самом деле не принадлежит роду Lemnicola, а принадлежит группе Achnanthes exigua. Был изучен поровый аппарат у представителей из родов Gliwiczia, Platessa, Skabitshewskia. Так при описании рода Gliwiczia не был выявлен тип порового аппарата и этот вопрос требует своего решения. Первый род характеризуется очень толстой кремнеземной перегородкой, что не позволяет отнести ее к гимену. При этом тип перфораций у двух других родов можно отнести к гимену. В статье Kulikovskiy et al. 2020 подробно рассмотрен вопрос порового аппарата среди всех представителей пресноводных моношовных диатомовых водорослей. Был проведен детальный морфологический анализ рода Aneumastus. Этот род довольно хорошо изучен и был обсужден нами и ранее, но впервые нами показана сложная структура порового аппарата. Изучен поровой аппарат в сканирующем и трансмиссионном электронных микроскопах. Ареолы сложные и двухслойные в разрезе, при этом ареолы закрыты кремнеземным слоем без мелких перфораций, характерных для гимена. Вместо этого по двум сторонам от центра имеются два ряда отверстий, которые закрыты более тонким слоем кремнезема. В середине ареолы разделены более толстым кремнеземным слоем, представляющим на трансмиссионных изображениях вид пояса. Отнесение порового аппарата к крибруму или роте не оправдано, и нами показано, что это новый тип порового аппарата, который описывается нами. Дан совместный анализ родов Aneumastus и Mastogloia и показано филогенетическое положение представителей семейства Mastogloiales. Aneumastus и Mastogloia два наиболее близких рода, на основе молекулярных данных, тогда как Achnanthes sensu stricto должен быть помещен в отдельное семейство, по-видимому монотипное, на данный момент. Рассмотрена филогения представителей семейства Stauroneidaceae. По нашему мнению, два основных рода в этом семействе Craticula и Stauroneis не являются монофелитичными. При этом основополагающими признаками для разделения этих родов являются наличие кратикулы в роде Craticula и наличие псевдосепты в роде Stauroneis. Изучался гимен у вышеназванных водорослей и ряде других представителей Naviculales (Sellaphora, Eolimna, Cavicula и др.). Было показано, что среди разных родов гимен не однороден и отличается структурой микроотверстий, их расположением и количеством. Обсуждено филогенетическое положение для ряда родов, которые ранее нами относились к родам с неясным таксономическим положением – Krsticiella и Chamaepinnularia. Эти роды относились к навикулоидным, но без формального отнесения к семействам. Первый род характеризуется ареолами, которые закрыты с внутренней стороны слегка выпуклым гименом. Наличие шва с тупо закругленными дистальными концами, а также слегка удлиненные ареолы, свидетельствуют о возможности отнесения этого рода к семейству Stauroneidaceae. Род Chamaepinnularia характеризуется наличием альвеол, которые закрыты с наружной стороны довольно толстым кремнеземным слоем, что является необычной морфологической особенностью и позволяет говорить о необходимости описания нового семейства. Изучена морфология тропических видов родов Adlafia и Kobayasiella, что позволило вскрыть их высокое видовое разнообразие. Подготовлены описания четырех новых видов из рода Adlafia и шесть новых видов из рода Kobayasiella. Нами показано, что разнообразие этих родов в водоемах Юго-Восточной Азии было значительно недооценено. При этом морфологические особенности новых видов соответствуют другим представителям рода, что особенно важно для рода Adlafia в рамках дискуссии о целесообразности выделения этого таксона. Было опубликовано две работы, в которых мы описали два новых для науки вида из родов Neidiomorpha и Prestauroneis. Это Neidiomorpha gusevii Glushchenko, Kulikovskiy & Kociolek sp. nov., который был обнаружен в озере Ba Bể, в одном из немногих естественных озёр во Вьетнаме. Второй вид – это Prestauroneis genkalii Clushchenko, Kulikovskiy & Kociolek sp. nov. Новый вид описан на основе формы створки, формы концов, количества штрихов и ареол в 10 микронах. P. genklaii sp. nov. имеет все характерные морфологические признаки рода, то есть однорядные штрихи, изнутри покрытые гименом, а также наличие псевдосепт на каждом конце створки, и дистальных концов шва, уходящих на загиб створки. P. genkalii sp. nov. это первый представитель рода Prestauroneis для Юго-Восточной Азии. Описана библиотека с открытом доступом Diat.barcode, которая функционирует с 2012 г. и посвящена диатомовым водорослям. Diat.barcode – это справочная библиотека, посвященная диатомовым водорослям с возможностью работы на уровне рода и вида (https://www6.inra.fr/carrtel-collection_eng/Barcoding-database). Diat.barcode оперирует, в первую очередь, нуклеотидными последовательностями хлоропластного гена rbcL, а также, в меньшей степени, ядерными генами 18S рДНК, 28S рДНК и внутренним транскрибируемым спейсером ITS, митохондриальным геном cox1.

