Аннотация результатов, полученных в 2016 году
Проект посвящен изучению стресс-протекторного действия брассиностероидов при интенсивном хлоридном засолении и загрязнении среды тяжелыми металлами с целью последующей разработки экономичного способа повышения продуктивности и устойчивости растений картофеля. Нами были выделены апикальные меристемы ранних (с. Red Scarlett и с. Жуковский ранний) и среднеспелых (с. Накра и с. Луговской) сортов картофеля. Растения-регенеранты были многократно клонированы для получения их в необходимом количестве с целью проведения дальнейших экспериментов. Проведены опыты по влиянию растворов солей хлорида натрия в диапазоне концентраций от 50 до 150 мМ и ионов меди (10-200 мкМ) на рост и развитие микроклонов ранних сортов картофеля в условиях гидропоники. Степень устойчивости различных сортов картофеля оценивали по ростовым и физиологическим показателям. Учитывали накопление сырой и сухой биомассы, линейные размеры побега и корня, площадь листьев, количество столонов; содержание фотосинтетических пигментов, накопление ионов натрия, калия и меди в надземных и подземных частях растений, степень осмотического и окислительного стрессов. Установлено, что вне зависимости от генотипа растения S. tuberosum проявляли высокую чувствительность к действию NaCl, начиная с минимальной из анализируемых концентраций (50 мМ). Площадь листьев, число столонов, масса надземных и подземных органов при засолении снижались примерно в два раза; при этом максимальный негативный эффект был отмечен для сорта Red Scarlett. Принципиально важным для поддержания оптимального водного статуса тканей растений при засолении является понижение их осмотического потенциала до уровня, способного обеспечить приток воды из среды в растение. Даже при незначительном засолении (50 мМ NaCl) осмотический потенциал тканей листьев картофеля снижался на 40 % относительно контрольных значений и в 4,5 раза - при интенсивном хлоридном засолении (150 мМ). К негативному влиянию меди более чувствительным оказался, напротив, сорт Жуковский ранний, у которого при 25 мкМ CuSO4 длина корня и количество столонов уменьшалось на 20-25 %, концентрация фотосинтетических пигментов снижалась. Повышение концентрации ионов меди в растворе до 50 мкМ приводило к снижению продуктивности (количество столонов, площадь листовой поверхности, сырая и сухая масса надземных и подземных частей растений) растений картофеля раннеспелых сортов, при этом максимальный негативный эффект был также отмечен для сорта Жуковский ранний. Синтез фитогормонов 24-эпибрассинолида и 28-гомобрассинолида осуществляли с использованием разработанных в лаборатории химии стероидов Института биоорганической химии НАН Беларуси методов. Для получения брассинолида разработан усовершенствованный метод синтеза на основе стигмастерина, который позволил повысить выход продукта в мультиграммовом синтезе (7,5% на 16 стадий). Предложенный метод существенно превосходит существующие способы синтеза по технологичности и возможностям крупномасштабной реализации. Нами проведено сравнение эффективности действия промышленного препарата «Эпин-экстра» и брассиностероидов, отличающихся как по количеству атомов углерода в молекуле, так и по конфигурации заместителей в боковой цепи, в диапазоне концентраций от 0,1 нм до 1 мкМ на рост и развитие микроклонов раннеспелых сортов картофеля Red Scarlett и Жуковский ранний при интенсивном засолении и избыточном содержании ионов меди. Защитный эффект стероидных гормонов зависел от того, когда обрабатывали брассиностероидами растения: до стрессорного воздействия, во время действия повреждающего фактора или на этапе восстановления. Высокие концентрации (1,0 и 0,1 мкМ) брассиностероидов подавляли рост раннеспелых сортов картофеля. Стероидные гормоны (брассинолид, 24-эпибрассинолид и 28-гомобрассинолид) в концентрации 0,1 нМ оказывали стимулирующее влияние на рост растений (длина побега и сырая масса целых растений) сорта Жуковский ранний. Обработка 28-гомобрассинолидом ускоряла клубнеобразование. Среди анализируемых гормонов только брассинолид