350 rub
Journal Biomedical Radioelectronics №6 for 2014 г.
Article in number:
The effect of low intensity exstremely high frequency radiation on photosynthetic microorganisms: advanced research (review)
Keywords: EHF radiation cyanobacteriae (blue-green algae) microalgae (sea flagellate) medium reactivity exometabolits photosynthesis trace elements
Authors:
A. H. Tambiev - Dr.Sc.(Biol.), Professor, Biology Department, M.V. Lomonosov Moscow State University, Moscow
Abstract:
This overview covers the scientific advances in scope of the effect of low intensity extremely high frequency (EHF) radiation on photosynthetic prokaryotes (cyanobacteriae - Spirulina platensis, Spirulina maxima, Nostoc commune) and eucaryotes (sea flagellate - Platymonas viridis Rouch). Earlier studies on subject, published over the period 1986-2000 years, have been reviewed in the previous work [7]. In the present paper later publications regarding the new methods and approaches are considered and generalized. The statistically significant stimulation of cyanobacteriae and microalgae growth and biomass yield under EHF radiation was correlated with the reactivity changes of native exometabolits. Similar physiological response of prokaryotes and eucaryotes microorganisms was observed. EHF radiation had an impact on: i) circadian rhythms of culture growth, ii) decreasing lag-phase time, iii) accelerating the start of first and follow-up cell divisions, iiii) intensifying metabolism. Significant amount of biomass growth of irradiated cultures was obtained for several new EHF wavelengths. EHF radiation stimulated a photosynthetic activity of cyanobacteriae and microalgae, the amount of chlorophyll in irradiated cells was increased. According to studies, when irradiating the cultures, the presence of oxygen and selenium compounds in the nutrient medium was of importance. The effect of EHF radiation on: i) cells absorption and emission of ions, ii) stimulation of cell excretion of riboflavin, carbohydrates, thyroid hormone was analyzed. The conditions of essential trace elements accumulation by cyanobacteriae cells and change of cell elemental composition under EHF radiation were obtained. Hypothetic theory of the effect EHF radiation on photosynthetic microorganisms metabolism is proposed.
Pages: 4-18
References

  1. Tambiev A.H., Kirikova N.N., Beczkij O.V., Gulyaev Ju.V. Millimetrovy'e volny' i fotosinteziruyushhie organizmy'. M.: Radiotexnika. 2003. 176 s.
  2. Bingi V.N. Magnitobiologiya: e'ksperimenty' i modeli. M.: Milta. 2002. 592 s.
  3. Beczkij O.V., Golant M.B., Devyatkov N.D. Millimetrovy'e volny' v biologii. Ser. fizika. M.: Znanie. 1988. Vy'p. 6. 63 s.
  4. Beczkij O.V. Millimetrovy'e volny' v biologii i mediczine. Radiotexnika i e'lektronika, 1993, t. 38, № 10, str. 1760 - 1782.
  5. Beczkij O.V., Kislov V.V. Volny' i kletki. Ser. fizika. M.: Znanie. 1988. № 2. 64 s.
  6. Tambiev A.H. Vzaimodejstvie millimetrovy'x voln s fotosnteziruyushhimi organizmami, v tom chisle ob''ektami fotobiotexnologii // Biomediczinskie texnologii i radioe'lektronika. 2007. № 2 - 4. S. 140 - 156.
  7. Tambiev A.H. Dejstvie millimetrovy'x voln nizkoj intensivnosti na fotosinteziruyushhie organizmy': nachalo napravleniya // Millimetrovy'e volny' v biologii i mediczine. 2013. № 3. S. 46-58.
  8. Tambiev A.H., Kirikova N.N., Luk'yanov A.A. Primenenie aktivny'x chastot e'lektromagnitnogo izlucheniya millimetrovogo i santimetrovogo diapazona v mikrobiologii // Naukoemkie texnologii. 2002. T. 3, № 1, str. 34 - 53.
  9. Tambiev A.H., Kirikova N.N., Mazo V.K. Cianobakterii roda Spirulina kak perspektivny'j ob''ekt fotobiotexnologii // Texnologii zhivy'x sistem. 2006. T. 3. № 2. S. 9 - 27.
  10. Spektorova L.V. Modifikacziya pitatel'ny'x sred dlya vy'rashhivaniya morskoj flagellyaty' Platymonas viridis Rouch // Gidrobiologicheskij zhurnal. 1975. T. 4. № 2. S. 60 - 62.