Публикации

1. Глущенко А.М., Коциолек Дж. П., Кузнецова И.В., Кезля Е.М., Куликовский М.С. Neidiomorpha gusevii – a new diatom species (Bacillariophyceae: Neidiaceae) from Southeast Asia Phytotaxa, V. 415 (5). P. 279–285 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.11646/phytotaxa.415.5.4

2. Глущенко А.М., Коциолек Дж.П., Кузнецова И.В., Кезля Е.М., Куликовский М.С. Prestauroneis genkalii - a new diatom species (Bacillariophyceae: Stauroneidaceae) from Southeast Asia Phytotaxa, V. 414. № 4. P. 156–164 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.11646/phytotaxa.414.4.1

3. Куликовский М.С., Глущенко А.М., Генкал С.И., Кузнецова И.В., Коциолек Дж.П. Platebaikalia – a new monoraphid diatom genus from ancient Lake Baikal with comments on the genus Platessa Fottea, - (год публикации - 2020)

4. Риме Ф., Гусев Е., Кахлерт М., Келли М., Мальцев Е., Манн Д, Пфаннкучен М., Тробахо Р., Васселон В., Циммерманн Й., Буше А. Diat.barcode, an open-access curated barcode library for diatoms Scientific Reports, V. 9. P. 15116 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1038/s41598-019-51500-6

5. - Описана библиотека ДНК-штрихкодов диатомовых водорослей РНФ, - (год публикации - )

6. - Описана библиотека ДНК-штрихкодов диатомовых водорослей Газета.ru, - (год публикации - )

7. - Описана библиотека ДНК-штрихкодов диатомовых водорослей Indicator, - (год публикации - )

8. - Микроводоросли: интервью с биологом Максимом Куликовским // Live ПостНаука, - (год публикации - )

9. - Применение микроводорослей в медицине ПостНаука, - (год публикации - )

