биологические науки - Уфимский научный центр РАН

БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
Биология развития и эволюция живых систем.
На основании данных иммуноферментного анализа изолированных пыльников яровой
мягкой пшеницы разработан способ получения в экспериментальной системе культуры in
vitro полиэмбриоидов – зародышеподобных структур с множественными апексами побега,
объединенными общим корневым полюсом. ИБ УНЦ РАН
Экология организмов и сообществ. Биологическое разнообразие.
Модифицирована система оценки природоохранной значимости растительных сообществ,
применимая к различным типам сообществ. Установлена природоохранная значимость 41
ассоциации лесной, болотной и прибрежно-водной растительности Южного Предуралья.
Методами сравнительной флористики показано высокое сходство бриокомпонентов
Южно-Уральских темнохвойно-широколиственных лесов и черневой тайги Алтая и Саян.
Наибольшее количество редких реликтовых видов мохообразных отмечено в долинах горных
рек.
На примере реинтродуцированных популяций ряда редких и нуждающихся в охране видов
растений подтверждена перспективность использования методов реинтродукции для
практики их сохранения.
Установлено, что в сосново-березовых лесах центральной части горно-лесной зоны
Южного Урала произрастает 25 заготавливаемых лекарственных видов растений, при этом
достаточную продуктивность для сырьевой заготовки имеют Chamaenerion angustifolium,
Orthilia secunda, Primula macrocalyx, Solidago virgaurea, Vaccinium myrtillus.
На основе использования регрессионной зависимости фитомассы корневищ от
проективного покрытия надземной части растений разработана методика экспресс-оценки
продуктивности в растительных сообществах корневищ Aconitum septentrionale – основного
сырья для производства антиаритмического препарата «Аллапинин».
Особенности распространения лесной растительности на Западном макросклоне Южного
Урала связаны с температурными инверсиями воздушных масс. В средних частях склонов
среднемесячная температура статистически достоверно выше, чем на вершинах и в нижних
частях. В связи с этим на средних частях склонов формируются древостои с доминированием
широколиственных лесообразователей, а на вершинах и в нижних частях склонов - древостои
с преобладанием темнохвойных видов.
В лесных насаждениях Уфимского промышленного центра установлено, что дуб
черешчатый является аккумулятором кадмия, индикатором меди и цинка и исключателем
свинца и железа. Видоспецифичность дуба проявляется в том, что общая корненасыщенность
почвы проводящими корнями в 1,5-3 раза меньше, чем поглощающими, что свидетельствует
об адаптивных реакциях корневой системы к техногенному загрязнению. ИБ УНЦ РАН
Биологическое разнообразие.
Выявлены особенности эрозии почв на пологих склонах в период снеготаяния в условиях
Южного Урала. На первой стадии сток формируется на мерзлой почве, в связи с чем
содержание взвешенных наносов, гумуса и питательных элементов не зависит от объема и
интенсивности стока. На второй стадии, по мере оттаивания почвы, количество взвешенных
наносов возрастает пропорционально объему стока и его интенсивности. По мере ослабления
поверхностного стока в составе наносов возрастает доля мелкодисперсных фракций,
содержание гумуса и питательных веществ. ИБ УНЦ РАН
Биотехнология.
Из очагов биогенного разрушения кальцита скальных обнажений пещеры Шульган-Таш
выделены изоляты микроскопических грибов, отнесенные к 15 родам классов аско-, базидиои дейтеромицетов. Аборигенные для данной спелеосистемы виды микромицетов из родов
Acremonium, Geotrichum, Humicola, представлены минимально. В составе доминируют
различные виды пенициллов (20%), которые, наряду с другими оппортунистическими видами
75
(Aspergillus, Fusarium, Trichoderma, Armillaria и др.) составляют не менее 50% видового
разнообразия микобиоты. ИБ УНЦ РАН
Молекулярная генетика. Механизмы реализации генетической информации.
Биоинженерия. Биофизика. Радиобиология. Математические модели в биологии.
Биоинформатика.
Разработан интерфейс интеграции двух уровней организации молекулярно-генетической
информации – внутриклеточных генных сетей и клеточных ансамблей. На основе данного
интерфейса в рамках программного комплекса «SETIES» для исследования систем управления
экспрессией генов реализован функционал, позволяющий конструировать прототипы
клеточных ансамблей и моделировать динамику управляющих генных сетей внутри клеток с
учетом ближнего окружения.
Показано, что при совместном попарном культивировании штаммов E. coli, отличающихся
устойчивостью к разным антибиотикам – ампициллину (Ap), канамицину (Km),
стрептомицину (Sm) и тетрациклину (Tc), клетки способны выживать без обмена генами
резистентности. ИБ УНЦ РАН
Молекулярная генетика. Механизмы реализации генетической информации.
Биоинженерия. Биотехнология.