  11. Tambiev A.H., Kirikova N.N.,Jakovleva M.N., Mantrova G.M., Gusev M.V. Stimulyacziya rosta sine-zeleny'x vodoroslej pri dejstvii e'lektromagnitnogo izlucheniya MM-diapazona nizkoj intensivnosti // Tezisy' dokladov VI Vses. semin. «Primenenie MM-izlucheniya nizkoj intensivnosti v biologii i mediczine». M.: IRE'. 1986. S. 35.
  12. Tambiev A.H., Gusev M.V., Kirikova N.N., Beckiy O.V., Gulaev Y.V. Stimulation of growth of cyanobacteria by millimeter electromagnetic radiation of low intensiveness // Abstr. XIV Inter. Congr. of Microbiology. Manchester. 1986. P.G9. P. 300.
  13. A.s. № 227535 (RF). Sposob opredeleniya nalichiya i intensivnosti biogennogo zapaxa / A.X. Tambiev, M.M. Telitchenko.
  14. Tambiev A.H., Duda V.I., Singer M. Issledovanie letuchix soedinenij, producziruemy'x nekotory'mi vidami anae'robny'x bakterij, s primeneniem ximicheskoj modeli? dioksifenilalanina // DAN SSSR. 1969. T.184. № 2. S. 457 - 459.
  15. Tambiev A.H. O reakczionnoj sposobnosti letuchix e'kzometabolitov nekotory'x sine-zeleny'x vodoroslej, bakterij, gribov i aktinomiczetov // Mikrobiologiya. 1974. T.43. Vy'p. 3. S. 458 - 462.
  16. Tambiev A.H. Reakczionnaya sposobnost' e'kzometabolitov rastenij. M.: Izd-vo MGU. 1984. 73 s.
  17. Tambiev A.H., Kirikova N.N., Lapshin O.M. Izmenenie reakczionnoj sposobnosti e'kzometabolitov sine-zelenoj vodorosli Spirulina platensis pri dejstvii e'lektromagnitnogo izlucheniya MM-diapazona nizkoj intensivnosti // Tezisy' dokl.VI Vses. semin. «Primenenie MM izlucheniya nizkoj inetensivnosti v biologii i mediczine». M.: IRE'. 1986. S. 45.
  18. Tambiev A.H., Kirikova N.N., Lapshin O.M., Jakovleva M.N., Mantrova G.M. Izmenenie reakczionnoj sposobnosti e'kzometabolitov sine-zelenoj vodorosli spirulina pod dejstviem MM izlucheniya // V sb. «Mediko-biologicheskie aspekty' millimetrovogo izlucheniya nizkoj intensivnosti» / pod red. akad. N.D. Devyatkova. M.: IRE'. 1987. S. 121 - 125.
  19. Tambiev A.H., Kirikova N.N., Lapshin O.M., Beczkij O.V., Jakovleva M.N., Mantrova G.N., Gusev M.V. Nekotory'e zakonomernosti vzaimodejstviya E'MI MM diapazona s mikrovodoroslyami // Tezisy' dokl. VII Vses. semin. «Primenenie KVCh-izlucheniya nizkoj intensivnosti v biologii i mediczine». M.: IRE'. 1989. S. 84.
  20. Tambiev A.H., Lapshin O.M. Rhythms of excretion of organic substances by microalgae // Abstr. 8 Inter. Biotechnol. Sympos. Paris. 1988. P. 128.
  21. Tambiev A.H., Lapshin O.M., Kirikova N.N. Izmenenie czirkadny'x proczessov u mikrovodoroslej pod dejstviem KVCh-izlucheniya // V sb.: «Millimetrovy'e volny' v mediczine», pod red. akad. N.D. Devyatkova i prof. O.V. Beczkogo. M.: IRE'. 1991. S. 308-311.
  22. Tambiev A.H., Lapshin O.M. Vliyanie KVCh-izlucheniya na ritmiku fotosinteticheskix proczessov morskoj mikrovodorosli // Tezisy' dokl. Mezhdunar. konf. «Fotosintez i fotobiotexnologiya». Pushhino. 1991. S. 112.
  23. Tambiev A.H., Lapshin O.M. Vremenny'e ritmy' izmenenij reakczionnoj sposobnosti sredy' morskix vodoroslej // V sb.: «Primenenie nauchny'x razrabotok ucheny'x-biologov v ry'bnom xozyajstve». M. 1987. S. 131 - 136.
