Структура

Тел: (+994 12) 5102681, (+994 50) 6344860
Факс: (+994 12) 5398318
E-mail: e_dzhafarov@rambler.ru, elimkhan.jafarov@gmail.com

Руководитель структурного подразделения:
Доктор биологических наук, профессор Джафаров Элимхан Сулейман оглы

Общее количество сотрудников: 14

Основные направления деятельности структурного подразделения: Исследование механизма действия радиационного фактора на биологические системы. Разработка научных основ проблем радиационной безопасности.

Основные научные результаты структурного подразделения:
1. Изучены качественные и количественные характеристики радионуклидов как на отдельных профилях почвы, так и в горизонтальной плоскости распространения в одной из локальных зон загрязнения Абшеронского полуострова (на территории Раманинского йодного завода). Изучены как миграция загрязняющих территорию радионуклидов по цепочке «земля-растение», так и особенности накопления их в отдельных органах растений.
Изучены также биоморфологические и репродуктивные особенности травянистых дикорастущих растений в условиях хронического воздействия ионизирующего излучения, созданного загрязняющими территорию радионуклидами, и воздействие этого излучения на процесс фотосинтеза и антиоксидантную систему защиты растений.
2. Исследованы влияние ионизирующего излучения на рост и развитие как самих, так и первых поколений фасоли, баклажана, огурца и томата, семена которых перед посевом были обработаны гамма-лучами в разных дозах, динамика доза-зависимого изменения количества малонового диальдегида (МДА) - продукта перекисного окисления липидов образующегося в листьях растений в условиях радиационного стресса, а также динамика доза-зависимого изменения количества пролина – антиоксиданта, играющего роль «ловушки» для активных форм кислорода. Изучено влияние разных доз ионизирующего излучения на антиоксидантную систему защиты растений на основе определения активностей антиоксидантных ферментов каталазы (КAT) аскорбатпероксидазы (APO), и супероксиддисмутазы (СОД).
Установлены, что существуют очевидные различия в биометрических размерах плодов первого поколения исследуемых растений по сравнению, как с родительскими, так и с контрольными плодами; при увеличении дозы облучения липиды мембран подвергаются большему количеству «разрушений», и в результате увеличивается содержание МДА. Количество пролина меняется зависимо от дозы, наряду с пролином, ферменты антиоксидантной системы, такие как СОД, КАТ и АПО также активно участвуют в защите растений от вредного воздействия ионизирующего излучения. Ущерб, вызванный радиоактивным излучением, сохраняется в следующем поколении только в особых случаях.
Основываясь на полученных результатах, выявлено, что увеличение дозы в области малых доз усиливает образование активных форм кислорода, в результате чего клеточные мембраны подвергаются еще большему разрушению. В таких условиях система антиоксидантной защиты растений, наряду с ускорением синтеза антиоксидантов, таких, как пролин, также вызывает активацию антиоксидантных ферментов. В области больших доз деструктивный эффект, наряду с липидами, охватывает и самих биологических макромолекул.
3. Учитывая, что растения произрастают под воздействием нескольких экстремальных факторов окружающей среды, и что такие эффекты могут привести к снижению продуктивности культурных растений и уменьшению биоразнообразия дикорастущих растений, изучены рост и развитие в различных концентрациях NaCl некоторых зерновых культур (горох, фасоль, кукуруза), семена которых были обработаны γ-лучами в разных дозах, и на основе синтеза хлорофиллов и количественных изменений каротиноидов, внес определенную ясность в процесс фотосинтеза в условиях двойного стресса. Чтобы оценить «разрушения», вызванные в клеточных мембранах активными формами кислорода в условиях двойного стресса, изучены динамика количественных изменений малонового диальдегида – основного продукта перекисного окисления мембранных липидов, а также общего белка от дозы облучения и от концентрации NaCl. На основании изменений как количества низкомолекулярных антиоксидантов, таких как пролин, каротиноиды, антоцианы и флавоноиды, так и активностей антиоксидантных ферментов, таких как СОД, КАТ и АПО оценено функционирование антиоксидантной системы защиты (АОСЗ) в условиях совместного и раздельного радиационного и солевого стрессов.
Установлено, что для гороха и кукурузы:
- как для облученных в разных дозах семян, так и для семян, выращенных в разных концентрациях NaCl, существует явная зависимость роста и развития растений как от дозы облучения, так и от концентрации соли в стрессовых ситуациях;
- в таких условиях система антиоксидантной защиты растения активируется, при этом в эту активацию включаются как антиоксидантные ферменты этой системы так и низкомолекулярные антиоксиданты;
- увеличение дозы облучения вызывает изменения антиоксидантных ферментов. Эти изменения при разных концентрациях NaCl разные. Так, снижение активности СОД в концентрациях NaCl в 1, 5 и 10 мМ, не считая мелких отклонений, происходит на фоне увеличения активностей КАТ и АПО. Однако при концентрациях соли в 50 и 100 мМ, напротив, снижение активностей KAT и APO происходит на фоне повышения активности СОД, т. е. в стрессовых условиях антиоксидантные ферменты в некотором роде проявляют сбалансированную активность;
