|
Руководитель: профессор, доктор биологических наук С.С.Медведев
Состав группы: к.б.н. Г.А.Пожванов, к.б.н., в.н.с. Д.В.Суслов к.б.н., доц. Г.Н.Смоликова, к.б.н., доц. Е.И.Шарова, к.б.н. Т.Е.Билова, инж. А.А. Липчинский, асп. М.П. Банкин, асп. М.А. Нюкалова
Направления работы:
1. Анализ клеточных механизмов и молекулярных основ становления полярности растительных организмов.
2. Гравитационная биология растений.
3. Кальциевая сигнальная система растений.
4. Механизмы гравитропической реакции растений.
Гравитация является одним из наиболее важных поляризованных факторов внешней среды, определяющих развитие растительных организмов в пространстве. Каждое растение способно "оценивать" свое положение относительно вектора силы тяжести и при необходимости корректировать его за счет поляризованного роста. Ключевой ответной реакцией растения на действие силы тяжести является гравитропизм, т.е. направленный рост органов относительно вектора гравитации. Актуальность анализа механизмов гравитропической реакции растений заключается в том, что гравитропизм, в сочетании с фототропизмом и гидротропизмом, определяет оптимальное положение побега и корня в пространстве относительно солнечного света, источников воды и минеральных солей. Понимание механизмов ориентации растительных организмов относительно вектора силы тяжести позволит предложить эффективные технологии растениеводства и новые способы выращивания растений в условиях микрогравитации на орбитальных космических станциях и при длительных полетах человека в космосе.
Основная цель работы: Выяснить роль цитоскелета, активных форм кислорода (АФК), кальция и механики клеточной стенки в механизмах ориентации растений в пространстве. Изучить ростовые процессы в условиях моделированной микрогравитации (3-D клиностатирования). Применение конфокальной микроскопии и трансгенных линий арабидопсиса, делающих возможной прижизненную визуализацию актина и тубулина, позволит установить роль цитоскелета в гравитропической реакции. При помощи газовой хроматографии в сочетании с масс-спектрометрией будет проведен метаболомный анализ динамики низкомолекулярных соединений растений арабидопсиса при гравитропизме. Применение методов хемометрики позволит выявить конкретные метаболиты, участвующие в гравитропизме. Генерацию АФК планируется исследовать гистохимическим методом с использованием флуоресцентных зондов и с помощью электронного парамагнитного резонанса. Для выяснения биофизических механизмов контроля растяжения клеток в ходе гравитропической реакции будут измерены механические свойства клеточных стенок.
Текущие гранты группы:
1. Грант РФФИ № 14"04"01624а «Клеточные основы полярного роста растений». Руководитель – С. С. Медведев (2014-2016).
2. НИР СПбГУ НИР СПбГУ 1.38.67.2014. (2014-2016) Мероприятие 2. «Механизмы ориентации растений в пространстве относительно вектора силы тяжести». Руководитель – С.С. Медведев.
3. Программа DAAD–СПбГУ «Дмитрий Менделеев»: проект «Исследование метаболических перестроек в ходе гравитропической реакции арабидопсиса» (2016). Руководитель – Г.А. Пожванов
Методы исследований: Идентификация органических соединений методами жидкостной (Agilent LC 1200) и газовой хроматографии – масс-спектрометрии (Agilent 6850 GC / Agilent 5975 VL MSD), спектрофотометрии и спектрофлуориметрии. РАМ-флуориметрия, кондуктометрия и ионометрия. Флуоресцентные зонды. Лазерная сканирующая конфокальная микроскопия и световая микроскопия. Высокочувствительные методы регистрации ростовых процессов. Метаболомика, Протеомика. Хемометрика.
Сотрудничество с другими научными организациями:
Россия, Санкт-Петербург, БИН им. В.Л.Комарова, лаборатория аналитической фитохимии, зав.лаб. – к.б.н. А.Л.Шаварда
Тема: Анализ жирнокислотного состава фосфолипидов.
Показано, что цитокинины влияют на жирнокислотный состав фосфолипидов клеточных мембран.
Россия, Санкт-Петербург, Институт физиологии им И.П.Павлова, лаборатория физиологии возбудимых мембран, зав.лаб. – проф., д.б.н. Б.В.Крылов
Тема: Визуализация актинового цитоскелета в корнях арабидопсиса.
На лазерном сканирующем конфокальном микроскопе Carl Zeiss LSM 710 (ЦКП "Конфокальная микроскопия") проводятся эксперименты по визуализации актинового цитоскелета, микротрубочек и пластид в проростках арабидопсиса.
Россия, Санкт-Петербург, Всероссийский институт растениеводства им. Н.И.Вавилова, отдел биотехнологии, зав.отделом – д.б.н. Т.А.Гавриленко
Тема: Анализ морфофизиологических показателей ежевики, малины и земляники при длительном хранении in vitro.
Исследована динамика уровня свободного пролина, хлорофиллов, аскорбиновой кислоты, пероксида водорода и активности пероксидаз в микрорастениях ежевики, хранящихся в условиях in vitro при +4°С. Изучена взаимосвязь между изменением содержания пероксида водорода и активностью пероксидаз во время хранения in vitro микрорастений ежевики при +4°С.