  24. Lapshin O.M. Dejstvie KVCh izlucheniya na zelenuyu mikrovodorosl' Platymonas viridis Rouch: Avtoref. kand. disser. M. 1994. 18 s.
  25. Tambiev A.H., Kirikova N.N., Lapshin O.M., Gusev M.V. Izmenenie rostovy'x xarakteristik pri vozdejstvii na mikrovodorosli e'lektromagnitnogo izlucheniya millimetrovogo diapazona nizkoj intensivnosti // Vestnik Mosk. un-ta. Ser. biologiya. 1990. S. 42-47.
  26. Tambiev A.H., Kirikova N.N. Ritmicheskie proczessy' v kletkax mikrovodoroslej i dejstvie na nix KVCh-izlucheniya. Biotexnologiya, 1997, № 7- 8, str. 50 -55.
  27. Tambiev A.H., Kirikova N.N., Lapshin O.M., Beczkij O.V., Novskova T.A., Nechaev V.M., Petrov I.Ju. Vliyanie kombinirovannogo vozdejstviya millimetrovogo i santimetrovogo e'lektromagnitnogo izlucheniya na produktivnost' mikrovodoroslej // V sb.: «Millimetrovy'e volny' v mediczine i biologii». M.: IRE'. 1989. S. 183-188.
  28. Tambiev A.H., Kirikova N.N., Lapshin O.M. Vliyanie E'MI MM diapazona na fotosinteticheskuyu aktivnost' mikrovodoroslej // Tezisy' dokl. VII Vsessoz. semin. «Primenenie KVCh izlucheniya nizkoj intensivnosti v biologii i mediczine». M.: IRE'. 1989. S. 83.
  29. Tambiev A.H., Kirikova N.N., Lapshin O.M. Izmenenie fotosinteticheskoj aktivnosti mikrovodoroslej pod vliyaniem e'lektromagnitnogo izlucheniya // Fiziologiya rastenij. 1992. T.39. Vy'p. 5. S. 1004-1010.
  30. Tambiev A.H., Kirikova N.N., Lapshin O.M. KVCh-izlu­chenie i intensivnost' fotosinteza u mikrovodoroslej // Tezisy' dokl. Mezhdun. konf. «Fotosintez i fotobiotexnologiya». Pushhino. 1991. S. 111.
  31. Tambiev A.H., Kirikova N.N., Lebedeva A.F. Vliyanie KVCh izlucheniya na fiziologicheskuyu aktivnost' mikrovodoroslej // Vestnik Mosk. un-ta. Ser. biologiya. 1993. № 1. S. 58-64.
  32. Tambiev A.H., Kirikova N.N. Effect of EHF-irradiation on the physiological activity of cyanobacteria. Abstr. VIII Inter. Symp. on phototrophic procaryotes. Urbino, Italy, 1994, p. 119.
  33. Barskij E.L., Gusev M.V., Kamilova F.D., Samui­lov V.D. Konkurencziya fotosinteza i dy'xaniya v membranax czianobakterii Anabaena variabilis // Vestnik Moskov. un-ta. Ser. Biologiya. 1987. № 1. S. 16 - 20.
  34. Tambiev A.H., Kirikova N.N., Markarova E.N. Izmenenie fotosinteticheskoj aktivnosti i transporta ionov pri vzaimodejstvii czianobakterii Spirulina platensis s KVCh-izlucheniem v prisutstvii selena // Biomediczinskaya radioe'lektronika. 2000. № 4. S. 47-53.
  35. Markarova E.N., Kirikova N.N., Saari L.A., Tambiev A.H. Pogloshhenie mineral'ny'x veshhestv u Spirulina platensis pri dejstvii KVCh-izlucheniya // Vestnik MGU. Ser. Biologiya. 1992. № 2. S.22-27.
  36. Tambiev A.H., Kirikova N.N., Markarova E.N. Vliyanie e'lektromagnitnogo izlucheniya na rost i ionny'j status sredy' kul'tivirovaniya u Spirulina platensis // Millimetrovy'e volny' v biologii i mediczine. 1996. № 8. S. 23-28.
