Научная тема: «МЕХАНИЗМЫ ГЕНЕРАЦИИ И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ РОЛЬ ПОТЕНЦИАЛОВ ВОЗБУЖДЕНИЯ У ВЫСШИХ РАСТЕНИЙ»
Специальность: 03.00.12, 03.00.02
Год: 2009
Отрасль науки: Биологические науки
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:

1. В генерации ПД у высшего растения (тыквы) принимает непосредственное участие электрогенный насос – H+-АТФаза плазматической мембраны. При генерации ПД происходит временное снижение активности насоса на фазе деполяризации и последующее восстановление активности на фазе реполяризации импульса. Фактором, угнетающим активность электрогенного насоса, является увеличение концентрации ионов Ca2+ в клетке в начальный момент возбуждения. Ионы Ca2+ оказывают влияние на активность H+-АТФазы при участии протеинкиназ.

2. Математическая модель ПД у высших растений, разработанная на основании предложенной в работе схемы механизма генерации ПД, позволяет описать изменения мембранного потенциала и ионных концентраций, которые хорошо соответствуют экспериментально зарегистрированным.

3. Формирование ВП, индуцированного ожогом листа проростков тыквы, связано, наряду со снижением активности электрогенного насоса, с входящим потоком ионов Ca2+ и выходящим потоком ионов Cl-.

4. Механизм распространения ВП у проростков тыквы не может быть объяснен в рамках электротонической гипотезы. Скорость распространения ВП не соответствует скорости распространения, определенной с применением кабельного уравнения.

5. Распространение ПД и ВП индуцирует временное повышение уровня замедленной флуоресценции и содержания АТФ в листе, которое значимо для повышения устойчивости растений к действию неблагоприятных факторов.

Список опубликованных работ
Статьи в рецензируемых изданиях

1. Пятыгин С.С., Опритов В.А., Половинкин А.В., Воденеев В.А. О природе генерации

потенциала действия у высших растений // Доклады РАН. 1999. Т.36, №3. С. 404-407.

2. Пятыгин С.С., Опритов В.А., Крауз В.О., Абрамова Н.Н., Воденеев В.А.

Биоэлектрическая активность клеток высшего растения при химическом стресс-воздействии

// Вестник ННГУ. Серия Биология. 1999. Вып.1. С. 119-123.

3. Пятыгин С.С., Опритов В.А., Абрамова Н.Н., Воденеев В.А. Первичная

биоэлектрическая реакция клеток высшего растения на комбинированное действие стресс-

факторов различной природы // Физиология растений. 1999. Т.46, №4. С.610-617.

4. Воденеев В.А. Первичная биоэлектрическая реакция клеток стебля тыквы при

воздействии высоких концентраций ионов кальция // Биосистемы: Структура и регуляция.

Под. ред. Г.А. Ануфриева. Н. Новгород: ННГУ, 2000. С.132-141.

5. Пятыгин С.С., Опритов В.А., Воденеев В.А. Доказательство стабилизации величины

мембранного потенциала клеток высшего растения при участии электрогенного насоса

плазмалеммы // Вестник ННГУ. Серия Биол. 2001. Вып.2. С. 187-189.

6. Воденеев В.А., Орлова О.В. Анализ модулирующего влияния ионов Ca2+ на гидро-

литическую активность H+-АТФазы плазматических мембран клеток тыквы // Вестник

ННГУ. Серия Биология. 2001 Вып. 3. С.39-41.

7. Опритов В.А., Пятыгин С.С., Воденеев В.А. Непосредственное сопряжение генерации

потенциала действия в клетках высшего растения Cucurbita pepo L. с работой электрогенного

насоса // Физиология растений. 2002. Т.49, №1. С.160-165.

8. Пятыгин С.С., Воденеев В.А., Опритов В.А. Сопряжение генерации потенциала

действия в клетках растений с метаболизмом: современное понимание проблемы // Успехи

современной биологии. 2005. Т. 125, № 5. С. 534-542.

