Наукові школи

В ІФРГ НАН України започатковані й успішно діють відомі наукові школи з експериментального мутагенезу та теоретичних основ селекції рослин (засновник і керівник академік НАН України В.В. Моргун), фізіології мінерального живлення рослин (засновник академік АН УРСР і ВАСГНІЛ П.А. Власюк), фізіології та екології фотосинтезу (засновник чл.-кор. АН УРСР А.С. Оканенко), фізіології симбіотичної азотфіксації (засновник чл.-кор. АН УРСР А.В. Манорик), фізіології та екології фотосинтезу (засновник: чл.-кор. АН УРСР А.С. Оканенко)
Усі роки свого існування Інститут підтримує і розвиває традиції наукових шкіл, зберігає наступність поколінь, творчу атмосферу, що дає змогу не тільки успішно вирішувати найскладніші завдання, а й постійно залучати до наукових досліджень талановиту молодь.

Наукова школа з експериментального мутагенезу та теоретичних основ селекції рослин (засновник і керівник академік НАН України В.В. Моргун).

Наукова школа «Теоретичні основи селекції рослин» започаткована у 1974 р. В.В. Моргуном – доктором біологічних наук, професором, академіком НАН України, коли він очолював відділ експериментального мутагенезу Інституту молекулярної біології і генетики НАН України. Видатний український вчений В.В.Моргун добре відомий світовій науковій спільноті як талановитий дослідник, блискучий селекціонер, наукові роботи якого присвячені  генетичному поліпшенню рослин.

Володимир Васильович розвинув теорію індукованої мутаційної мінливості та обґрунтував новий напрям генетичного поліпшення рослин – мутаційну селекцію. Йому належить пріоритет в установленні мутаційної активності низки хімічних речовин і фізичних чинників, у тім числі й чинників навколишнього середовища. Він розкрив генетичну природу мутацій, створив унікальні форми рослин, які ознаменували розвиток нових напрямів генетико-селекційних досліджень. Загального визнання набули праці В.В. Моргуна з питань теорії і методів гетерозисної селекції кукурудзи, створення нового типу напівкарликових сортів озимої пшениці, які започаткували «зелену революцію» в Україні. Йому належить першість у розробці методів практичного використання індукованих мутантів, а також у розвитку наукових основ ведення насінництва мутантних сортів сільськогосподарських культур.

Любов до селекції, вміння згуртувати навколо себе кваліфікований колектив допомогли вченому створити власну наукову школу, здобути визначні досягнення у селекції нових сортів і гібридів сільськогосподарських культур, які знайшли широке розповсюдження як в Україні, так і за її межами. Школа академіка В.В.Моргуна характеризується надзвичайно широкою програмою діяльності, конструктивністю та неординарністю наукових підходів, значним науковим потенціалом і практичною значимістю завершених розробок. Найскладніші питання селекції, зокрема такі, як вихідний матеріал, методика і техніка селекції, індивідуальний і масовий добір, гібридизація, селекція на високу врожайність, стійкість рослин проти хвороб і шкідників, зимо- і посухостійкість, якість зерна, насінництво нових сортів і гібридів, сортовипробування та багато інших дослідники вирішують з великою об'єктивністю і глибоким знанням селекційного процесу.

Наукові напрями, закладені академіком В.В.Моргуном, були розвинуті його учнями і послідовниками. За його керівництва 6 науковців стали докторами, а 19 – кандидатами наук. Наукову школу пройшли десятки молодих спеціалістів, які потім стали визначними вченими-селекціонерами, кандидатами і докторами сільськогосподарських і біологічних наук. Серед них – доктор сільськогосподарських наук І.П. Чучмій – лауреат Державної премії УРСР (1982 р.), Державної премії СРСР (1986 р.), премії імені В.Я. Юр’єва НАН України (1993 р.), доктор сільськогосподарських наук В.С. Борейко – лауреат Державної премії УРСР (1982 р.), доктор біологічних наук К.А. Ларченко – лауреат Державної премії України (1998 р.), кандидат біологічних наук В.П. Оксьом – лауреат Державної премії України в галузі науки та техніки (2013 р.) та багато інших.