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
В течении второго года выполнения работы нами были формально описаны три новых рода диатомовых водорослей и 21 вид диатомовы водорослей. Среди новых родов были описаны Alveocymba Kapustin, Kulikovskiy and Kociolek gen. nov., Gololobovia Kulikovskiy, Glushchenko, Genkal & Kociolek gen. nov. и Gogorevia Kulikovskiy, Glushchenko, Maltsev & Kociolek gen. nov. Среди новых видов были описан представители родов Nupela: Nupela indonesica Kulikovskiy, Maltsev, Glushchenko et Kociolek sp. nov., Nupela brevistriata M. Rybak, Noga, C.N. Solak, Kulikovskiy sp. nov. В роде Placoneis: Placoneis cattiensis Glushchenko, Kezlya, Kulikovskiy & Kociolek sp. nov. Два вида в роде Gololobovia: Gololobovia mariae Kulikovskiy, Glushchenko, Genkal & Kociolek sp. nov., Gololobovia baicalensis Kulikovskiy, Glushchenko, Genkal & Kociolek sp. nov. Пять видов было описано из рода Navicula: Navicula watveae C. Radhakrishnan, Kociolek & B. Karthick sp. nov., Navicula davidovichii Chudaev, Glushchenko, Kulikovskiy & Kociolek sp. nov., Navicula gogorevii Chudaev, Glushchenko, Kulikovskiy & Kociolek sp. nov., Navicula babeiensis Chudaev, Glushchenko, Kulikovskiy & Kociolek sp. nov., Navicula pseudokuseliana Chudaev, Glushchenko, Kulikovskiy & Kociolek sp. nov. Один вид из рода Neidium: Neidium vietnamensis Glushchenko, Kulikovskiy & Kociolek sp. nov. По одному виду из родов Pinnularia и Mayamaea: Pinnularia sikkimensis Sudipta K. Das, C. Radhakrishnan, Kociolek & B. Karthick sp. nov., Mayamaea vietnamica Glushchenko, Kezlya, Kulikovskiy & Kociolek sp. nov. По четыре вида были описаны в родах Adlafia и Kobayasiella: Adlafia lamdongiensis Glushch., Kulik. & Kociolek, sp. nov., Adlafia babeiensis Glushch., Kulik. & Kociolek, sp. nov., Adlafia vietnamensis Glushch., Kulik. & Kociolek, sp. nov., Adlafia dauiensis Glushch., Kulik. & Kociolek, sp. nov., Kobayasiella laosica Glushchenko, Kulikovskiy & Kociolek sp. nov., Kobayasiella vietnamensis Glushchenko, Kulikovskiy & Kociolek sp. nov. Kobayasiella lamii Glushchenko, Kulikovskiy & Kociolek sp. nov., Kobayasiella vietnamensis Glushchenko, Kulikovskiy & Kociolek sp. nov. Описание рода Alveocymba позволило нам рассмотреть морфологию единственного представителя этого рода из древних водоемов Индонезии, который был описан как Cymbella. На самом деле этот вид несмотря на то, что имеет цимбеллоидную симметрию, характеризуется морфологическими признаками навикулоидных диатомовых и наиболее близок по морфологии роду Pinnularia. Главным признаком является наличие альвеол, типичных для последнего рода. Род Gololobovia принадлежит моношовным таксонам. Описание этого рода тесно связано с описанием рода Gogorevia, который был описан с использованием молекулярно-генетических данных. Два этих рода имеют необычный тип гимена, который нельзя назвать типичным. Lemnicola и Gogorevia объединены в свою собственную филогенетическую ветвь и отличаются от Planothidium, Psammothidium, Pauliella и Achnanthidium по типу гимена. Закрытие ареол у Lemnicola и Gogorevia и присутствие стауросов показывают, что эволюция моношовных диатомовых водорослей в семействе Achnanthidiaceae может быть основана на дифференциации порового аппарата. Таким образом, этим можно объяснить разделение как минимум на две природные группы родов: одну с Lemnicola, Gogorevia и, как мы полагаем, Gololobovia; а вторую - с Planothidium, Psammothidium, Pauliella и Achnanthidium. Молекулярно-генетический анализ рода Placoneis с описанием нового вида позволил установить, что Placoneis cattiensis sp. nov. (VP81) входит в ветвь с видами Placoneis, Paraplaconeis Kulikovskiy, Lange-Bertalot & Metzeltin и Geissleria Lange-Bertalot & Metzeltin. Навикулоидные роды Geissleria, Placoneis и Paraplaconeis более тесно связаны с некоторыми цимбеллоидными диатомовыми водорослями (Cymbella, Cymbopleura), чем Encyonema, другой род с асимметрией относительно апикальной оси, но с другой ориентацией особенностей створок относительно органелл. Основываясь на этом анализе, кажется вероятным, что асимметрия относительно апикальной оси развивалась более одного раза. Молекулярно-генетический анализ рода Mayamaea с описанием нового вида позволило получить дополнительные сведения по филогении этого рода и предположить, что этот род может представлять собой отдельное семейство. Наиболее близок этот род Pinnularia и Sellaphora. Однако от первого род Mayamaea отличается отсутствием альвеол, а от второго расположением гимена в ареоле. Нами также подтверждено, что род Mayamaea является независимым таксоном и не является частью рода Sellaphora (на что указывал D.G. Mann). Несколько работ было посвящено изучению очень необычного рода Nupela. Находка Nupela giluwensis во Вьетнаме свидетельствует о более широком распространении вида в пресноводных экосистемах Юго-Восточной Азии. Этот вид является типовым для рода и ранее был известен только из Индонезии. Нами расширено представление о биогеографии этого рода. Новый вид из рода был описан из Индонезии. Наиболее важным является изучение филогении родов Nupela и Brachysira с использованием молекулярных данных. Это пионерные работы, которые позволили значительно продвинуться в понимании филогении этих водорослей. Наше исследование не подтверждает идею о принадлежности Nupela к семейству Brachysiraceae sensu Cox (2015). Признаки, которые диагностируют род Nupela, связаны с морфологией ареол и закрытием порового аппарата, при этом ареолы снаружи больше, чем внутри, и покрыты гименом с наружной стороны. Наличие внешнего гимена известно только у этого рода среди пеннатных диатомовых; отсутствует у других пеннатных диатомовых водорослей. Нами подробно рассмотрена филогения этого рода и близких семейств и показано, что ряд предположений E. Cox, высказанных ею о систематике пеннатных диатомовых не имеют под собой основы и необходимо молекулярное изучение таксонов. Новые виды диатомовых описаны из нескольких родов и в статьях нами подробно показаны морфологические особенности новых видов. Подробно охарактеризован род Navicula, в котором описаны виды из двух подродов. Нами обнаружена, и впервые подробно охарактеризована, редко встречающаяся структура ненасыщенного С25-высокоразветвленного изопреноидного алкена (HBI) с тремя двойными связями. Впервые эта структура была обнаружена в уникальной культуре одноклеточной водоросли, которая была выделена нами из морского побережья Вьетнама. Для определения этой структуры, нами был использован целый комплекс самых современных методов анализа, включая комбинацию спектроскопии ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и газовую хроматограф-масс-спектрометрию (ГХ-МС). Именно использование самых современных методов позволило получить столь интересные результаты. Наша опубликованная статья является первым сообщением о находке HBI C25 в морской диатомовой водоросли рода Navicula. Новый описанный HBI содержит относительно необычную субъединицу сопряженного диена, структурный признак, о котором ранее сообщалось только для некоторых HBI (с другим количеством двойных связей) выделенных из нескольких культур вида Haslea ostrearia. Длинноцепочковые ненасыщенные изопреноиды все больше обращают на себя внимание химиков, биологов, геологов, стратиграфов, палеоклиматологов, и других специалистов из фундаментальной и прикладной сферы. Эти соединения способны накапливаться в осадках, выступают в роли биомаркёров диатомей, и могут служить замечательными индикаторами палеобстановок. Их анализ открывает нам путь для понимания изменения климата в прошлом, а соответственно, и для прогнозирования изменений климата в будущем. Недавно было показано, что эти соединения синтезируются диатомовыми водорослями, которые встречаются повсеместно. Именно эта особенность диатомей делает возможным использование длинноцепочковых ненасыщенных изопреноидов для их практического применения. Но на сегодняшний день, мы очень мало знаем какие именно водоросли (например, пресноводные или морские, или те и другие) продуцирует эти вещества. В целом нами были выполнены работы по систематике и филогении диатомовых водорослей, а также по изучению новых химических соединений, что играет роль в прикладном использовании и биотехнологическом использовании диатомовых водорослей.