9. Сухов В. С., Воденеев В. А., Орлова О.В. Влияние распространяющихся

биоэлектрических реакций на световую стадию фотосинтеза и содержание АТФ в

семядольных листьях Cucurbita pepo L. // Вестник ННГУ. Серия Биология. 2005. Вып. 10. С.

218-224.

10. Сухов В.С., Воденеев В.А. Математическая модель потенциала действия у высших

растений // Математика. Компьютер. Образование: Сб. научн. трудов. Под ред. Г.Ю. Риз-

ниченко.2005. Т.3. С. 967-978.

11. Воденеев В.А., Опритов В.А., Пятыгин С.С. Обратимое изменение внеклеточного pH

при генерации потенциала действия у высшего растения Cucurbita pepo // Физиология

растений. 2006. Т.53, № 4. С.538-545.

12. Пятыгин С.С., Воденеев В.А., Опритов В.А. Деполяризация плазматической

мембраны как универсальная первичная биоэлектрическая реакция растительных клеток на

действие различных факторов // Успехи современной биологии. 2006. Т. 126, №5. С. 493-502.

13. Воденеев В.А., Мысягин С.А., Пятыгин С.С., Опритов В.А., Неруш В.Н. Сравнитель-

ный анализ механизмов генерации электрических реакций при холодовом и механическом

раздражении высших растений // Вестник ННГУ. Серия Биология. 2006. Вып. 11. С. 118-127.

14. Опритов В.А., Воденеев В.А., Пятыгин С.С., Мысягин С.А. Потенциалы действия у

животных и растений: сравнительный аспект // Доклады ТСХА. 2007. Вып. 279. С. 189-193.

15. Воденеев В.А., Мамонов Р.В., Пятыгин С.С., Опритов В.А. Распространение

вариабельного потенциала, индуцированного ожогом семядольного листа проростка тыквы //

Вестник ННГУ. 2007. №2. С. 122-126.

16. Vodeneev V.A., Pyatygin S.S., Opritov V.A. Reversible change of extracellular pH at the

generation of mechano-induced electrical reaction in a stem of Cucurbita pepo // Plant Sign. Behavior.

2007. V.2. P. 267-268.

17. Воденеев В.А., Пятыгин С.С. Метаболическая зависимость генерации потенциала

действия в возбудимых клетках стебля тыквы при охлаждении // Цитология. 2007. Т.49, №11.

С. 973-976.

18. Пятыгин С.С., Опритов В.А., Воденеев В.А. Сигнальная роль потенциала действия у

высших растений // Физиология растений. 2008. Т. 55, №2. С. 312-319.

Материалы конференций и тезисы докладов

19. Пятыгин С.С., Опритов В.А., Половинкин А.В., Воденеев В.А. Метаболическая

компонента потенциала действия у высших растений // II-ой съезд биофизиков России: Тез.

докл. М., 1999. Т.2. С.551-552.

20. Пятыгин С.С., Опритов В.А., Крауз В.О., Абрамова Н.Н., Воденеев В.А. Адаптивные

изменения биоэлектрогенеза при химическом стресс-воздействии на клетки высшего

растения // IV-ый съезд Общ-ва физиол. растений России: Тез. докл. М., 1999. Т.1. С.450.

21. Воденеев В.А., Опритов В.А., Пятыгин С.С., Абрамова Н.Н. Влияние AgNO3 на

биоэлектрогенез клеток высшего растения в покое и при возбуждении // Ксенобиотики и

живые системы: Тез. докл. межд. конф. Минск, 2000. С.15-16.

22. Воденеев В.А., Мокрова А.Н. Обоснование возможности участия H+-АТФазы плазма-

тических мембран в формировании фазы деполяризации потенциала действия в клетках

высшего растения // VI нижегород. сессия мол. ученых: Тез. докл. Н.Новгород, 2001. С.152.

23. Опритов В.А., Пятыгин С.С., Ретивин В.Г., Воденеев В.А., Мысягин С.А.

