Лаборатория роста и развития растений

История лаборатории

С целью развития исследований в области физиологии и биохимии растений решением Президиума АН БССР в 1951 г. в Институте биологии на базе Отдела физиологии растений были созданы лаборатория хлорофилла во главе с академиком Т. Н. Годневым и лаборатория физиологии и биохимии растений, заведование которой было возложено на кандидата биологических наук В. М. Терентьева. В последующем название лаборатории физиологии и биохимии растений изменялось: лаборатория физиологии питания растений, лаборатория физиологии питания и водообмена растений, а с 1989 г. – лабо­ратория роста и развития растений. С 1951 по 1978 г. лабораторией заведовал доктор биологических наук, профессор, лауреат Государственной премии БССР В. М. Терентьев. С 1979 г. лабораторией руководит академик Н. А. Ламан.
С момента организации лаборатории основное внимание в ис­следованиях было сосредоточено на физиологическом обосновании оптимальных условий минерального питания, водного и светового режимов, определении потенциала растений в различных условиях внешней среды с целью управления их жизнедеятельностью. Тематика лаборатории была тесно связана с решением проблемы полегания хлебных злаков, особенно в связи с развернувшейся в послевоенные годы масштабной осушительной мелиорацией и использованием торфяно-болотных почв.
Большой вклад в развитие исследований лаборатории в 1960– 1980-е гг. внесли доктор биологических наук профессор В. М. Терентьев, доктор биологических наук Л. Г. Емельянов, кандидаты биологических наук Н. Н. Стасенко, Р. И. Царева, Л. Л. Кошелева, М. Д. Минченкова, Н. Б. Головнева, Ж. И. Козлова, Т. П. Смирнова, С. А. Каллер, О. В. Шуцкая, В. Д. Раковский, Т. П. Суровая, К. В. Бахнова, Н. Н. Власова, Д. В. Федюнькин, И. И. Горелик, В. Н. Прохоров, И. Н. Путырский, Г. Л. Ермоленко, Р. С. Поплавская, С. И. Будай, научные сотрудники Л. Н. Коновалова, С. А. Анкуд, А. И. Макаров, Г. С. Шоломицкая, М. Б. Ураева, Е. В. Стратилатова, С. И. Росоленко, И. В. Тимофеева и др.
В 2005 г. к лаборатории присоединена тематическая группа хи­мической регуляции роста и развития растений, созданная в 1980 г. на базе лаборатории химической регуляции роста и развития растений, организованной в 1958 г. доктором биологических наук профессором С. М. Маштаковым, возглавлявшим ее до 1970 г. Под руководством С. М. Маштакова создана научная школа в области физиологии регуляции роста и развития растений – доктора биологических наук, профессора А. П. Волынец, В. П. Деева, Н. А. Ламан, кандидаты биологических наук В. А. Войнило, А. Ф. Гуз, В. Н. Корнелюк, Г. П. Кудрявцев, П. А. Мощук, И. И. Паромчик, З. П. Паршакова, Р. А. Прохорчик, В. А. Щербаков и др. Большой вклад в развитие этого направления внесли кандидаты биологических наук А. Н. Веденеев, Т. Н. Зайцева, Е. И. Левчик, Ж. Э. Мазец, И. В. Павлова, Н. В. Санько, Э. И. Степанова, З. И. Шелег, научные сотрудники Н. Ф. Данилович, Л. Н. Мельникова, Р. А. Цытович и др.
В 2013 г. в состав лаборатории в форме тематической группы вошли сотрудники бывшей лаборатории экологии растений: главный научный сотрудник (работал с 2013 по 2014 г.) член-корреспондент НАН Беларуси Б. И. Якушев, кандидаты биологических наук Т. А. Будкевич и Ж. М. Анисова, научный сотрудник М. М. Сак. В 2019 г. к лаборатории роста и развития растений была присоединена лаборатория оптимизации минерального питания, и в ее состав влились научные сотрудники А. Н. Гриц, Е. Н. Карасева, Т. Б. Мака­рова, Е. Н. Олешук, А. Л. Ольшанникова, Е. И. Рыбинская.