стимулировал увеличение суммарной листовой поверхности. Достоверных изменений по интенсивности ростовых процессов в ответ на обработку брассиностероидами для сорта картофеля Red Scarlet не отмечено. Промышленный препарат «Эпин-экстра» также не проявлял заметного влияния на рост и развитие микроклонов раннеспелых сортов картофеля. В ходе реализации проекта нами был установлен протекторный эффект промышленного препарата «Эпин-экстра» и брассиностероидов (брассинолида, 24-эпибрассинолида и 28-гомобрассинолида) в условиях стресса. Способность снимать негативное воздействие интенсивного хлоридного засоления и избыточного содержания ионов меди проявлялось не только на уровне ростовых, но и физиологических показателей. При хлоридном засолении протекторный эффект брассиностероидов выражался в регуляции уровня натрия в надземной и подземной частях растений, в накоплении пролина в побеге и снижении осмотического потенциала в клеточном экссудате. Наиболее эффективными гормональными препаратами для поддержания оптимальной концентрации ионов натрия в побеге являлись 24-эпибрассинолид и промышленный препарат «Эпин-экстра». Стероидные гормоны, особенно 24-эпибрассинолид и 28-гомобрассинолид, ингибировали поступление ионов меди в корневую систему. Защитное действие стероидных гормонов при избыточном содержании ионов меди в среде заключалось в увеличении концентрации пролина и активности антиоксидантых ферментов (СОД и каталазы). Защитный эффект стероидных гормонов при засолении в значительной степени определялся сортом картофеля – Жуковский ранний отвечал увеличением количества столонов и массы растений (сырой и сухой) на действие экзогенного брассинолида, Red Scarlet – 24-эпибрассинолида. Впервые выявлено оптимальное сочетание способов воздействия (концентрация и время воздействия) брассиностероидов на устойчивость микроклонов раннеспелых сортов картофеля. Сравнение эффективности действия брассиностероидов при интенсивном засолении в зависимости от времени обработки растений картофеля показало, что наибольший протекторный эффект гормона отмечен при его совместном действии со стрессором или на этапе восстановления. При избыточном содержании ионов меди высокая эффективность отмечена при обработке растений 28-гомобрассинолидом (0,1 нМ); при этом предпочтительнее использовать гормон в период действия стрессора или на этапе репарации. Подобраны праймеры, и определены размеры ампликонов для трех конститутивных (референсных) генов картофеля и 38 генов, кодирующих транспортеры тяжелых металлов, металлотионеины, ферменты синтеза низкомолекулярных хелаторов и металлошаперонов, индуцируемых в ответ на стрессорное воздействие; фоторецепторов и генов, кодирующих рецепторы и основные компоненты сигнальной цепи брассиностероидов. Оптимизированы условия выделения эндогенных брассиностероидов на двух модельных объектах – картофеле (представитель двудольных растений) и ячмене (представитель однодольных растений). Отработаны иммуноферментные тест-системы для 24-эпибрассиностероидов (24-эпибрассинолида и 24-эпикастастерона), 24S-метилбрассиностероидов (брассинолида и кастастерона) и 28-гомобрассиностероидов (28-гомобрассинолида и 28-гомокастастерона). Было выявлено, что используемый метод экстракции стероидных гормонов является универсальным, по меньшей мере, для ячменя и картофеля. В соответствии с темой проекта был проведен патентный поиск с глубиной проработки с 1994 по 2015 гг. Проанализированы патенты по использованию брассиностероидов и света при выращивании растений, в том числе картофеля, с целью повышения продуктивности сельскохозяйственных растений и повышения их стресс-устойчивости. Установлено, что исследованию устойчивости картофеля к различным стрессорным факторам посвящены единичные технические решения, причем российские патенты получены в основном зарубежными фирмами. На весьма поверхностном уровне изучены и применяются на практике методы светового воздействия на культуру картофеля, что дает широкое поле для разработки новых эффективных методов, особенно при микроклональном размножении оздоровленных растений.

