Institute of Plant Physiology

Област на научни изследвания

Проблематиката на секцията по 'Минерално хранене и воден режим на растенията' е свързана с националните приоритети: екология, опазване на околната среда и безопасност на храните. Основните направления в изследванията на физиологията на минералното хранене включват изучаването на механизмите на поглъщане, транспорт, метаболизъм и натрупване на минералните елементи при някои видове културни и медицински растения.

Изследване начините за регулиране на стопанските и биологични качества на бял трън (Silybum marianum L.) чрез регулиране съотношението между вегетативна и репродуктивна фаза за повишаване и стабилизиране на добива от семена с високо съдържание на силимарин посредством проучване влиянието на различни източници на минерално хранене (листно и кореново) и растежни регулатори - тидиазурон (Dropp^®), 2,3,5-трийодбензоена киселина (Tiba^®), мепикват хлорид (Pix^®) и прохексадион-Ca (Regalis^®).
Значителна част от изследванията са посветени на изучаване участието на минералните елементи при изграждането и функционирането на симбиотрофните взаимоотношения микроорганизъм-висше растение. Изучават се изменението на грудкообразуването и функционирането на различни видове симбиози между бактериите Rhizobium и бобовите растения (Fabaceae), отгледани при небалансирано минерално хранене (дефицит и излишък), както и усвояване на почвения фосфат при симбиотични отношения между ендомикоризни гъби от род Glomus и бобови растения.
Динамика на цитоскелета и центрове за формиране на микротръбички в растителните клетки; симбиотични взаимоотношения между бобови растения и азотфиксиращи бактерии от род Rhizobium; клетъчна ултраструктура и физиология, свързани с метаболитните свойства на клетките.
Проучва се физиологичния отговор на растенията към нарушено снабдяване (дефицит и токсичност) с минерални елементи. Изучаване на механизмите на металната токсичност при растенията с използване на морфологични, биохимични и физиологични подходи.
Изследване на ролята на химичните форми на медта и цинка върху активността на кореновите редокс-системи и метаболитните и антиоксидантни отговори в растения, отгледани като водни култури на минерален стрес. Изучаване на сигналните пътища при проява на подобряващия ефект на някои метални хелати върху растежа на растенията отглеждани в неоптимални условия за растеж – железен дефицит и излишък от медни йони.
Сравняване на ефектите на синтетични цитокинини и някои фитоефектори върху органогенезиса и метаболитните процеси в отрязани котиледони от прорастъци на Fagopyrum esculentum и Cucumis sativus.
Ефекта на различните видове торене (почвено и листно) върху усвояването на хранителните елементи от растенията и влиянието му върху качеството и количеството на добива.
В изследванията по воден режим на растенията са застъпени основно проблемите, свързани с изясняване на механизмите на влияние на водния стрес върху различни страни от метаболизма и продуктивността на растенията.

