Целью проекта являлось определение спектра маркерных химических соединений, обеспечивающих прохождение физиологических процессов на ключевых этапах эмбрионального развития фукусовых водорослей. Для изучения эмбриогенеза фукоидов были впервые задействованы современные «омик-технологии» (метаболомика, протеомика), что не только привело к получению значительного объема новых данных, но и позволило консолидировать накопленный массив данных, полученных ранее. В ходе выполнения проекта был получен значительный объем новых данных по биохимии эмбриогенеза бурой макрофитной водоросли Fucus vesiculosus. Все полученные данные обсуждались в сравнении с соответствующими биохимическими характеристиками взрослых организмов.
Основные результаты проекта:
1. В течение первых 9 суток развития происходит постоянное перераспределение внутриклеточных ресурсов эмбрионов фукусовых водорослей, отражающее протекающие анатомические и физиологические процессы. Ключевую роль в распределении ресурсов для обеспечения энергетического обмена и биосинтетических процессов играет метаболит цикла Кребса лимонная кислота.
2. Среди вторичных метаболитов существенный вклад в обеспечение развития эмбрионов вносят специфические фенольные соединения бурых водорослей, флоротаннины. В течение первых 12 ч развития низкомолекулярная фракция флоротаннинов класса кармалолов включается в состав матрикса клеточной стенки зигот, обеспечивая упрочнение стенки и прикрепление зигот к субстрату. Этот процесс сопровождается повышением активности ванадий-зависимой галопероксидазы – фермента, который катализирует образование поперечных сшивок между флоротаннинами и альгинатами клеточной стенки.
3. Исследования профиля метаболитов анатомически и физиологически различающихся зон таллома фукуса показало, что они связаны между собой донорно-акцепторными отношениями, по-видимому, основанными на системе дальнего транспорта метаболитов. В период размножения перераспределение ресурсов приводит к накоплению в рецептакулах метаболитов, являющихся биохимическими маркерами яйцеклеток и зигот F. vesiculosus (глицерин, яблочная кислота, ламинаран). Метаболитный профиль меристематических тканей апексов таллома сходен с профилями 1-9 суточных эмбрионов фукуса.
4. В течение первых нескольких дней эмбриогенеза существенно изменяется спектр ключевых белков клеток фукуса: от профиля, характерного для меристематической ткани (преобладание белков, ассоциированных с клеточным дыханием, метаболизмом белка, синтезом клеточной стенки) по направлению к профилю зрелых фотоассимиляционных клеток (преобладание белков, ассоциированных с процессами фотосинтеза, метаболизма углеводов и внутриклеточного транспорта).
5. На основе полученных данных выявлен ряд первичных и вторичных метаболитов и белков, которые могут быть использованы как биохимические маркеры важнейших этапов раннего эмбриогенеза F. vesiculosus.
Полученные данные позволяют выявить ряд биохимических маркеров, характеризующих ключевые этапы развития зигот и эмбрионов и таким образом, обозначить биохимическую основу для прохождения ключевых анатомических и физиологических процессов эмбриогенеза фукусовых водорослей.