Установлено наличие плазмид в клетках штаммов родов Bacillus, Pseudomonas и Stenotrophomonas, ассимилирующих хлорароматические соединения. Показано, что в геномах этих
штаммов отсутствуют последовательности, гомологичные гену tfdA Burkholderia cepacia
AC1100. ИБ УНЦ РАН
Биологическое разнообразие.
Сохранены и увеличены на 847 новых таксонов научные коллекции живых растений в
открытом и закрытом грунте, интродукционный фонд института составил 6099 видов, сортов
и форм растений, в том числе: древесные растения – 1403, редкие и исчезающие виды – 150,
лекарственные и пряно-ароматические растения – 210, цветочно-декоративные – 2196,
тропические и субтропические – 1300. Коллекции используются для научных, практических,
образовательных и просветительских целей.
Обобщены результаты многолетних исследований биологии 112 видов и сортов георгин
Dahlia Cav. при интродукции в Башкирском Предуралье: показаны особенности роста и
развития, установлены индикаторные признаки в онтогенезе, выделены группы по срокам
цветения, установлена более высокая устойчивость сортов по сравнению с видами,
разработана 50-балльная шкала комплексной оценки хозяйственно-ценных признаков и
определена группа перспективных георгин, выявлены сорта с высоким содержанием в
клубнях инулина.
Установлены характер распространения и состояние популяций можжевельника казацкого
на Южном Урале, выявлены новые местонахождения: в горно-лесной части вид встречается
на западном макросклоне в пределах широколиственно-лесной зоны, заходит в бореальнолесную зону, на южной оконечности Урала и на восточном склоне – в лесостепной зоне,
далее к югу и в Зауралье – в зоне степи; определена граница ареала вида в регионе, значительно
уточняющая уральский участок северной границы можжевельника казацкого в России –
крайний северный пункт находится на западном макросклоне Южного Урала (54°26´ с.ш. и
57°01´ в.д.).
Выявлена флора г. Мелеуз (южная промышленная зона Республики Башкортостан),
составившая 640 видов, 351 род и 80 семейств высших растений; выявлены 173 адвентивных
видов, из них 39 археофитов и 134 неофита; показана основная роль непреднамеренного
заноса в формировании адвентивной фракции флоры; выявлены 12 новых очагов инвазии
чужеродных видов растений, требующих мониторинга и контроля численности.
В результате многолетней селекционной работы и изучения биологии гибридов созданы
20 новых сортов хризантемы корейской и 8 – пиона гибридного, не уступающих по комплексу
76
признаков сортам зарубежной селекции, но превосходящих по устойчивости к почвенноклиматическим условиям Башкирского Предуралья; все они включены в Государственный
реестр селекционных достижений, допущенных к использованию, получены авторские
свидетельства и патенты.
Показано современное состояние популяций редких видов Республики Башкортостан –
ясенца голостолбикового Dictamnus gymnostylis Stev., находящегося в регионе на северовосточной границе ареала, и 4 горно-скальных видов – патринии сибирской Patrinia sibirica
(L.) Juss., софианты сибирской Sophianthe sibirica (L.) Tzvel., володушки многожилковой Bupleurum multinerve DC., ветреницы пермской Anemonastrum biarmiense (Juz.) Holub. в северной
части Зауралья РБ; установлена структура популяций, предложены меры охраны.
Установлено, что фиторазнообразие петрофитных степей Южного Урала представлено 1
классом, 2 порядками, 3 союзами и 3 подсоюзами, 10 ассоциациями, из них 1 союз, 2 подсоюза
и 8 ассоциаций – описаны впервые и являются новыми для науки. Выявлены флористические
отличия петрофитных степей различных регионов, показано, что экстразональные
реликтовые горные сообщества горно-лесной зоны, отличающиеся бедным видовым
составом и присутствием группы лесных видов, являются особым типом петрофитных степей;
установлен повышенный эндемизм и насыщенность редкими видами, в том числе реликтами
и эндемиками Южного Урала, ценофлоры петрофитных сообществ.
В монографическом издании обобщены свидетельства о природе Урало-Поволжья и
окрестных территорий более чем 40 средневековых авторов VI-X в. Показано, что новые
сведения ботанико-географического характера в эпоху раннего Средневековья накапливались
медленно. Проанализированы имеющиеся исторические сведения о гидрографии,
климатических и почвенных условиях, возделываемых культурах, дикорастущих растениях,
животных, полезных ископаемых региона.
Обобщены результаты исследований инвазивного вида элодеи канадской Elodea сanadensis
L.: сообщества с доминированием этого вида широко распространены в водоемах
Башкортостана и в основном относятся к ассоциации Elodeetum canadensis Eggler ex Passarge
1964, союза Potamion pectinati (W. Koch 1926) Oberdorfer 1957, порядка Potаmetalia W. Koch
1926 и класса Potametea Klika 1941; в целом элодея канадская выявлена в 21 ассоциации и 6
союзах классов водной растительности Lemnetea и Potametea.
