АБИТУРИЕНТУ   СТУДЕНТУ   ВЫПУСКНИКУ   СОТРУДНИКУ   РАСПИСАНИЯ


БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

ГЛАВНАЯ
НАШ ФАКУЛЬТЕТ
История
Ученый Cовет
Управление
Кафедры
Ботанический сад
Полевые стационары
Коллекции и музеи
Партнеры
ПОСТУПЛЕНИЕ
ПЕРЕВОД И ВОССТАНОВЛЕНИЕ
ОБРАЗОВАНИЕ
НАУКА
ЭТИЧЕСКИЙ КОМИТЕТ
ШКОЛЬНИКАМ И УЧИТЕЛЯМ
СТУДСОВЕТ
БИБЛИОТЕКА
ЭКСПЕРТНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
САЧОК
БЛОГ
ТРУДОУСТРОЙСТВО
АДМИНИСТРАЦИЯ
СВЕДЕНИЯ О СПбГУ
ЗЕЛЕНЫЙ КАМПУС

Авторизация
Запомнить меня на этом компьютере
  Забыли свой пароль?
 

Главная / Наш факультет / Кафедры / Кафедра ФБР

Группа «Ионный гомеостаз и механизмы устойчивости растений к тяжелым металлам»


Состав: доц., к.б.н. Осмоловская Н.Г. – руководитель, н.с., к.б.н., Попова Н.Ф., н.с. Кучаева Л.Н., магистрант 1 года из КНР Лю Жуй (специализация «Экологическая физиология растений», профиль «Минеральный обмен в растениях»), магистрант 1 года из Вьетнама Ву Вьет Зунг (специализация «Экологическая физиология растений», профиль «Минеральный обмен в растениях»), магистрант 1 года Богомазова М.В. (специализация «Экология»).

Основным предметом проводимых в группе научных исследований является изучение функциональной роли органических кислот в механизмах формирования ионного гомеостаза и устойчивости растений к действию тяжелых металлов. Устойчивость растений к токсическому действию тяжелых металлов (ТМ) определяется совместным действием ряда механизмов, среди которых особая роль принадлежит механизмам ТМ гомеостаза, обеспечивающим минимизацию повреждающего действия ТМ путем поддержания низких концентраций ионных форм ТМ в цитозоле растительных клеток. В основе ионного ТМ гомеостаза лежит согласованное действие механизмов ограничения притока ионов ТМ в клетку, их хелатирования в цитозоле и секвестирования ионов и/или ТМ комплексов в метаболически неактивные компартменты (вакуоль). Среди потенциальных хелаторов ТМ принципиальный интерес представляют органические кислоты, участие которых в обеспечении устойчивости растений к действию ТМ может осуществляться как через формирование внутриклеточных, так и экстраклеточных комплексов с ионами ТМ, при этом вопрос о биодоступности последних для поглощающих систем растений остается нерешенным.

Задачи группы:

Исследование особенностей поглощения тяжелых металлов - Cd, Zn, Cu, Pb и их аккумуляции в органах и тканях растений в зависимости от формы и содержания металлов во внешней среде;

Исследование влияния тяжелых металлов на ростовые процессы, минеральный обмен и формирование ионного гомеостаза в органах растений;

Исследование воздействия тяжелых металлов на пулы органических кислот в корнях и надземных органах растений;

Анализ участия органических кислот (цитрат, малат, оксалат и др.) в процессах экстра- и интраклеточного хелатирования, транспорта и аккумуляции ионов тяжелых металлов в растениях;

Сравнительный анализ устойчивости исследуемых растений к действию Cd, Zn, Cu, Pb и оценка их фиторемедиационного потенциала в условиях загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами.

Основные объекты исследования – растения-гликофиты разной таксономической принадлежности, различающиеся типом обмена органических кислот: фасоль Phaseolus vulgaris L., амарант Amaranthus cruentus L., рапс Brassica napus L., а также декоративные растения – бархатцы Tagetes patula, календула Calendula officinalis, цинерария Cineraria maritime.

Основной метод исследования – модельная гидропонная культура растений. Эксперименты выполняются на вегетирующих 3-8-недельных растениях, выращиваемых на питательных растворах в условиях оранжереи Ботанического сада СПбГУ и в лаборатории биологии развития растений в Петергофе. Аналитические методы исследования - атомно-абсорбционный (AAS-3, AA-7000, количественный анализ содержания тяжелых металлов в органах растений), хромато-масс-спектрометрический (Хроматограф-масс-спектрометр Agilent Technologies, анализ содержания органических кислот в растениях и корневых экссудатах), спектрофотометрический (анализ содержания минеральных ионов K+, Ca2+, Mg2+, Na+, PO42-, SO42-- в растениях), потенциометрический (анализ содержания K+, NO3- и других минеральных ионов с использованием ионоселективных электродов), гистохимический (анализ распределения металлов в тканях растений).