Аннотация результатов, полученных в 2017 году
В 2017 г. исследования в рамках проекта были посвящены изучению защитного действия стероидных гормонов (брассинолида, 24-эпибрассинолида и 28-гомобрассинолиа) и коммерческого препарата «Эпин-экстра» при интенсивном хлоридном засолении и избыточном содержании ионов меди на примере среднеспелых сортов картофеля Накра и Луговской. Прежде всего, пробирочные растения Solanum tuberosum сортов (Жуковский ранний, Ред Скарлетт, Луговской, Накра) были протестированы на наличие РНК вирусов X, Y, M, L, S, A картофеля и вироида веретеновидности клубней картофеля (Potato spindle tuber viroid). Растения были также проверены на наличие заражения бурой и кольцевой гнилью картофеля, вызываемыми бактериями Ralstonia solanacearum (раса 3, bv.2) и Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicum. Было получено необходимое количество оздоровленных микроклонов и миниклубней ранне- и среднеспелых сортов картофеля для дальнейшего культивирования в гидропонной миниустановке, Биотехнологическом модуле «Картофельное дерево-10» и тестирования в полевых условиях. Механизмы устойчивости растений картофеля (S. tuberosum L.) к 50-150 мМ NaCl и 25-200 мкМ CuSO4 изучали на примере районированных в России сортов Накра и Луговской. Реакцию растений на солевой стресс оценивали по ростовым (сырая и сухая биомасса надземной и подземной частей растений, линейные размеры побега и корня, площадь листовой поверхности, количество столонов) и физиологическим (уровень фотосинтетических пигментов, перекисное окисление липидов, осмотический потенциал клеточного экссудата, содержание пролина и активность антиоксидантных ферментов, оводнённость тканей, накопление ионов натрия, калия и кальция в надземных и подземных частях растений) показателям. Нами показано, что с. Луговской отличался высокой чувствительностью к хлоридному засолению. Установлено, что растения с. Луговской отвечали на засоление значительным ингибированием роста, снижением содержания хлорофилла a и торможением образования столонов. Вместе с тем, при слабом и умеренном солевом стрессе растения сохраняли водный гомеостаз за счет эффективной осморегуляции, активно накапливали пролин, обладающий стресс-протекторным действием, и практически не обнаруживали развития окислительного стресса. Слабое увеличение интенсивности окислительного стресса в растениях при засолении не сопровождалось достоверными изменениями активностей ряда антиоксидантных ферментов (супероксиддисмутазы, каталазы и пероксидазы). Высказано предположение, что уровень солеустойчивости данного сорта лимитируется, по меньшей мере, двумя основными причинами (1) недостаточной «барьерной» функцией корневой системы удерживать Na+ и обеспечивать избирательный транспорт ионов в надземную часть и (2) низкой эффективностью системы загрузки Na+ из цитоплазмы клеток листа в центральную вакуоль с целью их внутриклеточной компартментации и снижения токсического эффекта. Солеустойчивость сорта Накра была выше, чем с. Луговской. Причины этого заключаются в более низкой интенсивности накопления натрия в надземной и подземной частях растений с. Накра и способности поддерживать гомеостаз К+ при солевом стрессе. На растения с. Луговской негативно влияла даже самая низкая из анализируемых нами концентраций CuSO4 (25 мкМ). При этом интенсивность роста побега снижалась на 20 %, количество столонов и суммарная площадь листьев уменьшались на 40 %. В то же самое время 25 мкМ CuSO4 у растений картофеля с. Накра вызывала лишь подавление роста листьев. С увеличением концентрации Cu2+ негативный эффект усиливался. При 200 мкМ CuSO4 число столонов снижалось в восемь раз у растений картофеля с. Луговской и только в два раза – у растений с. Накра. Накопление Cu2+ в растениях было органоспецифичным; в контрольных условиях концентрация меди в корнях в два раза превышала аналогичный показатель в побегах. При 25 мкМ CuSO4 в среде содержание Cu2+ в растениях зависело от анализируемого сорта картофеля. Максимальное накопление Cu2+ при 25 мкМ CuSO4 в среде наблюдалось в растениях с. Луговской. В надземной части содержание Cu2+ по сравнению с контрольным вариантом увеличивалось в 9 раз, в корнях – в 100 раз. В аналогичных условиях содержание Cu2+ в надземной части картофеля с. Накра увеличивалась в 4 раза, в корнях – в 66 раз. Анализируя полученные данные, можно говорить о сортоспецифичности ответа растений на засоление и повышенные концентрации ионов меди. Полученные данные могут лечь в основу рекомендаций по выращиванию тех или иных сортов на неиспользуемых (засоленных/загрязнённых) территориях. Впервые нами были выявлены стероидные гормоны с наибольшим защитным действием в условиях интенсивного засоления и избыточного содержания тяжелых металлов для ранне- и среднеспелых сортов картофеля. Так, при засолении для раннеспелых сортов картофеля наибольший защитный эффект проявляли 24-эпибрассинолид и коммерческий препарат «Эпин-экстра». Для среднеспелых сортов более эффективными препаратами оказались 24-эпибрассинолид и брассинолид. Отрицательное влияние избыточных концентраций Cu2+ на растения картофеля раннеспелых сортов снижалось 24-эпибрассинолидом и 28-гомобрассинолидом; для среднеспелых – более эффективными были препарат «Эпин-экстра» и брассинолид. Сравнение эффективности действия брассиностероидов при стрессе проводили в зависимости от способа гормонального воздействия - до начала действия стрессора (этап предадаптации), одновременно с началом действия стрессора (период стресса) или после действия стрессора (этап восстановления). Введение стероидных гормонов в среду при стрессе приводило к увеличению числа столонов, содержания фотосинтетических пигментов по сравнению с действием одного стрессора; осмотический потенциал клеточного экссудата приближался к контрольным значениям. Наибольший положительный эффект брассиностероидов (брассинолида и промышленного препарата «Эпин-экстра») при интенсивном засолении для среднеспелых сортов картофеля наблюдался при действии гормона одновременно с действием стрессора или после окончания его действия (этап восстановления). Максимальный защитный эффект на фоне повышенных концентраций ионов меди для брассинолида и эпибрассинолида показан при их добавлении в питательную среду до начала или во время действия стрессора; для промышленного препарата «Эпин-экстра» – на этапе восстановления. Для сорта Накра аналогичный эффект показан при добавлении в среду брассинолида в период стресса или на этапе восстановления; для эпибрассинолида – на этапе предадаптации. Кроме того, впервые было показано, что кратковременная (4-х часовая) предобработка растений картофеля брассиностероидами (24-эпибрассинолидом или 28-гомобрассинолидом) приводила к способности растений отвечать на «отсроченный» солевой стресс аккумуляцией антиоксидантных соединений и повышением солеустойчивости. При оценивании влияния спектрального света на водный статус и элементный гомеостаз растений среднеспелых сортов картофеля в условиях гидропоники при засолении и действии токсичных концентраций ионов меди было отмечено, что наибольший негативный эффект стрессоров был отмечен для растений, выращенных только при использовании люминесцентных ламп с преобладанием синей и красной областей спектра. Вероятно, присутствие зелёной области спектра положительно влияет на стрессе-устойчивость растений картофеля среднеспелых сортов. Принципиально важным для сохранения водного статуса тканей растений при засолении является понижение их осмотического потенциала до уровня, способного восстановить направление градиента водного потенциала и обеспечить поток воды из среды в клетки корня. Наибольшее снижение осмотического потенциала при интенсивном засолении отмечено в листьях картофеля, выращенных на свету люминесцентных ламп с преобладанием синей и красной областей спектра. При повышенных концентрациях в среде меди оводнённость тканей растения, осмотический потенциал клеточного экссудата и накопление Cu2+ в присутствии стрессора не зависели от условий освещения. Установлена специфичность реакции растений картофеля с. Жуковский ранний на экзогенную обработку брассиностероидами в условиях гидропонного модуля «Картофельное дерево». Показано, что кратковременная однократная корневая обработка растений картофеля брассиностероидами в зависимости от химической структуры соединения и действующей концентрации вещества ускоряет образование миниклубней и приводит к увеличению их выхода. Показано, что процесс клубнеобразования у растений картофеля напрямую зависел от интенсивности света. Так, с повышением интенсивности света от 200 до 400 мкмоль/м2с увеличивался выход миниклубней у контрольных растений. Предобработка растений брассиностероидами вызывала увеличение клубнеобразования при низкой интенсивности света и снижение при высокой интенсивности света. Полученные данные можно в дальнейшем использовать для повышения выхода семенного материала, а также для компенсации недостатка света брассиностероидами. Оптимизированы условия постановки полимеразной цепной реакции в реальном времени для изучения экспрессии стресс-индуцируемых генов (транспортеров