Основними науковими напрямами роботи школи є теоретичні й практичні питання генетики, селекції і насінництва сільськогосподарських культур. Вихованці школи працюють над генетичним поліпшенням рослин і створення сортів нового покоління – з високим генетично детермінованим потенціалом продуктивності і якості, високою та стабільною стійкістю до хвороб, шкідників, дії несприятливих чинників навколишнього середовища. Науковцями постійно удосконалюється селекційний процес, проводиться його інтенсифікація за рахунок впровадження новітніх досягнень генетики, біотехнології, геноміки, молекулярної біології та інших суміжних наук.

Основні досягнення: Наукові праці В.В. Моргуна та його учнів сприяли піднесенню рівня наукових досліджень та успіхам у селекційній справі. На основі теоретичних розробок вперше в світі розроблено методологію експериментального мутагенезу найважливіших сільськогосподарських культур світу, і зокрема України, – пшениці та кукурудзи, а також обґрунтовано новий напрям генетичного поліпшення рослин – мутаційну селекцію. Науковій школі академіка В.В. Моргуна належить пріоритет у визначенні мутагенної активності низки речовин хімічної і фізичної природи, в тому числі і факторів навколишнього середовища. Даній школі належить першість у розробці методів практичного використання індукованих мутантів, а також у розвитку наукових основ ведення насінництва мутантних сортів сільськогосподарських культур. Вихованцями школи створено унікальні форми рослин нового типу – напівкарликові сорти озимої пшениці, які започаткували «зелену революцію» в Україні та ознаменували розвиток нових напрямів генетико-селекційних досліджень. Вперше в світі розроблено унікальну технологію отримання індукованих мутацій в культурі in vitro.

Академіком В.В. Моргуном та його учнями створено 156 сортів і гібридів культурних рослин. Уперше за всю історію України сорти Смуглянка, Чорнява, Золотоколоса, Фаворитка та Астарта забезпечили одержання рекордного урожаю зерна, відповідно - 124,0, 125,0, 131,8 і 140,0 ц/га. Сорти озимої пшениці, жита, тритикале, гібриди кукурудзи селекції В.В. Моргуна вже понад 40 років висіваються на полях України та країн СНД. Площа посівів цих сортів у різні роки становила 1–5,5 млн га, що є вагомим внеском у вирішення продовольчої безпеки нашої держави.

Сьогодні ІФРГ НАН України обслуговує понад 3 тисячі ліцензійних угод на вирощування сортів-шедеврів пшениці озимої власної селекції.

Наукова школа з фізіології мінерального живлення рослин (засновник академік АН УРСР і ВАСГНІЛ П.А. Власюк, керівник член-кореспондент НАН України В.В. Швартау).

Сучасний стан досліджень наукової школи фізіологічної ролі макро- та мікроелементів визначається розвитком іономіки – науки, основними завданнями якої є кількісне та одночасне визначення активних/неактивних форм елементного складу (іонного профілю) живого організму та змін елементного складу під дією фізіологічних чинників і генних модифікацій на різних етапах розвитку. До завдань іономіки відноситься картування інформації – іонів та їх взаємодії з генами, білками, лігандами; розробка шляхів спрямованої регуляції; інтеграція іоному з іншими „ом”-ами, визначення та регуляція функціонального статусу рослин.

