Зав. лабораторией д.б.н. Макарова Людмила Евгеньевна

e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

ФОТО сотрудников лаборатории нынешнего состава
Cлева направо: н.с., к.б.н.О.В. Рыкун; гл.н.с., профессор, д.б.н. А.С. Романенко; гл.н.с., д.б.н. А.К. Глянько; с.н.с., к.б.н. М.Г. Соколова; с.н.с.,к.б.н. Г.П. Акимова; д.б.н. Л.Е. Макарова (зав.лаб.); в.н.с.,д.б.н. Л.А. Ломоватская; вед.инж.,к.б.н. Г.Г. Васильева; н.с.,к.б.н. А.А. Ищенко

Лаборатория была создана в 1962 году и начала работать под руководством доктора биологических наук, профессора Коровина Аркадия Ивановича. В 1962-1970 годах сотрудниками лаборатории ( Н.И. Бакуменко, А.К. Винтер, В.А. Воробьев, А.К. Глянько, Т.С. Гранитова, Д.А. Дульбинская, Л.И. Жучилин, И.Н. Фролов и др.) выполнен большой цикл работ по изучению роли элементов минерального питания в холодо- и заморозкоустойчивости культурных растений. Было изучено действие и последействие этих экстремальных факторов на рост, развитие и продуктивность различных сельскохозяйственных культур и сортов растений. Установлены изменения в поглощении и распределении минеральных элементов, отклонения в азотном, фосфорном обменах и водном балансе растений. Были намечены пути смягчения отрицательного действия низких положительных температур и заморозков путем регулирования условий минерального питания растений. Подобное комплексное изучение физиологических особенностей минерального питания культурных растений при действии экстремальных температур было проведено впервые в нашей стране и за рубежом. Во многом этому способствовало функционирование при Институте станции исскуственного климата (фитотрона).

Лаборатория физиологии устойчивости растений в 1966 г.
На снимке:
Верхний ряд (слева-направо): Л.И. Жучилин, аспирант; И.Н. Фролов, аспирант; А.К. Глянько, аспирант; Э.А. Маричева, ст. лаборант; А.К. Винтер, аспирантка; В.А. Воробьев, мл. научный сотрудник; М.И. Хабардин, ст. лаборант.
Нижний ряд (слева-направо): О.В. Колмакова, ст. лаборант; И.А. Клевцова, рабочая биобазы в Ново-Ленино; А.И. Коровин, зав. лабораторией, д.б.н., проф.; А.Д. Кушманова, ст. лаборант; В.А. Горбунова, аспирантка, преподаватель Иркутского пединститута; А.С. Шилова, рабочая биобазы в Ново-Ленино; Н.И. Бакуменко, аспирантка.

О.П. Родченко. Начало 1970х годов. (Зав. лабораторией в 1970-1988 гг.)

В 70-80-х годах сотрудниками лаборатории (Г.П. Акимова, Е.А. Маричева, Р.Г. Скворцова, Л.Е. Макарова, О.В. Колмакова и др.) под руководством доктора биологических наук, профессора Родченко Октябрины Павловны  изучена роль ростовых процессов клетки в холодоустойчивости культурных растений. Были выяснены сортовые различия процессов роста и обмена веществ в корне при низкой температуре у разных сортов и гибридов кукурузы. На основании этих исследований получен ряд патентов России на методы оценки растений на холодо-, заморозко- и засухоустойчивость растений. Разработана обобщенная схема отбора селекционного материала. В этот же период под руководством кандидата биологических наук Василия Александровича Воробьева активно велись лабораторные и полевые исследования влияния абиотических факторов среды (низкие температуры, условия минерального питания) и различных видов и штаммов ризобий  на нодуляцию бобовых растений. Испытаны штаммы клубеньковых бактерий селекции ВНИИСХМ (г. Санкт-Петербург) на возможность их применения в условиях Восточной Сибири.

С 1988 года и по 2012 г. лаборатория, возглавлявшаяся доктором биологических наук Анатолием Константиновичем Глянько, работала в основном  по проблеме симбиотической азотфиксации. Исследования данного периода времени были направлены на изучение физиологических и биохимических механизмов формирования азотфиксирующего аппарата у бобовых растений при действии экстремальных факторов на начальных этапах бобово-ризобиального взаимодействия. Впервые изучены и определены роль активных форм кислорода (Н₂О₂, О₂)   и азота (NO) в процессах бобово-ризобиального симбиоза на его на его начальных стадиях и обнаружены ароматические соединения (N-фенил-2-нафтиламин и фталаты) в корневых экссудатах бобовых негативного действия.

С 2012 г. руководство лабораторией осуществляется  доктором биологических наук Макаровой Людмилой Евгеньевной. Начиная с  2012 г., научные темы лаборатории  расширились исследованиями растительно-микробных взаимодействий, ведущих к патогенезу, поскольку одной из целей исследований лаборатории является выяснение сходства и различий в стратегиях вирулентности фитопатогенов и микросимбионтов (мутуалистов) в начальные периоды формирования растительно-микробных взаимодействий. В числе объектов исследований сотрудников  лаборатории - сигнальные молекулы и сигнальные системы при участии НАДФН, NO , Ca²⁺, цАМФ, аденилатциклаз, принадлежащие как макро- , так и микропартнерам. Учитывая, что растения в своей ризосфере  через комплекс корневых экссудатов способны регулировать метаболизм окружающей микрофлоры, это определило возникновение еще одного направления - изучения роли физиологически активных компонентов корневых экссудатов – фенольных соединений – в сигналинге и вирулентности бактерий.