тяжелых металлов, металлотионеинов, ферментов синтеза фитохелатинов и металлошаперонов; генов фоторецепторов, генов метаболизма и сигналинга брассиностероидов). Методом двухстадийного иммуноферментного анализа проанализировано содержание брассиностероидов (группы брассинолида, 24-эпибрассинолида, 28-гомобрассинолида, В-лактон- и 6-кето-производных) в побегах и корнях образцов картофеля, выращенных из апикальной меристемы или боковой почки. Исследованы 4 сорта картофеля: раннеспелые – Ред Скарлет и Жуковский, а также среднеспелые Луговской и Накра. Полученные данные свидетельствуют о том, что близкие по срокам созревания сорта имели сходный брассиностероидный профиль. Так, для сортов раннего срока созревания характерно наличие высокого уровня кетонов в побегах и высокого содержания лактонов - в корнях. При этом в с. Жуковский, который относится к очень ранним сортам, содержание лактонов сопоставимо с кетонами. Отличительной чертой является также присутствие в значительном количестве 24-эпибрассиностероидов в корнях и их отсутствие в побегах. Для среднеспелых сортов характерно также преобладание кетонов над лактонами в побегах, но в корнях это различие нивелируется (кроме с. Луговской, выращенного из апикальной меристемы). Следует отметить, что во всех изученных вариантах проростков среднеспелых сортов отсутствуют стероидные гормоны ряда 24-эпибрассинолида. Разработана методология синтеза кастастерона (предшественник брассинолида), позволяющая получать граммовые количества целевого продукта. В основу положены известные методы синтеза. Повышение их эффективности достигнуто применением селективных реагентов, оптимизаций условий реакции, использованием специальных способов разделения изомерных смесей и выделения продуктов. Информация о публикациях в СМИ, посвященных результатам проекта, с упоминанием Фонда: 1. https://www.riatomsk.ru/article/20161220/kak-v-tgu-pomogayut-rasteniyam-pobeditj-stress/ 2. http://www.tsu.ru/news/uchenye-tgu-nauchilis-zashchishchat-rasteniya-ot-n/

Аннотация результатов, полученных в 2018 году
В 2018 г. исследования в рамках проекта были посвящены изучению механизмов защитного действия стероидных гормонов растений и селективного света при интенсивном хлоридном засолении и избыточном содержании ионов меди в субстрате. Проведен химический анализ состава почв с помощью атомно-эмиссионного спектрометра с индуктивно связанной плазмой ИСП-АЭС. В пробах было идентифицировано 26 химических элементов, среди которых Аl, As, В, Ва, Са,Cd, Со, Сr, Сu, Fe, К, Li, Mg, Mn, Na, Ni, P, Pb, Rb, Si, Sr, Ti, V, Y, Zn, Zr. Поставлен ряд экспериментов по сравнению эффективности применения промышленного препарата «Эпин-экстра» и брассиностероидов, отличающихся как по количеству атомов углерода в молекуле, так и по конфигурации заместителей в боковой цепи для растений картофеля в почвенной культуре. Оценена структура урожая и параметры, отражающие продуктивность растений (количество и массу клубней в одном кусте). Замачивание миниклубней в 10 нМ растворе гормонов или промышленном препарате «Эпин-экстра» привело к увеличению продуктивности растений; максимальный эффект показан при использовании брассинолида. Обработка миниклубней картофеля раствором эпибрассинолида способствовало формированию более крупных гранул крахмала по сравнению с контрольным вариантом, что имеет важное значение для промышленного производства крахмала и его применения. Выявлены биохимические и физиологические механизмы устойчивости ранне- и среднеспелых сортов картофеля к хлоридному засолению NaCl (50-150 мМ) и избыточным концентрациям ионов меди в среде (50-150 мкМ). Относительно высокую степень устойчивости к действию данных факторов проявлял среднеспелые сорта картофеля Накра и Луговской. Это проявлялось в меньшей интенсивности перекисного окисления липидов в листьях и стеблях растений, в снижении накопления пролина в ответ на действие стрессора по сравнению с другими сортами картофеля. Сорт Луговской отличался не значительным снижением оводнённости надземной и подземной частей, по сравнению, например, с растениями сорта Жуковский ранний. Одной из возможных причин этого может быть существование барьерных механизмов, ограничивающих поступление ионов натрия не только в корень, но и в надземную часть растения. Растения сорта Луговской также характеризовались высокой степенью устойчивости (по сравнению с Red Scarlett и Жуковский ранний) к действию избыточных концентраций ионов меди, несмотря на высокую интенсивность перекисного окисления липидов по сравнению с другими сортами в ответ на действие стрессора. При стрессе растениям сорта Луговской удалось поддерживать содержание фотосинтетических пигментов на уровне контроля, вне зависимости от действующей концентрации ионов меди, что немаловажно для нормального функционирования ассимилирующего аппарата растений, содержание пролина также увеличилось в меньшей степени, по сравнению с другими сортами растениями. Направленность протекторного эффекта кратковременной (4 часовой) обработки растений картофеля (сортов Жуковский ранний и Луговской) стероидными гормонами (10 пМ-10 нМ) была оценена на примере функционирования осмотической и антиоксидантной систем. Впервые показано, что брассиностероиды оказывали полифункциональный стресс-защитный эффект при хлоридном засолении. С одной стороны, гормоны снижали интенсивность перекисного окисления липидов, с другой стороны, уменьшали аккумуляцию пролина по сравнению с NaCl воздействием, что достигалось за счёт активации экспрессии гена деградации (PDH) пролина. Кроме того, кратковременная обработка растений гормонами способствовала снижению активности антиоксидантных ферментов (супероксиддисмутазы и пероксидазы), активность которых возрастала в ответ на действие соли. В условиях избыточной концентрации ионов меди (100 мкМ) кратковременная обработка брассиностероидами снижала активность супероксиддисмутазы и увеличивала активность пероксидазы; последнее происходило, вероятно, за счёт повышения уровня экспрессии гена цитозольной пероксидазы. Одним из значимых показателей водного статуса растений является уровень оводненности тканей. Протекторный эффект стероидных гормонов на фоне действия стрессора проявлялся в увеличении процентного содержания воды в растениях сорта Жуковский ранний. Максимальный эффект показан для гомобрассинолида и эпибрассинолида в концентрациях 10 и 100 пМ. Принципиально важным для сохранения водного статуса растений при засолении является понижение их осмотического потенциала до уровня, способного восстановить направление градиента водного потенциала и обеспечить поток воды из среды в клетки корня. Осмотический потенциал клеточного экссудата листьев картофеля обоих сортов в ответ на засоление снижался примерно в 2 раза. Предварительная обработка растений гормонами до действия стрессора частично снимала NaCl-индуцированное падение осмотического потенциала, наиболее эффективными были эпибрассинолид (100 пМ) и гомобрассинолид (10 пМ) для обоих сортов картофеля. Решающую роль в формировании осмотического потенциала играют неорганические ионы, прежде всего ионы калия; в условиях засоления особая роль принадлежит ионам натрия. Снижение отрицательного эффекта NaCl на накопление ионов натрия в побегах и корнях растений для сорта Луговской показано при действии эпибрассинолида в концентрации 0,1 нМ и гомобрассинолида в концентрациях 1 и 10 нМ; для сорта Жуковский – при действии 10 пМ гомобрассинолида. Влияние стероидных гормонов (эпибрассинолида или гомобрассинолида) на содержание ионов меди, калия и кальция в надземной и подземной частях растений картофеля в условиях повышенного содержания ионов меди в среде определялось химической структурой гормона и способом воздействия до, во время или после действия стрессора. Показано, что эпибрассинолид снижал накопление ионов меди надземной и подземной частями растений, лучший эффект показан при использовании гормона до или после действия стрессора. Вероятно, эпибрассинолид снижал поглощение ионов меди корнями растений и замедлял их транспорт в надземную часть; возможно, ЭБЛ активировал синтез хелаторов меди в корнях растений. Впервые показано, что предобработка стероидными гормонами корней оздоровленных растений-регенерантов картофеля сорта Луговской приводила к увеличению интенсивности фотосинтеза, мезофильной проводимости и снижению транспирации листьев в условиях аквакультуры. Выявлена концентрация эпибрассинолида, эффективная для снижения негативного воздействия хлоридного засоления на основные фотосинтетические показатели – максимальный (FV/FM) и эффективный (Y(II)) квантовый выход, относительную скорость транспорта электронов (ETR). Кратковременное (4 часа) и длительное (20 часов) воздействие гомобрассинолидом приводило к падению устьичной проводимости, характеризующей поток водяных паров из межклетников через устьица наружу, и как следствие, к снижению интенсивности транспирации. Возможно, это является одной из причин повышенной оводненности тканей растений на фоне хлоридного засоления. Впервые установлено, что нарушение сигналинга стероидных гормонов или снижение их эндогенного уровня