Досягнення наукової школи з фізіології мінерального живлення за п'ять років:
  • Сформовано концепцію іоному озимої пшениці, як інтегрованого погляду на іонний гомеостаз, що дозволяє пояснити залежність складу і змін елементного профілю рослин за дії фізіологічних чинників та генних модифікацій.
  • Розроблено та впроваджено нові комплексні добрива, системи внесення рідких азотних добрив та позакореневого живлення макро- і мікроелементами на посівах високопродуктивних сортів озимої пшениці у провідних агровиробничих компаніях України.
  • Фізіологічно обґрунтовано технологію глибокого внесення рідких амонійних добрив у шар розташування кореневої системи культури, яка сприяє підвищенню ефективності азотного живлення посівів.
  • Встановлено, що осади Чорного моря (сапропелі) та гідролізати гідробіонтів можуть бути ефективними компонентами комплексних систем живлення та захисту посівів культурних рослин.
  • Експериментально встановлені особливості вмісту ізотопів Ca, Mg, Cu у ґрунті та рослинах доводять положення про відмінність ізотопного складу неорганічних елементів рослин від неживого субстрату, що є основою для розвитку нового напряму з’ясування ролі ізотопів біологічно важливих елементів в живих організмах.
  • Встановлені зміни іоному зернівок насіннєвого покоління трансгенних рослин кукурудзи за Agrobacterium-опосередкованої трансформації, що дозволяють створювати ГМ-рослини із заданим елементним складом.
  • Разом із колегами з Полтавської ДСДС ім. М.І. Вавилова ІС і АПВ НААН України виявлено, що за беззмінного вирощування жита протягом 130 років без внесення добрив та пестицидів склад неорганічних елементів за ICP-MS у ґрунті не змінився, а вміст гумусу знизився.
За час існування школи підготовлено 41 доктора та 219 кандидатів наук.
За п'ять років захищено 5 кандидатських дисертацій з фізіології живлення рослин. Надруковано 3 монографії, 5 брошур,  67 статей у фахових виданнях, 5 статей у науково-популярних виданнях. Отримано 4 патенти України на нові добрива та системи живлення.

Науковці брали активну участь у роботі численних науково-практичних конференцій і форумів в Україні та за кордоном, де представляли результати досліджень з фізіології живлення культурних рослин, у т.ч. виступали з пленарними доповідями (В.В. Швартау, Л.М. Михальська та ін.).


Перспективи розвитку наукової школи:
  • з’ясування механізмів дії/взаємодії неорганічних іонів та створення високоефективних спеціалізованих для сорту добрив і систем живлення рослин;
  • біофортифікація;
  • розробка сучасних аналітичних методів (іонна хроматографія, емісійна спектроскопія) та математичного апарату для визначення пулу/зміни пулу неорганічних та органічних аніонів/катіонів в рослинах, що слугує фізіологічному обґрунтуванню компонент іоному;
  • ідентифікація фенотипічних шляхів регуляції геному, що є невід’ємним елементом вивчення генів іонного гомеостазу.

Наукова школа із симбіотичної азотфіксації (засновник член-кореспондент НАН України А.В. Манорик, керівник член-кореспондент НАН України С.Я. Коць).

За час існування школи підготовлено 5 докторів та 29 кандидатів біологічних наук, у т.ч. за п'ять років – один доктор та три кандидати наук. Результати роботи науковців узагальнені у численних наукових публікаціях, у т.ч. чотиритомному виданні «Биологическая фиксация азота», виданій спільно з колегами, інших монографіях, статтях у фахових періодичних виданнях, матеріалах наукових симпозіумів та конференцій.

Основними науковими напрямками роботи школи є з’ясування фізіолого-біохімічних і молекулярно-генетичних взаємодій азотфіксувальних мікро­організмів із рослинами, дослідження ролі антиоксидантних процесів у підтриманні стаціонарного рівня вільнорадикальних процесів у клітині та розвитку адаптивних властивостей рослин за дії стрес-факторів різної природи, створення нових штамів методами генетичної інженерії та класичної селекції, а також дослідженні еколого-генетичних основ конструювання ефективних рослинно-мікробних систем.

