Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ

ИНСТИТУТ
ФИЗИОЛОГИИ РАСТЕНИЙ

ИМ. К.А. ТИМИРЯЗЕВА
РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева.
ГЛАВНАЯ
ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ
НАПРАВЛЕНИЯ
СТРУКТУРА ИНСТИТУТА
ИСТОРИЯ ИНСТИТУТА
АСПИРАНТУРА,
ДОКТОРАНТУРА
НОВОСТИ, ОБЪЯВЛЕНИЯ
КОЛЛЕКЦИИ
БИБЛИОТЕКА И ДОСТУП
К ОН-ЛАЙН РЕСУРСАМ
КАК НАС НАЙТИ
ПОИСК ПО САЙТУ
ПОЛЕЗНЫЕ ССЫЛКИ
СОВЕТ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ИФР РАН
ENGLISH
Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева.

АДМИНИСТРАЦИЯ ИНСТИТУТА

УЧЕНЫЙ СОВЕТ ИНСТИТУТА

ПРОФСОЮЗНЫЙ КОМИТЕТ ИНСТИТУТА

НАУЧНЫЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ ИНСТИТУТА



Лаборатория дыхания растений
и механизмов его регуляции


Заведующий лабораторией – Шугаев Александр Григорьевич,
ведущий научный сотрудник, д.б.н.
Тел.: (499) 231-83-40, E-mail: ag_shugaev@ippras.ru

Шугаев Александр Григорьевич
Александр Григорьевич Шугаев

















Краткая история подразделения, основные научные достижения

Лаборатория была создана в конце 2003 году на базе лаборатории транспорта метаболитов, которой на протяжении многих лет руководил академик А.Л. Курсанов. С момента создания лаборатории в поиске движущих сил дальнего транспорта ассимилятов А.Л. Курсанов уделял значительное внимание изучению дыхательного метаболизма проводящих тканей. Впоследствии под руководством Э.И. Выскребенцевой и при участии А.Г. Шугаева было начато исследование энергетического метаболизма сахаронакапливающего органа – корнеплода сахарной свеклы. В ходе этих исследований были получены новые важные сведения относительно специфики энергетики запасающих органов и механизмов ее регуляции. Созданная лаборатория продолжает и существенно развивает эти исследования.


Основные направления исследований сотрудников лаборатории
  1. Специфика дыхания запасающих органов (корнеплодов, клубней) и его регуляция в ходе онтогенеза растений.
  2. Ответная реакция дыхательного метаболизма растений на неблагоприятные факторы внешней среды. Роль митохондрий в защите растений от окислительного стресса.
  3. Изучение природы цианидрезистеного дыхания и его роли при неблагоприятных воздействиях окружающей среды.
  4. Исследование антиоксидантных свойств препарата мелафен – отечественного регулятора роста растений нового поколения и его влияния на метаболическую активность митохондрий.

Наиболее важными достижениями сотрудников подразделения
за последние 6 лет являются:

  1. Показано, что характерной особенностью функционирования дыхательной цепи митохондрий запасающих органов (корнеплодов, клубней) является низкая активность альтернативной CN-резистентной оксидазы (АОХ). При этом активность АОХ резко снижается с момента формирования запасающей ткани и остается неизменной на протяжении онтогенеза. Установлено, что в составе ЭТЦ митохондрий корнеплода сахарной свеклы помимо комплекса I функционируют, по меньшей мере, две альтернативные ротенон-нечувствительные НАД(Ф)Н-дегидрогеназы, катализирующие окисление экзогенного (цитозольного), а также эндогенного (матриксного) НАДН.
  2. Показана и частично охарактеризована работа К+-унипортера, вероятнее всего, К+ канала (РмитоКАТФ), обеспечивающего селективный, чувствительный к АТФ, транспорт калия в матрикс (по градиенту концентрации или под влиянием D?) и высокоамплитудное набухание митохондрий корнеплода свеклы в растворах KCl. Показано также функционирование в этих органеллах К++-антипортера, который катализирует удаление К+ из матрикса и сжатие набухших в KCl митохондрий в присутствии АТФ. Постулируется центральная роль К+-транспортирующих механизмов в регуляции объема и метаболической активности митохондрий растений.
  3. Установлено, что транспорт калия эффективно разобщает процесс окислительного фосфорилирования и может использоваться для сброса избыточных восстановительных эквивалентов в митохондриях растущего корнеплода, выполняя, таким образом, роль отсутствующей АОХ. В митохондриях зрелого и покоящегося корнеплода накопление К+ в матриксе и увеличение внутримитохондриального объема приводит к резкому падению скорости окисления малата и других НАД-зависимых субстратов ЦТК, вследствие снижения концентрации НАД в матриксе.
  4. Показано, что транспорт ионов калия с участием РмитоКАТФ снижает электрический мембранный потенциал на внутренней мембране (D?), усиливает торможение сукцинатдегидрогеназы оксалоацетатом и ингибирует сукцинат-зависимую генерацию АФК (перекиси водорода) в митохондриях корнеплода сахарной свеклы.
  5. Обнаружена высокая чувствительность дыхания проводящей системы растений сахарной свеклы к водному дефициту. Впервые показано, что основной вклад в дыхание проводящих пучков черешков донорных листьев сахарной свеклы в условиях обезвоживания вносят CN-резистентные оксидазы. При этом засуха активирует не только АОХ, но и Cu2+-содержащие оксидазы, в том числе, аскорбатоксидазу.
  6. В экспериментах in vivo и in vitro показано негативное действие водного стресса на метаболическую активность митохондрий проростков гороха, которое сохранялось после выделения органелл. Обнаружено, что митохондрии не теряют способности к синтезу АТФ в процессе окислительного фосфорилирования при многократном (3-4 раза) повышении осмотического давления внешней среды. Постулируется, что уникальная осмоустойчивость митохондрий обеспечивает формирование адаптивной ответной реакции растений к водному дефициту.
  7. Исследовано действие мелафена – отечественного регулятора роста растений нового поколения – на метаболическую активность митохондрий корнеплода сахарной свеклы. Показано, что мелафен в сверхмалых дозах (10-9 - 10-12 М) увеличивает скорости окисления дыхательных субстратов и эффективность окислительного фосфорилирования. Впервые показано, что в присутствии препарата на 30% увеличивается скорость переноса электронов на конечном цитохромоксидазном участке дыхательной цепи. Предполагается, что мелафен не только стимулирует рост растений, но также обладает адаптогенными свойствами.