Важни научни постижения

Постигнато е разделяне и частично пречистване на асоциираните с плазмената мембрана на царевични корени ензими с купри- и фери-хелат редуктазна активност, чрез прилагане на афинитетна и анионо-обменна хроматография. Установено е наличие на различни редокс-протеини с купри-хелат редуктазна активност, работеща с кофактори НАДФН или аскорбат като електронни донори и реагиращи различно с редокс-инхибитори и ефектори. Установен е синергиден стимулиращ ефект на медните йони и синтетичния цитокинин хлоро-пиридил фенилуреа върху активността на мембранната редокс-система, растежа и синтезата на антоциони в изолирани котиледони от елда.
Изследвано е влиянието на минералното хранене, рН и някои растежни регулатори върху формирането и функционирането на симбиотичните системи соя (Glycine max L. Merr) - Bradyrhizobium japonicum, грах (Pisum sativum L.) - Rhizobium leguminosarum bv. vicae и галега (Galega orientalis) - Rhizobium galegae.
Количествено in vivo определяне на параметрите на динамична нестабилност на GFP-белязани кортикални микротръбички в коренови власинки на Lotus japonicus, и сравнение на тяхната динамика в различни зани на развитие на власинките, както и след прилагане на изолирани от Mesorhizobium loti Nod фактори.
Установено е, че борното гладуване при азотфиксиращи соеви растения води до нарушение в клетъчната мембранна стабилност на корени и грудки, промени в отделянето на разтворими феноли, редуциращи захари и аминокиселини от корените на растенията. Борното гладуване повлиява прикрепителната способност на бактериите към корените, хемотаксисната им подвижност към ексудати от бор гладували соеви прорастъци. Променят се концентрациите на общи и индивидуални феноли и флавоноиди при HPLC анализ на ексудати от корени на соя. Наблюдаваното нарушение в поглъщането на СО₂ в листата на бор-гладуващите растения бе съпътствано от нарушение в обмяната и транспорта на ¹⁴С асимилати, скорбяла, разтворими захари между листата, корените и грудките.
Установено бе влиянието на дефицита и токсични нива на фосфор в хранителната среда върху състава на основните фракции разтоворими фосфати (захарофосфати, нуклеотидни фосфати, неорганичен фосфор) и неразтворими фосфати в листа, корени и грудки на азотфиксиращи грахови и соеви растения. Промените в състава и количествата на общите и индивидуални феноли и флавоноиди чрез HPLC анализ на коренови ексудати от инфектирани с щам D293 Rhizobium leguminosarum bv. vicae 8 дневни грахови прорастъци при фосфорно гладуване и токсичност са свързани с активността на ензима PAL и са отговорни за промяна в експресията на nod D ABC гените при щам D293 носещ репортер ген за β-галактозидаза (Nod C-Lac Z fusion) и последващия отговор на грудкообразуване.
Определена е проявата на медната токсичност в суб-клетъчната организация на коренови клетки от царевични растения. Високата концентрация на мед в хранителната среда води до структурни промени в ядрото като кондензация на хроматиновите фибрили и намаляване на синтезата на ДНК. Проследени са ултраструктурните промени в ядрото, изразяващи се в сегрегация на основните компартменти. Те са резултат от токсичният ефект на медните йони върху AG-NOR протеина. Всичките тези промени се свързват с намаляване на пролиферативната активност на кореновите меристемни клетки и нарушаване на структурата на плазмалемата, ендоплазматичният ретикулум и митохондриалните мембрани.
При регулиране на вегетативния и репродуктивен растеж при култивирано отглеждане на бял трън (Silybum marianum L.) с минерално хранене и прилагане на растежни регулатори бе установено увеличаване на добива от семена с високо съдържание на силимарин. Третирането на белия трън с листен тор и растежни регулатори - тидиазурон (Dropp^®), 2,3,5-трийодбензоена киселина (Tiba^®), мепикват хлорид (Pix^®) и прохексадион-Ca (Regalis^®), води до промяна в динамиката на цъфтеж и залагане на семена в цветните кошнички. Подобреният растеж и по-голямата биомаса бяха свързани с развиване на допълнителни цветоносни стебла. Растенията имаха по-интезивен азотен и въглехидратен обмен в листата преди цъфтежа което се разглежда като положителен сигнал за активиране на цъфтежа на тръна.

Разработвани научни проекти

Международни проекти:

Минерално хранене на растенията с желязо, мед и цинк – физиологични отговори и адаптация при неоптимални условия на растеж. Проект с Национален изследователски Център към Египетската Академия на науките и технологиите - Ръководител на проекта от БАН: Ст. н. с. II ст. д-р Надежда Бабалъкова, Участници: Светлана Бойчева.
Подобряване на култивирането и добива на някои медицински и ароматни растения чрез прилагане на минерални елементи и растежни регулатори. Проект по международно сътрудничество с Департамент Култивиране и продукция на медицински и ароматни растения към Национален Научно-Изследователски център Кайро, Египет - Ръководител на проекта от БАН: Ст. н. с. II ст. д-р Георги И. Георгиев, Участници: Ст. н. с. II ст. д-р Ира Станчева, Н. с. II ст. д-р Мария Генева, Н. с. II ст. д-р Григор Зехиров.
Подобряване на растежа, добива от семена и активните субстанции на белия трън (Silybum marianum L.). Междуинститутски проект с Фармацевтичен факултет към Карловия университет в Прага - Ръководител на проекта от БАН: Ст. н. с. II ст. д-р Георги И. Георгиев, Участници: Ст. н. с. II ст. д-р Ира Станчева, Н. с. II ст. д-р Мария Генева, Н. с. II ст. д-р Григор Зехиров.
Проучване на растителните фосфорни фракции в азотфиксиращи и неазотфиксиращи соеви растения с различна чувствителност към условията на хранене с фосфор. Проект по международно сътрудничество с Китайската Академия на Науките. Ръководител на проекта от БАН: Ст. н. с. II ст. д-р Георги И. Георгиев, Участници: Ст. н. с. II ст. д-р Ира Станчева, Н. с. II ст. д-р Мария Генева, Н. с. II ст. д-р Григор Зехиров.

Национални проекти финансирани от НСНИ - Министерство на образованието и науката:

Физиология на мангановата токсичност при царевични растения. Намаляване на мангановата токсичност чрез третиране със силиций (Договор Б-1524). Ръководител: Ст. н. с. II ст. д-р Снежана Дончева, Участници: Н. с. I ст. д-р Златимира Стоянова.
Регулиране на биологичните и стопански качества на белия трън (Silybum marianum L.) с помощта на растежни регулатори и минерално хранене (Договор СС-1504). Ръководител: Ст. н. с. II ст. д-р Георги И. Георгиев, Участници: Ст. н. с. II ст. д-р Ира Станчева, Н. с. II ст. д-р Мария Генева, Н. с. II ст. д-р Григор Зехиров.
Влияние на медни йони и фитохормони върху растежа и органогенезата на растителни експланти и семедели на мутанти Арабидопсис (Договор В-1406). Ръководител: Ст. н. с. II ст. д-р Екатерина Стойнова, Участници: Ст. н. с. II ст. д-р Надежда Бабалъкова.

Екип

Екипът на секция 'Минерално хранене и воден режим на растенията' включва: 4 Ст. н. с. ІІ ст., д-р; 4 Н. с. І ст., д-р; 4 Н. с. ІІ ст., д-р и 8 специалисти с висше образование.

За контакт изберете (02)-979- и съответния вътрешен номер:

Име, титла	Вътрешен номер
Георги Георгиев, Ст. н. с. ІІ ст., д-р	2689
Снежана Дончева, Ст. н. с. ІІ ст., д-р	2614
Надежда Бабалъкова, Ст. н. с. ІІ ст., д-р	2602
Ира Станчева, Ст. н. с. ІІ ст., д-р	2616
Веселина Ненова, Н. с. І ст., д-р	2678
Валя Василева, Н. с. І ст., д-р	3675
Златимира Стоянова, Н. с. І ст., д-р	3676
Мария Генева, Н. с. І ст., д-р	2675
Константина Кочева, Н. с. І ст., д-р	3676
Григор Зехиров, Н. с. ІІ ст., д-р	2675
Елисавета Кирова, Н. с. ІІ ст., д-р	2692
Мариета Христозкова, Н. с. ІІ ст., д-р	2675
Светлана Бойчева, Н. с. ІІ ст., д-р	2675
Ана Трифонова, Специалист	2692
Мадлен Бойчинова, Специалист	2692
Снежана Рочева, Специалист	2675
Марияна Сичанова , Специалист	2675
Жанет Минчева, Специалист	3673
Ангелинка Петрова, Специалист	3674
Анелия Димитрова, Специалист	3673
Мартина Чавдарова, Специалист	3673

Избрани публикации

2009
Hristozkova, M., M. Geneva, M. Boychinova, I. Stancheva (2009) - Effect of foliar feeding on growth and nitrogen assimilatory enzymes in alfalfa plants at insufficient molybdenum supply. Acta Biologica Hungarica, 60(2), (in press).