Публикации

1. Гао С., Смилк Л., Куликовский М., Шкурина Н., Гусев Е., Педенчук Н., Моцк Т., Белт С.Т. A novel tri-unsaturated highly branched isoprenoid (HBI) alkene from the marine diatom Navicula salinicola Organic Geochemistry, - (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2020.104050

2. Глущенко А., Коциолек Дж.П., Кузнецова И., Куликовский М. Four new species from the diatom (Bacillariophyceae) genus Adlafia Moser, Lange-Bertalot & Metzeltin from waterbodies of Vietnam PhytoKeys, Vol. 162: 13–27 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.3897/phytokeys.162.57657

3. Глущенко А., Коциолек Дж.П., Кузнецова И., Куликовский М. Four new species from the genus Kobayasiella Lange-Bertalot from waterbodies of Southeast Asia Diatom Research, - (год публикации - 2020)

4. Глущенко А.,Коциолек Дж.П., Кузнецова И., Куликовский М. Neidium vietnamensis sp. nov. – a new diatom species (Bacillariophyceae: Neidiaceae) from Vietnam and a checklist of the genus from Southeast Asia Diatom Research, Vol. 34, No. 4, 259–269 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1080/0269249X.2020.1712263

5. Глущенко А.М., Куликовский М.С. Расширение ареала и морфология диатомовой водоросли Nupela giluwensis Биология внутренних вод, № 6, с. 524–527 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.31857/S0320965220060054

6. Капустин Д.А., Коциолек Дж.П, Глущенко А.М., Куликовский М.С. A rediscovery of Cymbella mirabilis Hustedt, a rare endemic diatom, and description of Alveocymba gen. nov. Diatom Research, - (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1080/0269249X.2020.1772888

7. Кезля Е., Глущенко А., Коциолек Дж.П., Мальцев Е., Мартыненко Н., Генкал С., Куликовский М. Mayamaea vietnamica sp. nov.: a new, terrestrial diatom (Bacillariophyceae) species from Vietnam ALGAE, - (год публикации - 2021)

8. Кезля Е., Глущенко А., Мальцев Е., Гусев Е., Генкал С., Кузнецов А., Коциолек Дж.П., Куликовский М. Placoneis cattiensis sp. nov. – a new, diatom (Bacillariophyceae: Cymbellales) soil species from Cat Tien National Park (Vietnam) Phytotaxa, Vol. 460, No. 4: 237–248 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.11646/phytotaxa.460.4.1

