Этот сложный простой фотосинтез

Вчера в Баку завершила свою работу IX Международная научная конференция «Исследования фотосинтеза и водородной энергетики для устойчивого развития», посвященная 90-летию выдающегося ученого и общественно-политического деятеля, действительного члена Национальной академии наук Азербайджана (НАНА), заслуженного деятеля науки Джалала Алиева. Мероприятие состоялось при совместной организационной поддержке Министерства сельского хозяйства, Института молекулярной биологии и биотехнологий НАНА и Международного общества по исследованиям фотосинтеза (ISPR).
По случаю 90-летнего юбилея выдающегося ученого в Институте молекулярной биологии и биотехнологии НАНА были проведены также «Чтения академика Джалала Алиева».
Идентификация вируса
Мероприятие вступительным словом открыл президент НАНА академик Акиф Ализаде. Он рассказал о плодотворной научной деятельности видного ученого, автора свыше 600 научных трудов, более 60 лет своей жизни посвятившего развитию отечественной науки и подготовившего около сотни научных кадров. Коснувшись заслуг академика Джалала Алиева в разработке стратегии охраны и использования биологического разнообразия в стране, глава НАНА отметил, что 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 данной области. А.Ализаде подчеркнул, что академик Джалал Алиев внес огромный вклад в развитие науки в стране, сыграл большую роль в расширении научных связей академии.
Красной нитью в выступлениях всех ораторов (вице-президенты НАНА академики Ирада Гусейнова и Иса Габиббейли, академики Теймур Буньятов и Ахлиман Амирасланов, председатель Совета аксакалов Азербайджана депутаты Милли Меджлиса Фаттах Гейдаров и Эльдар Ибрагимов, секретарь Международного общества по исследованиям в области фотосинтеза профессор Джулиан Итон-Рай, заслуженный архитектор Расим Алиев и др.) прошла мысль, что 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.
По словам министра сельского хозяйства Инама Керимова, своими фундаментальными изысканиями академик Джалал Алиев внес большой вклад в формирование деловых связей между НАНА и Министерством сельского хозяйства, которые уже перешли в стадию серьезного сотрудничества. Он рассказал также о соглашении, подписанном между академией и министерством, которое направлено на решение актуальных вопросов в области применения достижений науки и инноваций в сельском хозяйстве. «Документ дает широкие возможности для подготовки высокоспециализированных кадров и проведения совместных мероприятий», - заключил Керимов.
В рамках конференции профессору Университета Окаяма (Япония) Шену Жан-Рену была вручена премия имени академика Джалала Алиева, учрежденная Международным обществом по исследованиям в области фотосинтеза. Четыре года назад влиятельное американское издательство Springer выпустило книгу «Улучшение сельскохозяйственных культур в эру климатических изменений». Основную главу в ней - «Биотический стресс и улучшение сельскохозяйственных культур» написали ученые Института ботаники НАНА - академик Джалал Алиев, Ирада Гусейнова, Наргиз Султанова, Алемдар Мамедов и Сафтар Сулейманов. Как сообщили корреспонденту газеты «Каспiй» в пресс-службе института, издание посвящено исследованию вирусных заболеваний растений.
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.
Жизненно важный 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.
«Во время патогенеза, - разъяснила в беседе с корреспондентом газеты «Каспiй» академик Ирада Гусейнова, - 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 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 - одно из эволюционно сформировавшихся и жизненно важных метаболических процессов у зеленых растений, а стремление различными способами понизить метаболизм с целью повышения продуктивности растений несостоятельно.
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».
Новые методики в растениеводстве
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», - резюмирует 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 - одно из необходимых метаболических процессов у зеленых растений.
Чем же, собственно, 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