Штат лаборатории

В настоящее время в лаборатории работают член-корреспондент НАН Беларуси, доктор биологических наук, доцент В. Н. Прохоров, кандидаты биологических наук Ж. М. Анисова, доцент Ж. Н. Калацкая, научные сотрудники М. М. Сак, Е. Н. Олешук, А. Н. Гриц, А. В. Бабков, К. Р. Кем, Е. Н. Карасева, О. В. Лемеза, М. А. Братанова, Е. И. Рыбинская, Е. В. Минчук, Н. И. Величко, К. М. Герасимович, И. А. Овчинников, А. В. Усик, Н. В. Балюк. В аспирантуре обучаются Н. А. Еловская.

Основные направления научных исследований и научно-технической деятельности:

• физиолого-биохимические и молекулярные механизмы формирования адаптивных реакций растений как фундаментальная основа разработки способов поддержания их высокой продуктивности в изменяющихся условиях среды;.
• поиск эффективных методов направленного воздействия на растения с целью изменения состава и содержания фармакологически ценных соединений, оценка ресурсного потенциала инвазионных видов растений по содержанию биологически активных веществ;
• разработка физиологически активных соединений в форме нанокомпозитных составов или включенных в биополимерную матрицу как инновационного инструмента управления продуктивностью и устойчивостью растений;
• разработка инновационных технологий создания субстратов и органо-минеральных добавок для выращивания растений в защищенном грунте и антропогенных ландшафтах на основе природных минералов (трепел, цеолиты) и отходов биотехнологических производств (гидролизный лигнин, послеспиртовая и последрожжевая барда и др.).

Результаты фундаментальных исследований:

• в результате комплексного исследования ассоциативных ми­кроорганизмов – бактерий антагонистов рода Bacillus показана их высокая приживаемость в субстратах и ризосфере растений, а также способность оказывать регулирующее действие на состав почвенных микробоценозов путем подавления развития патогенов. Установлено, что внесение в субстрат отдельных штаммов Bacillus повышает пищевую ценность зеленных культур. Выявлены изменения антиоксидантного статуса растительной клетки, приводящие к повышению устойчивости корневой системы проростков ячменя к засолению при действии некоторых штаммов бактерий как отдельно, так и в комплексе с фитогормонами. Получены данные, указывающие на опосредованную защиту от Х-вируса рассады картофеля, выращиваемой на ионообменном субстрате, в состав которого входят элиситор хитозан и бак­терии рода Bacillus;
• выявлено воздействие синтезированных нано- и субмикрометровых частиц полисахаридов (пектинов, хитозанов) на всхожесть и биометрические показатели проростков сельскохозяйственных культур. Показано, что пектинат кальция с транс-коричной кислотой и хитозан, сшитый цитратными анионами с обработкой глутаровым альдегидом, могут быть перспективными носителями регуляторов роста или средств защиты растений;
• при исследовании обработки семян высокочастотным элек­тромагнитным полем и плазмой высокочастотного разряда установлено, что обработка электромагнитным полем обеспечивает сохранение физиологического качества семян при хранении в неблагоприятных условиях, увеличивает устойчивость растений. Обработка семян клевера лугового высокочастотной плазмой ведет к значительному увеличению биомассы побегов и корней на фоне снижения содержания фенольных соединений и флавоноидов в листьях растений;
• изучены особенности влияния брассиностероидов и их композиций с глифосатом на посевные качества обработанных семян и особенности формирующихся из них проростков рапса, льна-долгунца и ячменя. Выявлены диапазоны концентраций брассиностероидов, в которых наблюдается статистически достоверный максимальный эффект их взаимодействия с ингибирующей рост корневой системы проростков дозой N-фосфонометилглицина. Эти диапазоны практически совпадают по культурам и сортам для каждо­го вида брассиностероидов. Однако характер этих взаимодействий диаметрально противоположен для ростовых процессов у проростков изучаемых культур: у льна-долгунца наблюдается снижение ингибирующего действия глифосата, у ярового ячменя, наоборот, его усиление;
• проведена оценка аллелопатической активности ряда адвентивных видов с высокой инвазионной активностью: борщевика Сосновского, галинзоги мелкоцветковой, золотарника канадского, мелколепестника канадского, недотроги мелкоцветковой, череды олиственной, щавеля конского, эхиноцистиса лопастного. Установлено, что наибольшей биологической активностью обладают экстракты борщевика Сосновского и золотарника канадского, полученные из сухой биомассы листьев, заготовленных в период бутонизации-цветения растений.

