Общество физиологов растений России
10 Февраль, 2016

Присуждение премии МАИК «Наука/Интерпериодика» за 2014 г.

Присуждение премии МАИК «Наука/Интерпериодика» за 2014 г.

Редакция журнала «Физиология растений» поздравляет Аверину Наталию Георгиевну с присуждением премии МАИК «Наука/Интерпериодика» за 2014 г.

Премия присуждена за цикл работ, опубликованных в журнале:

 1. Роль метаболизма азота в формировании солеустойчивости растений ячменя.

Н. Г. Аверина, З. Бейзаи, Р. А. Щербаков, А.В. Усатов

Физиология растений, 2014, Т. 61, № 1, 106-113.

 

2. Новые факторы регуляции магний-хелатазы у зеленой водоросли Chlamydomonas reinhardtii

Е. М. Чекунова, Е. Б. Яронская, Н. В. Ярцева, Н. Г. Аверина

Физиология растений, 2014, Т. 61, № 2, 187-196.

 

3. Роль 5-аминолевулиновой кислоты в формировании устойчивости растений озимого рапса к сульфонилмочевинным гербицидам.

Н. Г. Аверина, Е. Л. Недведь, Р. А. Щербаков, И. В. Вершиловская, Е. Б. Яронская

Физиология растений, 2014, Т. 61, № 5, 721-729.

 

Представленный цикл работ Н.Г. Авериной с соавторами посвящен актуальным проблемам современной физиологии, биохимии и генетики растений – раскрытию механизмов, контролирующих распределение ассимилированного азота в норме и в условиях засоления растений, – между основными продуктами его утилизации – эндогенной 5-аминолевулиновой кислотой (АЛК), пролином и белком, роли нитратредуктазы (НР) в формировании солеустойчивости растений, исследованию механизмов действия экологически чистого физиологического регулятора роста и развития растений и антистрессорного агента – экзогенной АЛК, индуцирующей формирование устойчивости растений к сульфонилмочевинным гербицидам; изучению одной из фундаментальных проблем современного понимания  фотосинтеза – поиску новых генетических факторов, контролирующих темновой биосинтез хлорофилла у зеленой водоросли Chlamydomonas reinhardtii.

Одним из важнейших абиотических факторов, действие которого приводит к угнетению роста и развития растений, снижению их продуктивности является засоление. Информация о влиянии засоления на один из присущих только растительным организмам фундаментальных процессов – ассимиляцию неорганического азота, ограничена и противоречива. Высокий уровень активности НР в растениях солеустойчивых сортов, по сравнению с чувствительными к засолению растениями позволил сделать вывод о том, что НР обеспечивает функционирование ряда механизмов, способствующих формированию солеустойчивости растений, выявление которых, несомненно, является актуальной задачей.

Рострегулирующие свойства первичного универсального предшественника хлорофиллов и гема – молекул АЛК, впервые были отмечены в работах Авериной с соавт. Этими же авторами было показано, что под действием экзогенной АЛК наблюдается индукция накопления эндогенных цитокининов, а также стабилизация ряда белков. Затем появились работы, продемонстрировавшие участие экзогенной АЛК в формировании устойчивости растений к нарушению режима оводненности, к низким температурам, высокой освещенности, повышенному содержанию нитратов, сульфатов и хлорида натрия, что указало на антистрессорные свойства АЛК. Механизмы стресс-протекторного действия АЛК в настоящее время интенсивно изучаются. В ряду абиотических факторов, серьезно сказывающихся на продуктивности сельскохозяйственных растений, остаточные количества гербицидов играют немаловажную роль. Они оказывают отрицательное последействие на ряд культур, выращиваемых в севообороте. В частности, широко применяемые в посевах зерновых культур сульфонилмочевинные гербициды (СМГ), обладающие высокой персистентностью в почвах, угнетают развитие двудольных организмов, что приводит к недобору урожая размещаемых в севообороте многих  культур, таких как сахарная свекла, рапс, гречиха, подсолнечник и др. Учитывая антистрессорные свойства экзогенной АЛК, представляло значительный интерес исследовать возможность ее использования для повышения устойчивости озимого рапса к СМГ – «Магнум» (метсульфурон-метил), сосредоточив внимание на изменении под действием АЛК защитной системы растений.

Важнейшей фундаментальной проблемой современной науки о фотосинтезе   является понимание процессов формирования и функционирования молекул хлорофиллов, механизмов их генетической и биохимической регуляции, а также закономерностей, которые они претерпели в ходе эволюции и при адаптации к различным экологическим условиям. До сих пор не уменьшается  интерес к ключевым реакциям биосинтеза хлорофилла, в частности, осуществляющим синтез ключевого предшественника – молекул АЛК, включение атома магния в кольцо протопорфирина IX, катализируемое сложно организованным трехсубъединичным ферментом Mагний-хелатазой, и, наконец, превращение протохлорофиллида в хлорофилл, осуществляемое протохлорофиллид-оксидоредуктазой (ПОР). Последняя реакция представляет особый интерес, поскольку у высших растений она осуществляется на свету так называемой световой ПОР, в то время как у голосеменных растений, цианобактерий, водорослей (включая Chlamydomonas reinhardtii – C. reinhardtii) и папоротников функционируют и световая, и темновая ПОР. Генетические исследования выявили около десяти хлоропластных и ядерных генов, кодирующих как ферменты, так и регуляторные белки, принимающие участие в функционировании темновой ПОР. Наряду с этим известны десятки мутантов, демонстрирующих нарушение темнового биосинтеза хлорофилла в C. reinhardtii и на других участках пути. Молекулярно-генетические механизмы регуляции темновых стадий превращения протопорфирина IX в хлорофилл у одноклеточной зеленой водоросли C. reinhardtii до последнего времени оставались неизвестными. Поиск и идентификация генов, контролирующих превращение протопорфирина IX до протохлорофиллида, выяснение их роли в темновом биосинтезе хлорофилла – является несомненно актуальной фундаментальной задачей.