Выявлено состояние популяций 4 редких видов Кавказа (из них 3 эндемика) – рябчика
широколистного Fritillaria latifolia Willd., мытника мясокрасного Pedicularis atropurpurea Nord.,
водосбора олимпийского Aquilegia olympica Boiss., лилии Кессельринга Lilium kesselringianum
Miscz.) – на территории Рицинского реликтового национального парка (Республика Абхазия);
установлены факторы снижения их численности, разработаны меры охраны видов.
Показана возможность эффективного применения метода культуры тканей для клонального
размножения редких видов растений – копеечника серебристолистного Hedysarum argyrophyllum Ledeb. (Красная книга РБ, 2011) и крупноцветкового H. grandiflorum Pall. (Красная
книга РФ, 2008). Разработаны методы введения в культуру in vitro, обеспечения оптимального
роста и развития растений.
Разработаны методики оценки декоративности видов и сортов рода Гортензия, видов рода
Клематис (Ломонос), на основе которых представители этих родов в коллекции Ботанического
сада подразделены на группы по декоративным качествам.
На основе изучения особенностей биологии тропических и субтропических растений в
условиях оранжереи разработан ассортимент из 56 видов, вступающих в генеративную стадию
в осенне-зимний-весенний период, для создания непрерывно цветущих зимних садов в
Башкирском Предуралье.
Обобщены результаты многолетних исследований биологии 4 видов георгин (георгина
Мерка Dahlia merckii Lehm., ярко-красная D. сoccinea Cav., перистая D. pinnata Cav., Шерфи
D. sherfii P.D. Sorensen) и 108 сортов D. variabilis Desf.:
77
- показаны особенности роста и развития; выделены раноцветущие (3 сорта),
среднецветущие (виды D. coccinea, D. pinnata, D. merckii и 66 сортов) и поздноцветущие (D.
sherfii и 39 сортов) георгины; наиболее продолжительное (более 45 сут.) цветение выявлено
у D. coccinea и 13 сортов; в условиях Башкирского Предуралья изученные виды и сорта не
проходят полный цикл развития; установлена более высокая устойчивость сортов георгины
по сравнению с видами;
- установлены индикаторные признаки в онтогенезе георгин: для проростков – наличие
семядолей и первой пары листьев; для ювенильных особей – наличие 2-4 пар листьев
ювенильного типа, разрастание главного корня в клубень, появление придаточных корней;
для имматурных – появление пазушных побегов, развитие придаточных и боковых корней,
разрастание придаточных корней в клубни; для виргинильных – появление непарно-дваждыперистых листьев, закладка почек возобновления, начало разрастания семядольного узла; D.
pinnata, D. coccinea, D. merckii вступают в генеративный период в первый год жизни, а D.
sherfii – на третий.
- разработана 50-балльная шкала комплексной оценки хозяйственно-ценных признаков
георгин, на основе которой выделены 14 сортов высокоперспективных (41-50 баллов), 71 –
перспективных (31-40), 23 сорта – среднеперспективных (21-30). Разработан ассортимент
для широкого использования в озеленении населенных пунктов Башкирского Предуралья,
включающий вид D. merckii и 88 сортов;
- установлено содержание основных групп биологически активных веществ в корнеклубнях
георгин: высокомолекулярных полисахаридов в виде инулина (11,9-66,5%), свободных
аминокислот (6,14-11,37мг%), дубильных веществ (0,83-1,17%), свободных органических
кислот (0,19-0,21%), аскорбиновой кислоты (0,20-0,24%), эфирных масел (0,12-1,15%); сорта
‘Зной’ и ‘Канзас’, в корнеклубнях которых выявлено наибольшее содержание инулина,
предложены в качестве альтернативного топинамбуру источника данного полисахарида.
Получены данные по сезонному ритму развития видов и культиваров декоративных
кустарников (236 таксонов), клематисов (54), сиреней (50), рябин (35), древовидных лиан
(30), кленов (29), гортензий (25), дейций (24), рододендронов (12). Установлено более позднее
(на 1-2 недели) наступление большинства фенологических фаз по сравнению с 2012 годом.
В целом, условия 2012-2013 годов были благоприятными для развития растений
дендроколлекции, что обусловило более высокий балл зимостойкости большинства объектов
наблюдений, их хорошее жизненное состояние, обильное цветение и плодоношение
вступивших в генеративный возраст таксонов.
Обобщены данные по биологии теневых растений (коллекция «Теневой сад», 222 таксона).
В экспозиции наиболее представлены роды астильба Astilbe (57 таксонов), хоста Hosta (50),
лилейник Hemerocallis (47), гейхера Heuchera (24), флокс Phlox (22), примула Primula (16), а
также 5 редких видов из Красной книги РФ (2008). Разработан ассортимент теневых растений
для широкого внедрения в практику озеленения.
Показана устойчивость и хорошее развитие в условиях Башкирского Предуралья 3 видов
нетрадиционных пряно-ароматических растений из рода Monarda – монарды дудчатой M.
fistulosa L., кустарниковой M. fruticulosa Epling, двойчатой M. didyma L. и 1 гибридной формы
M. hybrida hort., которые рекомендованы к широкому использованию в качестве пряноароматических и красивоцветущих декоративных растений.