9. Куликовский М., Мальцев Е., Глущенко А., Гусев Е., Капустин Д., Кузнецова И., Фролова Л., Коциолек Дж.П. Preliminary molecular phylogeny of the diatom genus Nupela with the description of a new species and consideration of the interrelationships of taxa in the suborder Neidiineae D.G. Mann sensu E.J. Cox Fottea, Olomouc, Vol. 20, No. 2: 192–204 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.5507/fot.2020.009

10. Куликовский М., Мальцев Е., Глущенко А., Кузнецова И., Капустин Д., Гусев Е., Ланге-Берталот Х., Генкал С., Коциолек Дж.П. Gogorevia, a new monoraphid diatom genus for Achnanthes exigua and allied taxa described on the basis of an integrated molecular and morphological approach Journal of Phycology, - (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1111/jpy.13064

11. Куликовский М., Чудаев Д, Глущенко А., Кузнецова И., Фролова Л., Коциолек Дж.П. Two new species of the diatom genus Navicula Bory (Bacillariophyceae) from Vietnam (Southeast Asia) Diatom Research, - (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1080/0269249X.2020.1853608

12. Куликовский М., Чудаев Д., Глущенко А., Кузнецова И., Коциолек Дж.П. New diatom species Navicula davidovichii from Vietnam (Southeast Asia) Phytotaxa, Vol. 452, No. 1: 083–091 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.11646/phytotaxa.452.1.8

13. Куликовский М., Чудаев Д., Глущенко А., Кузнецова И., Кривова З., Коциолек Дж.П. Navicula gogorevii – a new, large-celled diatom species from Vietnam (Southeast Asia) Phytotaxa, Vol. 428. No. 1: 060–066 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.11646/phytotaxa.428.1.6

14. Куликовский М.С., Глущенко А.М., Кузнецова И.В., Коциолек Дж.П. Gololobovia gen. nov. - a new genus from Lake Baikal with comments on pore occlusion in monoraphid diatoms Phycologia, - (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1080/00318884.2020.1830596

15. Кумар Дас С., Радхакришнан С., Куликовский М., Глущенко А., Коциолек Дж.П., Картик Б. Pinnularia sikkimensis sp. nov. (Bacillariophyceae), from Eastern Himalayas and its distribution in Southeast Asia Phytotaxa, V. 447. No. 3: 163–175 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.11646/phytotaxa.447.3.2

16. Радхакришнан Ч., Пардхи С., Куликовский М., Коциолек Дж.П., Картик Б. Navicula watveae sp. nov. (Bacillariophyceae) a new diatom species from the Western Ghats, India Phytotaxa, V. 433, No. 1: 020–026 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.11646/phytotaxa.433.1.3

17. Рыбак М., Солак Ч.Н., Глущенко А.М., Уильямс Д., Куликовский М.С, Nupela brevistriata sp. nov. – a new, terrestrial diatom species from Southeast Asia Diatom Research, Vol. 34, No. 4, 251–258 (год публикации - 2019) https://doi.org/10.1080/0269249X.2019.1698467

18. Чудаев Д., Юттнер И., Глущенко А., Куликовский М., Гурунг С., Уильямс Д. On the geographical distribution of Navicula nielsfogedii J.C. Taylor & Cocquyt Diatom Research, Vol. 35, No. 2, 185–192 (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1080/0269249X.2020.1758794

19. - В водорослях из Вьетнама нашли уникальный палеоклиматический индикатор Интернет-ресурс "ТАСС", - (год публикации - )

20. - В водорослях из Вьетнама нашли уникальный палеоклиматический индикатор Интернет-ресурс "Российский научный фонд", - (год публикации - )

21. - В морской микроводоросли нашли маркер для реконструкции изменений климата прошлого Интернет-ресурс "Indicator", - (год публикации - )

22. - Тайная жизнь микроводорослей: открытие новых видов для медицины и биотехнологии будущего Интернет-ресурс «ФГБУН ИФР РАН», - (год публикации - )

23. - Виртуальные экскурсии и прямые трансляции: РНФ представил первую часть своей программы на Всероссийском фестивале науки Интернет-ресурс "Российский научный фонд", - (год публикации - )

24. - Тайная жизнь микроводорослей: открытие новых видов для медицины и биотехнологии будущего Интернет-ресурс "Всероссийский фестиваль науки NAUKA 0+", - (год публикации - )

25. - Ученые ИФР РАН обнаружили и охарактеризовали структуру изопреноидного алкена с тремя двойными связями из морской микроводоросли Интернет-ресурс «ФГБУН ИФРиКАТ РАН», - (год публикации - )

