Моделирование роста и фотоадаптации накопительной культуры Porphyridium purpureum

Работа посвящена исследованию линейного роста красной морской микроводоросли Porphyridium purpureum при различной поверхностной облучённости. Перед запуском накопительной культуры P. purpureum выдерживали в течение 3–5 дней в условиях плотностата, что позволило адаптировать клетки к заданной интенсивности света. На каждой накопительной кривой методом аппроксимации экспоненциальной и линейной фазы роста соответствующими уравнениями определены максимальная удельная скорость роста и максимальная продуктивность. Учтено, что в момент начала линейной фазы роста интегральный коэффициент поглощения света, рассчитанный по истинному спектру поглощения в области ФАР, превысил 50%. Показано, что с ростом интенсивности света с 15 до 227 мкмоль квантов м$^{-2}$ $\cdot$ с$^{-1}$ максимальная удельная скорость роста возрастала с 0.31 до 1 сут$^{-1}$, а максимальная продуктивность – с 1.32 до 16.38 г СВ м$^{-2}$ $\cdot$ сут$^{-1}$. Математическое моделирование линейного роста накопительной культуры P. purpureum показало, что при любой интенсивности света удельная скорость определяется поверхностной облучённостью, коэффициентом поглощения света и концентрацией хлорофилла $a$. Введено понятие приведённой облучённости – количества поглощённой световой энергии на единицу хлорофилла $a$. Приведена линейная зависимость удельной скорости роста от приведённой облучённости, при этом тангенс угла наклона прямой определяется организацией ключевого мультиферментного комплекса, параметры которого зависят от степени фотоадаптации клеток. Впервые установлена количественная взаимосвязь между данными параметрами и интенсивностью света, а также соотношением хлорофилла $a$ и реакционного центра Р700.