Избирательная генерация потенциалов действия клетками высшего растения в ответ на

различные стресс-факторы // Регуляция роста и развития: Мат. 2-й науч. конф. Минск, 2001.

С. 154.

24. Opritov V.A., Pyatygin S.S., Vodeneev V.A. Electrical component of general adaptation

syndrome of higher plants // Plants under environmental stress: Abstr. Int. Symp. Moscow, 2001.

P.215.

25. Воденеев В.А., Опритов В.А., Орлова О.В. Участие H+-АТФазы плазматических

мембран в формировании фазы деполяризации потенциала действия // Актуальные проблемы

современной науки: Тез. докл. межд. конф. мол. ученых и студ. Самара: СамГУ, 2001. С.44.

26. Opritov V.A., Pyatygin S.S., Vodeneev V.A., Mysyagin S.A. The role of bioelectric potentials

in reception of cooling in higher plants // Signaling Systems of Plants Cells: Abstr. In-tern.

Symp. Pushino: ONTI, 2001. P.95-96.

27. Опритов В.А., Пятыгин С.С., Лобов С.А., Воденеев В.А., Мысягин С.А., Шибарова

А.Н. Электрофизиологическое звено в рецепции охлаждения клетками высшего растения //

V-ый съезд Общ-ва физиологов растений России: Тез. докл. Пенза, 2003. С. 313.

28. Пятыгин С.С., Опритов В.А., Воденеев В.А. Об участии электрогенного H+-насоса в

формировании переднего фронта потенциала действия у высших растений // V-ый съезд

Общ-ва физиологов растений России: Тез. докл. Пенза, 2003. С. 157.

29. Сухов В.С., Опритов В.А., Воденеев В.А., Орлова О.В., Абрамова Н.Н., Пятыгин С.С.

Влияние распространяющихся биоэлектрических реакций на замедленную флуоресценцию и

поглощение ионов кальция в семядольных листьях и черенках проростков Cucurbita pepo L.

// Рецепция и внутриклеточная сигнализация: Мат. межд. конф. Пущино: ИБК РАН, 2003. С.

302-305.

30. Опритов В.А., Пятыгин С.С., Мысягин С.А., Крауз В.О., Воденеев В.А. Роль био-

электрогенеза в адаптации клеток высшего растения к низкотемпературным воздействиям //

Физиология растений и экология на рубеже веков: Мат. всеросс. научн.-практ. конф.

Ярославль: ЯрГУ, 2003. С. 114.

31. Сухов В.С., Опритов В.А., Орлова О.В., Абрамова Н.Н., Воденеев В.А., Пятыгин С.С.

Влияние потенциалов действия на замедленную флуоресценцию и содержание АТФ в

листьях проростков тыквы // Регуляция роста, развит. и продукт. растений: Мат 3-й Межд.

науч. конф. Минск, 2003. С. 237-238.

32. Мысягин С.А., Лобов С.А., Воденеев В.А., Опритов В.А., Пятыгин С.С. Особенности

биоэлектрической реакции клеток стебля высшего растения Cucurbita pepo L. при механиче-

ской стимуляции // III Съезд биофиз. России: Тез. докл. Т.2. Воронеж: ВГУ, 2004. С. 264-265.

33. Сухов В.С., Воденеев В.А., Орлова О.В., Абрамова Н.Н., Опритов В.А., Пятыгин С.С.

Влияние распространяющихся биоэлектрических реакций на содержание АТФ в

семядольных листьях проростков тыквы // III Съезд биофиз. России: Тез. докл. Т. 2. Воро-

неж: ВГУ, 2004. С.464-465.

34. Шибарова А.Н., Орлова О.В., Воденеев В.А., Опритов В.А., Пятыгин С.С. Влияние

ионов Ca2+ на гидролитическую активность H+-АТФазы плазматических мембран клеток

высшего растения (Cucurbita pepo L.) при воздействии малых доз ионизирующего излучения

// III Съезд биофиз. России: Тез. докл. Т. 2. Воронеж: ВГУ, 2004. С.737-738.

