Начало / Наука / Научни постижения 2008-2013 / Биофизичен подход за фенотипиране на растенията

   

Име на постижението: Биофизичен подход за фенотипиране на растенията

Автор: Проф. д-р Василий Голцев, Катедра по биофизика и радиобиология

Научна област на разработката: Биологични науки, биофизика на фотосинтезата

 

Василий Голцев
 

Проф. д-р Василий Голцев е роден през 1950 г. в Русия. Завършва висше образование и докторантура в Московския държавен университет, Биологически факултет, катедра „Биофизика“.

Преподавател в Катедрата по биофизика и радиобиология в Биологическия факултет на СУ от 1980 г. и неин ръководи­тел през 1991-2003 и 2008-2012 г. Специалист по биофизика на фотосинтезата, луминесцентни методи за анализ на фотосинтетичния апарат, стресови реакции при растенията.

Проф. д-р Василий Голцев

В Катедрата по биофизика и радиобиология е разработен биофизичен подход за мултипараметрична оценка на стресовите реакции при растенията в in vivo и in situ условия.

Подходът се базира на измерване и анализ на луминесцентните и оптичните (светоразсейване при 820 nm, МР820) характеристики, регистрирани от повърхността на лист. Най-ефективният начин за получаване на информация от флуоресцентния сигнал е анализ на светлинноиндуцираните преходи - индукционни криви на бързата и забавената хлорофилна флуоресценция (БФ и ЗФ) (виж фигурата).

fluorescencia

Тези криви дават информация за квантовата ефективност и скоростта на преноса на елек­трони в различни участъци на фото синтетичната електрон-транспортна верига, както и за начина на събиране и преразпределяне на светлинната енергия в антенните комплекси на фотосистема II. За анализ на сигнала на бързата хлорофилна флуоресценция се използва т.нар. JIP тест.

За да се свържат данните от фотоиндуцираните преходи на експерименталните сигнали с по-общи характеристики на изследваните растителни обекти, е разработен подход за из­граждане и обучение на изкуствени невронни мрежи, които да са способни по формата на индукционните криви на БФ, ЗФ и МР820 (самостоятелно или в различни комбинации) да разпознават с висока степен на достоверност таксономичната принадлежност на растени­ето или нивото на водния стрес в листата.

Високо информативен и неинвазивен, методът на измерване и анализ на БФ, ЗФ и МР820 се превърна в мощен инструмент за фотосинтетични изследвания в in vivo условия, перспективен за екологичен мониторинг. Той позволява да се свържат генотипните (видови и функционални) особености на растенията с фенотипна проява - стойностите на група от експериментални параметри, които като своеобразен баркод еднозначно представляват изследвания вид растение и неговото функционално състояние.

Изследванията са проведени в рамките на научен проект, финансиран от Фонд „Научни изследвания“ при МОН (№ ДО 02-137/15.12.2008).

Разработката е осъществена при научно сътрудничество с български (Институт по физиология на растенията и генетика, БАН, София; Аграрен университет, Пловдив) и чуждестранни научни организации (Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Биологический ф-т, Каф. Биофизики; Институт физиологии растений, РАН, Москва, Россия; Институт фундаментальных проблем биологии, РАН, Московская область, Пущино, Россия; Bioenergetics Laboratory, University of Geneva, Geneva, Switzerland; Department of Biochemistry, Department of Plant Biology, and Center of Biophysics & Computational Biology, University of Illinois at Urbana-Champaign, Urbana, IL, USA; Department of Plant Physiology, Warsaw University of Life Sciences SGGW, Warsaw, Poland; Freie Universität Berlin, Berlin, Germany).