Ключевые результаты: нами было установлено, что продуктивность гликофитных растений во многом детерминирована параметрами ионного гомеостаза в клетках листа. Выявлено наличие корреляционной зависимости между общей продуктивностью растения и соотношением минеральных и органических анионов в листьях, что описывается кривой с максимумом в области отношения, составляющего 0,3-0,7 для разных видов растений (Осмоловская, 1989). Показана стимулирующая роль нитратных источников азота в формировании пулов органических кислот в листьях растений, представленных у фасоли преимущественно растворимыми формами цитрата и малата (Осмоловская, 1998), а у амаранта - пулами растворимого и нерастворимого оксалата, играющими ведущую роль в процессах ионного гомеостатирования в клетках листа (Осмоловская, и др., 2007; Попова, 2009). Установлено, что при воздействии Cd растения фасоли, рапса и амаранта проявляют стратегию эксклюдеров, аккумулируя до 90% поглощенного металла в корнях, что сопровождается нарушениями K/Ca баланса, утечкой калия из корней и надземных органов и снижением содержания органических кислот в листьях. Получены доказательства присутствия органических кислот в корневых экссудатах и возрастания пула нерастворимого оксалата в корнях амаранта под влиянием Cd, что рассматривается как свидетельство вовлечения этой кислоты в процессы детоксикации Cd через индукцию оттока оксалата из листьев в корни с возможной экскрецией для обеспечения эндо- и экзогенного связывания ионов ТМ и ограничения их поступления в растения. Установлены видоспецифические различия в действии экзогенно вносимых органических кислот и синтетических хелаторов на поступление ТМ в растения, которые выражаются в ингибировании поглощения Cd у амаранта в ряду цитрат > малат> оксалат и стимуляции в ряду ЭДТА > сукцинат, тогда как у фасоли выявлена противоположная зависимость, что ставит вопрос об углубленном исследовании биодоступности ионов ТМ и лиганд-метальных комплексов и их участия в механизмах ТМ гомеостаза и формировании устойчивости растений к действию ТМ.

Результаты выполненных в группе научных исследований представлены в успешно защищенной кандидатской диссертации Поповой Н.Ф. (2009) «Роль оксалата в формировании ионного гомеостаза в листьях Amaranthus cruentus L.», в магистерских диссертациях Лукояновой Е.М. (2006) «Роль состава среды выращивания в процессах аккумуляции кадмия и его воздействия на растения фасоли Phaseolus vilgaris L.» и Кудряшевой З.К.(2009) «Исследование устойчивости растений амаранта Amaranthus cruentus L. к действию кадмия» и ВКР бакалавра Лю Жуй (2010) «Исследование устойчивости растений рапса ярового Brassica napus к действию цинка и кадмия». В настоящее время в группе по данной тематике выполняются 2 магистерских диссертации: Лю Жуй «Исследование физиологических механизмов устойчивости растений рапса к действию цинка и кадмия» (Рук. - доцент, к.б.н. Н.Г.Осмоловская), Ву Вьет Зунг «Роль органических кислот в механизмах устойчивости растений амаранта к действию кадмия» (Рук- доцент, к.б.н. Н.Г.Осмоловская, н.с., к.б.н. Н.Ф.Попова).

Исследования в области механизмов устойчивости декоративных растений к действию ТМ (Cd, Cu, Zn, Pb) и их фиторемедиационного потенциала осуществляются в рамках выполнения тем ВКР бакалавров и магистерских диссертаций. По этой тематике успешно защищены дипломная работа Кузиной О.Н. (2008) «Изучение аккумуляции тяжелых металлов декоративными растениями и перспективность их использования в целях фиторемедиации», ВКР Дэн Кэ (2009) «Исследование накопления Cu и Zn растениями Tagetes patula в водной культуре» и магистерская диссертация Самута В.Ю.(2010) «Оценка фиторемедиационного потенциала растений Tagetes patula в условиях загрязнения городских почв тяжелыми металлами».

В настоящее время выполняется магистерская диссертация Богомазовой М.В. «Оценка устойчивости растений Calendula officinalis в условиях загрязнения городских почв тяжелыми металлами»

Основные публикации:

  • Осмоловская Н.Г., Иванова И.Л. Кучаева Л.Н., Новак В.А. Регуляция ионного баланса в листьях фасоли и свеклы при аммонийном и нитратном питании// Физиология растений. 1989. Т.36, №5. С.1028-1034.

  • Osmolovskaya N.G., Kuchaeva L.N. Nitrate accumulation and its role in ionic status of plants // Biologia plantarum. 1994. V.36 (Suppl.). P.200-202.

  • Осмоловская Н.Г., Новак В.А. Фитомониторинг в физиологии растений: организация, устройство и возможности // Физиология растений. 1997. Т.44, № 1. С.138-145.