Показано положительное влияние нового регулятора роста Biodux (д.в. арахидоновая
кислота) на рост и развитие травянистых цветочно-декоративных растений – 10 видов и 8
сортов пиона, 3 видов хосты, 15 видов ириса, 1 вида и 1 сорта гейхеры: увеличиваются
размеры растений, число вегетативных и генеративных побегов, цветков, повышается
семенная продуктивность, сокращаются сроки начала цветения (на 2-6 сут.). Наиболее
отзывчивыми на обработку препаратом Biodux оказались пионы и хосты, наименее – ирисы.
Продолжена селекционная работа по созданию высокоустойчивых гибридных сеянцев
травянистых пионов и начаты исследования по созданию Itoh-гибридов пионов (отдаленных
78
гибридов от скрещивания древовидных и травянистых пионов): выполнены 26 комбинаций
скрещивания между 7 таксонами травянистых и 6 древовидных пионов; семена завязались в
четырех межсортовых и пяти межвидовых комбинациях, получены и высеяны в открытый
грунт 90 штук гибридных семян.
Показаны высокая зимостойкость, здоровое жизненное состояние и средний уровень
плодоношения североамериканских сосен (Банкса, веймутова и желтой) в условиях
Башкирского Предуралья; всхожесть семян и энергия прорастания у сосны Банкса выше, чем
у сосны веймутовой и желтой.
Выполнены сравнительные исследования биологии редкого вида ириса карликового Iris
pumila L. в природе (12 ценопопуляций в 5 районах Башкирского Предуралья) и при
интродукции в Ботаническом саду. Показаны низкое плодообразование и слабая семенная
продуктивность, что является одной из причин редкости вида в природе. I. pumila хорошо
вводится в культуру, проходит полный цикл развития; большинство морфометрических
параметров в культуре превышают показатели природных популяций.
На основе анализа ценофлор ксеротермных лесных опушек с участием видов из рода Melica L. – перловника высокого M. altissima L. и трансильванского M. transsilvanica Schur.,
показаны их высокое б-разнообразие (199 видов), преобладание в составе жизненных форм
гемикриптофитов (70,2%), в фитоценотическом спектре – степных видов класса Festuco-Brometea и низкая нарушенность сообществ с участием исследуемых видов, на что указывает
незначительное участие видов синантропных классов.
Выявлены флоры 2-х райцентров центрального Башкортостана: Кушнаренково (470 видов,
286 родов и 73 семейства высших растений) и Чекмагушево (404, 244, 58 соответственно),
показано их сходство. Анализ жизненных форм по К. Раункиеру характеризует флоры как
гемикриптофитно-терофитные, по составу долготных групп видов лидирует евразиатская
группа, по составу широтных групп – лесостепная, по отношению к условиям увлажнения
преобладают мезофитные виды. Адвентивная фракция флор включает 123 вида в
Кушнаренково и 111 в Чекмагушево. Основную роль в формировании адвентивной фракции
флор играет непреднамеренный занос.
Выявлена флора железнодорожных путей в пределах станций Иглино (213 видов
сосудистых растений), Давлеканово (131) и Карламан (125). Преобладающими жизненными
формами являются гемикриптофиты (до 64,9%) и терофиты (до 42,4%). Доля адвентивных
видов составляет 34,2 – 49,6%. В фитосоциологическом спектре флоры преобладают виды
синантропных классов растительности.
На основе синтаксономического анализа луговых степей Южного Урала показано, что их
разнообразие представлено 1 классом, 1 порядком, 1 союзом, 2 подсоюзами, 6 ассоциациями
и 2 субассоциациями, описаны 4 новые ассоциации и 2 субассоциации. Установлено, что
сообщества преимущественно связаны с лесостепной зоной, но встречаются и в степной
зоне по экстразональным местообитаниям, в редких случаях заходят в горно-лесную зону,
где приурочены к пологим склонам южных экспозиций. Выявлены главные экологические
факторы флористического разнообразия луговых степей – увлажнение и эдафические
особенности экотопов (степень каменистости субстратов).
Показано, что в ценофлоре сообществ лугов и степей на Южном Урале встречаются 52
адвентивных вида из 15 семейств, среди которых преобладают виды с евро-западноазиатским,
евразиатским и голарктическим типом ареалов, что отражает граничное положение региона
между Европой и Азией; по времени и способу заноса преобладают эпекофиты, по времени
заноса – археофиты и кенофиты. Наиболее высокую степень адвентизации (9,06%) имеют
настоящие луга и степи (5,77%), что индицирует высокую пастбищную нагрузку. Низкая
степень адвентизации, характерная для луговых степей (3,23%) и лесных лугов (3,24%),
связано с их труднодоступностью и сенокосным использованием.
