• пятница, 29 Марта, 03:53
  • Baku Баку 7°C

Уникальный фотосинтез

02 июля 2020 | 18:08
Уникальный фотосинтез

НАУКА
Очередное онлайн-заседание Ученого совета Института молекулярной биологии и биотехнологии (ИМББ) НАНА, состоявшееся на платформе Zoom, было посвящено 92-й годовщине со дня рождения всемирно известного ученого академика Джалала Алиева. Перед началом мероприятия группа ученых института посетила Аллею почетного захоронения, где возложила венки и цветы к могиле покойного академика.
Затем, открывая мероприятие, вице-президент НАНА директор ИМББ академик Ирада Гусейнова ознакомила членов совета с вопросами повестки дня. Первым делом она рассказала об исключительных заслугах Джалала Алиева в развитии биологической науки в Азербайджане, сообщив, что сегодня ученики его научной школы работают в известных университетах, исследовательских институтах и международных центрах США, Канады, Швеции, Великобритании, Японии, Южной Кореи, Австралии, России и других стран. «В 70-х годах прошлого века, - отметила академик И.Гусейнова, - Джалал Алиев заложил основы новых областей биологической науки в Азербайджане, в том числе молекулярной биологии, молекулярной генетики, генной и клеточной биотехнологии, математической биологии, компьютерной биологии и биоинформатики, и создал богатую научную школу».
Благодарная память потомков
Затем ученики выдающегося азербайджанского ученого поделились своими воспоминаниями об академике Дж.Алиеве. Среди них – члены-корреспонденты НАНА Новруз Гулиев, Ибрагим Азизов, Тарлан Мамедов и работающий в настоящее время в Пусанском университете Южной Кореи Исмаил Зульфугаров. Они особо подчеркнули, что гордятся тем, что являются учениками школы академика Дж.Алиева, отметили исключительную роль ученого в развитии биологической науки в Азербайджане, который всегда был примером для своих учеников.
А выступая от имени молодых специалистов ИМББ, председатель Совета молодых ученых и специалистов института, доктор философии по биологии Улдуз Гурбанова добавила, что они будут достойно защищать и продолжать научное наследие Джалала Алиева.
О том, что концепция академика произвела в свое время фурор в мировой биологии, стало известно в далекие 70-е. Трудно переоценить плодотворную научную деятельность видного ученого, автора свыше 600 научных трудов, более 60 лет своей жизни посвятившего развитию отечественной науки и подготовившего около сотни научных кадров. Велики заслуги академика Джалала Алиева в разработке стратегии охраны и использования биологического разнообразия в стране, впервые в истории науки Азербайджана ученый основательно изучил процессы фотосинтеза и фотодыхания, которые составляют теоретическую основу продуктивности сельскохозяйственных растений.
Под его руководством были организованы новые фундаментальные научные исследования в этой области, научная деятельность академика была направлена в основном на исследование областей, имеющих важное значение для продовольственной безопасности республики, а благодаря глубоким теоретическим знаниям и идеям ученого были созданы новые сорта пшеницы. Кроме того, академик Дж. Алиев сыграл большую роль в расширении научных связей НАНА - к примеру, своими фундаментальными изысканиями он внес большой вклад в формирование деловых связей между НАНА и Министерством сельского хозяйства, которые уже перешли в стадию серьезного сотрудничества.
Кроме того, влиятельное американское издательство Springer выпустило книгу «Улучшение сельскохозяйственных культур в эру климатических изменений», посвященную исследованиям вирусных заболеваний растений.
Основную главу в ней - «Биотический стресс и улучшение сельскохозяйственных культур» - написали в свое время академики Джалал Алиев и Ирада Гусейнова, а также научные сотрудники Института ботаники Наргиз Султанова, Алемдар Мамедов и Сафтар Сулейманов.
Отметим, что исследования по молекулярной диагностике и идентификации вирусных заболеваний, заражающих овощи и бобовые культуры, были начаты сотрудниками отдела фундаментальных проблем биологической продуктивности Института ботаники НАНА под руководством академика Джалала Алиева несколько лет назад. Тогда в ходе многочисленных фитопатологических мониторингов, проведенных в различных регионах страны, применяя визуальную диагностику, основывающуюся на таких характерных симптомах вирусных заболеваний, как мозаика, низкорослость, желтуха, увядание и т.д., были собраны образцы растений, недуг которых был определен с помощью тест-системы IFA, а также других молекулярных методов.
Эволюционный процесс
Так, в результате работ, проведенных на образцах овощей и бобовых культур, были выявлены РНК- и ДНК-геномные вирусы и нановирусы, проведена их идентификация. Тогда же было осуществлено и комплексное исследование структурно-функциональных особенностей зараженных растений. Кроме того, во время патогенеза были подробно изучены появление свободных радикалов и антиоксидантные системы защиты, нативное состояние хлоропластов, фотохимическая активность фотосинтетического аппарата и т.д.
Включенная в американскую книгу глава, написанная азербайджанскими биологами, была подготовлена после специального предложения, сделанного сотрудниками издательства Springer. Более того, тогда еще заведующий отделением фундаментальных проблем биологической продуктивности Института ботаники НАНА академик Джалал Алиев был избран членом редакционной коллегии журнала «Инфекционные и неинфекционные болезни (INID)», также издаваемого в США. В письме главного редактора журнала, доктора Лизы Броунд говорится, что в редколлегию этого престижного журнала входят выдающиеся ученые. «Мы с большим удовольствием приглашаем и вас стать членом редакционной коллегии журнала, - пишет Л.Броунд. - Считаем, что вхождение в редколлегию такого известного ученого, как вы, почетно для нас. Ваш опыт и высокий профессионализм как эксперта будут способствовать еще большему развитию научных обществ».
