Общество физиологов растений России

75 лет физиологии растений на Среднем Урале

И.С. Киселева, УрФУ, Екатеринбург

В конце войны в 1944 в Свердловск для организации биологического факультета был направлен профессор Григорий Васильевич Заблуда (1902- 1994). Он стал первым деканом и первым заведующим кафедрой физиологии растений, которую возглавлял по 1958 год. Под лаборатории нужно было обустроить помещения бывшей школы, найти оборудование в условиях военного времени. За личные средства приобреталась мебель и книги, а в штате преподавателей только заведующий и ассистент. Первый выпуск физиологов растений в количестве одного человека состоялся в 1949 году.

В 1958 году факультет и кафедру физиологии растений возглавил Владимир Владимирович Юркевич, известный биохимик и микробиолог, выпускник МГУ. Его исследования по ферментативной активности микроорганизмов стали началом работ биохимического и микробиологического направлений. В 1963 г. кафедру возглавил ее выпускник Адольф Трофимович Мокроносов, ставший основателем школы уральских фитофизиологов. Он сплотил увлеченных наукой студентов-исследователей фотосинтеза и экологической физиологии растений. В 1963 на кафедре была открыта учебно-научная изотопная лаборатория фотосинтеза, функционирующая по сей день. Результатом исследований 1960-1970-х гг. стала общая схема эндогенной регуляции фотосинтеза, создана теория донорно-акцепторных связей органов в растении, разработан метод мезоструктуры фотосинтетического аппарата. В 1966 г. на кафедре была организована лаборатория биофизики. Ее возглавил доцент И.А. Рыбин, который после стажировки в США в лаборатории М. Кальвина сформировал новое направление – исследование светозависимойбиоэлектрической активности листьев.

В 1980-2000-х гг. в развитие исследований в области фотосинтеза внесли вклад ученики А.Т. Мокроносова: В.И. Пьянков и И.С. Киселева, а в последствии и их ученики. Эколого-физиологические исследования возглавил В.И. Пьянков. Вопросы обеспечения продукционного процесса культурных растений, фундаментальные проблемы интеграции фотосинтеза и роста, гормональной регуляции донорно-акцепторных связей органов, фотосинтетической, транспортной и запасающей функций у культурных и дикорастущих видов развивались Р.А. Борзенковой, И.С. Киселевой, Г.Ф. Некрасовой.

Пьянков организовал ряд экспедиций с целью изучения особенностеймезоструктуры и фотосинтетического метаболизма растений разных климатических зон, что позволило определить общие тенденции изменения ассимиляционного аппарата вдоль широтного и высотного градиентов, а также в зависимости от основных экологических факторов; выявить общие закономерности климатического распределения С3 и С4 растений. Он занимался разработкой критериев и способов выделения функциональных типов растений на основе структуры фототрофных тканей листа и экологической стратегии вида.

В 2000-х усилиями С.Ю. Ковалева, выпускника УрГУ, на кафедре начали применять молекулярно-генетические методы исследований.

С 2008 г. кафедрой руководит Киселева Ирина Сергеевна. Кроме традиционных для кафедры направлений исследований в области фотосинтеза, роста, донорно-акцепторных связей в растении (И.С. Киселева, Р.А. Борзенкова, О.С. Синенко), развиваются новые: биотехнология растений (А.А. Ермошин, А.С. Тугбаева), физиология стресса растений и фундаментальные основы фиторемедиации нарушенных земель (И.С. Киселева, Г.Г. Борисова, М.Г. Малева, Н.В. Чукина), поиск и испытание действия новых БАВ - природных и синтетических (И.С. Киселева, А.А. Ермошин, Б.А. Галишев).