Основные направления исследований

- Влияние кислородных (АФК) и азотных (АФА) радикалов и антиоксидантных и прооксидантных систем растения-хозяина на процессы инфицирования бактериями разных типов взаимоотношения с растением (мутуалисты, антагонисты).

- Изучение роли эндогенных и экссудированных в ризосферу фенольных соединений гороха на начальных стадиях бобово-ризобиального симбиоза при стрессовых воздействиях.

- Изучение активности компонентов аденилатциклазных систем  (АСС) макро- и микро-партнеров на начальных этапах формирования их взаимоотношений и регуляторного действия  ароматических компонентов корневых экссудатов гороха на сигналинг и вирулентность бактерий с различной стратегией взаимодействия с растением-хозяином.

 - Изучение взаимодействия пероксидазной системы  с фитогормонами (ИУК, цитокинины) и фенольными соединениями на стадиях узнавания, инфицирования и нодуляции  при развитии симбиотических взаимоотношений гороха с клубеньковыми бактериями и ассоциативными микроорганизмами.
 

Основные результаты

- Низкая положительная температура отрицательно сказывается на темпах развития бобовых растений, увеличивает период появления клубеньков и уменьшает их количество, снижает интенсивность азотфиксации.

- Установлен феномен регулирующего влияния ризобиальной инфекции на содержание АФК и АФА в тканях  корня растения-хозяина, который заключается в антагонистическом или синергическом действии клубеньковых бактерий на АФК (НАДФН-оксидаза) и АФА-генерирующие системы корней растения-хозяина.  Инфицирование проростков гороха клубеньковыми бактериями снижает уровень оксида азота (NO) в корнях, усиленная генерация которого инициируется неблагоприятными экзогенными воздействиями. Синергическое  действие ризобиальной инфекции на генерацию АФК и АФА наблюдается при действии патогенной бактерии, гербицида параквата. Усиление или подавление АФК и АФА-генерирующих систем  под влиянием ризобиальной инфекции свидетельствует, по-видимому, о разных метаболических путях воздействия биотических и абиотических факторов на синтез растением-хозяином активных форм кислорода и азота.

- Начальные этапы инфицирования корней ризобиями находятся под контролем ИУК и цитокининов, содержание которых существенно возрастает при инокуляции; низкая положительная температура снижает содержание фитогормонов, а также митотическую активность клеток корня и замедляет формирование эффективного клубенька.

- Проявление мутации, приводящее к нарушению способности образовывать клубеньки, зависит от гормонального статуса корня, в частности, от концентрации ИУК, обеспечивающей закладку клубеньковой меристемы.

- Температура среды и инокуляция проростков гороха клубеньковыми бактериями влияет на состав и содержание фенольных соединений в корнях и в корневых экссудатах; наиболее липофильная часть "растворимых" эндогенных фенольных соединений корней растения-хозяина действует на размножение проникших в ткани корня бактерий, а также участвует в регуляции уровня перекисного окисления липидов в клетках корня. Показана связь между зависимым от температуры изменением уровня ПОЛ и влиянием на него фенольных соединений, антиоксидантные свойства которых проявляются в липофильных системах окисления в присутствии аскорбата железа. Установлено, что при отсутствии света и пониженной температуре фенольные соединения корневых экссудатов могут лимитировать размножение ризобий в ризосфере.

- Разработан проект “Бактериальные биопрепараты – экологически чистые эффективные биоудобрения”. Проект неоднократно представлялся на областных выставках “Инновации для экономики и социальной сферы” (Иркутск, 2005 – 2009 гг). Показано, что ризобактерии (Azotobacter, Bacillus), входящие в состав бактериальных биопрепаратов (Азотобактерина, Фосфобактерина, Кремнийбактерина), обладают ростстимулирующей активностью, способствуют адаптации растений к гипотермии, восстановлению скорости роста после холодового воздействия и улучшению состава почвенной микрофлоры; повышению урожая и его качества у овощных и зернобобовых культур.

  - Совокупность полученных лабораторией данных свидетельствует об существенных изменениях в метаболизме растения-хозяина в ответ на инокуляцию ризобиями. При этом реакция на действие ризобий  восприимчивых и невосприимчивых к ризобиальной инфекции зон корня бобового растения различна. На начальных этапах симбиотического взаимодействия биологически активные вещества растения – фитогормоны, антиоксидантные ферменты (каталаза, пероксидаза), АФК, АФА и эндогенные фенольные соединения с про- и антиоксидантной активностью, участвуют в механизмах, которые регулируют проникновение ризобий в ткани корня и последующие этапы инфицирования, и обеспечивают необходимую защиту от избытка бактерий.

 - На основании полученных данных выдвинута гипотеза об активном участии растения-хозяина в регуляции инфекционного и нодуляционного процессов с участием фитогормонов, фенольных соединений, кислородных и азотных радикалов и нарушение этой регуляции при действии экстремальных экзогенных и эндогенных факторов.

-  Сотрудниками лаборатории за последние 10 лет защищены 5 кандидатских и 2 докторские диссертации.

Темы для сотрудничества

Изучение физиологической и биохимической роли АФК, АФА, фитогормонов, фенольных соединений и аденилатциклазной сигнальной системы в процессах жизнедеятельности растений и формировании фито-микробных взаимодействий.