Россия, Москва, Институт физиологии растений им К.А.Тимирязева, лаборатория роста и развития им. М.Х.Чайлахяна, зав.лаб. – проф., д.б.н. Г.А.Романов
Тема: Механизм действия цитокининов.
Установлено, что механизм действия цитокининов может быть связан с активаций фосфолипазы D.
Czech Republic, Praha, Institute of Experimental Botany of the Academy of Sciences, Laboratory of Signal Transduction, head – RNDr. Jan Martinec, CSc.
Тема: Мембранный транспорт ионов Са.
Впервые на мембранных везикулах, выделенных из растительных клеток, выявлено, что фосфатидные кислоты обладают свойствами кальциевого и протонного ионофоров.
Основные публикации:
1. Pozhvanov G. A., Gobova A. E., Bankin M. P., Vissenberg K., Medvedev S. S. Ethylene is involved in the actin cytoskeleton rearrangement during the root gravitropic response of Arabidopsis thaliana. Russian Journal of Plant Physiology. 2016. Vol. 63. No. 5.
2. Smolikova G.N., Shavarda A.L., Alekseichuk I.V., Chantseva V.V., Medvedev S.S. The metabolomic approach to the assessment of cultivar specificity of Brassica napus L. seeds. // Russian Journal of Genetics: Applied Research. 2016. Vol. 19, No. 1, pp. 121–127.
3. Смоликова Г.Н., Медведев С.С. Фотосинтез в семенах хлороэмбриофитов // Физиология растений. 2016. Т. 63, № 1. С. 3-16. (обзор).
4. Смоликова Г.Н., Медведев С.С. Каротиноиды семян: синтез, разнообразие и функции // Физиология растений. 2015. Т.62, №1. С. 3-16. (обзор).
5. Lipchinsky A. Osmophoresis - a possible mechanism for vesicle trafficking in tip-growing cells. Physical Biology 2015, 12(6): 066012.
6. Demidchik V., Straltsova D., Medvedev S.S., Pozhvanov G.A., Sokolik A., Yurin V. Stress-induced electrolyte leakage: ion-channel mechanism and potential roles in programmed cell death and metabolic adjustment // Journal of Experiment Botany. 2014. Vol. 65, No. 5, pp. 1259–1270.
7. Kudoyarova G. R., Korobova A. V., Akhiyarova G. R., Egutkin N. L., Medvedev S. S., Veselov S. Yu. Accumulation of cytokinins in roots and their export to the shoots of wheat plants treated with protonophore carbonyl cyanide m-chlorophenylhydrazone (CCCP) // Journal of Experiment Botany. 2014. Vol. 65, N. 9. P. 2287–2294.
8. Медведев С. С. Полярность и ее роль в регуляции роста и морфогенеза растений. Тимирязевское чтение. – СПб.: Наука, 2013. 77 с (монография).
9. Lipchinsky A., Sharova E.I., Medvedev S.S. Elastic properties of the growth-controlling outer cell walls of maize coleoptile epidermi // Acta Physiologiae Plantarum. 2013. Vol. 35. P. 2183–2191.
10. Пожванов Г. А., Суслов Д. В., Медведев С. С. Перестройки актинового цитоскелета в ходе гравитропической реакции корней арабидопсиса // Цитология. 2013. T. 55, № 1. С. 28–35.
11. Lipchinsky A. How do expansins control plant growth? A model for cell wall loosening via defect migration in cellulose microfibrils // Acta Physiologiae Plantarum. 2013. Vol. 35. P. 3277-3284
12. Пожванов Г. А., Шаварда А. Л., Медведев, С. С. Метод количественного анализа ИУК в DR5::GUS трансгенных растениях арабидопсиса // Физиология растений. 2013. Т. 60 (3). C. 446–451.
13. Шарова Е. И., Билова Т. Е., Медведев С. С. Аксиальное изменение свойств апопласта в зоне растяжения мезокотиля кукурузы // Физиология растений. 2012. Т. 59. № 4. С. 610-618.
14. Медведев С. С. Механизмы формирования и физиологическая роль полярности в растениях // Физиология растений. 2012. Т. 59. № 4. С. 543-556 . (обзор).
15. Медведев С.С. Кальциевая сигнальная система // Физиология растений. 2005. Т.52, № 2. С.282-305 (обзор).
16. Медведев С. С., Романов Г. А. Фитогормоны: почему органы растений действуют согласованно // Биология в школе. 2012. N 10. С. 3-30.
17. Medvedev S.S., Markova I.V. Role calcium ions in plant growth and mechanism of IAA action // Phytohormones in Plant Biotechnology and Agriculture. Kluwer Academic Publishers. 2003. P. 157-169 (review).
18. Medvedev S.S. The nature of polarity in plants // Biologija (Vilnius). 1994. N 3. P. 99-106 (review).
19. Medvedev S.S., Markova I.V. How can the electrical polarity of axial organs regulate plant growth and IAA transport? // Physiologia Plantarum. 1990. Vol. 78. N 1. P. 38-42.
| 