Результаты прикладных исследований:

В сотрудничестве со структурными подразделениями института разработаны стратегия и план действий по борьбе с борщевиком Сосновского и другими наиболее опасными инвазивными видами растений на территории Республики Беларусь на 2018–2025 гг. (утв. постановлением Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды Республики Беларусь от 10.08.2018 г.). Проведен ряд научных (разработка технологий применения препаратов избирательного действия), научно-практических (более 600 экспертиз плодородного слоя почвы, снимаемого с земельных участков, отведенных под строительство, на наличие семян борщевика Сосновского) и организационных мероприятий (обучающие отраслевые семинары по вопросам регулирования распространения и численности инвазивных видов растений) по выполнению плана действий по борьбе с борщевиком Сосновского и другими инвазивными видами растений. Совместно с другими подразделениями института издана коллективная монография «Черная книга флоры Беларуси», удостоенная премии Национальной академии наук Беларуси 2020 г. По результатам научно-практического семинара «Стратегия ограничения и искоренения гигантских борщевиков и других опасных инвазивных видов растений» (17–19 сентября 2019 г.) опубликованы материалы и подготовлена брошюра «Методология и способы ограничения распространения гигантских борщевиков» (Ламан, Прохоров, Бабков и др., 2020).

С 2016 по 2020 гг. в рамках заданий государственных научно-технических программ и государственных программ в лаборатории разработано 4 технологии получения агрохимикатов, средств защиты растений и экотехнология повышения иммуноустойчивости первичного материала картофеля в защищенном грунте с сопутствующей научно-технической документацией.
На ее базе организованы и функционируют в институте производства с получением следующей продукции:
• регулятор роста растений «МАКРОФИТУМ, ВС» (ТУ BY 100029064.007-2018; ОПР № 100029064.004/2018);
• удобрения гранулированные бактеризованные (ТУ BY 100029064.008-2018; ОПР № 100029064.005/2018);
• добавки органоминеральные бактеризованные (ТУ BY 100029064.005-2015; ТР BY 100233786.012-2015);
• модифицированные ионообменные субстраты (ЛР №02/2014). Регулятор роста растений «МАКРОФИТУМ, ВС» и удобрения грану­лированные бактеризованные зарегистрированы в государственном реестре средств защиты и удобрений, разрешенных к применению на территории Республики Беларусь.

Разработан и передан для использования УП «Минскзеленстрой» способ подавления одуванчика лекарственного Tаraxacum officinale L. в травостоях городских газонов. За 2019–2021 гг. с использованием указанного способа обработаны газоны в Минске на площади более 150 га. Применение технологии наряду с существенным снижением численности одуванчика лекарственного позволяет уменьшить количество кошений на 30 %, снизить затраты на использование гербицидов и сохранить на обработанных участках покров из многолетних злаков.

Направления инновационной деятельности и предоставляемые услуги:

• Разработка и изготовление искусственных субстратов для размножения и выращивания растений.
• Оценка качества семян при их предпосевной обработке регуляторами роста, адаптогенами, микробиологическими препаратами и факторами физического воздействия.
• Разработка способов экологически безопасного и эффективного использования побочных продуктов биотехнологических производств, разработка технологий и научно-технической документации для их повторного вовлечения в производственные и гражданские обороты.