  • Osmolovskaya N.G., Novak V.A., Kuchaeva L.N., Kurilenko V.V., Mikhelson K.N. Portable ion selective technique in field screening of plants pollution //. In: Field Screening Europe. Ed. by J.Gottlieb et al., Kluwer Academic Publishers. 1997. P.325-328.

  • Осмоловская Н.Г. Особенности ионного гомеостатирования у гликофитных растений //Вестник С.-Петерб. ун-та. 1998. Сер.3, Вып.2, № 10. С. 78 – 84.

  • Осмоловская Н.Г., Кучаева Л.Н., Федосеенко А.А., Маслов Ю.И. Влияние условий азотного питания на процессы ионного гомеостатирования в надземных органах растений томата // Вестник С.-Петерб. ун-та. 2000. Сер.3. Вып.3, № 19. С. 77-83.

  • Осмоловская Н.Г., Кучаева Л.Н., Попова Н.Ф., Федосеенко А.А. Регуляция обмена оксалата в листьях амаранта Amaranthus cruentus при разной обеспеченности азотом и катионами // Вестник С.-Петерб. ун-та. 2002. Сер.3, Вып.2, № 11. С. 41-47.

  • Осмоловская Н.Г., Попова Н.Ф., Кучаева Н.Ф. Роль хлорида в процессах формирования ионного гомеостаза в листьях Amaranthus cruentus // Вестник С.-Петерб. ун-та. 2005. Сер.3, Вып.4. С. 57-61.

  • Осмоловская Н.Г., Лукашева Е.М., Смирнова Е.О. Действие кадмия на рост и элементный состав растений фасоли в условиях разной обеспеченности кальцием// Вестник С.-Петерб. ун-та. 2006. Сер.3, Вып.2. С. 79-83.

  • Осмоловская Н.Г., Лукашева Е.М., Кудряшова З.К.,Смирнова Е.О. Анализ роли цитрата и ЭДТА в регуляции поступления кадмия и обмена минеральных катионов у растений фасоли// Вестник С.-Петерб. ун-та. 2006. Сер.3, Вып.4. С. 99-102.

  • Осмоловская Н.Г., Кучаева Л.Н., Новак В.А. Роль органических кислот при формировании ионного состава листьев гликофитов в онтогенезе// Физиология растений. 2007. Т.54, № 3. С. 381-388.

  • Осмоловская Н.Г., А.Ю. Батов, В.А.Кучаев, Л.Н.Кучаева, С.С.Медведев. Разработка и внедрение технологий регулирования роста, продуктивности и биохимического состава растений в гидропонной культуре// Фундаментальные основы инновационных биологических проектов в «Наукограде». Труды БиНИИ СПбГУ. Вып. 54. Изд-во СПбГУ. 2008. С.156-178.

  • Осмоловская Н.Г., Кучаева Л.Н., Кучаев В.А., Батов А.Ю., Медведев С.С. Экологические и агрономические преимущества современных гидропонных технологий выращивания растений// Интенсификация и оптимизация продукционного процесса сельскохозяйственных растений. Материалы Международной научно-практической конференции. ФГОУ ВПО Орел ГАУ. 2009. С. 304-308.

  • Осмоловская Н.Г., Кудряшева З.К., Кузина О.Н, Лукашева Е.М Роль хелатирующих агентов в процессах биоаккумуляции тяжелых металлов и повышении устойчивости к ним растений // Материалы Междун. Конфер. «Физико-химические механизмы адаптации растений к антропогенному загрязнению в условиях Крайнего Севера». Апатиты. 2009. С. 253-255.

  • Попова Н.Ф. Роль оксалата в формировании ионного гомеостаза в листьях Amaranthus cruentus L.: Автореф. … дис. канд. биол. наук. – Спб., 2009. – 18 с.

  • Осмоловская Н.Г., Попова Н.Ф. Роль органических кислот в механизмах устойчивости растений амаранта (Amaranthus cruentusL.) к действию кадмия.// Тезисы докладов Всероссийского симпозиума «Растение и стресс (Plants under Environmental Stress). Москва. 2010. С.262-263.

  • Осмоловская Н.Г., Кузина О.Н., Самута В.Ю. Фиторемедиационный потенциал декоративных растений в условиях загрязнения городской среды тяжелыми металлами//Тезисы докладов Всероссийского симпозиума «Растение и стресс (Plants under Environmental Stress). Москва. 2010. С.202-203.

Кафедра сегодня

Научная деятельность

Научные группы

Образование на кафедре

Учебники и учебные пособия

Учебные материалы

История

Партнерские связи

Список сотрудников




199034, Санкт-Петербург,
Университетская наб. 7/9
Тел.: + 7 (812) 328-96-95

Заведующий кафедрой
д.б.н., проф. Сергей Семенович Медведев

e-mail:

Секретарь
к.б.н., доц. Наталья Глебовна Осмоловская 

e-mail:




контакты       карта сайта      почтовый сервер       управление      поддержка

199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7-9
© Санкт-Петербургский государственный университет, 2006-2017