Особенности репродуктивной биологии представителей рода Haslea Simonsen (Bacillariophyta), позволяющие применять методы классической селекции

Рассматривается применение классической селекции диатомовых водорослей на примере рода Haslea. Способность некоторых представителей этого рода синтезировать мареннин и мареннин-подобные пигменты интересует исследователей и держателей устричных ферм в связи с тем, что эти уникальные пигменты окрашивают ткани моллюсков в зеленоватый цвет и улучшают их органолептические свойства. Показано, что мареннин обладает антибактериальной, противовирусной, антиоксидантной и другими биологическими активностями. Предполагается, что эффективность биосинтеза мареннина может быть повышена благодаря получению высокопродуктивных штаммов путем селекции, которая ранее у диатомовых не осуществлялась. Дана оценка возможности и проанализированы перспективы применения методов классической селекции в отношении представителей рода Haslea. Показано, что к настоящему времени достигнут значительный успех в изучении жизненного цикла, систем скрещивания и других особенностей репродуктивной биологии представителей рода Haslea, что позволяет осуществить их классическую селекцию путем отбора, гибридизации и получения потомков следующего поколения.

1. Ward O.P., Singh A. Omega-3/6 fatty acids: Alternative sources of production. Process Biochem. 2005;40(12):3627–3652.

2. Patil V., Kallqvist T., Olsen E., Vogt G., Gislerød H.R. Fatty acid composition of 12 microalgae for possible use in aquaculture feed. Aquac. Int. 2007;15:1–9.

3. Gastineau R., Davidovich N.A., Hansen G. Haslea ostrearia-like Diatoms: Biodiversity out of the Blue. Advances in Botanical Research, vol. 71. Ed. N. Bourgougnon. Academic Press; 2014:441–465.

4. Pouvreau J.–B., Morancais M., Taran E., Rosa P., Dufosse L., Guerard F., Pin S., Fleurence J., Pondaven P. Antioxidant and free radical scavenging properties of marennine, a blue-green polyphenolic pigment from the diatom Haslea ostrearia responsible for the natural greening of cultured oysters. J. Agr. Food. Chem. 2008;56(15):6278–6286.

5. Gastineau R., Turcotte F., Pouvreau J.-B. Marennine, promising blue pigments from a widespread Haslea diatom species complex. Mar. Drugs. 2014;12(6):3161–3189.

6. Sprat T. History of the Royal Society. London: J. Martyn; 1667. 438 pp.

7. Lankester E.R. On green oysters. J. Cell Sci. 1885;26(101):71–94.

8. Давидович О.И., Давидович Н.А. Диатомовая водоросль Haslea karadagensis Davidovich, Gastineau & Mouget за пределами Карадагского заповедника. Сборник тезисов II Всероссийской научно–практической школы-конференции «Наземные и морские экосистемы Причерноморья и их охрана» 28 сентября – 02 октября 2020 года пгт Курортное, Феодосия, Республика Крым, ЮФО. 2020:58–60.

9. Gastineau R., Davidovich N.A., Bardeau J.-F., Caruso A., Leignel V., Hardivillier Y., Jacquette B., Davidovich O.I., Rincé Y., Gaudin P., Cox E.J., Mouget J.-L. Haslea karadagensis (Bacillariophyta): a second blue diatom, recorded from the Black Sea and producing a novel blue pigment. Eur. J. Phycol. 2012;47(4):469–479.

10. Gastineau R., Pouvreau J.–B., Hellio C., Morançais M., Fleurence J., Gaudin P., Bourgougnon N., Mouget J.–L. Biological activities of purified marennine, the blue pigment produced by the diatom Haslea ostrearia and responsible for the greening of oysters. J. Agric. Food Chem. 2012;60(14):3599–3605.

11. Chepurnov V.A., Mann D.G., Dassow P., Vanormelingen P., Gillard J., Inzé D., Sabbe K., Vyverman W. In search of new tractable diatoms for experimental biology. BioEssays. 2008;30(7):692–702.