Сотрудниками кафедры в модельных экспериментах выявлены тонкие биохимические механизмы адаптации растений к тяжелым металлам и органическим поллютантам - фенолам (резорцин, пирокатехин, гидрохинон). Значительный объем исследований проведен в экосистемах зон Карабашского и Среднеуральского медеплавильного комбинатов, Нижнетагильского металлургического комбината, УралХоромпик и других предприятий. Показано, что в зависимости от типа поллютанта и видовой специфики растения имеют различные стратегии адаптации к техногенному воздействию. Обнаружены компенсаторные изменения тканевой организации листьев у растений из импактных участков. В модельных условиях изучено влияние предварительной инкубации водного макрофитаEgeriadensaв среде с экзогенными антоцианами на ключевые метаболические процессы (фотосинтез и дыхание) и про-/антиоксидантный баланс растений при действии тяжелых металлов. Показана способность антоцианов уменьшать токсические эффекты, вызванные ионами кадмия. Выявлена стимуляция антоцианами активности каталазы и аскорбатпероксидазы, альтернативного дыхания и накопления неэнзиматических антиоксидантов (каротиноиды, аскорбат и пролин). Обнаружено, что добавление мочевины в концентрации 2 мМ усиливало аккумуляцию Ni и Cu в побегах элодеи и снижало токсическое действие тяжелых металлов. В то же время ее повышенная концентрация увеличивала токсичность металлов, особенно меди. Проведены исследования по оценке устойчивости разновозрастных фототрофных клеток к действию абиотических стрессовых факторов. Выявлена специфика действия спектра температур в разных фазах онтогенеза клетки на синтез фотосинтетических пигментов.

С 2012 года на кафедре ведутся работы по физиологии трансгенного растения. Совместно с коллегами из Пущино и Уфы изучены параметры продукционного процесса, донорно-акцепторные связи органов, фотосинтетические характеристики и формирование генеративной сферы у растений табака с введенными в прямой или обратной ориентации гетерологичными генами. Изучена устойчивость большого числа линий табака с трансгенами hmg1, iaam, cla3, arl, ipt, iaam, gstк неблагоприятным факторам внешней среды: засолению, засухе, ионам меди и фитопатогенам. Уточнена роль генов arlи cla3 в регуляции роста растений: они отвечают за рост клеток в апикальной меристеме, но за разные стадии: один за деление и растяжение клеток, другой регулирует только растяжение клеток. Начаты работы по клеточной селекции растений на устойчивость к тяжелым металлам. Получены линии клевера ползучего, устойчивого к высоким дозам ионов меди.

В 2016 году начаты исследования роли ризосферных и эндофитных бактерий в формировании устойчивости растений к техногенным поллютантам. Эти работы выполняют совместно российские и иностранные сотрудники и аспиранты кафедры.

Совместно с китайскими коллегами впервые проведена идентификация вторичных соединений экстрактов 10 видов трутовых грибов Урала. Показано, что 3 вида содержат терпены, которые могут обладать противоопухолевой активностью. Обнаружено более 10 БАВ фенольной и терпеноидной природы. Показано, что экстракты трутовых грибов могут влиять на рост растений на ранних этапах онтогенеза, вызывая стимуляцию или ингибирование (в зависимости от концентрации) прорастания семян и рост проростков. Кафедра сотрудничает с московскими физиологами и биохимиками (проф. А.М. Носов, доц. Д.В. Кочкин) в работе по обнаружению вторичных метаболитов растений с использованием метода хроматомасс-спектрометрии.

За последние годы на кафедре реализовано 4 проекта ФЦП, 3 гранта РФФИ, защищены 4 кандидатские диссертации.

В 2017 г. в ходе структурных перестроек в УрФУ кафедра была переименована в кафедру экспериментальной биологии и биотехнологий. Ее ядро по-прежнему, составляют физиологи растений, однако расширение тематики исследований и комплексный характер проектов привлекли к их реализации микробиологов, биохимиков, генетиков, экологов.

Исследования по физиологии растений, начатые в Свердловске Г.В. Заблудой и продолженные трудами А.Т. Мокроносова и его учеников, успешно развиваются в Екатеринбурге новыми поколениями фитофизиологов на современном уровне знаний и методических возможностей.

Новости

Новости науки и практики // Сентябрь 2023

Обзор научных новостей, опубликованных во всемирной паутине за последний месяц

Приглашаются авторы в спецвыпуски журнала International Journal of Molecular Sciences

International Journal of Molecular Sciences (MDPI, Impact Factor 5.6) готовит специальный выпуск "The Role of Cytokinins and Other Phytohormones in Plant Life".

Новости науки и практики // Август 2023

Обзор научных новостей, опубликованных во всемирной паутине за последний месяц
Все новости
Подписка на новости ОФР
verification code
ОФР в социальных сетях

Объявления

Записей не найдено.

Все объявления