Основные публикации

1. Коллекция галеги восточной как исходный материал для селекции / Н.А.Ламан, В.Н.Прохоров, С.И.Росоленко, И.В.Тимофеева; Институт экспериментальной ботаники им.В.Ф.Купревича НАН Беларуси. – Минск: Право и экономика, 2011. – 57 с.
2. Химия и биология в таблицах и схемах /Н.А. Копылова. Ростов н/Д: Феникс, 2015. 250 с. – 8-е издание.
3.  Шпаргалка по химии / Н.А. Копылова. Ростов н/Д: Феникс, 2015. 94 с. – (Библиотека школьника).- 7-е издание.
4.  Школьный справочник по химии. / Н.А. Копылова. Изд. 4-е. /Ростов н/Д: Феникс. 2015. — 239 с.
5. Скорина, В.В., Пряно-ароматические и эфирномасличные культуры: учебное пособие / В.В. Скорина, В.Н. Прохоров. – Минск: ИВЦ Минфина, 2018. – 215 с.
6.  Методика проведения искусственной гибридизации нигеллы посевной (Nigella sativa L.): рекомендации для научных работников, преподавателей и студентов / А.Л. Исакова, А.В. Исаков, В.Н. Прохоров – Горки: БГСХА, 2018. – 20 с
7.  Рекомендации по применению на городских газонах препаратов, ингибирующих рост и развитие одуванчика лекарственного / Н.А. Ламан, В.Н. Прохоров А.В. Бабков, М.М. Сак, С.И. Росоленко: Институт экспериментальной ботаники НАН Беларуси.  – Минск : Право и экономика, 2018. – 32
8. Методология и способы ограничения распространения и искоренения гигантских борщевиков / Нац. акад. наук Беларуси, Ин-т эксперим. ботаники им. В.Ф.Купревича ; авторы.: Н. А. Ламан, В.Н. Прохоров, А.В. Бабков, М.М. Сак, А.В. Усик, Е.Н. Олешук, К.М. Герасимович, И.А. Овчинников – Минск, 2019. – 44 с. Тираж – 100 экз.
9. Ламан Н.А., Прохоров В.Н. Способы ограничения распространения и искоренения гигантских борщевиков: обзор современного состояния проблемы // Ботаника (исследования). Вып. 40 / Ин-т эксперимент. бот. НАН Беларуси. – Минск: ИООО «Право и экономика», 2011. – С. 469-489.
10. Смоликова Г.Н., Ламан Н.А., Борискевич О.В. Роль хлорофиллов и каротиноидов в устойчивости семян к абиотическим стрессорам // Физиология растений. – 2011. – Т. 58, № 6. – С. 817-825.
11. Ламан, Н.А. Разработка методик экстракции и количественного определения каротиноидов методом ВЭЖХ в плодах растений / Н.А. Ламан, Н.А. Копылова, В.М.Беляков // Растительные ресурсы. – 2012. Т.48, Вып.3 – С. 469-475.
12. Ламан, Н.А. Разработка и валидация методики определения токоферолов с использованием ВЭЖХ в плодах растений / Н.А. Ламан, Н.А. Копылова, В.М. Беляков // Весцi НАН Беларусi. Сер. бiял. навук. – 2012, № 3. – С. 28-32.
13.  Копылова, Н.А. Исследование условий экстракции водорастворимых и липофильных БАВ из гипантиев шиповника /Н.А Копылова, Н.А. Ламан //Весці Нацыянальнай Акадэміі навук. Сер. біял. навук. — 2013, № 1. — С. 24-29.
14.  Смоликова Г.Н., Задворнова Ю.В., Ламан Н.А., Медведев С.С. Влияние брассиностероидов на устойчивость семян Brassica oleracea L. // Вестник СПбГУ. – 2013.  – Сер. №3, Вып. 4. – С. 74-84.
15.  Домаш В.И., Прохоров В.Н., Канделинская О.Л., Шарпио Т.П.,  Забрейко С.А.,  Грищенко Е.Р. Белковый комплекс разных генотипов галеги восточной (Galega orientalis Lam.), произрастающих в условиях Беларуси // Сельскохозяйственная биология. – 2013., №6. – С. 105 – 111.