12. Chepurnov V.A., Chaerle P., Roef L., van Meirhaeghe A., Vanhoutte K. Classical breeding in diatoms: scientific background and practical perspectives. The Diatom World, Cellular Origin, Life in Extreme Habitats and Astrobiology, vol. 19(2). Eds. J. Seckbach and J.P. Kociolek. Sleidinge: Springer; 2011:171–194.

13. Chepurnov V.A. Chaerle P., Vanhoutte K., Mann D.G. How to breed diatoms: examination of two species with contrasting reproductive biology. The Science of Algal Fuels: Phycology, Geology, Biophotonics, Genomics and Nanotechnology, vol. 25. Eds. R. Gordon and J. Seckbach. Springer; 2012:323–340.

14. Zebiri I., Jacquette B., Francezon N., Herbaut M., Latigui A., Bricaud S., Tremblay R., Pasetto P., Mouget J.-L., Dittmer J. The polysaccharidic nature of the skeleton of marennine as determined by NMR spectroscopy. Mar. Drugs. 2023;21(1):42.

15. Yusuf M., Baroroh U., Nuwarda R.F., Prasetiya F.S., Ishmayana S., Novianti M.T., Tohari T.R., Hardianto A. Subroto T., Mouget J.-L., Pasetto P. Theoretical and experimental studies on the evidence of 1,3-β-glucan in marennine of Haslea ostrearia. Molecules. 2023;28(15):5625.

16. Falaise C., Francois C., Travers M-A. Antimicrobial compounds from eukaryotic microalgae against human pathogens and diseases in aquaculture. Mar. Drugs. 2016;14(9):159.

17. Turcotte F., Mouget J.–L., Genard B., Lemarchand K., Deschênes J.S., Tremblay R. Prophylactic effect of Haslea ostrearia supernatant culture containing the pigment marennine to stabilize bivalve hatchery production. Aquat. Living Resour. 2016;29(4):401.

18. Schubert H., Tremblin G., Robert J.-M., Sagert S., Rincé Y. In-vivo fluorescence measurement of photosynthesis of Haslea ostrearia Simonsen in relation to marennine content. Diatom Res. 1995;10(2):341–349.

19. Pouvreau J.-B., Morançais M., Fleury F., Rosa F., Thion L., Cahingt B., Franck Zal F., Fleurence J., Pondaven P. Preliminary characterisation of the blue-green pigment “marennine” from the marine tychopelagic diatom Haslea ostrearia (Gaillon/Bory) Simonsen. J. Appl. Phycol. 2006;18(6):757–767.

20. Gastineau R., Hardivillier Y., Leignel V., Tekaya N., Morançais M., Fleurence J., Davidovich N.A., Jacquette B., Gaudin P., Hellio C., Bourgougnon N., Mouget J.-L. Greening effect on oysters and biological activities of the blue pigments produced by the diatom Haslea karadagensis (Naviculaceae). Aquac. 2012;368–369:61–67.

21. Gastineau R., Hansen G., Davidovich N.A.,Davidovich O.I., Bardeau J.–F., Kaczmarska I., Ehrman J.M., Leignel, V., Hardivillier, Y., Jacquette, B., Poulin, M., Morançais M., Fleurence J., Mouget J.-L. A new blue–pigmented hasleoid diatom, Haslea provincialis, from the Mediterranean Sea. Eur. J. Phycol. 2016;51(2):156–170.

22. Gastineau R., Davidovich N.A., Hallegraeff G.M., Prober I., Mouget J.–L. Reproduction in Microalgae. Reproduction in Microalgae. Eds. K.G. Ramawat, J.M. Mérillon and K.R. Shivanna. Boca Raton: CRC Press; 2014:1–28.

23. Geitler L. Der Formwechsel der pennaten Diatomeen (Kieselalgen). Arch. Protistenkd. 1932;78(1):1–226.

24. Chepurnov V.A., Mann D.G., Sabbe K., Vyverman W. Experimental studies on sexual reproduction in diatoms. International Review of Cytology: A Survey of Cell Biology, vol. 237. Ed. K.W. Jeon. Academic Press; 2004:91–154.