  37. Tambiev A.H., Kirikova N.N., Markarova E.N. Vliyanie KVCh-izlucheniya na transportny'e svojstva membran u fotosinteziruyushhix organizmov // Biomediczinskaya radioe'lektronika. 1997. № 4. S. 67-76 (v zhurn. Radiotexnika. 1997. № 4).
  38. Markarova E.N., Kirikova N.N., Tambiev A.H. Dejstvie KVCh-izlucheniya na kinetiku transporta natriya u Spirulina platensis // Vestnik Mosk. un-ta. Ser.Biologiya. 1995. № 2. S. 16-21.
  39. Tambiev A.H., Kirikova N.N. Vy'delenie organicheskogo veshhestva u morskix vodoroslej // Uspexi sovremennoj biologii. 1981. T. 92. V. 1 (4), str. 100 - 114.
  40. Tambiev A.H. Letuchie veshhestva, zapaxi i ix biologicheskoe znachenie. M.: Znanie. 1974. 64 s.
  41. Tambiev A.H., Kirikova N.N. Regularities of excretion of organic compounds by microalgae // Abstr. 6 Int. Sympos. on Microbial Ecology (ISME-6). Barcelona. 1992. P2-05-15. R. 260.
  42. Tambiev A.H., Shelyastina N.N., Kirikova N.N. Exometabolites of lipid nature from two species of marine microalgae // Functional Ecology. 1989. V. 3. № 2. P. 245-247.
  43. Tambiev A.H., Kirikova N.N. Vliyanie e'lektromagnitnogo izlucheniya na e'kskrecziyu nekotory'x organicheskix soedinenij u fotosinteziruyushhix organizmov // Biotexnologiya. 1997. № 1. S. 48-52.
  44. Fries L. Axenic tissue cultures from the sporophytes of Laminaria digitata and Laminaria hyperborean (Phaeophyta) // J. Phycol. 1980. V. 16. P.475-477.
  45. Polne-Fuller M. and Gibor A. Calluses and callus-like growth in seaweeds: induction and culture // Hydrobiologia. 1987. V.151/152. P. 131-137.
  46. TambievA.H. Novoenapravlenieval'gologii // Biologiyanashixdnej. Vy'p.2. M.: Znanie. 1987. S. 96-114.
  47. Tambiev A.H., Gusev M.V., Kirikova N.N. i dr. Kallusny'e struktury' nekotory'x vidov morskix vodoroslej - makrofitov // Izv. AN SSSR. Ser. Biologiya. 1988. № 2. S. 297-300.
  48. Gusev M.V., Tambiev A.H. Kirikova N.N. et al. Callus formation in seven species of agarophyte marine algae // Marine Biology. 1987. V. 95. P. 593-597.
  49. Tambiev A.H., Nikolaeva E.V. Poluchenie aksenichny'x kul'tur morskix makrofitny'x krasny'x vodoroslej // Biotexnologiya. 1996. № 10. S. 51-56.
  50. Nikolaeva E.V., Usov A.I., Sinitsyn A.P., Tambiev A.H. Degradation of agarophytic red algae cell wall components by new crude enzyme preparations // J. Appl. Phycology. 1999. V.11. P.385-389.
  51. Tambiev A.H., Kirikova N.N., Vasil'ev V.G. Dejstvie KVCh-oblucheniya na aksenichny'e e'ksplantaty' i fototrofny'e kletochny'e suspenzii morskix makrofitny'x vodoroslej // Materialy' Mezhdun. nauch. konfer. «Avtotrofny'e mikroorganizmy'» (k 75-letiyu so dnya rozhd. akademika Kondrat'evoj E.N.). M.: Maks Press. 2000. S. 180-181.
  52. Patent № 2096037 (RF). Sposob polucheniya selensoderzhashhego preparata biomassy' spiruliny' / A.X. Tambiev, N.N. Kirikova, V.K. Mazo, A.V. Skal'ny'j.
  53. Tambiev A.H., Kirikova N.N. The Prospects of Use of EHF Radiation in Photobiotechnology. In: Biological Aspects of Low Intensity Millimeter Waves /  Eds. N.D. Deviatcov, O.V. Betskii. M. 1994. P. 125-163.
  54. Tambiev A.H., Kirikova N.N., Lyabusheva O.A., Sedy'x E'.M., Banny'x L.N., Rumsh L.D. Vliyanie dobavleniya v sredu czinka i dejstvie KVCh-izlucheniya na izmenenie makro - i mikroe'lementnogo sostava kletok czianobakterii Spirulina platensis // Biomediczinskie texnologii i radioe'lektronika. 2003. № 10. S. 43-49.