У центрі уваги дослідників наукової школи із симбіотичної азотфіксації:
  • функціональна оцінка рослинних лектинів – протеїнів з широким спектром фізіологічної активності, визначення ролі ризосферних мікроорганізмів у формуванні бобово-ризобіальних симбіозів та розвитку рослин;
  • вплив біотичних і абіотичних факторів навколишнього середовища на розвиток симбіотичних і асоціативних взаємовідносин рослин і мікроорганізмів;
  • розробка заходів із активації процесу біологічної фіксації азоту атмосфери з метою підвищення продуктивності сільсько­господарських культур в умовах виробництва.

Наукова школа фізіології та екології фотосинтезу (засновник: член-кореспондент АН УРСР А.С. Оканенко, керівник член-кореспондент НАН України О.О. Стасик).

Дослідження фізіологічних та екологічних аспектів фотосинтезу в Інституті були започатковані членом-кореспондентом АН УРСР, лауреатом Державної премії СРСР в галузі науки і техніки (1969 р.), заслуженим діячем науки УРСР, доктором біологічних наук, професором А.С. Оканенком.

Підготовлено 62 кандидати і 15 докторів наук, які працюють в наукових установах та вищих навчальних закладах України, Молдавії, Грузії, Узбекистану і Азербайджану.

Пріоритетними напрямками досліджень є вивчення:
а) структурно-функціональної організації фотосинтетичного апарату вищих рослин та механізмів його регуляції на різних рівнях організації від супрамолекулярного до рослинного організму і агрофітоценозу;
б) особливостей адаптації фотосинтетичного апарату до дії стресових чинників різної природи;
в) взаємозв’язку між фотосинтезом і продуктивністю рослин.
Розроблено оригінальну модель організації грани хлоропластів рослин. Виявлені механізми неспецифічної стійкості фотосинтетичного апарату до дії стресових чинників та показана важливість реакцій фотодихання в її реалізації. Сформульовано концепцію авторегуляції фотосинтезу і стратегії розподілу асимілятів в донорно-акцепторній системі рослин.


Результати досліджень останніх років узагальнені в монографіях: Шадчина Т.М., Гуляєв Б.І., Кірізій Д.А. та ін. "Регуляція фотосинтезу і продуктивність рослин: фізіологічні та екологічні аспекти" (2006 р.); Кочубей С.М., Шевченко В.В., Корнєєв Д.Ю. "Структурная организация и функцио­нальные особенности световой фазы фотосинтеза" (2007 р.); Кочубей С.М., Шевченко В.В., Бондаренко О.Ю. "Динамические свойства структурных единиц хлоропластов" (2010); Кірізій Д.А., Шадчина Т.М., Стасик О.О. та ін. "Особливості фотосинтезу і продукційного процесу у високоінтенсивних генотипів озимої пшениці" (2011); Прядкіна Г.О. "Фізіологічні основи підвищення продуктивності рослин озимої пшениці" (2014); 3-томному виданні «Фотосинтез»: Кочубей С.М., Бондаренко О.Ю., Шевченко В.В. "Фотосинтез. Т. 1. Структурная организация и функциональные особенности световой фазы фотосинтеза" (2014); Киризий Д.А., Стасик О.О., Прядкина Г.А., Шадчина  Т.М. "Фотосинтез. Т. 2. Ассимиляция СО2 и механизмы ее регуляции" (2014); Прядкина Г.А., Шадчина Т.М., Стасик О.О., Киризий Д.А. "Фотосинтез. Т. 3. Фотосинтез и продуктивность растений" (2015) та ін.

Перспективні дослідження школи передбачають вивчення швидких змін структурно-функціонального статусу фотосинтетичного апарату як початкового етапу запуску адаптаційного процесу, ідентифікацію фізіологічних показників, що можуть бути використані як маркери високої врожайності і стійкості сільськогосподарських культур до абіотичних стресів, дослідження особливостей регуляції фотосинтетичного апарату в широкому діапазоні умов вирощування з метою розробки шляхів оптимізації фотосинтезу та продукційного процесу рослин і пошуку науково обґрунтованих підходів до підвищення врожаю та покращення його якості.
Comments