И такая оценка закономерна. Труды известного генетика Джалала Алиева положили начало новым, современным методам выращивания сельхозкультур. А новая концепция, предложенная азербайджанским академиком, была в свое время высоко оценена международными экспертами. И эту концепцию метаболизма растений (Photosynthesis, photorespiration and productivity of wheat and soybean genotypes) наш выдающийся ученый опубликовал в статьях двух международных научных журналов - Physiol. Plantarum и Аdvances in Biological Chemistry. Статья заняла первое место в списке двадцати работ, отобранных из десятков тысяч публикаций в области фотосинтеза и фотодыхания за 2012-2013 годы. Коллеги этот успех оценили не иначе, как фурор в мировой биологической науке.
Концепция председателя Международного общества по исследованиям фотосинтеза (ISPR) академика Джалала Aлиeва базируется на накопленных в течение сорока лет результатах исследования фотосинтеза, фотодыхания и продуктивности у разнообразных генотипов пшеницы и сои, выращенных в полевых условиях. Многолетняя работа в этой сфере позволила ему сделать вывод, что фотодыхание – один из эволюционно сформировавшихся и жизненно важных метаболических процессов у зеленых растений, а стремление различными способами понизить метаболизм с целью повышения продуктивности растений несостоятельно.
Прорыв в мировой биологии
Итак, в чем суть новой концепции? «Когда свет попадает на растения, - разъясняет академик Ирада Гусейнова, - одновременно с фотосинтезом (поглощением углекислого газа и выделением кислорода) в них протекает прямо противоположный процесс. Он затрагивает как кислородный, так и углекислотный газообмен растения. Несмотря на то, что со времени открытия процесса фотодыхания прошло более полувека, сведения о его роли в процессе фотосинтеза и продуктивности растений до сих пор остаются противоречивыми».
Многие исследователи фотодыхания, недостаточно оценивая его значимость, считают этот процесс расточительством. Некоторые из них для продуктивности растений ищут способы ингибирования (замедление процесса химической реакции), а также снижения процесса фотодыхания с помощью биохимических средств. «Однако поиск видов с низким уровнем фотодыхания и высокой продуктивностью не увенчался успехом. Решить эту проблему смогли только результаты, полученные нами в ходе многолетних испытаний, проведенных с использованием различных генотипов, выращенных в полевых условиях. Для этого был создан богатейший генофонд пшеницы, охватывающий несколько тысяч генотипов», - подытоживает ученый.
Во время онтогенеза (происхождение) многочисленных контрастных генотипов пшеницы с помощью современного оборудования были выявлены интенсивность газообмена, углеродный метаболизм и активность фермента под названием «рубилоза-1,5-бисфосфаткар­бок­силаза/оксигеназа».
Полученные результаты показали, что интенсивность фотосинтеза и фотодыхания изменяется параллельно. Это и стало своего рода прорывом в мировой биологии, исследующей процессы фотосинтеза. Кроме того, оказалось, что для высокопродуктивных генотипов наряду с высокой интенсивностью потенциального и истинного фотосинтеза характерны высокие величины фотодыхания.
Таким образом, в противовес создавшемуся за много лет представлению в мировой науке о его расточительстве результаты многочисленных измерений, накопленные в течение 40 лет у разнообразных генотипов пшеницы и сои, выращенных в полевых условиях, позволяют утверждать, что это не так. Фотодыхание – один из необходимых метаболических процессов у зеленых растений.
Чем же, собственно, так важен фотосинтез? Как известно, все живые организмы дышат. Они вдыхают кислород, с помощью которого вырабатывается энергия, а выдыхают углекислый газ, вредный для человека и других живых существ. Вот почему когда мы долго сидим в комнате и не проветриваем ее, нам становится душно. Но так как дышат многие миллиарды организмов, воздух все больше и больше насыщается ядовитым углекислым газом. Помимо этого чадят заводы и фабрики, построенные человеком. Они тоже выделяют огромное количество углекислого газа. Да еще и автомобили, грузовики, автобусы. Почему же тогда мы не задыхаемся, если все живое вокруг выделяет ядовитые вещества? В природе все продумано, и существует процесс, спасающий все живые организмы. Процесс этот регулирует баланс углекислого газа и насыщает кислородом воздух. Происходит он только в растениях и называется фотосинтезом.
Азербайджанская школа фотосинтеза известна научному сообществу благодаря важнейшим разработкам отечественных ученых. Фотосинтез в нашей стране изучается в отделе фундаментальных проблем биологической продуктивности Института ботаники НАНА и отделе физиологии растений и биотехнологии НИИ земледелия. Эти структуры до самой кончины возглавлял академик Джалал Aлиeв. Большие успехи в изучении этой важной научной проблемы, по мнению специалистов, обусловлены тем, что фотосинтез здесь изучается комплексно, начиная от начальной стадии, молекулярно-генетического уровня и до уровня взрослого растения.
Современный фотосинтез - процесс уникальный и очень сложный. Изучается он более 250 лет и до сих пор ученые находят в нем множество нераскрытых тайн.
Галия АЛИЕВА
banner

Советуем почитать