Физиология растений

Накопление неорганических солей в почвенном растворе оказывает выраженное токсическое воздействие на большинство высших растений, не обладающих специфическими механизмами защиты. Избыток катионов натрия и хлорид-анионов приводит к нарушению нормального функционирования клеток, снижению роста и урожайности культурных растений. Механизмы солеустойчивости представляют собой сложную систему адаптационных процессов, направленных на нейтрализацию токсических эффектов, вызванных повышенным содержанием солей в окружающей среде. Многокомпонентность и мультигенная природа ответа растений на солевой стресс на уровне клетки, органа и организма делают селекцию солеустойчивых генотипов сложной задачей. В обзоре рассматриваются молекулярные и клеточные механизмы, активирующиеся в растениях при резком повышении концентрации ионов натрия и хлора в корнеобитаемом субстрате. Анализируются пути поступления ионов, ионные каналы и транспортеры, поддерживающие ионный гомеостаз клеток корня и мезофилла листа. Приведены сведения о механизмах восприятия соли и системе передачи сигналов о засолении от корневой системы к побегу растений. Особое внимание уделено цитологическим механизмам адаптации, включая клеточные сенсоры и сигнальные каскады, запускающие физиологический ответ на острое засоление, а также автофагии — процессу регулируемой деградации поврежденных клеточных структур и макромолекул, который играет важную роль в адаптации растений к солевому стрессу. Представлена информация об основных типах нарушений структуры ядра и ДНК, развивающихся под действием засоления и приводящих к программируемой клеточной смерти. Таким образом, в обзоре рассмотрены основные механизмы адаптации гликофитов к солевому стрессу и обозначена перспективность изучения катаболических программ для разработки стратегий повышения устойчивости сельскохозяйственных культур.

На примере 6 видов аборигенных (Geranium sylvaticum, Geum rivale, Potentilla erecta) и интродуцированных (Geranium himalayense, Geum coccineum, Potentilla atrosanguinea) растений Субарктики показано, что в условиях круглосуточного освещения (CL) в факторостатных условиях климатических камер (при постоянных значениях температуры, влажности, интенсивности освещения и спектральном составе света) у растений наблюдается комплекс физиолого-биохимических изменений, сходных с теми, которые происходят при естественном старении листьев в природе, а именно потеря хлорофилла и каротиноидов при увеличении соотношения хлорофиллов a/b и уменьшении соотношения хлорофилл/каротиноиды, снижении значений Fv/Fm, увеличении содержания антоцианов, пероксида водорода и продуктов перекисного окисления липидов. На основе представленных в данной работе и ранее полученных данных, а также анализа литературы сделан вывод, что CL не является фактором, индуцирующим процесс старения, как предполагают некоторые авторы, а подобно другим стрессорам, вызывает у чувствительных видов многочисленные изменения и нарушения, часть из которых аналогичны тем, которые наблюдаются при естественном старении листьев.

Описан жизненный путь Александра Степановича Вечера (25.03.1905–04.05.1985) — белорусского ученого, внесшего крупный вклад в биохимию и биотехнологию растений. В статье приводятся его многолетние наработки и научные исследования растительной клетки как биохимической фабрики, работающей на потоке солнечной энергии и многократно воспроизводящей свою собственную структуру. Приведены биотехнологические решения и разработки А. С. Вечера, которые в настоящее время представлены такими направлениями, как “функции растительных органелл”, “биотехнология растений”.