Организация физиологических процессов и их интеграция как основа продуктивности и устойчивости растений.НИР

Organization of physiological processes and their integration as a basis of plants productivity and sustainability.

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# 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.

Прикрепленные к НИР результаты

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".