2008
Geneva, M., G. Zehirov, I. Stancheva, L. Iliev, G.Georgiev (2008) - Effect of soil fertilizer, foliar fertilizer, and growth regulator application on milk thistle development, seed yield, and silymarin content. Communications of Soil Science and Plant Analysis, 39, 17-24.
Stancheva, I., Abd el Ghany Youssef, M. Geneva, L. Iliev, G.Georgiev (2008) - Regulation of Milk Thistle (Silybum marianum L.) Growth, Seed Yield and Silymarin Content with Fertilization and Thidiazuron Application. The European Journal of Plant Science and Biotechnology, 2(1), 94-98.
Stancheva I., G. Georgiev, M. Geneva, A. Ivanova, M. Dolezal, L. Tumova (2008) -. Influence of foliar fertilization and growth effector 5-tert-butyl-N-m-tolylpyrazine-2-carboxamide on the milk thistle (Silybum marianum L.) seed yield and quality. In : Proceedings of Fifth Conference on Medicinal and Aromatic Plants of Southeast European Counties. (5^th CMAPSEEC), Brno 2-5. 09.2008. Published by Mendel University of Agriculture and Forestry Brno.
Hristozkova, M., M. Geneva, I. Stancheva (2008) - Effects of Sinorhizobium meliloti strains (1021 and NitR) on nitrogen assimilation of alfalfa plants under conditions of mineral elements shortage. Gen. Appl. Plant Physiology, Special Issue, (in press).
K. V. Kocheva and G. I. Georgiev (2008) - Changes in Foliar Proline Concentration of Osmotically Stressed Barley. Z. Naturforsch., 63c, 101-104.
Stoyanova Zl., E. Zozikova, C. Poschenrieder, J. Barcelo, S. Doncheva (2008) - The effect of silicon on the symptoms of manganese toxicity in maize plants. Acta Biologica Hungarica, ( in press).
Doncheva Sn., C. Poschenrieder, Zl. Stoyanova , K. Georgieva , M. Velichkova , J. Barceló (2008) - Silicon amelioration of manganese toxicity in Mn-sensitive and Mn tolerant maize varieties. Environm. Exp. Bot., (in press).
Kalina Ananieva, Evgueni D. Ananiev, Snejana Doncheva, Katya Georgieva, Nikolina Tzvetkova, Miroslav Kamınek, Vaclav Motyka, Petre Dobrev, Silvia Gajdosova and Jiri Malbeck (2008) - Senescence progression in a single darkened cotyledon depends on the light status of the other cotyledon in Cucurbita pepo. (zucchini) seedlings: potential involvement of cytokinins and cytokinin oxidase/dehydrogenase activity Physiologia Plantarum, 2008, ISSN 0031-9317, (in press).
Nenova, V. (2008) - Growth and mineral concentrations of pea plants under different salinity levels and iron supply. General and Applied Plant Physiology, Special Issue, (in press).
Nenova, V. (2008) - Growth and photosynthesis of pea plants under different iron supply. Acta Physiologiae Plantarum, (in press).
Nenova, V., M. Merakchiyska, G. Ganeva, E. Zozikova, S. Landjeva (2008) - Physiological responses of wheat (Triticum aestivum L.) - Aegilops sharonensis introgression lines to excess copper. Journal of Agronomy and Crop Science, (in press).
Svetlana Boycheva, Nadejda Babalakova, Snejka Rocheva (2008) - Impact of ionic and chelated copper on the reductase activities in roots of iron-deficient cucumber plants. Comptes rendus de l'Academie bulgare des Sciences, 61(7), 891-898.
Svetlana Boycheva, Nadejda Babalakova (2008) - Does chelated copper ameliorate the greening of iron-deficient cucumber plants through nitric oxide signaling? Comparison with chemical forms of zinc. General and Applied Plant Physiology, Special Issue, (in press).
E. Kirova, N. Tzvetkova, I. Vasseva, G. Ignatov (2008) - Photosynthetic Responses of Nitrate-fed and Nitroden-fixing Soybeans to Progessive water stress. J. Plant Nutrition, 31:445-458.
Demirevska, K., L. Simova-Stoilova, V. Vassileva, U. Feller (2008) - Rubisco and some chaperone protein responses to water stress and rewatering at early seedling growth of drought sensitive and tolerant wheat varieties. Plant Growth Regulation, 56: 97-106.
De Smet, I., V. Vassileva, B. De Rybel, M.P. Levesque, W. Grunewald, D. Van Damme, G. Van Noorden, M. Naudts, G. Van Isterdael, R. De Clercq, J.Y. Wang, N. Meuli, S, Vanneste, J. Friml, J., P. Hilson, G. Jürgens, G.C. Ingram, D. Inzé, P.N. Benfey, T. Beeckman (2008) - Receptor-like kinase ACR4 restricts stem cell divisions in the Arabidopsis root. Science, 322, 5901: 594-597.
Demirevska, K., L. Simova-Stoilova, V. Vassileva, I. Vaseva, B. Grigorova, U. Feller (2008) - Drought induced leaf protein alterations in sensitive and tolerant wheat varieties. Gen. Appl. Plant Physiol., Special Issue 34, 1-2, 79-102.
Jansen, L., B. Rybel, V. Vassileva, Tom Beeckman (2008) - Root development. In: Pua, E.C., Davey, M.R. (Eds.), Plant Developmental Biology – Biotechnological Perspecives, Springler, Heidelberg, Germany (in press).