35. Мысягин С.А., Воденеев В.А., Лобов С.А., Сухов В.С., Ретивин В.Г., Пятыгин С.С.,

Опритов В.А. Холодоиндуцированные потенциалы действия и их функциональная роль у

высших растений // Проблемы физиол. растений Севера: Тез. докл. межд. науч. конф.

Петрозаводск, 2004. С. 132.

36. Опритов В.А., Лобов С.А., Мысягин С.А., Воденеев В.А., Пятыгин С.С. Электриче-

ское звено в ответных реакциях растений на действие внешних факторов // Акт. вопросы

ботаники и физиол. раст.: Мат. межд науч. конф. Саранск: МордГУ, 2004. С. 176-177.

37. Sukhov V.S., Vodeneev V.A. ,Pyatygin S.S., Kurina L.E. Mathematical model of action potential

in higher plant cells // The 6th International Congress on Mathematical Modeling. Book of

abstracts. Nizhny Novgorod: University of Nizhny Novgorod, 2004 P. 512.

38. Опритов В.А., Лобов С.А., Мысягин С.А., Пятыгин С.С., Воденеев В.А. Роль биоэлек-

трических реакций в осуществлении рецепторно-акцепторной связи у высших растений при

охлаждении (на примере Cucurbita pepo L.) // Новые и нетрадиционные растения и перспек-

тивы их использования: Мат. VI Межд. симп. М.: Изд-во РУДН, 2005. Т. 2. С. 147-149.

39. Сухов В.С., Воденеев В.А. Модель потенциала действия у высших растений //

Математика. Компьютер. Образование: Тез. докл. XII Межд. Конф. Пущино, 2005. С. 223.

40. Воденеев В.А., Опритов В.А., Мысягин С.А., Пятыгин С.С.Электрические ответы

клеток высших растений на внешние воздействия различной природы // Рецепция и

внутриклеточн. сигнализация: Мат. межд. конф. Пущино: ИБК РАН, 2005. С. 345-348.

41. Сухов В.С., Пятыгин С.С., Воденеев В.А. Математическая модель кривых затухания

замедленной флуоресценции у растений // Нелинейный мир: Тез. докл X междисциплинарн.

научн. конф. Н. Новгород: ННГУ, 2005. С. 132.

42. Опритов В.А., Воденеев В.А., Мысягин С.А., Пятыгин С.С. Взаимодействие

сигнальных систем клеток высших растений при возбуждении // Сигнальные системы клеток

растений: Роль в адаптации и иммунитете: Тез. докл. Казань: «ФизтехПресс» КФТИ КазНЦ

РАН. 2006. С. 101-102.

43. Воденеев В., Акинчиц Е., Балалаева И., Мамонов Р., Орлова А. Конфокальная и оп-

тическая когерентная микроскопия для изучения потенциалов возбуждения у растений // V

Съезд Российского фотобиологического общества: Тез. докл. Пущино. 2008. С. 231.

44. Sukhov V., Vodeneev V., Opritov V. Elaboration and analysis of mathematical model of

photosystem II in the higher plants // Light Energy Conversion in Photosynthesis. Progr. Abstr.

Pushino. 2008. P. 64.

45. Воденеев В.А., Опритов В.А., Сухов В.С., Мысягин С.А., Орлова О.В. Генерация

потенциалов действия у высших растений при стрессе // Физико-химические основы

структурно-функциональной организации растений: Тез. докл. Межд. научн. конф.

Екатеринбург: Изд-во Ур. Ун-та. 2008. С. 113-114.

Учебное пособие

46. Воденеев В.А., Опритов В.А., Мысягин С.А., Пятыгин С.С. Дистанционные элек-

трические сигналы у растений. Учебно-методические материалы по программе повышения

квалификации «Хранение и обработка информации в биологических системах». Н.

Новгород: ННГУ. 2007. 97 с. (электронный вариант).