Показаны возможности использования результатов синтаксономического анализа степной
растительности и ее антропогенных вариантов для изучения пастбищной дигрессии на
79
примере ковыльно-разнотравных степей Башкирского Зауралья. Выстроены экологические
ряды синтаксонов, представляющие 5 стадий пастбищной дигрессии степей региона: от
стадии I к стадии V происходит смена первичных доминантов – ковыля Залесского Stipa
zalesskii, вторичными доминантами – плотнокустовыми злаками тырсой и типчаком Stipa
capillata, Festuca valesiaca, а затем рудеральным, устойчивым к выпасу, многолетником
полынью австрийской Artemisia austriaca. На заключительной стадии сукцессии
доминирование переходит к однолетнику-рудералу, рогач песчаный Ceratocarpus arenariusкоторый поселяется вследствие нарушения дернины выпасом и снижения уровня
замкнутости растительных сообществ. В ходе сукцессии падает проективное покрытие и
уменьшается число видов.
Обобщены данные по классификации сообществ с участием инвазивных видов растений
на Южном Урале: синтаксономия включает 7 ассоциаций и 24 сообщества, относящиеся к 6
союзам, 7 порядкам и 9 классам синантропной, синантропизированной (полуестественной)
и естественной растительности; большая часть этих сообществ принадлежат к 4 синантропным
классам растительности – Bidentetea tripartitae, Stellarietea mediae, Artemisietea vulgaris и
Galio-Urticetea, являющихся основными прибежищами для чужеродных видов.
Обнаружены более 20 новых очагов инвазии чужеродных видов растений в западных,
южных и северных районах Башкирского Предуралья: циклахены дурнишниколистной Cyclachaena xanthiifolia (Nutt.) Fresen (11 пунктов), амброзии трехраздельной Ambrosia trifida L.
(2), крапивы коноплевой Urtica cannabina L. (5), борщевика Сосновского Heracleum sosnowskyi
Manden. – в окрестностях г. Нефтекамск и энотеры двулетней Oenothera biennis L. – в Амзинском
лесничестве Янаульского района. Выявлено широкое расселение инвазивного неофита
американского происхождения череды облиственной Bidens frondosa L. в прибрежной зоне
и на отмелях по всему среднему течению р. Белая от г. Мелеуз до г. Уфа (свыше 200 км).
Обобщены результаты исследований инвазивного вида амброзии трехраздельной Ambrosia trifida L. в Республике Башкортостан: вид широко распространен в южных и юго-западных
районах Предуралья, несколько реже в южном Зауралье, отличается широким экологическим
диапазоном и встречается в сообществах 5 классов синантропной и естественной
растительности; показаны различия рудеральных и пойменных ценопопуляций вида.
Показаны особенности биологии инвазивного вида циклахены дурнишниколистной Cyclachaena xanthiifolia в условиях Башкирского Предуралья: растения циклахены проходят
полный цикл развития; вид относится к долгоцветущим растениям позднелетнего цикла
цветения; высокие скорость роста и репродуктивная способность (7,5 тыс. семян на 1 растение
в среднем) обеспечивают виду быстрое доминирование в фитоценозах.
На основе изучения экологии 6 видов семейства Сrassulaceae на Южном Урале – родиолы
иремельской Rhodiola iremelica Boriss., очитника трехлистного Hylotelephium triphyllum (Haw.)
Holub., очитника степного H. stepposum (Boriss.) Tzvel., живучника гибридного Aizopsis hybrida (L.) Gruliсh, горноколосника колючего Orostachys spinosa (L.) C.A. Mey), очитка едкого
Sedum acre L., установлены экологические амплитуды по ведущим абиотическим факторам,
выявлено положение экологических оптимумов в синтаксономическом пространстве Южного
Урала.
Выявлены 4 новые формы древесных растений (ель сибирская форма «разлапистая»,
можжевельник обыкновенный форма шаровидно-штамбовая, ель голубая формы ярусноветвистая и узкокронная) в Башкирском Предуралье, перспективных для изучения и
разведения.
Выявлены 8 уникальных дендрологических объектов (старинных садов и парков,
старовозрастных деревьев, видов-интродуцентов), перспективных для дендрологических и
селекционных работ.
Установлена фенотипическая дифференциация можжевельника обыкновенного на Южном
Урале и в Предуралье на 3 локальные биологические популяции: лесостепную предуральскую,
80
лесную предуральскую и горную южноуральскую, существенно различающиеся между собой
по морфологическим признакам вегетативных и генеративных органов.
На основе фенотипического анализа выявлены различия популяций дуба черешчатого в
Башкирском Предуралье по морфологическим признакам листьев, выделены две группы
популяций. Показана необходимость сохранения генофонда вида в регионе с учетом
популяционной дифференциации вида и выбора субпопуляций с наибольшим уровнем
фенотипической изменчивости.
Установлена фенотипическая изменчивость кедра сибирского в Башкирском Предуралье
по признакам вегетативных органов: средняя длина годичных приростов боковых ветвей
кедра составляет 4,2 см, длина хвои – 113 мм, ширина хвои – 0,8 мм, продолжительность
жизни хвои – 3,9 лет.