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
В процессе работы, в этом году, нами было описано девять новых для науки видов диатомовых водорослей. Это такие виды, как Placoneis baikaloelginensis Kezlya, Glushchenko, Kulikovskiy & Kociolek, Placoneis subundulata Kezlya, Glushchenko, Kulikovskiy & Kociolek, Placoneis neohambergii Kezlya, Glushchenko, Kulikovskiy & Kociolek, Karayevia chelonica Tseplik, Glushchenko, Kociolek & Kulikovskiy, Achnanthidium gladius Tseplik, Kulikovskiy, Glushchenko & Genkal, Achnanthidium tinea Tseplik, Kulikovskiy, Kociolek & Maltsev, Achnanthidium bratanense Kapustin, Glushchenko & Kulikovskiy, Navicula winoniformis Chudaev, Glushchenko, Kulikovskiy & Kociolek, Navicula sparsilineolata Chudaev, Glushchenko, Kulikovskiy & Kociolek. Изучение морфологии, молекулярной филогении, систематики этих и других таксонов в отчетном году позволило получить новые данные по распространению, филогении и систематике рассматриваемых групп диатомовых водорослей. Нами были рассмотрены проблемы систематики на уровне ряда морских и пресноводных моношовных родов, эволюции отдельных морфологических признаков с использованием молекулярных данных. Это вопросы образования макроареол и шва у ахнантоидных диатомовых водорослей. Описание трех новых видов из рода Achnanthidium с использованием морфологических и молекулярных подходов показало, что этот таксон не является единым. Наиболее выделяется такой вид, как Achnanthidium bratanense и он характеризуется удлиненными ареолами, часто штрихи образованы единичной вытянутой ареолой. Эти ареолы сейчас именуют макроареолами вслед за предложенным термином Бухтияровой. При этом такой тип порового аппарата в целом не характерен для этого рода, а является отличительным для родов Karayevia и Kolbesia, которые также были рассмотрены в этом году. Achnanthidium bratanense, описанный нами из Индонезии, очень схож с другим ранее описанным видом из этой же страны. Несмотря на необычность морфологических структур в поровом аппарате, другие признаки типичны для рода Achnanthidium. Последний род характеризуется удлиненными створками с однорядными штрихами, которые включают мелкие ареолы. При этом проведенный нами молекулярный анализ показал, что даже «типичные» виды из этого рода можно разделить как минимум на две группы в зависимости от расположения дистальных концов шва и наличием длинных ветвей или их отсутствием. Другие новые для науки виды из этого рода, которые были нами описаны очень хорошо подтверждают это. Продолжением изучения филогении и систематики одношовных диатомовых водорослей стало описание нами нового для науки морского вида Karayevia chelonica. Молекулярный анализ вскрыл ряд проблем в систематики этого рода и ряда близких родов, которые были описаны в последние годы. При этом количество генетических последовательностей было очень ограничено и наш вклад позволил получить новые результаты, и задуматься над многими проблемами в эволюции этой группы водорослей. Нами была рассмотрена морфология и систематика близкородственных родов Karayevia, Kolbesia и Madinithidium. Основываясь на анализе морфологических признаков, мы делаем вывод, что эти три рода могут представлять собой один род. В рамках анализа навикулоидных диатомовых водорослей нами было рассмотрено филогенетическое положение родов Hippodonta из морских и пресноводных экосистем, филогения некоторых представителей рода Diploneis, в котором нами выявлен новый род из Юго-Восточной Азии. Проведение молекулярного анализа нами с включением двух генов 18S и rbcL показало, что морские и пресноводные виды являются близкими, но расходятся на два кластера. Это делает возможным их рассмотрение в качестве независимых таксонов. Еще более интересным является изучение рода Diploneis. В своей последней монографии Хорст Ланге-Берталот описывает морфологические различия в этом роде. Морские виды не похожи на пресноводные. Мы придаем большое значение этому признаку – строению порового аппарата, что позволяет подтвердить разделение рода Diploneis на два подрода. В тоже время, наши морфологические и молекулярные данные говорят о том, что среди пресноводных таксонов можно выделить больше морфологических групп (4) и одна из групп должна быть описана, как