Состав группы

Шугаев Александр Григорьевич – ведущий научный сотрудник, д.б.н.

Тел.: (499) 231-83-40, e-mail: ag_shugaev@ippras.ru

Абдрахимова Йолдыз Раисовна – старший научный сотрудник, к.б.н.

Генерозова Инна Павловна – старший научный сотрудник, к.б.н.

Буцанец Павел Андреевич – аспирант

Орехова Светлана Олеговна – инженер

Шугаева Наталия Александровна – научный сотрудник


Список основных публикаций сотрудников лаборатории за 2003-2013 годы


Zhigacheva I.V., Burlakova E.B., Zaikov, Misharina T.A., Terenina M.B., Krikunova N.I., Generozova I.P., Shugaev A.G., Fattahov S.G. (2013) Content of Unsaturated Fatty Acids Containing 18 and 20 Carbon Atoms in the Total Lipid Moiety of Mitochondrial Membranes Determines the Activity Complex I of Respiration Chain. Polymers Research J. , 7(1) , 139-149.

Жигачева И.В., Бурлакова Е.Б., Мишарина Т.А., Теренина М.Б., Крикунова Н.И., Генерозова И.П., Шугаев А.Г., Фаттахов С.Г. (2013) Жирнокислотный состав липидов мембран и энергетика митохонджрий проростков гороха в условиях дефицита воды. Физиология растений, 60, 205-213.

Бинюков И.Н., Миль Е.М., Жигачёва И.В., Албантова А.А., Генерозова И.П., Шугаев А.Г., Фаттахов С.Г., Коновалов А.И. (2012) Недостаточное увлажнение и мелафен изменяют морфологию митохондрий проростков гороха. Доклады Академии наук, 446, 222-225.

Брыков В.А., Генерозова И.П., Шугаев А.Г. (2012) Структурно–функциональная организация митохондрий корня гороха в условиях моделированной микрогравитации. Цитология и генетика (Украина) , 46, 20-26.

Генерозова И.П., Шугаев А.Г. (2012) Дыхательный метаболизм митохондрий проростков гороха разного возраста в условиях недостатка влаги и реоводнения. Физиология растений, 59(2) , 262-273.

Брыков В.О., Генерозова И.П., Шугаев А.Г., Кордюм Е.Л. (2011) Дыхательная активность митохондрий in vitro корней гороха выращенных в условиях моделированной микрогравитации. Доклады Национальной Академии Наук Украины, Сер. Биол., 9, 142-147.

Белозерова Н.С., Пожидаева Е.С., Шугаев А.Г., Кузнецов В.В. (2011) Салициловая кислота дифференциально регулирует интенсивность транскрипции митохондриальных генов Lupinus luteus L. Доклады Академии наук, 440, 266-269.

Абдрахимова Й.Р., Андреев И.М., Шугаев А.Г. (2011) Участие диссипативных систем в контроле энергетической эффективности дыхания в митохондриях этиолированных проростков озимой пшеницы. Физиология растений, 58, 509-517.