На основе анализа таксационной структуры старовозрастных естественных насаждений
сосны обыкновенной в 4 лесных памятниках природы Республики Башкортостан выявлена
высокая продуктивность и жизненность насаждений в северной части Башкирского
Предуралья (район широколиственно-хвойных лесов), пониженная – в южной (степные и
лесостепные районы).
Выявлены различия вишни кустарниковой на северо-востоке Башкирского Предуралья от
ранее изученных южноуральских популяций по ряду параметров вегетативных и
генеративных органов, что позволяет выделить северо-восточную предуральскую популяцию.
На основе дендрохронологической реконструкции дат аномальных зимних морозов,
вызвавших повреждение дуба черешчатого, установлено, что за последние 210 лет в северной
части западного склона Южного Урала аномальные морозы имели место в первой трети 19го столетия (1805, 1818, 1828 гг.), также в годичных слоях зафиксированы сильные морозы,
отмечавшиеся в середине и последней трети 20-го столетия (1942, 1969, 1979 гг.).
Продолжено кариологическое изучение семи видов рода Остролодочник (Oxytropis DC.):
кунгурского O. kungurensis, башкирского O. baschkirensis, Гмелина O. gmelinii, грязноватого
O. sordida, сближенного O. approximata, Ипполита O. hippolyti, колосистого О. spicata на
примере семнадцати местообитаний: определены соматические числа хромосом, даны
характеристики морфометрических параметров метафазных хромосом, установлены
морфологические типы хромосом, составлены систематизированные хромосомные наборы,
построены идиограммы кариотипов и, в целом, установлены их видоспецифичные
особенностями.
На основе кариологического изучения видов рода Iris, относящихся к различным подродам,
выявлены видоспецифичные особенности по числу хромосом в соматической ткани, размерам
хромосом, суммарной длине диплоидного набора, морфологическим типам хромосом и их
соотношению в кариотипе; показан одинаковый уровень плоидности видов одного подрода.
Установлено значительное увеличение функциональной активности ядрышковых
организаторов хромосом хвойных видов в условиях промышленного загрязнения, что
позволяет исследованные показатели (число ядрышек на клетку и значения ядерноядрышковых отношений) рекомендовать для оценки степени техногенного воздействия на
экосистемы при мониторинговых наблюдениях.
Показана возможность эффективного применения метода культуры тканей для клонального
размножения редких видов растений – копеечника серебристолистного Hedysarum argyrophyllum Ledeb. (Красная книга РБ, 2011) и крупноцветкового H. grandiflorum Pall. (Красная
книга РФ, 2008). Разработаны условия введения в культуру in vitro, обеспечения оптимального
роста и развития растений. Интенсивность морфогенеза зависит от наличия регуляторов
роста, использованных в питательной среде. Микроразмножение изученных видов
происходит путем активации пазушных меристем.
Изучены начальные этапы онтогенеза редкого вида – беламканды китайской Belamcanda
chinensis (L.) DC. (Красная книга РФ, 2008) в культуре in vitro. Выделены 3 периода (латентный,
перегенеративный и генеративный) и 6 возрастных состояний: семена, проростки, 81
ювенильное, имматурное, виргинильное и генеративное. Показано быстрое развитие
растений при использовании изолированных зародышей семян восковой спелости, что
позволяет сократить прохождение этапов онтогенеза на 6 месяцев и получить посадочный
материал в короткие сроки.
Определены концентрации и экспозиции стерилизующих растворов на этапе введения
пазушных почек лекарственного растения лимонника китайского Schisandra chinensis Turcz.
Baill. в культуру in vitro. Показана зависимость регенерационной способности пазушных почек
S. chinensis от срока изоляции, концентрации регуляторов роста в питательной среде, размер
экспланта. Оптимальный срок для изоляции почек – фаза плодоношения, размер экспланта
– не менее 5 мм.