новый род Neodiploneis Glushchenko & Kulikovskiy gen. prov. с типовым видом Neodiploneis laosica Glushchenko & Kulikovskiy sp. prov. Изучение 12 штаммов пресноводных диатомовых водорослей, среди которых 9 штаммов Pinnularia sp. (B624, B628, B649, B664, B674, B675, B683, B734 и B749), 1 штамм Achnanthidium sp. (B543), 1 штамм Mayamaea sp. (B596) и 1 штамм Sellaphora sp. (B695) позволил выявить состав жирных кислот и сделать ряд выводов о возможности дальнейшего использования полученных материалов. Анализ жирнокислотного состава исследованных штаммов диатомовых водорослей во время стационарной фазы роста показал, что в составе суммарных липидов клеток главными жирными кислотами были пальмитиновая 16:0, стеариновая 18:0, пальмитолеиновая 16:1n-7 cis-9, линолевая 18:2n-6 cis-9,12, гексадекатриеновая 16:3n-5 cis-6,9,11 и эйкозапентаеновая 20:5n-3 cis-5,8,11,14,17. Реже отмечалась или содержались в меньших количествах лауриновая 12:0, миристиновая 14:0, арахидовая 20:0, бегеновая 22:0, пальмитовакценовая 16:1n-5 cis-11, олеиновая 18:1n-9 cis-9, вакценовая 18:1n-7 cis-11, гексадекатриеновая 16:3n-6 cis-4,7,10, гамма-линоленовая 18:3n-6 cis-6,9,12, эйкозатриеновая 20:3n-6 cis-8,11,14 и арахидоновая 20:4n-6 cis-5,8,11,14 кислоты. Максимальное количество насыщенной пальмитиновой жирной кислоты отмечено в биомассе штамма Sellaphora sp. B695 – 20,31%, а насыщенной стеариновой – в клетках штамма Pinnularia sp. B734, 44,12%. Мононенасыщенная пальмитолеиновая кислота в наибольшем количестве (27,56%) обнаружена в клетках штамма Pinnularia sp. B674. Лидером по содержанию омега-6 полиненасыщенной линолевой жирной кислоты был штамм Pinnularia sp. B664 с концентрацией 15,01%. Омега-3 полиненасыщенная гамма-линоленовая кислота редко отмечалась в биомассе пресноводных штаммов Pinnularia, однако ее достаточно большое количество обнаружено в биомассе штамма Sellaphora sp. B695 – 7,15%. Омега-6 полиненасыщенная арахидоновая кислота обнаружена в спектре жирных кислот 11 штаммов. В среднем ее концентрация была невысокая, но наибольшим ее содержанием характеризовался штамм Mayamaea sp. B596 – 4,14%. Среди преобладающих жирных кислот в сухой биомассе диатомовых водорослей наиболее ценной является омега-3 полиненасыщенная эйкозапентаеновая кислота. Она обнаружена в биомассе четырех штаммов изученных пресноводных диатомовых водорослей: Achnanthidium sp. B543, Pinnularia sp. B649, Pinnularia sp. B675 и Pinnularia sp. B749. А максимальное ее количество установлено для биомассы штамма Pinnularia sp. B749 – 8,12%. Общей чертой всех полученных профилей жирных кислот является доминирование в них насыщенных жирных кислот. Их суммарное содержание было в диапазоне 52,36-63,09% с наибольшей концентрацией в биомассе штамма Pinnularia sp. B749. Количество мононенасыщенных и полиненасыщенных жирных кислот было схожим: 13,96-28,69% и 18,21-29,96%. При этом мононенасыщенных жирных кислот было больше в клетках штамма Pinnularia sp. B674, а полиненасыщенных – Pinnularia sp. B675. С диетической и фармацевтической точки зрения наиболее ценной группой жирных кислот являются омега-3 полиненасыщенные жирные кислоты. У исследованных штаммов содержание омега-3 жирных кислот было в пределах 3,08-10,47%. При этом наибольшее их количество отмечено в биомассе штамма Achnanthidium sp. B543. Среди штаммов Pinnularia омега-3 жирных кислот больше всего было в клетках штамма B749 – 8,12%. Детально проанализировав состав жирных кислот пресноводных штаммов диатомовых водорослей, можно сделать вывод, что часть исследуемых штаммов микроводорослей являются перспективными для биотехнологического использования. Так биомасса штаммов с высоким содержанием насыщенных и мононенасыщенных жирных кислот (более 80% от общего количества жирных кислот), а именно Mayamaea sp. B596, Sellaphora sp. B695, Pinnularia sp. B749, Pinnularia sp. B674 и Pinnularia sp. B683, может использоваться в качестве сырья при производстве биотоплива. В тоже время штаммы-лидеры по количеству омега-3 жирных кислот, а в особенности эйкозапентаеновой жирной кислоты, Achnanthidium sp. B543 и Pinnularia sp. B749 могут найти применение как быстро возобновляемый источник жирных кислот при создании подкормок в животноводстве и аквакультуре.

