Динамика содержания свободных аминокислот в бурой водоросли Fucus vesiculosus Linnaeus, 1753 Баренцева моря в течение года | Dynamics of free amino acids in the brown alga Fucus vesiculosus Linnaeus, 1753 from the Barents Sea throughout the year

Free amino acids (FAA) are a significant biochemical component of any cell. Their composition and content depend on physiological state, abiotic environmental factors, and a developmental phase of the organism. Their functions in plants are very diverse; those include participation in both the synthesis of proteins and other compounds and the adaptation to adverse environmental conditions. Information on the FAA dynamics is of key importance for understanding their role in formation of algae resistance to varying environmental factors. The aim of this study is to determine the FAA content in the brown alga Fucus vesiculosus and its seasonal changes, as well as to reveal the dependence on environmental factors and the alga developmental phase. The alga for research was sampled in the Kola Bay littoral (the Barents Sea) during low tide once a month from December 2015 to December 2016. The middle part of the thallus was used for the study. The FAA qualitative and quantitative composition was determined by high-performance liquid chromatography. The FAA qualitative composition did not change throughout the year; in the FAA pool, glutamic and aspartic acids, alanine, and proline prevailed. The FAA content varied throughout the year; the maximum amount was recorded in spring–summer. The FAA content depended on external environmental factors. The correlations were determined between the content of individual FAA and air temperature, water temperature, and salinity. The FAA dynamics in different developmental phases of F. vesiculosus was associated with processes occurring in the alga; it is affected by growth rate, cell metabolic activity, photosynthesis rate, and generative development. Each phase was characterized by its own dynamics of the FAA content. Based on the dynamics of the FAA concentration in F. vesiculosus, correspondences were found with the developmental phases – dormancy, growth activation, growth, and storage. Free glutamate and aspartate may act as one of the reserve sources of organic nitrogen in this alga. Apparently, the transport of organic forms of nitrogen in F. vesiculosus thallus is carried out by glutamate, aspartate, alanine, and proline.

Свободные аминокислоты (САК) являются важными биохимическими соединениями любой клетки. Их состав и содержание зависят от физиологического состояния, абиотических факторов среды и фазы развития организма. Функции САК в растениях очень разнообразны и включают участие не только в синтезе белков и других соединений, но и в адаптации водорослей к неблагоприятным условиям среды. Сведения о динамике САК важны для понимания их роли в формировании устойчивости водорослей к меняющимся факторам среды. Цель данного исследования — определить содержание САК в бурой водоросли Fucus vesiculosus и их сезонные изменения и выявить зависимости от факторов среды и фазы развития фукуса. Водоросли для изучения собирали на литорали Кольского залива Баренцева моря в период отлива раз в месяц с декабря 2015 г. по декабрь 2016 г. Для исследования использовали среднюю часть таллома. Качественный и количественный состав САК определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии. Качественный состав САК в течение года не изменялся; доминирующими в пуле САК были глутаминовая и аспарагиновая кислоты, аланин и пролин. Содержание САК изменялось в течение года; максимальное количество отмечено в весенне-летний период. Содержание САК зависело от внешних факторов среды. Определены корреляционные зависимости между концентрациями отдельных САК и температурой воздуха, температурой и солёностью воды. Динамика САК в разные фазы развития фукуса связана с происходящими в водорослях процессами; на неё влияют скорость роста, клеточная метаболическая активность, скорость фотосинтеза и генеративное развитие. Для каждой из фаз развития характерна своя динамика содержания САК. На основании динамики концентрации САК у фукуса найдены соответствия с фазами развития (покоя, активации роста, роста, накопления запасных веществ). В качестве одного из резервных источников органического азота у фукуса, возможно, выступают свободный глутамат и аспартат. Транспорт органических форм азота в талломе фукуса, вероятно, осуществляется за счёт глутамата, аспартата, аланина и пролина.