ФИЗИОЛОГИЯ РЕПРОДУКТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ У ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ

Руководитель: проф. И.П. Ермаков;

Научные кадры: c.н.с. Н.П. Матвеева, c.н.с. М.А. Брейгина, аспирант Н.М. Максимов.

Техническая поддержка: вед. инженер М.В. Светикова;

Тема РФФИ: Ионные механизмы регуляции клеточного роста: полярный рост мужского гаметофита (? 14-04-31431).

Цель исследования

Мы исследуем физиологические механизмы, контролирующие половое размножение растений. В центре внимания - мужской гаметофит покрытосеменных растений - пыльцевое зерно: его развитие и функционирование. Основные исследовательские задачи включают выяснением роли трансмембранного транспорта ионов и активных форм кислорода (АФК) в регуляции жизни этого гаплоидного организма. Нас интересует, как взаимосвязаны эти регуляторные механизмы, каким образом они участвуют в процессах клеточной поляризации, запуске и поддержании полярного роста, в формировании уникальной оболочки пыльцевого зерна.

Базовые методы, используемые в современных исследованиях живой клетки, мы адаптируем применительно к нашим объектам и задачам. Это качественная и количественная широкополосная флуоресцентная микроскопия, конфокальная микроскопия, электронная микроскопия, рентгено-спектральный микроанализ (элементное картирование), спектрофлуориметрия и спектрофотометрия.

Некоторые проекты, реализуемые в группе:

Взаимосвязь АФК и ионного транспорта в регуляции ростовых процессов

Мы показали, что баланс процессов образования/ликвидации АФК имеет ключевое значение для прорастания пыльцы. Предполагая, что взаимодействие между пыльцой и рыльцем происходит с участием АФК, мы ищем мишени для АФК в пыльцевой трубке, в первую очередь, на плазмалемме, а также выявляем ключевые процессы, обеспечивающие физиологический ответ.

Механизмы действия тяжелых металлов на пыльцу

Тяжелые металлы являются распространенными токсикантами и негативно влияют на рост и развитие растений. Изучение механизмов их действия на клеточном уровне и влияния на репродуктивную сферу важно для понимания особенностей стресс-физиологии растений.

Роль АФК в развитии уникальной оболочки пыльцевого зерна

Уникальная двуслойная оболочка пыльцевого зерна формируется в процессе взаимодействия гаплоидной микроспоры и тканей пыльника. Наружный слой этой оболочки состоит преимущественно из спорополленина. Это один из самых химически инертных биополимеров в природе.

Научные будни

Студенты и аспиранты в процессе работы приобретают навыки, необходимые для экспериментатора, и осваивают современные методы. Они обучаются выращивать растения в стандартных условиях, планировать и ставить эксперимент, обрабатывать и анализировать экспериментальные данные, представлять эти данные в виде статьи, устного доклада или постера. Они участвуют во всероссийских и международных конференциях и школах.

Некоторые статьи и книги:

• Polevova S., Breygina M., Matveyeva N., Yermakov I. Periplasmic multilamellar membranous structures in Nicotiana tabacum L. pollen grains treated with Ni²⁺ or Cu²⁺ // Protoplasma (принято к печати).
  
• Breygina M., Matveyeva N., Polevova S., Meychik N., Nikolaeva Yu., Mamaeva A., Yermakov I. Ni²⁺ effects on Nicotiana tabacum L. pollen germination and pollen tube growth // Biometals. 2012.
  
• Smirnova A.V., Matveyeva N.P. & I.P. Yermakov. Reactive oxygen species are involved in regulation of pollen wall cytomechanics. // Plant Biology. 2013.
  
• M. Breygina, A. Smirnova, N. Matveeva, I. Yermakov. The role of anion channels in pollen germination and tube growth. In: Pollen: Structure, Types and Effects. 2010. Ed. B. J. Kaiser. Nova Science Pub Inc.
  
• Книга: Брейгина М.А. "Роль анионных каналов в прорастании пыльцевого зерна", 2011. Изд-во LAP LAMBERT Academic Publishing
  
• Матвеева Н.П., Полевова С.В., Смирнова А.В., Ермаков И.П. Накопление спорополленина в оболочке микроспоры Nicotiana tabacum L. в процессе ее развития // Цитология. 2012.
  
• Смирнова А.В., Тимофеев К.Н., Брейгина М.А., Матвеева Н.П., Ермаков И.П. Антиоксидантные свойства полимерного матрикса экзины пыльцевых зерен // Биофизика. 2012.
  
• Брейгина М.А. , Смирнова А.В., Матвеева Н.П., Ермаков И.П. Еще раз об изменениях мембранного потенциала в растущей пыльцевой трубке // Цитология. 2012.
  
• Брейгина М.А., Матвеева Н.П., Андреюк Д.С., Ермаков И.П.. Трансмембранный перенос К⁺ и Cl^- в процессе активации пыльцевого зерна in vivo и in vitro // Онтогенез. 2012.
  
• Брейгина М.А. , Смирнова А.В., Масленников М.В., Матвеева Н.П., Ермаков И.П.. Влияние ингибиторов анионных каналов NPPB и DIDS на состояние митохондрий и рост пыльцевой трубки табака // Цитология, 2010.
  
• Брейгина М.А., Матвеева Н.П., Ермаков И.П. Роль Cl^- в прорастании пыльцевого зерна и росте пыльцевой трубки // Онтогенез 2009.
  
• Брейгина М.А., Смирнова А.В., Матвеева Н.П., Ермаков И.П. Изменения мембранного потенциала в процессе прорастания пыльцевого зерна и роста пыльцевой трубки // Цитология. 2009.
  
• Смирнова А.В., Матвеева Н.П., Полесская О.Г., Ермаков И.П. Образование активных форм кислорода при прорастании пыльцевого зерна // Онтогенез. 2009.