Публикации

1. Капустин Д.А., Глущенко А.М., Куликовский М.С. Achnanthidium bratanense sp. nov., a new diatom from the Lake Bratan (Bali, Indonesia) PhytoKeys, - (год публикации - 2022)

2. Кезля Е., Глущенко А., Мальцев Е., Гусев Е., Генкал С.,Коциолек Дж.П., Куликовский М.С. Three New Species of Placoneis Mereschkowsky (Bacillariophyceae: Cymbellales) with Comments on Cryptic Diversity in the P. elginensis—Group Water, Vol. 13. P. 3276 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.3390/w13223276

3. Куликовский М., Чудаев Д., Глущенко А., Коциолек Дж.П. Two new diatom species from the genus Navicula from Southeast Asia PhytoKeys, - (год публикации - 2022)

4. Цеплик Н., Глущенко А., Мальцев Е., Кузнецова И., Генкал С., Коциолек Дж.П., Куликовский М. A new monoraphid diatom species from the genus Karayevia sensu lato with remarks on taxonomy and phylogeny of the genus Diatom Research, - (год публикации - 2021)

5. Цеплик Н., Мальцев Е., Глущенко А., Кузнецова И., Генкал С., Гусев Е.С., Куликовский М. Achnanthidium gladius sp. nov. (Bacillariophyceae) – a new monoraphid diatom species from Indonesia PhytoKeys, - (год публикации - 2021)

6. Цеплик Н., Мальцев Е., Глущенко А., Кузнецова И., Генкал С., Коциолек Дж.П., Куликовский М. Achnanthidium tinea sp. nov. – a new monoraphid diatom (Bacillariophyceae) species, described on the basis of molecular and morphological approaches PhytoKeys, Vol. 174: 147–163 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.3897/phytokeys.174.60337

Возможность практического использования результатов
Работа была связана с изучением биологического разнообразия диатомовых водорослей, поиском перспективных продуцентов различных веществ, созданием молекулярных и морфологических баз данных для целей современного экологического мониторинга, поиском водорослей, которые могут использоваться в биоремедиации поверхностных вод, познании морфологии организмов, что является основой для использования в биомиметике, нанотехнологиях, медицине и т.д. Созданная коллекция штаммов, выделенных из географически удаленных и разнотипных экосистем, стала и будет являться основой для поиска новых, коммерчески перспективных продуцентов липидов и других ценных биопродуктов, которые могут быть использованы в качестве сырья при производстве кормов и подкормок для агро- и аквахозяйств. Диатомовые водоросли могут служить промышленным источником липидов в связи с их хорошим ростом в условиях культуры, а также высокопродуктивному накоплению хризоламинарина и липидов при дефиците питательных элементов. В профиле жирных кислот диатомовых водорослей доминируют пальмитиновая и цис-7-гексадеценовая кислоты, нередко отмечается высокое содержание эйкозапентаеновой кислоты. Большое значение, с точки зрения биотехнологического применения микроводорослей, имеет их способность накапливать липиды в значительных количествах. Широкий ассортимент липидов микроводорослей позволяет исследовать большой спектр их применения: получение биодизеля, косметических и фармакологических продуктов, подкормок для сельскохозяйственных животных и аквакультуры, пищевых добавок и др. В механизме накопления, синтеза и преобразования большинства классов липидов особую роль играют жирные кислоты, а их состав во многом определяет свойства и практическое использование биомассы микроводорослей. В результате проведенного анализа ранее и включая результаты этого проекта показано, что профиль жирных кислот водорослей проявляет определенную специфику в пределах филогенетически обособленных таксономических групп. Данные позволят усовершенствовать методику поиска и анализа перспективных продуцентов среди разных групп одноклеточных организмов. Таким образом, возможность практического использования ожидаемых результатов будет связана с поиском перспективных продуцентов различных веществ (липидов, фукоксантина, витаминов), как основы для создания биотоплива, возможности использования отдельных видов в качестве подкормок в аквакультуре. Усовершенствование новых технологий будет связано с получением современных данных и созданием баз данных для экологического мониторинга, новыми знаниями и подходами в культивировании отдельных штаммов микроводорослей, выделении новых уникальных штаммов (что само по себе уже является готовым продуктом в биотехнологическом использовании) для прикладного использования, поиске видов, которые будут востребованы для биоремедиации водоемов. Результаты по проекту полностью предполагают таким образом возможность практического использования ожидаемых результатов и возможность создания новой и усовершенствованной производимой продукции (товаров, работ и услуг), создание новых или усовершенствованных применяемых технологий.