![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ФИЦ ПХФ и МХ РАН |
||
Изучение механизмов восприятия растениями сигналов внешней и внутренней среды и формирования ответных реакций организма на молекулярном, биохимическом, физиологическом и экологическом уровнях организации.
Получены данные по морфометрическим характеристикам, основным фотосинтетическим и некоторым биохимическим параметрам растений китайской капусты, салата и ячменя, выращенных под узкополосным освещением разного качества. Отработаны методы концентрирования, прямого количественного анализа численности и биомассы микроводорослей, обитающих в меромиктических водоемах, и экстракции их фотосинтетических пигментов. Разработана комплексная методология изучения клеточной стенки корней без её физической и химической деструкции для количественной характеристики этого природного ионообменника. Подход позволил разработать математическую модель, адекватно описывающую транспорт катионов в апопласте; определить природу и количество функциональных групп, в том числе впервые показать роль карбоксильных групп гидроксикоричных кислот в клеточных стенках. Начато изучение редокс-регуляции прогамной фазы оплодотворения у покрытосеменных растений, затем в работу был добавлен эволюционный аспект — сравнение покрытосеменных и голосеменных растений. Получены данные об АФК-регуляции полярного роста, исследованы некоторые механизмы восприятия АФК сигнала пыльцевыми зернами и реализации ответа. Охарактеризован механозависимый морфогенез меристемы корня арабидопсиса. Показан эффект механического раздражения клеточной стенки Chara corallina на концентрацию кислорода вблизи места воздействия. Показана негативная корреляция между транскрипционной активностью ауксина и скоростью роста боковых корней. Проведено изучение особенностей образования вторичных метаболитов в культурах клеток растений. Впервые показано образование неполярных-минорных (гипенозид XVII) и нестабильных ацилированных (малонилированных) гинзенозидов в культуре клеток Panax japonicus, высказано и обосновано предположение о механизмах формирования и поддержания многообразия гинзенозидов в культуре клеток женьшеня японского, впервые дана комплексная характеристика тритерпеновых гликозидов культур клеток двух видов полисциаса.
Получены новые сведения о действии спектрального состава света на устьичный аппарат, ультраструктуру и энергопреобразующие системы хлоропластов у проростков злаков. Разработан метод оценки плотности микроводорослей Rhodomonas sp. в зоне хемоклина меромиктических озер окрестностей Беломорской биологической станции МГУ. Получены формулы, для определения плотности Rhodomonas sp. по концентрации пигментов, экстрагированных из проб – отдельно для хлорофилла а и для фикоэритрина. Проведено сравнительное исследование поглощения меди и никеля интактными растениями маша, вики и пшеницы и изолированными из их корней клеточными стенками при разных концентрациях металлов в растворе; выявлены особенности кинетики поглощения меди из растворов растениями маша и пшеницы. Выявлены неизвестные ранее отличительные особенности состава полимеров клеточной стенки культивируемых клеток высших растений. Показана зависимость состава ионообменных групп клеточных стенок корней пшеницы от условий азотного снабжения. Результаты исследований опубликованы в виде 8 статей в рецензируемых журналах, из них 7 – в журналах, индексируемых в Web of Science и/или Scopus. В пыльце покрытосеменных растений выявлены мишени для пероксида водорода, это кальций- и калий-проводяшие каналы на плазмалемме вегетативной клетки. С помощью комплекса методов обнаружено, что пероксид водорода содержится в экссудате рыльца табака и является основным его компонентом, воздействующим на мембранный потенциал мужского гаметофита. Изучена динамика активации пыльцевого зерна ели и выявлены особенности работы Н+-АТФазы в этой пыльце. Определена механозависимость морфоренеза меристемы корня арабидопсиса. Показано, что влияние гормонов и стрессовых факторов на рост бокового корня арабидопсиса зависит от его стадии развития. Начата работа по исследованию влияния направления светового потока на инициацию боковых корней. Проведен подробный анализ состава вторичных метаболитов изопреноидной и фенольной природы в культивируемых in vitro клетках некоторых лекарственных растений (Ajuga spp. (2 вида), Digitalis spp. (3 вида), Panax spp. (3 вида), Taxus spp. (4 вида), Tribulus terrestris, Dioscorea deltoidea, Polyscias fruticosa, Sutherlandia frutescens и Alhagi persarum). Установлено, что в культурах клеток растений-объектов исследования может сохраняться способность к образованию весьма сложного набора специализированных метаболитов. При этом по качественному составу соединений часто наблюдаются отличия между клетками in vitro и in planta.
госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию) |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Организация физиологических процессов и их интеграция как основа продуктивности и устойчивости растений. |
Результаты этапа: Выращивание под монохроматическим светом влияет на организацию и динамичность фотосинтетического аппарата. Состав КС корней пшеницы и маша и связывание ионов Cu и Ni зависит от условий выращивания и азотного снабжения. Тяжёлые металлы и сера присутствуют на обеих сторонах лишайников. Распределение АФК, их выход, антиоксиданты и ингибитор НАДФН-оксидазы влияют на прорастание пыльцевых трубок ели. В культурах клеток растений семейства Araliaceae сохраняется синтез их вторичных метаболитов. Минеральный состав макрофитов может служить для биогеохимического мониторинга. | ||
2 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Организация физиологических процессов и их интеграция как основа продуктивности и устойчивости растений. |
Результаты этапа: Выращивание под монохроматическим светом влияет на количество и соотношение пигмент-белковых комплексов; количественный состав фотосинтетических пигментов и динамику его изменений в течение темновой адаптации. Выявлены отличительные особенности биохимического состава полимеров клеточной стенки Panax japonicus, Polyscias filicifolia и Dioscorea deltoidea. Установлено, что помимо карбоксильных групп полигалактуроновой кислоты в составе пектинов, КС клеток in vitro содержат карбоксильные группы гидроксикоричных кислот, которые могут вступать в реакции обмена с ионами внешней среды. Таким образом, стенки P. japonicus и D. deltoidea характеризуются бóльшим содержанием пектинов и структурных белков по сравнению с клеточными стенками из тканей родственных видов растений. В результате проведенной работы была выявлена ключевая роль АФК в контроле прорастания пыльцевого зерна голосеменных растений. Выявлены некоторые особенности редокс-регуляции полярного роста, а также взаимосвязь между редокс-балансом и ионным статусом в пыльце ели. Показана роль НАДФ оксидазы плазмалеммы в образовании локальной аноксии при механической стимуляции растительных клеток. Впервые доказано образование редких и необычных тритерпеновых гликозидов в культурах клеток Polyscias fruticosa (полисциозид E) и Panax japonicus, P. ginseng (изомеры малонил-гинзенозида Rg1). Для культур клеток нескольких видов тиса Taxus spp. показано преимущественное образование 14-гидроксилированных, но не 13-гидроксилированных таксоидов, что, вероятно, является специфической особенностью метаболизма этих соединений в клетках in vitro. | ||
3 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Организация физиологических процессов и их интеграция как основа продуктивности и устойчивости растений. |
Результаты этапа: Выращивание растений Hordeum под монохроматическим светом изменяет скорости транспорта электронов в хлоропластах на отдельных участках цепи и вклады электрической и концентрационной составляющих в формирование градиента электрохимического потенциала на тилакоидной мембране. Обнаружено, что в ответ на повышенные концентрации Сu2+ в среде её депонирование в клеточные стенки корня является основным механизмом защиты от токсического действия данного металла у растений Vicia. Электронно-микроскопическое изучение показало различия в распределении водорослевых компонентов и интенсивности их деления в талломах ряда как листоватых, так и кустистых лишайников. Различались также характеры их контактов с гифами грибов – от близкого контакта до внедрения гиф в клетки водорослей. С использованием пыльцевых зерен лилии и табака, спектрофлуориметрии, сканирующей электронной микроскопии, качественной и количественной флуоресцентной микроскопии получены новые результаты по физиологии полярного роста. Обнаружен вклад активных форм кислорода в регуляцию ионного гомеостаза в растущих трубках лилии. Обнаружен и цитологически изучен феномен биполярного прорастания в пыльце ели. Проанализированы различия в механизмах контроля ростовых процессов у голосеменных и покрытосеменных растений. Были охарактеризованы транскрипционные и морфологические ответы корня арабидопсиса на локальную механическую стимуляцию кончика корня при встрече с препятствием. Показана и охарактеризована зависимость структуры меристемы корня арабидопсиса от механической стимуляции. Показана механозависимое распределение фактора транскрипции PLT2 и транспортеров ауксина PIN2 и PIN3 в кончике корня арабидопсиса. Показано образование редких и необычных стероидных гликозидов в культурах клеток T. terretris (производные террестринина B и 3-O-тетрагексозиды неотигогенина) и D. deltoidea (изомеры протодиосцина, ацилированного 3-гидрокси-3-метил-глутаровой кислотой). Кроме того, показано, что при действии метилового эфира жасминовой кислоты на клетки T. wallichiana in vitro содержание таксоидов разных структурных групп меняется различным образом: наблюдается усиление накопления 13-OH таксоидов (на примере паклитаксела), при этом содержание 14-OH таксоидов меняется слабо. | ||
4 | 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Организация физиологических процессов и их интеграция как основа продуктивности и устойчивости растений. |