25. Karsten G. Untersuchungen über Diatomeen. Flora oder Allgemeine botanische Zeitung, vo. 83. Ed. K. Goebel. Marburg: Elwertsche Verlag.; 1897:203–221.

26. Neuville D., Daste P. Premières observations sur la reproduction, par division binaire, de la diatomée Navicula ostrearia (Gaillon) Bory cultivée in vitro. C. R. Acad. Sci. Paris Sér. I Math. 1972;274:1083–1085.

27. Davidovich N.A., Mouget J.-L., Gaudin P. Heterothallism in the pennate diatom Haslea ostrearia (Bacillariophyta). Eur. J. Phycol. 2009;44(2):251–261.

28. Чепурнов В.А. Половой процесс у двудомной водоросли Haslea subagnita (Proshkina-Lavrenko) Makarova & Karayeva (Bacillariophyta). Альгология. 1993;3(4):37–40.

29. Рощин А.М. Жизненные циклы диатомовых водорослей. Киев: Наукова думка; 1994. 171 с.

30. Davidovich N.A., Gastineau R., Gaudin P., Davidovich O.I. Sexual reproduction in the newly-described blue diatom, Haslea karadagensis. J. Czech Phycol. Soc. 2012;12(2):219–229.

31. Gastineau R., Hansen G., Poulin M., et al. Haslea silbo, a novel cosmopolitan species of blue diatoms biology. Biology. 2021;10(4):328.

32. Давидович Н.А., Давидович О.И. Репродуктивная биология диатомовых водорослей. Симферополь: ИТ «АРИАЛ»; 2022. 194 с.

33. Davidovich N.A., Mouget J.-L., Gaudin P. Heterothallism in the pennate diatom Haslea ostrearia (Bacillariophyta). Eur. J. Phycol. 2009;44(2):251–261.

34. Davidovich N.A. Sexual heterogeneity of the clones of Nitzschia longissima (Bréb.) Ralfs (Bacillariophyta). Int. J. Algae. 2002;4(3):104–116.

35. Gastineau R., Leignel V., Jacquette B., Hardivillier Y., Wulff A., Gaudin P., Bendahmane D., Davidovich N.A., Kaczmarska I., Mouget J.-L. Inheritance of mitochondrial DNA in the pennate diatom Haslea ostrearia (Naviculaceae) during auxosporulation suggests a uniparental transmission. Protist. 2013;164(3):340–351.

36. Chepurnov V.A., Mann D.G., Vyverman W., Sabbe K., Danielidis D.B. Sexual reproduction, mating system, and protoplast dynamics of Seminavis (Bacillariophyceae). J. Phycol. 2002;38(5):1004–1019.

37. Chepurnov V.A., Mann D.G., Sabbe K., Vannerum K., Casteleyn G., Verleyen E., Peperzak L., Vyverman W. Sexual reproduction, mating system, chloroplast dynamics and abrupt cell size reduction in Pseudo-nitzschia pungens from the North Sea (Bacillariophyta). Eur. J. Phycol. 2005;40(4):379–395.

38. Poulíčková A., Mayama S., Chepurnov V.A., Mann D.G. Heterothallic auxosporulation, incunabula and perizonium in Pinnularia (Bacillariophyceae). Eur. J. Phycol. 2007;42(4):367–390.

39. Вавилов Н.И. Теоретические основы селекции. М.: Наука; 1987. 511 с.

40. Hartl D.L., Jones E.W. Genetics: Principles and Analysis. Jones and Bartlett Publishers; 1998. 1366 pp.

41. Mouget J.-L., Gastineau R., Davidovich O.I., Gaudin P., Davidovich N.A. Light is a key factor in triggering sexual reproduction in the pennate diatom Haslea ostrearia. FEMS Microbiol. Ecol. 2009;69(2):194–201.