Жигачева И.В., Бурлакова Е.Б., Генерозова И.П., Шугаев А.Г., Фаттахов С.Г., Коновалов А.И. (2011) Регуляторы роста растений мелафен и пирафен предотвращают вызванную временным водным дефицитом дисфункцию митохондрий. Доклады Академии наук, 441, 111-116.

Шугаев А.Г., Лаштабега Д.А, Шугаева Н.А., Выскребенцева Э.И. (2011) Активность антиоксидантных ферментов в митохондриях растущих и покоящихся корнеплодов сахарной свеклы. Физиология растений, 58, 323-329.

Белозерова Н.С., Пожидаева Е.С., Шугаев А.Г., Кузнецов В.В. (2011) Метод run-on транскрипции для изучения регуляции экспрессии митохондриального генома. Физиология растений, 58, 133-138.

Zhigacheva I.V., Burlakova E.B., Generozova I.P., Shugaev A.G., Fattahov S.G. (2010) Ultra-low doses of melafen affect the energy of mitochondria. J. Biophys. Struct. Biol., 2, 1-8.

Шугаев А.Г., Шугаева Н.А., Лаштабега Д.А., Выскребенцева Э.И. (2010) Влияние КСl-среды на окисление сукцината и генерацию перекиси водорода в митохондриях корнеплода сахарной свеклы. Физиология растений, 57, 200-208.

Генерозова И.П., Маевская С.Н., Шугаев А.Г. (2009) Ингибирование метаболической активности митохондрий этиолированных проростов гороха, подвергнутых водному стрессу. Физиология растений, 56, 45-52.

Шугаев А.Г., Генерозова И.П, Шугаева Н.А, Выскребенцева Э.И. (2008) Метаболическая активность митохондрий растений в гипертонических растворах сахарозы. Физиология растений, 55, 374-380.

Жигачева И.В., Бурлакова Е.Б, Шугаев А.Г., Генерозова И.П., Фаттахов С.Г., Коновалов А.И. (2008) Фосфорорганический регулятор роста растений: устойчивость клеток растений и животных к стрессовым воздействиям. Биологические мембраны, 25, 183-189.

Жигачева И.В., Фаткуллина Л.Д., Бурлакова Е.Б, Шугаев А.Г., Генерозова И.П., Фаттахов С.Г., Коновалов А.И. (2008) Влияние фосфорорганического регулятора роста растений на структурнее характеристики мембран растительного и животного происхождения. Биологические мембраны, 25, 150-156.

Шугаева Н.А., Выскребенцева Э.И., Орехова С.О., Шугаев А.Г. (2007) Влияние водного дефицита на дыхание проводящих пучков листового черешка сахарной свеклы. Физиология растений, 54, 373-380.

Егорова Е.А., Бухов Н.Г., Шугаев А.Г., Лось Д.А. (2006) Влияние экзогенной глюкозы на поток электронов к фотосистеме I и дыхание у клеток цианобактерий. Физиология растений, 53, 336-342.

Шугаев А.Г., Шугаева Н.А., Выскребенцева Э.И. (2006) Цианид- и ротенон-резистентное дыхание митохондрий корнеплода сахарной свеклы в ходе онтогенеза. Физиология растений, 53, 503-510.

Шугаев А.Г., Шугаева Н.А., Выскребенцева Э.И. (2005) Влияние KCl–среды на окисление малата митохондриями корнеплода сахарной свеклы. Физиология растений, 52, 694-700.

Шугаев А.Г., Андреев И.М., Выскребенцева Э.И. (2005) Функциональная идентификация АТФ-чувствительного К+-унипортера в митохондриях корнеплода сахарной свеклы. Физиология растений, 52, 209-215.

Комарова Э.Н., Выскребенцева Э.И., Трунова Т.И. (2003) Активность лектиноподобных белков клеточных стенок и внешних мембран органелл и их связь с эндогенными лигандами в проростках озимой пшеницы. Физиология растений, 50, 511-516.

Vartapetian B.B., Andreeva I.N., Generozova I.P., Polyakova L.I., Maslova I.P., Dolgikh Yu.I., Stepanova A.Yu. (2003) Functional electron microscopy in studies of plant response and adaptation to anaerobic stress. Ann. Bot., 91, 155-172.

Болычевцева Ю.В., Мажoрова Л.Е., Терехова И.В., Егорова Е.А., Шугаев А.Г., Рахимбердиева М.Г., Карапетян Н.В. (2003) Новый тип адаптации цианобактерий Spirulina platensis к условиям освещения. Прикладная биохимия и микробиология, 39, 571-576.


наверх

127276, МОСКВА, УЛ. БОТАНИЧЕСКАЯ, 35. ТЕЛ.: (499) 678-54-00; ФАКС: (499) 678-54-20;
E-MAIL: IFR@IPPRAS.RU; WEBMASTER: IPPRAS.WEB@GMAIL.COM