16.  Mishyna Maryia Laman Nikolai, Prokhorov Valery, and Fujii Yoshiharu. Angelicin as the Principal Allelochemical in Heracleum sosnowskyi fruit // Natural Product Communications, 2015. Vol.10, N 5. – P.767 – 770.
17.  Mishyna Maryia, Laman Nikolai, Prokhorov Valery, Maninang John Solomon and Fujii Yoshiharu. Identification of Octanal as Plant Growth Inhibitory Volatile Compound Released from Heracleum sosnowskyi fruit// Natural Product Communications, 2015. Vol.10, N 5. – P. 771-774.
18.  Копылова Н.А., Ламан Н.А. Исследование липофильных антиоксидантов плодово-ягодных культур как основа разработки биологически активных добавок к пище //Весці Нацыянальнай Акадэміі навук. Сер. біял. навук.—2015, № 2.— С. 24-28.
19.  Калацкая, Ж.Н. Фитостимулирующее действие интродуцированных штаммов Bacillus subtilis в зависимости от компонентного состава почвогрунтов / Ж.Н. Калацкая [и др.] // Весці Нацыянальнай Акадэміі навук. Сер. біял. навук.—2016. – №2. – С. 54 – 61.
20. Ламан, Н.А. Ростовые реакции проростков отдельных видов и сортов сельскохозяйственных растений на обработку семян глифосатом (N-фосфонометилглицином) / Н.А. Ламан, К.Р. Кем, А.Ф. Судник // Весці Нацыянальнай Акадэміі навук. Сер. біял. навук.—2016. – №4. – С. 7– 13.
21.  Копылова, Н.А. Новый способ экстракции каротиноидов из соцветий золотарника канадского (Solidago сanadensis L.) при создании препаратов с антиоксидантными свойствами / Н.А. Копылова, Ламан Н.А. // Весці Нацыянальнай Акадэміі навук. Сер. біял. навук.—2016. – №4. – С. 24– 29.
22.  Ламан, Н.А. Влияние инкрустации семян смесями N-фосфонометилглицина и эпибрассинолида на рост растений / Н.А. Ламан, К.Р. Кем, В.А. Хрипач, А.Ф. Судник //Доклады Национальной академии наук Беларуси. – 2016. – Т.60., №6. – С. 84-90.
23. Ламан, Н.А. Шиповник – природный концентрат витаминов и антиоксидантов / Н.А. Ламан, Н.А. Копылова // Наука и инновации. – 2017, № 10. — С. 45 — 49.
24. Калацкая Ж.Н. Влияние плазменно-радиоволновой обработки семян кукурузы и последующего их хранения в неблагоприятных условиях на физиолого-биохимические осо-бенности проростков / Ж.Н. Калацкая, Н.А. Ламан, И.И. Филатова, Т.В. Фролова, В.А. Люшкевич и др. // Известия НАН Беларуси, Сер. биол. наук. —  2018. – Т. 63, №1. – С. 7-19.
25. Дорощук, О.В. Влияние обработки семян ячменя штаммами бактерий рода Bacillus на активность компонентов антиоксидантной системы в корнях проростков при солевом стрессе/ Дорощук О.В., Калацкая Ж.Н., Ламан Н.А., Фролова Т.В., Шевцов Н.А., Овчинников И.А. // Известия НАН Беларуси, Сер. биол. наук. — 2018. – Т. 63, №2. – С. 135 -145.
26.  Копылова, Н. А. Количественное определение кинетина в коммерческих препаратах методом ВЭЖХ / Н.А. Копылова, Ж.Н. Калацкая, Н.А. Ламан // Весці Нацыянальнай Акадэміі навук. Сер. біял. навук. – 2019. – Т.64, № 1. – С. 92-95.
27.  Дорощук, О.В. Влияние вносимых в субстрат спорообразующих бактерий рода Bacillus на качество салата листового (Latuca sativa L.) / О.В. Дорощук, Ж.Н. Калацкая, Н.А. Ламан, В.В. Минкова, М.Н. Мандрик-Литвинкович // Овощи России – 2019. –  №2. – С. 49-52.