  55. Tambiev A.H., Kirikova N.N., Lyabusheva O.A. Vklyuchenie selena i medi v kletki czianobakterij Spirulina platensis i Spirulina maxima i e'ffekt KVCh-izlucheniya. Trudy' X Jubil. konf. «Novy'e informaczionny'e texnologii v mediczine i e'kologii». Ukraina. Kry'm. Jalta-Gurzuf. 2002. S. 268-271.
  56. Lyabusheva O.A. Nakoplenie e'lementov (V, Mo, Se, Zn) kletkami czianobakterij: Disser. na soisk. uchen. step. kand. biol. nauk. M. 2004. 120 s.
  57. Lyabusheva O.A., Kirikova N.N., Kotov V.D., Tambiev A.H. Vliyanie dobavleniya v sredu czinka i dejstvie KVCh-izlucheniya na izmenenie mikroe'lementnogo fona v kletkax czianobakterii Spirulina platensis // Mater. XI Mezhdun. konf. «Novy'e informaczionny'e texnologii v mediczine, biologii, farmakologii i e'kologii». Ukraina. Kry'm. Jalta-Gurzuf. 2003. S. 227-229.
  58. Sedy'x E'.M., Lyabusheva O.A., Tambiev A.H., Banny'x L.N. Opredelenie e'lementnogo sostava kletok czianobakterij i otdel'ny'x kletochny'x frakczij metodami atomno-e'missionnoj i atomno-absorbczionnoj spektrometrii // Zhurnal analiticheskoj ximii. 2005. T. 60. № 1. S. 35-40.
  59. Lyabusheva O.A., Sedy'x E'.M., Kirikova N.N., Tambiev A.H. Nakoplenie V, Mo, Se, Zn kletkami czianobakterii Spirulina platensis // Materialy' I-j Mezhdun. nauchno-prakticheskoj konferenczii «Bioe'lementy'». Orenburg. 2004. S. 40-41.
  60. Tambiev A.H., Luk'yanov A.A. Vliyanie KVCh-izlucheniya na obrazovanie ustojchivy'x konglomeratov v smeshanny'x kul'turax fototrofny'x i geterotrofny'x mikroorganizmov // Biomediczinskaya radioe'letronika. 2013. № 5. S. 42-45.
  61. Tambiev A.H., Luk'yanov A.A. Reakczionnaya sposobnost' nativny'x e'kzometabolitov, vy'delyaemy'x v sredu mikroorganizmami, kak kriterij sovmestimosti pri podbore smeshanny'x kul'tur i iskusstvenny'x assocziaczij // Vestnik Mosk. un-ta. Ser. Biologiya. 2011. № 1. S. 32-35.
  62. Tambiev A.H., Luk'yanov A.A. Vozmozhnosti diagnostiki vliyaniya KVCh- i SVCh-izlucheniya na czianobakterii, mikrovodorosli i aktinomiczety' // Biomediczinskaya radioe'lektronika. 2011. № 2. S. 39-53.
  63. Tambiev A.H. Zakonomernosti, proyavlyayushhiesya pri dejstvii millimetrovy'x voln nizkoj intensivnosti na fotosinteziruyushhie organizmy' // Millimetrovy'e volny' v biologii i mediczine. 2009. № 4 (56). S. 56-68.
  64. Tambiev A.H., Kirikova N.N. Dejstvie KVCh-izlucheniya na metabolizm kletok Spirulina platensis i drugix fotosinteziruyushhix organizmov // Biomediczinskaya radioe'lektronika. 1998. № 3. S. 17-25.
  65. Tambiev A.H., Kirikova N.N. Nekotory'e novy'e predstavleniya o prichinax formirovaniya stimuliruyushhix e'ffektov KVCh-izlucheniya // Biomediczinskaya radioe'lektronika. 2000. № 1. S.23-33.
  66. Tambiev A.H., Kirikova N.N. Effect of EHF-radiation on cyanobacteria Spirulina platensis // Crit. Rev. Biomed. Engin. 2000. V. 29. № 3-4. P. 589-602.
  67. Tambiev A.H., Kirikova N.N. Novel concepts of the causes of EHF-radiation - induced stimulating effect // Crit. Rev. Biomed. Engin. 2000. V. 28. № 5-6. P. 60-76.