ЛАБОРАТОРИЯ ВОДНОГО ОБМЕНА И ФОТОСИНТЕЗА РАСТЕНИЙ

Руководитель – Ольга Викторовна Молчан,
кандидат биологических наук

тел. (017) 357-90-12, (017) 353-66-11
e-mail: olga_molchan@mail.ru

Laboratory of Water Exchange
and Photosynthesis in Plants

Head of the Laboratory — O. V. Molchan, PhD (Biol.)

История лаборатории

В 1970 г. доктором биологических наук, профессором Л. П. Смоляком была создана тематическая группа для выполнения задания Комитета по науке при СМ СССР «Эколого-биологические закономерности мелиорации почв Полесья», на базе которой в 1989 г. доктором биологических наук, профессором В. Г. Реуцким была организована лаборатория водного обмена растений.

В связи с расширением тематики лаборатории, а также пополнением штата специалистами в области изучения фотосинтеза, в 2011 г. у она была переименована в лабораторию водного обмена и фотосинтеза растений. С 2015 г. лабораторией руководит кандидат биологических наук О. В. Молчан.

Штат лаборатории

В настоящее время в лаборатории работают: кандидаты биологических наук Л. В. Обуховская, Т. А. Скуратович,  научные сотрудники Н. И. Астасенко, Е. С. Зубей, В.О. Петринчик, Е. В. Запрудская. В аспирантуре обучается Т. Н. Куделина.

Основные направления научных исследований

• Исследование влияния наночастиц и комплексов на основе фуллеренов на физиологию растительной клетки.
• Фундаментальные аспекты влияния света различного спектрального состава на физиологию культур защищённого грунта. Направленная регуляция синтеза вторичных метаболитов растений путем оптимизации спектрального состава освещения.
• Взаимосвязь фотосинтеза и водообмена в формировании стрессоустойчивых фенотипов растений.
• Водный стресс. Участие аквапоринов плазматической мембраны в процессах, определяющих устойчивость растений к засухе и другим стрессорам.
• Адаптация микроклонально размноженных растений.

Результаты фундаментальных исследований

• На основе разработанного в лаборатории системы электронного мониторинга водного режима растений, установлен ряд закономерностей относительно энергозависимости гидравлической проводимости устьиц и аквапоринов плазмалеммы, регуляции осмотических процессов на уровне клетки, взаимосвязи морфоструктуры и водного режима ассимиляционной ткани в ряду «гигрофиты – мезофиты – ксерофиты».
• Показано, что по мере ксерофитизации растений возрастает стимулирующий эффект углекислоты на фотохимические реакции фотосинтеза. Данная закономерность является доказательством увеличения расхода энергии на повышение устойчивости растительной ткани к обезвоживанию.
• Установлено наличие прямой корреляции между временем сохранения тургора ткани, отражающем активность функционирования аквапоринов плазматической мембраны мезофилла, регулирующих потоки воды внутрь клеток, и скоростью поглощения СО2 листьями.
• Установлена зависимость параметров водообмена листьев растений от уровня экспрессии PIP-аквапоринов на растениях Arabidopsis thaliana, генетически модифицированных по PIP-аквапоринам (сверхэкспрессоры и knockout — мутанты).
• Показано стимулирующее действие фуллеренола на прорастание семян ячменя, клевера, эхинацеи, томата. Выявлены эффекты воздействия фуллеренола и синтезированных комплексов фуллерен-хитозан и фуллерен-аргинин на содержание фенольных соединений с антирадикальной активностью в проростках растений.

Результаты прикладных исследований

• Разработана аэропонная технология выращивания миниклубней картофеля.
• Созданы регламенты и программы регуляции мощности и режима освещения, величины соотношения плотности потока квантов красной и синей областей спектра светодиодных излучателей при освещении микроклонов голубики и розы в условиях in и ex vitro.
• Создан специализированный биотехнологический LED-комплекс для разработки регламентов освещения культур закрытого грунта с использованием инновационных светодиодных технологий.
• Создан опытно-производственный участок теплицы на Минской овощной фабрике, оснащённый системой светодиодной досветки. Снижение потребления электроэнергии на 1м2 составило 15 при сохранении высокого качества плодов. Разработан опытно-промышленный регламент работы системы светодиодной досветки растений высокостебельных сортов томатов в условиях теплицы.
• Установлены параметры светодиодного освещения, позволяющие повысить качество рассады томата.
• Разработаны биотехнологии адаптации, стимулирования роста и выращивания микроклонально размноженного посадочного материала древесных пород в условиях закрытого грунта.
• Установлены параметры светодиодной досветки, обуславливающие оптимальное протекание ростовых процессов и накопление противоопухолевых терпеновых индольных алкалоидов растений Сatharanthus roseus.