приводит к подавлению фотосинтетической активности растений, что указывает на значительную роль брассиностероидов в формировании адаптивных реакций к действию абиотических стрессов. Для демонстрации влияния брассиностероидов и света в условиях солевого стресса и избыточного содержания ионов меди в среде нами была проведена методом ПЦР в реальном времени оценка экспрессии ряда генов, кодирующих основные ферменты метаболизма брассиностероидов (CYP90D1, CYP45085A1, CYP45090A1, CYP45090B1, DET2), рецепции брассиностероидов (BAK, SR160), рецепторов синего света (CRY, PHR); гены ключевых звеньев неферментативной и ферментативной защиты – пролина (P5CS, P5CR, PDH), пероксидазы (APX1, APX3), флавоноидов (CHS, PAL); гены транспортеров ионов меди (CCH) и натрий/водородного транспортера (SOS1). Всего в работе проведена оценка уровня экспрессии 18 целевых генов относительно двух референсных генов (гена фактора элонгации 1α и гена циклофилина). Красный и синий свет вызывали снижение относительного уровня экспрессии генов сигналинга брассиностероидов, биосинтеза флавоноидов и метаболизма пролина. Дифференциация ответа растений на различный спектральный свет выражалась в степени подавления экспрессии того или иного гена. Хлоридное засоление (125 мМ NaCl) способствовало увеличению уровня экспрессии гена фоторецептора CRY1 и снижению уровней транскриптов генов SR160, CYP450 90D2, DET2, CHS1a и P5CS1. На белом свету и при досвечивании синим светом на фоне NaCl наблюдалось значительное повышение активности гена натрий/водородного антипортера (SOS1). Влияние экзогенных брассиностероидов на экспрессию генов было опосредовано спектральными характеристиками света. Так, на синем свету в ответ на действие гормона увеличивалась экспрессия генов их рецепции, гена синтеза фенольных соединений и гена цитоплазматической пероксидазы; уровень экспрессии гена пероксисомальной пероксидазы снижался. На красном свету гормон способствовал подавлению экспрессии генов фоторецепторов, гена деградации пролина, гена синтеза флавоноидов и гена цитоплазматической пероксидазы. Изучаемые гены метаболизма брассиностероидов в ответ на экзогенный эпибрассинолид вне зависимости от условий освещения не изменяли уровень экспрессии. В ответ на воздействие брассиностероидов на фоне хлоридного засоления на белом свету и при досвечивании красным светом наблюдалось увеличение уровня экспрессии генов рецепции брассиностероидов и гена натрий/водородного антипортера. В вариантах с досвечиванием красным и синим светом по сравнению с вариантом без досвечивания эпибрассинолид способствовал снижению уровня экспрессии генов синтеза флавоноидов относительно контрольных вариантов (в отсутствие и в присутствии стрессора). При досвечивании синим светом брассиностероид подавлял экспрессию генов метаболизма пролина, синтеза брассиностероидов и генов пероксидаз относительно контрольных вариантов; на белом свету активировалась экспрессия генов синтеза пролина и цитозольной пероксидазы; экспрессия гена деградации пролина и пероксисомальной пероксидазы подавлялась. Вне зависимости от световых условий эпибрасинолид снижал уровень экспрессии гена фоторецептора CRY1 относительно действия стрессорного фактора до значений контрольного варианта. Присутствие ионов меди подавляло экспрессию генов биосинтеза брассиностероидов, пероксидаз, натрий/водородного антипортера и гена биосинтеза фенольных соединений (PAL). Достаточная для анализа активность гена, кодирующего транспортер меди (CCH), не была зафиксирована ни у одного из исследованных образцов. Кратковременная обработка растений картофеля эпибрассинолидом (0,1 нМ) и гомобрассинолидом (0,1 нМ) оказывала протекторное воздействие при действии повышенных концентраций ионов меди (100 мкМ). Так, уровень экспрессии генов рецепции брассиностероидов, биосинтеза брассиностероидов, синтеза фенольных соединений, гена цитозольной пероксидазы и натрий/водородного антипортера увеличивался. Методом двухстадийного иммуноферментного анализа проанализировано содержание брассиностероидов (групп брассинолида, 24-эпибрассинолида, 28-гомобрассинолида, В-лактон- и 6-кето-производных) в растениях картофеля при хлоридном засолении и в ответ на кратковременное воздействие эпибрассинолидом. Эндогенный уровень брассиностероидов в ответ на хлоридное засоление определялся сортом картофеля. Так, содержание всех трёх групп гормонов (брассинолидов, эпибрассинолидов и гомобрассинолидов) в корнях и побегах растений снижалось у представителей среднеспелого сорта Луговской. Уровень гормонов группы брассинолидов в