28.  Янчевская, Т. Г. Влияние хитозана на окислительный статус, ферменты окислительного метаболизма и степень Х-вируса растений картофеля (Solanum tuberosum L.) на искусственных ионообменных субстратах in vivo / Т.Г. Янчевская, Н.В. Шалыго, А.Л. Ольшаникова, А.Н, Гриц, Т.Б. Макарова, Е.Н. Олешук, Е.Н. Карасева, Е.И. Рыбинская, Е.А. Филипчик, Т.Г. Каляга // Физиология растений и генетика (Украина). – 2019. – Т.51, №2. – С. 147-160.
29.  Калацкая, Ж. Н. Бактеризованные удобрения для цветочно-декоративных растений / Ж.Н. Калацкая, Н.А. Ламан, А.Г. Шутова, С.Н. Шиш, Э.И. Коломиец, М.Н. Мандрик-Литвинкович // Наука и инновации. – 2019. — №3. – С. 17 – 21.
30.  Gaowa Kang, Maryia Mishyna, Kwame Sarpong Appiah, Masaaki Yamada, Akihito Takano, Valery Prokhorov, Yoshiharu Fujii. Screening for Plant Volatile Emissions with Allelopathic Activity and the Identification of L-Fenchone and 1,8-Cineole from Star Anise (Illicium verum) Leaves // Plants, 2019, Vol.8, N 457
31.  Вязов Е.В., Каляга Т.Г., Филипчик Е.А., Сафонова О.Ю., Гриц А.Н., Карасева Е.Н., Макарова Т.Б., Ольшаникова А.Л. Влияние элиситоров бактериального происхождения на функционирование защитной системы рассады картофеля, зараженной Х-вирусом // Вес. Нац. aкад. навук Беларусі. Сер. біял. навук. – 2020. – Т. 65, № 2. – С. 135–143. 
32.  Filatova, I., Lyushkevich, V., Goncharik, S., Zhukovsky, A., Krupenko, N., Kalatskaja, J. The effect of low-pressure plasma treatment of seeds on the plant resistance to pathogens and crop yields// Journal of Physics D: Applied Physics, 2020. — V.53, N 24 doi.org/10.1088/1361-6463/ab7960
33.  Kraskouski A.N., Kulikouskaya V.I., Hileuskaya K.S., Kalatskaja J.N., Nedved E.L., Laman N.A., Agabekov V. E. Nano- and Submicrometer Calcium Pectinate Particles as Carriers of Plant Growth Regulators // Russian Journal of Applied Chemistry. – 2020. – V. 93, N. 4. — Р. 502−508.
34.  Красковский А.Н., Куликовская В.И., Гилевская К.С., Калацкая Ж.Н., Недведь Е.Л., Ламан Н.А., Агабеков В.Е. Нано- и субмикронные частицы пектината кальция в качестве регуляторов роста растений // Журнал прикладной химии, 2020. — Т № 93, №4. – С. 498 – 505.
35.  Недведь Е.Л., Калацкая Ж.Н., Ламан Н.А., Минкова В.В., Герасимович К.М., Овчинников И.А., Филатова И.И., Люшкевич В.А. Стимулирующее действие плазменно-волновых обработок семян красного клевера на морфо-физиологические параметры проростков // Вес. Нац. aкад. навук Беларусі. Сер. біял. навук. – 2020. – Т. 65, № 2. – С.191 – 198.
36.  Дорощук О.В. Влияние вносимых в торфяной субстрат бактерий рода Bacillus на пищевую ценность рукколы культурной (Eruca sativa (L.) Mill.) / О. В. Дорощук [и др.] // Вес. Нац. aкад. навук Беларусі. Сер. біял. навук. – 2020. – Т. 65, № 3. – С. 379–384.
37.  Красковский А.Н., Николайчук В.В., Куликовская В.И., Гилевская К.С., Калацкая Ж.Н., Недведь Е.Л., Ламан Н.А., Агабеков В.Е. Получение и свойства гидрогелевых частиц на основе хитозана // Теоретическая и экспериментальная химия, 2020. – Т.56, №4. – С.228 — 236.