Организация экспедиционных исследований флоры:
- Проведены экспедиционные исследования морфометрических параметров и семенной
продуктивности 12 природных ценопопуляций ириса карликового Iris pumila L. на
территории 5 районов Предуралья РБ. В северной части Зауралья Республики Башкортостан
проведено изучение эколого-биологических особенностей и анализ современного состояния
6 природных ценопопуляций 4 редких горно-скальных видов;
- Выполнено геоботаническое обследование лесостепной, степной зон Южного Урала,
выполнено более 300 полных геоботанических описаний травяной растительности, которые
пополнили фитоценотеку степной растительности региона, созданную на основе
международной базы данных Turboveg. Выполнены описания и проведен анализ ценофлор
ксеротермных лесных опушек РБ с участием видов из рода Melica L.;
- Проведены экспедиционные исследования инвазивных растений в западных, южных и
северных районах Предуралья РБ. Обнаружены 20 новых очагов инвазии чужеродных видов
растений: Обследование среднего течения р. Белой от г. Мелеуза до г. Уфы (свыше 200 км) по
выявлению местообитаний инвазивного неофита американского происхождения череды
облиственной Bidens frondosa L.;
- Совместно с сотрудниками Рицинского реликтового национального парка (Республика
Абхазия) на территории парка проведены экспедиционные исследования состояния
популяций 4 редких видов Кавказа;
- В экспедиционных исследованиях изучены флоры г. Мелеуза, 2-х райцентров
центрального Башкортостана: Кушнаренково и Чекмагушево, и флора железнодорожных путей
в пределах станций Иглино, Давлеканово и Карламан Куйбышевской железной дороги;
- Организованы экспедиции в Белорецкий, Баймакский и Мелеузовский районы
Республики Башкортостан, Орский и Илекский районы Оренбургской области (Южный Урал
и Южное Приуралье) с целью изучения фенотипического разнообразия и популяционной
структуры дуба черешчатого и можжевельника казацкого;
- Проведена экспедиция в Янаульский, Салаватский, Мелеузовский, Туймазинский районы
Республики Башкортостан (Башкирское Предуралье) по дендрологическому изучению
биоразнообразия естественных насаждений дуба черешчатого и лесных культур кедра
сибирского, сбору растительного материала для характеристики фенотипического и
генетического разнообразия видов;
- Выполнен экспедиционный выезд в Абзелиловский, Хайбуллинский, Зианчуринский
районы Республики Башкортостан, Кувандыкский район Оренбургской области (Башкирское
Зауралье и южная часть Южного Урала) с целью дендрологического и дендрохронологического
исследования дуба черешчатого и вишни кустарниковой, сбора вегетативного и
генеративного материала вишни;
- Проведена экспедиция в Стерлитамакский, Зианчуринский, Хайбуллинский, Зилаирский,
Учалинский, Салаватский районы Республики Башкортостан, Кувандыкский и Саринский
районы Оренбургской области, Ашинский район Челябинской области с целью
дендрологических, геоботанических и дендрохронологических исследований дуба
черешчатого, лиственницы Сукачева и вишни кустарниковой;
82
Проведена экспедиция в Зилаирский, Зианчуринский, Хайбуллинский районы РБ,
Кувандыкский и Саринский районы Оренбургской области с целью дендрологических и
дендрохронологических исследований. БСИ УНЦ РАН
Общая генетика.
Долговременные последствия однократного сублетального действия имидаклоприда носят
иммунсупрессивный характер и приводят к необратимым патологическим процессам в
клетках и тканях систем индивидуального иммунитета медоносной пчелы, что существенно
снижает жизнеспособность насекомых. Минимальная эффективная концентрация
имидоклоприда составляет 10 ppb. ИБГ УНЦ РАН
Физиология и биохимия растений, фотосинтез, взаимодействие с другими
организмами.
Анализ вызываемых 24-эпибрассинолидом (ЭБ) перестроек в протеоме пшеницы выявил
интенсификацию сигналов большинства из идентифицированных растворимых белков в
широком диапазоне молекулярных масс и изоэлектрических точек, многие из которых
подвергаются существенному фосфорилированию по тирозину.
Выявлен важный вклад дегидрина с М.м. 28 кDa в проявление протекторного эффекта
салициловой кислоты (СК) и 24-эпибрассинолида (ЭБ) на растения пшеницы в условиях
кадмиевого стресса, при этом реализация их регуляторного действия на уровень дегидринов
различается: в отличие от СК, ЭБ проявляет независимую от эндогенной АБК способность
индуцировать накопление этого белка в растениях в норме и дополнительное накопление
его уровня при стрессе. ИБГ УНЦ РАН
Структура и функции биомолекул и надмолекулярных комплексов, протеомика,
биокатализ.
Созданы трансгенные растения табака, несущие гены ARGOS и ARGOS-LIKE арабидопсиса
под контролем промотора хальконсинтазы петунии, а также эстрадиол-индуцибельной
системы XVE. Часть трансгенных растений со цветокспецифичной экспрессией целевых
генов характеризовалась увеличением размеров цветков. При индуцибельной экспрессии
генов ARGOS и ARGOS-LIKE для нескольких линий трансгенных растений показано
увеличение размеров листьев, стебля и цветков по сравнению с контролем. Во всех случаях
экспрессия гена ARGOS оказывала влияние на количество и размеры клеток, а ген ARGOSLIKE влиял в основном на рост клеток растяжением.
Предложено два новых реагента-модификатора олигонуклеотидов – «иммобилизационных
якорей» из нескольких меркаптогрупп: 1) на основе липоевой кислоты, применимый для
постсинтетической функционализации аминомодифицированных олигонуклеотидов, 2) на
основе дитиодиэтиленгликоля для автоматического твердофазного синтеза
меркаптомодифицированных олигонуклеотидов, позволяющий осуществлять введение трех
меркаптогрупп.
