LXXXV readings named after K.A. Timiryazev

3 июня 2024 г. в 13.00 в Большом конференц-зале ИФР РАН пройдут LXXXV чтения им. К.А. Тимирязева. С лекцией «Две стратегии накопления металлов у растений» выступит главный научный сотрудник, доктор биологических наук, заведующий Лабораторией физиологии корня ИФР РАН Илья Владимирович Серегин.

Вход на мероприятие свободный, приглашаются все желающие. Для тех, кто не может присутствовать, будет организована онлайн трансляция: ИНСТИТУТ ФИЗИОЛОГИИ РАСТЕНИЙ ИМ. К.А. ТИМИРЯЗЕВА — YouTube. Не забудьте, пожалуйста, нажать кнопку «подписаться» и включить все уведомления о канале, выбрав соответствующий колокольчик.

В лекции будут рассмотрены основные аспекты, связанные с механизмами поглощения, транспорта и детоксикации металлов. Особое внимание будет уделено низкомолекулярным лигандам — ключевым игрокам, участвующим в поддержании гомеостаза металлов и в механизмах, определяющих феномен гипераккумуляции.

Минеральное питание играет важную роль в жизни растений и в значительной степени определяет их продуктивность. C одной стороны, дефицит питательных элементов является лимитирующим фактором, снижающим продуктивность сельскохозяйственных культур, а также широко распространенной причиной, вызывающей заболевания человека. С другой стороны, поступление металлов в окружающую среду в результате хозяйственной деятельности человека в последние десятилетия постоянно возрастает, что приводит к повышению содержания металлов в растениях и проявлению токсического действия металлов на различные физиологические процессы. В отличие от органических соединений, которые могут разлагаться микроорганизмами, металлы и металлоиды фактически не разлагаются, а, следовательно, накапливаются в окружающей среде и поглощаются растениями, которые являются основным источником их поступления в пищевые цепи и в организм человека.

По существующей классификации выделяют две контрастные группы растений: исключатели (excluders), у которых металлы накапливаются главным образом в корневой системе, и (гипер-)аккумуляторы ((hyper-)accumulators), у которых они накапливаются преимущественно в надземных органах. В настоящее время известно около 720 видов гипераккумуляторов, которые привлекают все большее внимание биологов, геохимиков и экологов. Изучение морфофизиологических особенностей растений, определяющих их способность избирательно накапливать металлы в корнях или побегах, имеет большое фундаментальное значение для физиологии растений, токсикологии и иономики. Кроме того, понимание этих особенностей важно для разработки подходов, использующихся в технологиях биообогащения, фиторемедиации, фитомайнинга, а также мониторинга загрязнения окружающей среды металлами.

Способность к накоплению металлов неоднократно возникала у растений в процессе эволюции. Растения разных видов и экотипов могут существенно различаться по способности накапливать металлы и по устойчивости к их токсическому действию, что может быть связано с их эволюцией на разных типах почв. Устойчивость к металлам и способность к гипераккумуляции находятся под независимым генетическим контролем, а гены, их определяющие, не являются видоспецифичными, а скорее по-разному экспрессируются у гипераккумуляторов и исключателей. Высокая устойчивость и способность к гипераккумуляции определяются высокой эффективностью механизмов детоксикации металлов, направленных на поддержание гомеостаза. Механизмы гипераккумуляции потенциально могут контролироваться на четырех уровнях: (1) на уровне поглощения металлов из почвы корневыми системами растений, (2) на уровне радиального транспорта металлов в корнях, а также (3) на уровне их транспорта в надземные органы по ксилеме и (4) накопления в листьях в нетоксичной форме.