корнях и побегах растений картофеля сорта Жуковский ранний снижалось, в то время как уровень групп эпибрассинолидов или гомобрассинолидов или увеличивался, или оставался неизменным в побегах и корнях соответственно. В отсутствие хлоридного засоления в растениях картофеля сорта Луговской преобладали лактоны над кетонами (предшественники активных брассиностероидов); в ответ на действие стрессора во всех частях растений изменилось соотношение в пользу кетонов. В растениях сорта Жуковский ранний в норме и при стрессе содержание кетонов преобладало в побеге, лактонов – в корнях. В ответ на воздействие NaCl в побеге увеличивалось содержание лактонов и кетонов, в корнях оно снижалось. В ответ на кратковременное воздействие эпибрассинолидом (предшествующим NaCl засолению) отмечено увеличение содержания эпибрассинолидной, гомобрассинолидной и брассинолидной фракций, по сравнению с более длительной гормональной обработкой; при этом содержание кетонов и лактонов и их соотношение не зависело от продолжительности прайминга. Разработан новый метод стереоселективного синтеза α-метил кетонов - ценных промежуточных продуктов процесса формирования боковой цепи, содержащей все необходимые структурные элементы молекулы природного гормона (брассиностероида). Построение боковой цепи, содержащей четыре асимметрических центра, является наиболее сложной задачей в ходе синтеза большинства природных брассиностероидов и их биосинтетических предшественников. Метод основан на использовании в качестве ключевой стадии процесса реакции циклопропанирования сложных эфиров алкенами (реакция Кулинковича), приводящей к образованию замещенных циклопропанолов. Второй ключевой реакцией метода стало обнаруженное нами раскрытие промежуточных циклоропанолов в диастереомерно обогащенные α-метил кетоны под действием метилата магния. Возможности метода для синтеза брасиностероидов продемонстрированы на примере получения 6-деоксоказастерона – интермедиата биосинтеза наиболее активного представителя этого класса фитогормонов – брассинолида. Была проведена Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Актуальные проблемы картофелеводства: фундаментальные и прикладные аспекты» на базе Национального исследовательского Томского государственного университета (ТГУ) с 10 по 13 апреля 2018 года. Доклады участников конференции были представлены в рамках следующих секций: (1) Поиск новых молекулярных инструментов для управления развитием картофеля на уровне генома и протеома; (2) Механизмы устойчивости растений картофеля к неблагоприятным факторам среды и биопатогенам; (3) Применение удобрений и регуляторов роста для повышения продуктивности картофеля; (4) Биотехнологические приемы оздоровления и повышения продуктивности картофеля; (5) Трансгенез, селекция и семеноводство картофеля. В рамках конференции состоялась сессия постерных докладов, которые, в большей части, были представлены молодыми учеными России и ближнего зарубежья. Всего в конференции приняли участие около 150 ученых. Для сотрудников департамента развития сельского хозяйства Томской области и индивидуальных предпринимателей наиболее информативной частью мероприятия стало проведение круглого стола «Состояние и перспективы картофелеводства в России в условиях импортозамещения», модератором которого был проф. Е.А.Симаков (зав. отделом экспериментального генофонда картофеля ВНИИ картофельного хозяйства им. А.Г. Лорха). Результаты исследования, полученные в ходе выполнения проекта, были положены в основу разработок, представленных на четырёх Международных очных выставках: (1) Высокие технологии. Инновации. Инвестиции Hi-Tech-2018 (Санкт-Петербург); (2) II Евразийская научно-технологическая конференция «Сопряжение большого Евразийского партнерства и инициативы «Один пояс – один путь»: стратегии, программы, проекты, агропродовольственного партнерства» (Санкт-Петербург); (3) Международном биотехнологическом Форуме-выставке «РосБиоТех-2018» (Москва); (4) VI Международном форуме технического развития «Технопром-2018» (Новосибирск). Получено 4 золотых медали. Во время отчётного периода участниками проекта было сделано 17 докладов на Международных или Всероссийских с международным участием конференциях. Среди них – 2 пленарных и 7 устных. Опубликовано четыре статьи в журналах, индексируемых в Web of Science или Scopus. Информация о публикациях в СМИ, посвященных результатам проекта, с упоминанием Фонда: 1. http://ofr.su/assets/files/bulletin/BulletenOFR_5(37).pdf 2. http://www.tsu.ru/news/novye-tekhnologii-pomogut-obespechit-rossiyan-bezo/?sphrase_id=184626