Стали известны итоги первого совместного конкурса Российского научного фонда и правительства Санкт-Петербурга. В число победителей вошли проекты двух биологов Санкт-Петербургского государственного университета.
Рис 1. Бурые водоросли, из которых учёные СПбГУ выделяют флоротаннины. Снимок сделан у побережья Кандалакшского залива Белого моря.
Одним из победителей стал проект «Структурное разнообразие и биологическая активность флоротаннинов бурых водорослей Арктического региона России» доцента кафедры физиологии и биохимии растений, кандидата биологических наук Елены Тараховской.
Флоротаннины — это специфические вторичные метаболиты бурых водорослей, имеющие фенольную природу. В рамках проекта-победителя учёные СПбГУ планируют выделить и структурно охарактеризовать флоротаннины 20 видов бурых водорослей, обитающих в Арктическом регионе России и Северной Атлантике. Таким образом, будет получена информация о структурном разнообразии флоротаннинов представителей пяти порядков бурых водорослей (Fucales, Laminariales, Ectocarpales, Desmarestiales и Sphacelariales), многие из которых исследуются впервые. Все полученные препараты флоротаннинов будут, в дальнейшем, тестироваться на наличие антибиотической активности.
Как отметила Елена Тараховская, результаты данного исследования существенно обогатят современные представления о механизмах биологической активности флоротаннинов, что не только внесёт существенный вклад в фундаментальную науку, но также будет способствовать развитию соответствующих отраслей аквакультуры и практической медицины.
«Известно, что некоторые флоротаннины ламинариевых и фукусовых водорослей обладают высокой токсичностью в отношении бактерий, патогенных грибков, микроводорослей и вирусов, однако литературные данные по этой теме, в настоящее время, очень фрагментарны и часто противоречивы. В ходе данного проекта к разработке этой темы впервые применяется систематический подход, включающий в себя одновременное исследование содержания, структуры и биологической активности флоротаннинов, полученных из водорослей разных таксономических групп. Таким образом мы рассчитываем определить наиболее перспективные виды бурых водорослей, которые могут служить источником эффективных препаратов флоротаннинов», — уточнила доцент кафедры физиологии и биохимии растений.
Она добавила, что в настоящее время реализация проекта проходит по намеченному плану. Сейчас идёт полевой этап исследований: участники проекта находятся в экспедиции на Белом море и собирают материал (бурые водоросли) для последующей лабораторной работы. Собранные растения фиксируются и, в дальнейшем, будут использованы для получения флоротаннинов.
Для выполнения проекта планируется использование Научного парка СПбГУ: ресурсных центров «Развитие молекулярных и клеточных технологий», «Методы анализа состава вещества» и «Культивирование микроорганизмов». Номер гранта РНФ 22-24-20039.
Рис. 2. Строение апикальной меристемы с единственной и несколькими апикальными инициалями (АИ) у папоротниковидных и плауновидных. A-E продольные срезы апикальных меристем папоротников Pteridium aquilinum (A), Dryopteris carthusiana (B), Athyrium filix-femina (C) и плаунов Selaginella kraussiana (D), Huperzia selago (E). F-J - схемы зональной структуры апикальных меристем, P. aquilinum (F), D. carthusiana (G), A. filix-femina (H), S. kraussiana (I), Huperzia selago (J). K-N - последовательные клеточные деления в мерофитах — производных единственной АИ в апикальной меристеме P. aquilinum (K), D. carthusiana (L), A. filix-femina (M) и S. kraussiana (N). На рисунках F-J арабскими цифрами указано число периклинальных делений поверхностных клеток, на рисунках K-N границы мерофитов обозначены сплошной линией, а границы клеток, являющиеся производными каждого из мерофитов - пунктирной линией. Здесь AI - единственная АИ или группа апикальных инициалей, SI - поверхностные призматические клетки, SSI - подповерхностные клетки, CZ - чашевидная зона, LAC - апикальная клетка листа, pith - сердцевина, сх - кора, LP - зачатки листьев, CNZ - центральная часть АМП, PZ - периферическая часть АМП. Масштабная линейка 50 мкм.
Вторым проектом-победителем стала работа «Клеточные и молекулярно-генетические аспекты эволюции органогенеза у хвощовых (Equisetophytina, Polypodiopsida)» доцента кафедры ботаники, кандидата биологических наук Марины Романовой.
«Появление специализированных для фотосинтеза органов — листьев, произошедшее вскоре после выхода растений на сушу явилось важнейшим событием как в морфологической эволюции растений, так и в экологии Земли. Однако и на сегодняшний день вопрос о способе их возникновения в разных таксонах растений остаётся дискуссионным. Использование молекулярно-генетических методов дало качественно новый уровень понимания того, как образуются и развиваются листьев. Но на сегодняшний день объектами таких исследований является небольшое число модельных цветковых растений, поэтому полученные результаты не могут интерпретироваться в эволюционном контексте. Поэтому исследование молекулярно-генетической регуляции образования листьев у «немодельных» представителей эволюционно древних растений исключительно важно для понимания того, какие регуляторные изменения отвечали за усложнение строения растений в ходе их эволюции», — подчеркнула Марина Романова.
Она заметила, что листья современных хвощей мелкие, чешуевидные и не фотосинтезирующие, что рассматривается как результат поэтапной редукции, произошедшей у ископаемых хвощовых (Sphenophyllopsida, или клинолистов). Поэтому одна из задач проекта-победителя — постараться выявить какие различия в молекулярно-генетической регуляции могли привести к такой редукции листьев. Основными методами в данном проекте будут методы анатомии растений (световая и трансмиссионная электронная микроскопия) и методы биоинформатики.
«Главная особенность развития растений по сравнению с животными — так называемый открытый рост, то есть способность расти и формировать новые органы в течение всей жизни. Эта особенность реализуется благодаря деятельности апикальных меристем — организованных популяций делящихся клеток, расположенных на верхушках побегов и корней. Способность к открытому рост унаследована растениями от водорослевых предков, апикальная меристема которых состоит из единственной апикальной инициали. Такой же структурный тип апикальной меристемы побега ((АМП), называемый моноплексным), характерен для некоторых плауновидных и большинства папоротниковидных — представителей эволюционно древних групп растений. Это позволило предположить, что моноплексная АМП исходна для высших растений», — рассказала доцент кафедры ботаники.
По словам Марины Романовой, поскольку АМП играет исключительную роль формировании побеговых систем (то есть надземной части растений), изучение её структуры и функционирования у представителей разных эволюционных групп растений сможет прояснить дискуссионные вопросы их эволюции. Поэтому второй задачей проекта будет исследование клеточных аспектов функционирования АМП хвощовых (Polypodiophyta, Equisetales), папоротниковидных (Polypodiophyta, Polypodiales) и плауновидных (Lycopodiophyta, Selaginellales) относящейся к моноплексному (с единственной апикальной инициалью) структурному типу и плауновидных (Lycopodiophyta, Lycopodiales) с АМП симплексного (с несколькими апикальными инициалями) структурного типа методами световой и трансмиссионной электронной микроскопии. В ходе выполнения этой задачи будет использоваться метод картирования клеточных линий с целью выявить связь неравных периклинальных клеточных делений в последовательных сегментах единственной АИ с дифференцировкой клеток на ультраструктурном уровне и получить новые данные о симпластической (морфология и плотность распределения плазмодесм) структуре АМП моноплексного и симплексного типов.
Исследования будут проводиться на базе ресурсного центра СПбГУ «Развитие молекулярных и клеточных технологий». Номер гранта РНФ 22-24-20049.
