Присуждение премии МАИК/Наука-Интерпериодика за 2013 г.

Редакция журнала «Физиология растений» поздравляет Холодову Валентину Павловну с присуждением премии МАИК «Наука/Интерпериодика» за 2013 г.

Премия присуждена за цикл работ, опубликованных в журналах:

1. А.Л. Куликова, Н.А. Кузнецова, В.П. Холодова. Влияние избыточного содержания меди в среде на жизнеспособность и морфологию корней сои. Физиология растений. № 5, 2011.
2. Н.Р. Зарипова, В.П. Холодова, Я.О. Зубо, В.В. Кузнецов, Вл.В. Кузнецов Регуляция тяжелыми металлами экспрессии хлоропластных генов ячменя на транскрипционном и посттранскрипционном уровнях. Физиология растений. № 6, 2011.
3. А.А. Клаус, Е.А. Лысенко, В.П. Холодова.  Рост растений кукурузы и накопление фотосинтетических пигментов при кратко- и долгосрочном воздействии кадмия. Физиология растений. № 2, 2013.
4. Г.Р. Кудоярова, В.П. Холодова, Д.С. Веселов.  Современное состояние проблемы водного баланса растений при дефиците воды. Физиология растений. № 2, 2013.

Представленный цикл работ В.П. Холодовой посвящен исследованию крайне актуальной проблемы – поиску новых мишеней токсического действия тяжелых металлов, а также выяснению защитных реакций растительного организма, направленных на поддержание водного гомеостаза в условиях действия интенсивного техногенного стресса.

 Проблема повышенного содержания тяжелых металлов (ТМ) в окружающей среде с каждым годом приобретает все большую остроту. Проблемными с точки зрения превышения допустимых концентраций ТМ являются не только участки, прилежащие к крупным магистралям, но и рекреационные территории в крупных мегаполисах, а также сельскохозяйственные угодья. Многие ТМ (эссенциальные элементы) в следовых количествах необходимы для метаболизма, роста и развития растений, тогда как в высоких концентрациях они токсичны для живых организмов. Токсичность ТМ обусловлена их способностью инактивировать ферменты и другие макромолекулы, связываясь с SH-группами, или блокируя существенные группы замещением функционально важных ионов металлов. Кроме того, ТМ инициируют генерацию активных радикалов кислорода (АРК), вызывающих повреждения клеточных структур. В ответ на токсические уровни ТМ растения синтезируют Цис-богатые, металл-связывающие пептиды – фитохелатины и металлотионеины, а также реализуют конститутивные или стресс-индуцированные механизмы толерантности. Несмотря на огромный интерес академической науки к данной проблеме мишени токсического действия ТМ и физиологические механизмы адаптации и выживания растений на фоне действия высоких концентраций ТМ еще далеко не выяснены. Так, например, практически не исследовано воздействие ТМ на водный статус растений и не изучены физиологические механизмы поддержания водного гомеостаза в условиях интенсивного техногенного стресса, вызванного избытком ТМ в окружающей среде, не исследовано влияние ТМ на ядерно-цитоплазматические отношения, в частности, на сплайсинг транскриптов пластидных генов. Решение данных проблем является определяющим для понимания стратегии и выяснения механизмов повреждения и выживания растений в экстремальных условиях, чему и посвящен выдвинутый редколлегий цикл работ В.П. Холодовой.

Прежде всего, в выдвинутом на конкурс цикле работ было впервые показано наличие регуляции экспрессии индивидуальных хлоропластных генов ячменя тяжелыми металлами на уровне транскрипции. Ионы трех изученных ТМ активировали скорость транскрипции генов rpl16,  rpl23-rpl2 и ndhA, тогда как ионы меди несколько ингибировали транскрипцию atpH гена. Обнаруженная активация скорости транскрипции может происходить вследствие прямого взаимодействия ионов ТМ с факторами транскрипции, либо также свидетельствовать об участии продуктов этих генов в защите хлоропластов в условиях воздействия стрессорных факторов. Кроме того было установлено, что тяжелые металлы способны вызывать не только изменение скорости транскрипции отдельных хлоропластных генов, но и участвовать в регуляции экспрессии генов на посттранскрипционном уровне, в частности, подавляя сплайсинг их транскриптов. Было показано, что ионы кадмия подавляли созревание пре-мРНК гена rpl16, ингибируя процесс удаления интрона, следствием чего может быть ингибирование трансляции и снижение содержания соответствующего рибосомного белка. Отсюда следует, что сплайсинг пластидных генов является новой ранее неизвестной мишенью действия ТМ.

Далее, впервые представлены убедительные экспериментальные доказательства негативного действия ТМ на водный статус растений. Этот процесс можно рассматривать в качестве одной из мишеней токсического действия тяжелых металлов, что является несомненным приоритетом заявленного цикла статей В.П. Холодовой. Представлены убедительные доказательства того, что в нарушении ТМ водного гомеостаза растений ключевую роль играет повреждение водопоглотительной функции корневой системы. Исследована экспрессия генов аквапоринов, кодирующих белки водных каналов, которые играют важнейшую роль в межклеточном движении воды. Показано, что в отличие от действия избыточного засоления, соли ТМ вызывают необратимое ингибирование интенсивности экспрессии генов аквапоринов, что является одной из серьезных причин нарушения водного гомеостаза в условиях техногенного стресса.

Наконец, было показано, что высокие концентрации ТМ вызывают падение тургора листьев. Нарушение водопоглотительной функции корня у сои, рапса и кукурузы было обусловлено повреждением апикальной части центрального корня. В ответ на это наблюдалась быстрая закладка и массовое формирование боковых корней, что способствовало  выживанию растений на фоне действия ТМ. Авторами сделан важный вывод, согласно которому формирование боковых корней в ответ на повреждающее действие ТМ сопровождалось повышением  водопоглотительной способности корневой системы, стабилизацией водного статуса и выживанием  растений в условиях техногенного стресса.

Выдвинутые на конкурс работы В.П. Холодовой привлекли внимание специалистов физиологов растений, они хорошо цитируются и, вне всякого сомнения, достойны присуждения премии Издательства  МАИК «Наука/Интерпериодика».