Физиология растений – наука о функционировании растительного организма – одно из важнейших направлений работы сразу двух институтов Карельского научного центра РАН. На конференции результаты своих изысканий представили ведущий научный сотрудник Института биологии КарНЦ РАН Татьяна Шибаева, главный научный сотрудник Института леса КарНЦ РАН Наталия Галибина и младший научный сотрудник Института леса КарНЦ РАН Ирина Теслюк.
Влияние аномальных свето-темновых циклов на рост растений
Доктор биологических наук Татьяна Шибаева выступила с результатами исследования, посвященного изучению возможностей управления ростом и развитием растений в закрытых системах с помощью аномальных свето-темновых циклов – режимов смены дня и ночи, несвойственных природным условиям.
Ведущий научный сотрудник Института биологии КарНЦ РАН Татьяна Шибаева
Ученые Института биологии КарНЦ РАН доказали, что аномальные свето-темновые циклы могут положительно влиять на рост и развитие растений. Цикл свет/темнота характеризуется двумя факторами: продолжительностью цикла (периодом) и отношением времени освещения ко времени действия темноты (соотношение свет/темнота). Цикл считается нормальным, если его период равен обычному периоду суточного цикла (24 ч), в противном случае его называют аномальным (например, 8/4 ч или 24/12 ч). В ряде работ показано, что аномальные свето-темновые циклы, включая круглосуточное освещение, способны оказывать на растения положительный эффект (ускорять рост и развитие, увеличивать накопление ценных метаболитов и снижать содержание нежелательных антинутриентов, например, нитратов) и при этом уменьшать энергозатраты на единицу продукции.
Биологическая природа данного явления пока недостаточно изучена, хотя в ходе экспериментов с аномальными свето-темновыми циклами стало понятно, что растения сталкиваются с новым видом стресса – фотопериодическим стрессом.
– В естественных условиях его нет, так как в обычном суточном 24-часовом цикле смена дня и ночи происходит всегда однократно. Этот вид стресса пока мало изучен, однако заслуживает самого пристального внимания. Принципиально, что последствия стресса не обязательно являются негативными, что, в частности, породило в рамках классической теории стресса понятие эустресса – положительного, полезного стресса – в противоположность дистрессу – отрицательному, вредному стрессу, – отметила Татьяна Шибаева.
Управление развитием древесины на молекулярном уровне
Исследования доктора биологических наук Наталии Галибиной посвящены изучению молекулярных механизмов, регулирующих формирование тканей ствола древесных растений. Их понимание может стать ключом к эффективному управлению процессом образования и развития древесины – ксилогенезом.
Главный научный сотрудник Института леса КарНЦ РАН Наталия Галибина
В рамках выступления на конференции Наталия Галибина представила роль особых белков – транспортеров сахаров семейства SWEET – в регуляции продуктивности древесных растений. Известно, что эти белки помогают транспортировать сахарозу и глюкозу через растительные мембраны и участвуют в распределении углеродных потоков между фотосинтезирующими листьями и формирующейся древесиной. В качестве объекта исследования была использована береза повислая, в том числе ее форма Betula pendula var. carelica – карельская береза.
Ученые Института леса КарНЦ РАН впервые продемонстрировали роль транспортеров SWEET в распределении сахаров, образующейся в листьях в процессе фотосинтеза, между формирующимися тканями ксилемы (древесины) на примере взрослых растений в натурных условиях.
– Таким образом, на разных этапах ксилогенеза – в активный период и поздние стадии – транспортеры SWEET можно рассматривать как индикаторы потока сахаров в развивающихся тканях ствола, – подчеркнула Наталия Галибина.
Результаты исследования перспективны для повышения продуктивности растений и получения древесины с заданными свойствами, в том числе узорчатостью, присущей только карельской березе. Ранее ученые провели транскриптомный анализ тканей стебля двух форм березы с различными сценариями образования древесины, который позволил получить новое представление о регуляции этого процесса.
Младший научный сотрудник Института леса КарНЦ РАН, аспирант Ирина Теслюк
Аспирант Ирина Теслюк выступила в рамках конференции с докладом «Изменение редокс-статуса на ключевых этапах соматического эмбриогенза у Picea Abies». Исследование вносит вклад в разработку метода массового получения уникальных генотипов ели европейской – одного из важнейших лесообразующих видов в Карелии.