- функционирование АОСЗ в стрессовых условиях с увеличением дозы облучения вызывает ускорение синтеза стрессовых белков. Наблюдаемая тенденция повышения ускорения синтеза белков является более крупномасштабной при высокой концентрации соли;
- такая же динамика изменения содержания характерна и для каротиноидов. Так, как увеличение дозы облучения, так и концентрации соли приводит к увеличению количества этих пигментов. Считается, что увеличение количества каротиноидов при совместном воздействии радиационного и солевого стрессов является адаптивным ответом растительных клеток на стрессовые условия;
- в отличие от каротиноидов, для антоцианов в области более низких доз характерна тенденция повышения и, наоборот, в области более высоких доз – тенденция понижения. Такая динамика изменений сохраняется практически при всех концентрациях NaCl, только в малых концентрациях соли это изменение носит резко резонансный характер;
- среди результатов по исследованию зеленых пигментов интересным является то, что исследуемые растения имеют более высокий уровень Xl a, чем Xl b. Что касается доза – зависимого и концентрационно–зависимого изменения содержания хлорофиллов, становится ясно, что увеличение дозы облучения при низких концентрациях NaCl приводит к заметным увеличениям содержания Xl а, и незначительным увеличениям Xl b. А при высоких концентрациях соли увеличение дозы облучения не вызывает заметных изменений в количестве зеленых пигментов. Учитывая тот факт, что рост и развитие растений органически связано с синтезом зеленых пигментов, совместное воздействие двух стрессовых факторов вызывает больше ингибирующий, нежели стимулирующий эффект;
- слаженная работа антиоксидантных ферментов и низкомолекулярных антиоксидантов обеспечивает эффективную защиту растений от стрессовых факторов;
- в таких условиях, в зависимости от интенсивности стрессовых факторов антиоксидантные ферменты АОСЗ растения функционируют сбалансированно и координированно как между собой, так и с низкомолекулярными антиоксидантами, что обеспечивает защиту растений от вредоносного воздействия факторов стресса. Считается, что изучение деталей адаптивных механизмов к таким условиям у растений, позволит выбрать как сорта растений, более резистентных к стрессовым условиям, так и устойчивые к стрессовым факторам растений. Эти механизмы позволят также управлять этими процессами.
4. Изучены влияние предпосевной обработки высокими стерилизационными дозами в 0.3, 0.5, 1, 1.5 и 2 кГр на рост и развитие растений картофеля, фасоли, баклажанов, огурцов и томатов, на основе изменения содержания фотосинтетических пигментов и изменения динамики низкомолекулярных и высокомолекулярных антиоксидантов, оценено влияние радиоактивного излучения в высоких дозах на фотосинтез и на функционирование АОСЗ.
Определены, что:
- летальной дозой для посевного картофеля, обработанного предпосевным облучением является 0.3 – 2 кГр, для фасоли, огурца и томатов 0.5 – 2 кГр, для бакладана 1-2 кГр. Считается, что хотя доза облучения в 0.3 кГр и более уничтожая микроорганизмы, делает картофель годным для длительного хранения и использования, но облученный при таких дозах картофель не годен для последующего посева; - доза облучения 0.3 кГр ускоряет синтез хлорофилла a и b в баклажане, эти дозы практически не влияют на синтез зеленых пигментов в фасоли и томатах, а в огурцах, ингибируя синтез хлорофилла a, ускоряют синтез хлорофилла b;
- количество МДА в растениях, семена, которых подверглись предпосевному облучению в стерилизационных дозах, возрастает соответственно в ряде – фасоль, огурец,томат, баклажаны;
- в фасоли и баклажане у которых семена не были обработаны γ-лучами перед посевом, содержатся одинаковое количество белка, и обработка семян γ-лучами перед посевом не может существенно изменить содержание белка;
- в контрольной пробе томата количество каротиноидов выше, чем в контрольной пробе фасоли. Предпосевная обработка семян томата и гороха γ-лучами приводит к увеличению количество каротиноидов и не может изменить количество этих пигментов в огурцах, а в баклажане увеличение дозы облучения приводит вначале незаметному, затем резкому уменьшению желтых пигментов;
- обработка семян радиоактивными лучами в дозе 0.3 кГр стимулирует синтез антоцианов и пролина у всех растений;
- контрольный образец огурца обладает высокой активностью AПO и КAT, а облучение семян у всех исследованных растений снижает активность этих ферментов;
- как контрольные, так и опытные образцы исследуемых растений демонстрируют схожую активность по АПО и КАТ, иными словами, эти ферменты играют сходную роль в функционировании системы антиоксидантной защиты;
- фасоль, томаты и баклажан, у которых низкая активность АПО и КАТ, показывают высокую активность СОД, а огурцы, у которых, наоборот, высокая активность АПО и КАТ, имеют низкую активность СОД. Другими словами, действие антиоксидантных ферментов у растений, в определенном смысле сбалансировано.