Результаты этапа: У растений ячменя, выращенных на узкополосном красном, синем и люминесцентном белом свету, не обнаружено достоверных отличий в коэффициенте, характеризующем форму первого листа. Полученный коэффициент использован для расчёта площади листа в массовых измерениях. Плотность устьиц у СС-растений — не отличается от БС-контроля, снижена у КС-растений, и ещё больше снижена у этиолированных. Таким образом, КС-растения по этому параметру демонстрируют теневые симптомы. Были разработаны экспресс-методы оценки численности микроводорослей по содержанию хлорофилла а и по содержанию фикоэритрина. Описана пространственная структура популяции криптофитовых водорослей в зоне хемоклина меромиктического водоема. Выявлены особенности кинетики поглощения ионов меди из раствора растениями маша, пшеницы и вики, а также изолированными из их корней клеточными стенками. Подтверждены обнаруженные ранее различия в распределении водорослевых компонентов, интенсивности их деления и характере контактов с гифами грибов в талломах как листоватых, так и кустистых лишайников. Выявлены существенные особенности в ультраструктуре хлоропластов листьев некоторых мутантов Arabidopsis, вероятно связанные с различиями в жизнеспособности этих линий. С использованием пыльцевых зерен ели и табака, а также субпротопластов из пыльцевых трубок, методами спектрофлуориметрии, качественной и количественной флуоресцентной микроскопии, проточной цитофлуориметрии получены новые результаты по физиологическим механизмам регуляции полярного роста. Протеомный анализ показал участие АФК в регуляции белкового состава прорастающего пыльцевого зерна. Показано, что механическая стимуляция апикальных клеток чехлика арабидопсиса при росте корня арабидопсиса вдоль препятствия вызывает асимметрию инициации боковых корней. Примерно в 3 раза больше боковых корней инициируется на «нижней» стороне корня, растущего вдоль препятствия. Показано, что рецептороподобная киназа FERONIA является частью цепи передачи сигнала механорецепции в корне арабидопсиса. Показано, что для культур клеток растений, относящихся к порядку Lamiales (Ajuga spp., Digitalis spp.), характерно накопление гликозилированных фенилэтаноидов различной структуры. Показано, что вариация соотношения ауксинов и цитокининов в среде выращивания может приводить к существенным изменениям качественного и количественного состава гинзенозидов в биомассе культуры клеток женьшеня P. japonicus (в частности, исключение кинетина из среды выращивания приводит к увеличению накопления производных олеаноловой кислоты, например, чикусетсусапонина IVa). | ||
5 | 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. | Организация физиологических процессов и их интеграция как основа продуктивности и устойчивости растений. |
Результаты этапа: Отработана методика автоматизации измерений флуоресценции хлорофилла на флуориметре Dual-PAM-100. Исследована проводимость хлоропластной АТФ-синтазы для протонов и скорость потока протонов через тилакоидную мембрану у проростков ячменя, выращенных на свету различного спектрального состава. Подготовлена к публикации статья по результатам, полученным на предыдущих этапах. Разработан метод оценки плотности микроводорослей Rhodomonas sp. в зоне хемоклина меромиктических озер окрестностей Беломорской биологической станции МГУ. Получены формулы, для определения плотности Rhodomonas sp. по концентрации пигментов, экстрагированных из проб – отдельно для хлорофилла а и для фикоэритрина. Получены новые данные по влиянию экзогенных аминокислот и органических кислот на поглощение тяжелых металлов (меди и никеля), которые важны для моделирования механизмов взаимодействия растений с почвенным раствором в загрязненной тяжелыми металлами среде обитания. Результаты исследований будут изложены в публикации, которая будет подана в печать в 2021 году. Комплексом методов изучен ионный гомеостаз ПЗ и трубок ели на ранних этапах (актива¬ция и прорастание), а также поглощения кислорода, обнаружена динамика всех показателей, проведено сравнение с аналогичными этапами прорастания у цветковых растений. С помощью иммунолокализация Н+-АТФазы в пыльцевой трубке ели выявлено неоднородное распределение белка, соответствующее обнаруженному с помощью рН-чувствительного красителя профилю рН. 2 статьи в Q1. Получение трансгенных растений мутантов арабидопсиса по генам FERONIA и LRX, экспрессирующих экспрессирующих белки PIN2:GFP, PIN3:GFP, PIN5:GFP, PIN7:GFP, PLT2:GFP, CYC1,2:YFP, а также с растением экспрессирующим DR5::GFP. Показано, что боковые корни в корне, растущем вдоль препятствия, инициируются не симметрично. Впервые показано образование разных структурных групп изофлавонов (агликоны, глюкозиды и малонильные производные глюкозидов) в культурах клеток Sutherlandia frutescens и Alhagi persarum. Выявлены некоторые закономерности образования стероидных и тритерпеновых гликозидов в культурах клеток Tribulus terrestris и Panax japonicus. В частности показано, что при выращивании суспензионной культуры клеток T. terrestris на среде с 2-НУК наблюдается увеличение структурного разнообразия содержащихся в ней стероидных гликозидов фуростанолового ряда. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".