Лабораторія біохімії рослин

Досліджено механізми участі протеїназ та їх інгібіторів у синтезі, модифікації й розпаді білків у злакових культур, показано їх важливу роль у регуляції біосинтезу та накопиченні запасних білків, формуванні стійкості зернових злакових культур до фітопатогенів і морозостійкості. Встановлено роль ферментів ліпідного та редокс-сигналінгу, реакцій вуглеводного й фенольного обміну, захисних білків і сигнальних молекул у процесах формування стійкості зернових злакових рослин до грибних інфекцій та несприятливих абіотичних чинників.

Теоретично обґрунтовано та експериментально реалізовано методології оцінки й добору селекційного матеріалу на стійкість до збудників грибних хвороб (фузаріозу, альтернаріозу, гельмінтоспоріозу) та на посухо- і жаростійкість за біохімічними показниками. На ці методології отримано патенти України (патент № 2639, деклараційний патент № 43280А, патент на корисну модель № 49643).

Показано, що ураження рослин зернових (пшениці, ячменю, кукурудзи), зернобобових (сої, гороху, нуту) культур і соняшнику вірусними та грибними хворобами, а також вплив абіотичних стресорів (водного дефіциту, гіпер- і гіпотермії) спричиняють, з одного боку, зменшення показників урожаю та зміни у функціонуванні фотосинтетичного апарату, а з іншого — перебудову клітинного метаболізму, повʼязану з порушенням окиснювального гомеостазу та реакціями редокс-сигналінгу, що індукує протекторні механізми, зокрема компоненти антиоксидантного захисту й протекторні білки.

Встановлено неоднаковий характер підтримки окиснювального гомеостазу в рослин пшениці та сої, уражених вірусними й грибними фітопатогенами та підданих впливу абіотичних стресорів: він залежав від стресового фактора, ступеня ураження рослин і стійкості генотипу. Показано індукування протекторних реакцій рослин зернових культур із використанням біологічно активних речовин (саліцилової та жасмонової кислот, лектинів, флавоноїдів). Виявлені закономірності стали теоретичним обґрунтуванням для розробки експрес-методів оцінки та підвищення стійкості генотипів до грибних і вірусних фітопатогенів та посухостійкості (методичні рекомендації).

Теоретично обґрунтовано та експериментально реалізовано біохімічні підходи до оцінки якості насіння зернобобових культур і запропоновано біохімічні критерії (вміст білка, склад альбумінів, глобулінів і глютелінів, перетравність білка, вміст жиру та його жирнокислотний склад, вміст флавоноїдів, антоціанів, фітатів, клітковини, вуглеводів, вільного проліну, активність ліпоксигенази, інгібітора трипсину, лектинів). Вони дають селекціонерам змогу вже на ранніх етапах добирати пари для схрещування, біохімічні характеристики насіння яких відповідають сучасним світовим вимогам. На ці підходи отримано патенти України на корисну модель № 42181 і № 107671 (методичні рекомендації).

Запропоновано біохімічні критерії оцінки зерна та вегетативних органів пшениці й ячменю, повʼязані з харчовою та кормовою цінністю зерна (вміст білка в зерні, збір білка на одиницю площі, відносний вміст білка на 1000 зерен, вміст білка та цукрів у вегетативних органах, компонентний склад гліадинів зерна пшениці, ізоензимний склад кореневої супероксиддисмутази ячменю). Методи вирізняються високою відтворюваністю й точністю, не потребують великої кількості дослідного матеріалу та дають змогу оцінювати селекційний матеріал у короткі строки (методичні рекомендації).

Розроблено метод виділення та ідентифікації β-каротину в зерні кукурудзи з використанням високоефективної рідинної хроматографії; за його допомогою проаналізовано генотипи кукурудзи української та закордонної селекції на вміст β-каротину.

Відпрацьовано та апробовано на селекційному матеріалі відділу селекції та насінництва соняшнику комплекс біохімічних ознак, що відповідають за різні аспекти формування якості насіння: сміттєва та олійна домішки, вміст жиру та його жирнокислотний склад, кислотне, перекисне й йодне числа, вміст токоферолів і фосфоліпідів (методичні рекомендації).