Подобраны нуклеотидные последовательности и синтезированы флуоресцентно меченые
олигонуклеотиды, содержащие 5’-концевые якорные группировки из меркаптогрупп разной
структуры: монодисульфидный, последовательно и параллельно трисдисульфидные якоря.
На их основе получены наноконструкции – конъюгаты с наночастицами золота.
На основе данных по физико-химическим свойствам наноконструкций показано, что их
стабильность (стойкость к агрегации и гидролитическому расщеплению) повышается при
увеличении молярного соотношения количества олигонуклеотидов к наночастицам золота в
ходе получения нанокострукций и количества тио-групп в олигонуклеотиде.
Структура якорной группировки из тио-групп не оказывает критического влияния на
стабильность наноконструкций. В целом наибольшее стабилизирующее влияние обнаружено
для трисдисульфидного якоря STr. ИБГ УНЦ РАН
Молекулярная генетика, механизмы реализации генетической информации,
биоинженерия.
83
В результате молекулярно-генетического анализа врожденной дисфункции коры
надпочечников, обусловленной дефицитом 21-гидроксилазы, у больных из Республики
Башкортостан идентифицировано 11 различных мутаций в гене CYP21A2 и 15 фенотипически
не проявляющихся однонуклеотидных замен. На основе полученных данных разработан
алгоритм молекулярной диагностики ВДКН в Республике Башкортостан, оптимизирующий
подходы медико-генетической консультации в семьях высокого риска.
Изучение 135 полиморфных вариантов генов-кандидатов остеопороза позволило
установить, что развитие переломов и детерминация уровня минеральной плотности костной
ткани (МПКТ) у женщин постменопаузального возраста ассоциированы с ДНК-маркерами,
принимающими участие в метаболическом пути остеопротегерин/RANK/RANKL, развитии
остеобластов из мезенхимальных стволовых клеток, а также в Wnt сигнальном пути,
являющихся ключевыми звеньями метаболизма костной ткани.
В результате анализа полиморфных вариантов генов, определяющих чувствительность
больных бронхиальной астмой (БА) к терапии глюкокортикостероидами установлена
ассоциация генотипа rs242941*C/A гена CRHR1 со средне-тяжелой формой заболевания, с
умеренным повышением сывороточного IgE, со сниженными показателями функции
внешнего дыхания (ЖЕЛ и МОС25) у больных БА. Маркером повышенного риска тяжелой
формы БА является аллель rs2240017*G полиморфного варианта rs2240017C>G гена TBX21.
Проведена оценка времени метисации тюркоязычных народов Евразии по данным
полногеномного анализа 610 000 SNPs. Полученные нами датировки времени метисации
тюркоязычных народов на основе анализа длин хромосомных сегментов различного
происхождения варьируют в пределах от 410 г н.э. до1190 г н.э., что перекрывается с
историческим периодом активных миграций тюркоязычных кочевников (с 6 по 11вв н.э.).
Выявлена группа генов, кодирующих белки воспалительного ответа, аллельные варианты
которых ассоциированы с риском развития инфаркта миокарда у русских и татар: PECAM1
(rs668), DDAH1 (rs669173), CRP (rs1205), SAA1 (rs1136743), CXCR4 (rs2471859).
Обнаружена ассоциация полиморфных локусов генов репарации ДНК с развитием
хронической обструктивной болезни легких: XPС (rs2228001, PolyAT), XRCC1 (rs 25487,
rs25489) XRCC3 (rs861539) и XPA (rs1800975). Выявлено значимое взаимодействие
полиморфного локуса гена XPA (rs1800975) со статусом курения при развитии заболевания.
Выявлены аллельные варианты генов, предрасполагающих к развитию синтропных
заболеваний репродуктивной и тиреоидной систем у женщин, работающих в условиях
вредных производств: NFKB1 (rs28362491), JAK1 (rs310216), STAT1 (rs12693591).
Впервые показано, что Alu-инсерционный полиморфизм в интронах генов COL13A1 и
LAMA2 вносит вклад в вариабельность продолжительности жизни мужчин и женщин в
популяции татар.
Проведено исследование стрессопротекторного действия экзогенных экдистероидов (серия
из 11 соединений синтеза ИНК УНЦ РАН) в онтогенезе в линиях комнатной мухи с различной
продолжительностью жизни (модель теплового стресса in vivo). Обнаружен
дифференцированный эффект действия экдистероидов на развитие на стадии личинки и
пупария, а также отсроченное влияние на продолжительность жизни имаго. ИБГ УНЦ РАН
Молекулярные механизмы клеточной дифференцировки, иммунитета и онкогенеза.
Показано, что NMDA рецепторы Т-лимфоцитов человека участвуют в реализации
иммунорегуляторных механизмов за счет влияния на процессы поляризации Т хелперов,
причем более выражено – у больных рассеянным склерозом. ИБГ УНЦ РАН
НАУКИ О ЗЕМЛЕ
Геодинамические закономерности вещественно-структурной эволюции твердых
оболочек Земли.
84