Основные публикации

1. Смоляк Л.П., Реуцкий В.Г. Эколого-физиологические основы мелиорации почв агрофитоценозов. Минск, 1974. – 200 с.
2. Емельянов Л.Г. Влагообеспечение растений на торфяной почве (физиологические аспекты). Мн.: Наука и техника, 1980. – 224 C.
3. Реуцкий В.Г., Козлова Ж.И. Влияние СО2 на световые реакции хлоропластов С-3 растений различных экологических групп. // Доклады АН БССР. -1980, Т. 24, № 10. – С. 944-947.
4. Реуцкий В.Г., Козлова Ж.И. Адаптациогенез процессов фотосинтеза в связи с водообеспеченностью растений //Проблемы экспериментальной ботаники: к 100-летию со дня рождения В.Ф.Купревича / Под ред. В.И. Парфенова. – Мн.: Беларуская навука, 1997.
5. Реуцкий В.Г., Гиголашвили Т.С. Дефицит водного насыщения ассимиляционной ткани растений Solanum tuberosum L. в условиях микроклонирования in vitro Доклады НАНБ, -2000, Т. 44, № 5. -С. 84-86.
6. Плакс А.В. Аквапорины мембран растений: Новая концепция регуляции водного транспорта / Ботаника: Исследования. Вып. 33. -Мн.: Право и экономика, 2005. -С. 204-213.
7. Плакс. А.В. Молекулярные механизмы транспорта воды и блокирования осмотической проницаемости в клетках Nitella // Весцi НАН Беларусi. Сер. бiял. навук. 2005 № 1. С. 24-29.
8. Реуцкий В.Г. Физиология дальнего транспорта воды у растений: Достижения и перспективы. Сб. Ботаника (исследования). Вып. 33. -Мн.: Право и экономика, 2005. -С. 213-225.
9. Реуцкий В.Г., Гиголашвили Т.С., Демид Т.А., Козлова Ж.И., Родионов П.А., Телюк Н.А. Концепция, структурная организация и количественная оценка водного гомеостаза растений / Сб. Ботаника (исследования). Вып. 33. -Мн.: Право и экономика, 2005. -С. 225-232.
10. Реуцкий В.Г., Е.С. Зубей, Т.А. Скуратович. Феноменология и идентификация стресса у растений // Сб. Ботаника (исследования). – Мн.: «Право и экономика», 2006. – Вып. 34. – С. 235 – 242.
11. Реуцкий В.Г., П.А. Родионов. Особенности передвижения воды в системе апопласт – клетка // Доклады НАН Беларуси. – 2009. – Т. 53, № 1. – С. 90 – 93.
12. Реуцкий, В.Г. Родионов П.А., Скуратович Т.А. Роль обратимых изменений диаметра стебля в транспорте воды от корня к листьям / Сб. Ботаника. (исследования), вып. 37, Минск: Право и экономика, 2009. С. 393-412.
13. Ашихмина, Н.С. Особенности морфоструктуры knock-out мутантов по аквапоринам PIP1 И PIP2 и EMS мутантов растений Arabidopsis thaliana / Сб. Ботаника. (исследования), вып. 38, Минск: Право и экономика, 2010. С. 182-196.

Направления инновационной деятельности и предоставляемые услуги

• Разработка режимов светодиодного освещения, позволяющих повысить интенсивность роста и продуктивность растений в условиях закрытого грунта.
• Нанобиотехнология для направленной регуляции стрессоустойчивости растений. Исследования ответных реакций растительного организма на действие углеродных наночастиц и разработка препаратов на их основе.
• Определение состава и содержания биологически активных соединений растений и их использование в качестве потенциального растительного сырья.
• Анализ спектрального состава и интенсивности освещения в сооружениях защищённого грунта и полевых условиях.
• Ботанико-экологическая экспертиза (заключение о возможности выращивания плодово-ягодных, овощных и зеленных культур и газона в имеющихся условиях освещения/затенения).
• Мониторинг физиолого-биохимического состояния растений с использованием портативного оборудования:

– анализ интенсивности фотосинтеза и дыхания по выделению/поглощению O2;

• Экспресс-анализ:

– содержания фотосинтетических пигментов в листьях;
– содержания нитратов в листьях и плодах;
– содержания растительных антиоксидантов — антоцианов и флавоноидов в цветках и плодах.