Решение описанных выше проблем явилось определяющим для понимания механизмов действия АЛК, как антистрессорного агента, повышающего способность растений к выживанию в экстремальных условиях существования, определения роли ключевого фермента ассимиляции неорганического азота – нитратредуктазы в формировании солеустойчивости растений, а также для выявления новых генетических факторов, контролирующих темновой биосинтез хлорофилла у C. Reinhardtii – модельного объекта генетики фотосинтеза, чему и посвящен выдвинутый редколлегией цикл работ Н.Г. Авериной.

  1. Прежде всего,  впервые были представлены  убедительные экспериментальные доказательства положительной роли АЛК в формировании устойчивости растений озимого рапса к действию СМГ «Магнум» путем стимуляции ростовых процессов, активации аскорбатпероксидазы и глутатионредуктазы, преимущественном увеличении содержания восстановленной формы глутатиона, антоцианов, а также частичном восстановлении активности ацетолактатсинтетазы, что в целом способствовало снижению уровня Н2О2 и способности растений генерировать супероксид анион-радикал.
  2. Далее, в выдвинутом на конкурс цикле работ было впервые выявлено функционирование механизма распределения ассимилированного азота между системами синтеза пролина, АЛК и белка в листьях ячменя с повышенным уровнем активности нитратредуктазы (НР) – ключевого фермента в цепи восстановления нитрата, основанного на переключении метаболизма ассимилированного азота с пути синтеза пролина на путь синтеза АЛК (Хл и гема) и белковых аминокислот (белка). Показано, что одним из участников распределения азота между этими метаболическими системами является Δ1-пирролин-5-карбоксилатсинтетаза (П5КС) – ключевой фермент в биосинтезе пролина. Установлено, что стимуляция синтеза эндогенной АЛК при низких и умеренных концентрациях NaCl является одной из первичных адаптивных реакций растений на солевой стресс, чтобы поддержать в активном состоянии важнейшие энергетические процессы – фотосинтез и дыхание, путем стимуляции синтеза Хл и гема, а также пролина и каротиноидов, обеспечивающих защиту клеток растений от повышенного содержания АФК (О2•–) в условиях стресса. При ингибировании активности НР под действием NaCl, повышенный синтез эндогенной АЛК, Хл, гема и пролина обеспечивается преимущественным поступлением ассимилированного азота в эти метаболические системы, за счет подавления синтеза белковых аминокислот (белка) и зависимых от них ростовых процессов. Стимуляция активности НР с помощью нитрата в листьях растений ячменя, выращиваемых в условиях засоления, способствовало формированию в них солеустойчивости, что проявлялось в улучшении морфометрических характеристик растений, возрастании в них содержания пролина и снижении уровня О2•–.

Чрезвычайно интересными оказались результаты исследования пигментных мутантов C. reinhardtii по гену LTS3, кодирующему транскрипционный фактор, регулирующий активность генов Магний-хелатазы, а также их ревертантов и обратных мутантов. У спонтанного ревертанта Brc-8 восстанавливался темновой биосинтез хлорофилла за счет семикратного повышения активности Магний-хелатазы.  Восстановление способности синтезировать хлорофилл в темноте явилось результатом мутации в ядерном гене SUP-3, что указало на альтернативный механизм темновой активации экспрессии генов Магний-хелатазы в норме, находящийся под негативным контролем белка SUP-3. В работе отмечена чрезвычайно высокая репрессирующая активность этого белка. Так мутация в гене SUP-3 приводила практически к двукратному повышению активности Магний-хелатазы в темноте даже по сравнению с диким типом. Получение мутанта Т8-3 на основе ревертанта Brc-8 позволило обнаружить дополнительные факторы регуляции синтеза хлорофилла в темноте – в мутанте сохранялась высокая активность Магний-хелатазы, но при этом блокировалась способность к “зеленению”. Был выявлен ген SUP-1, входящий в регуляторную систему, контролирующую функционирование Магний-хелатазы в темноте. Таким образом, авторами данной работы обнаружены два пути активации Магний-хелатазы в темноте. В первом пути задействованы факторы LTS3 и SUP-1. В случае его блокирования, возможно переключение на второй альтернативный путь, в норме репрессированный продуктом гена SUP-3

Выдвинутые на конкурс работы Н. Г. Авериной привлекли внимание специалистов физиологов растений, они хорошо цитируются и, вне всякого сомнения, достойны присуждения премии Издательства  МАИК «Наука/Интерпериодика» за 2014 год.

Новости

VII Международная научная конференция «Генетика, Геномика, Биоинформатика и Биотехнология растений»

С 11 по 15 июля 2023 года в Казани на базе Федерального исследовательского центра «Казанский научный центр ...

Приглашаются авторы в спецвыпуск журнала Biomolecules

На данный момент комплектуется номер спецвыпуска журнала Biomolecules (MDPI), посвященный гормонам растений. ...

Объявлено начало Конкурса на лучший дизайн нового логотипа ОФР

Все новости
Подписка на новости ОФР
verification code
ОФР в социальных сетях

Объявления

Записей не найдено.

Все объявления