2007
Kocheva, K., G. I. Georgiev, R. V. Vunkova-Radeva (2007) - Contribution of mineral nutrition to the response of barley seedlings to PEG-induced mild water stress. J. of Plant Nutr. Soil Science, 170, (3), 392-397.
Hristozkova, M., M. Geneva, I. Stancheva, G. Georgiev (2007) - Nitrogen assimilatory enzymes and amino acid content in inoculated foliar fertilized pea plants grown at reduced molybdenum concentration. J. Plant Nutr., 30, (9) 1409-1419.
Tsvetkova, G., G. I. Georgiev (2007) - Changes in phosphate fractions extracted from different organs of phosphorus starved nitrogen fixing pea plants (Pisum sativum L.). J. Plant Nutr., 30 (12) 2129–2140.
Hristozkova, M., M. Geneva, I. Stancheva, G. Georgiev (2007) - Nitrogen assimilatory enzymes and amino acid content in inoculated foliar fertilized pea plants grown at reduced molybdenum concentration. J. Plant Nutr., 30(5), (in press).
Hristoskova M., M. Geneva, I. Stancheva, G. Georgiev (2007) - Response of inoculated foliar fed pea plants (Pisum sativum L.) to reduced Mo supply. Acta Biol. Hungarica, 58, 1, 87-92.
Kocheva, K., G. I. Georgiev, R. V. Vunkova-Radeva (2007) - Contribution of mineral nutrition to the response of barley seedlings to PEG- induced mild water stress. J. of Plant Nutr. Soil Science, 170, (in press).
Tsvetkova, G., G. I. Georgiev (2007) - Changes in phosphate fractions extracted from different organs of phosphorus starved nitrogen fixing pea plants (Pisum sativum L.). J. Plant Nutr., (in press).

2006
Tsvetkova, G., T. Teofilova, G. I. Georgiev (2006) - Effect of naringenin and quercetin on transcriptional activity of Nod ABC genes of strain D293 and following nodulation and nitrogen fixation responses of inoculated pea plants (Pisum sativum L.). General and Applied Plant Physiology, Special issue, 67-71.
Boycheva, S. V., N. K. Babalakova (2006) - Reactions of root plasma membrane redox activities in iron-deficient cucmber plants after application of ionic and chelated copper. Acta Biologica Szegediensis, 50(1-2), 49-54.
Doncheva S., Z. Stoyanova, K. Georgieva, D. Nedeva, R. Dikova, G. Zehirov, A. Nikolova (2006) - Exogenous succinate increases resistance of maize plants to copper stress. J. Plant Nutr. Soil Sci., 169, 247-254.
Demirevska-Kepova K., Simova-Stoilova L., Stoyanova Z., Feller U. (2006) - Cadmium stress in barley: growth, leaf pigment and protein composition and detoxification of reactive oxygen species. J. Plant Nutr., 29, 3, 451-469.
Hristozkova, M., I. Stancheva, M. Geneva (2006) - Response of pea plants (Pisum sativum L.) to reduced supply with Mo and Cu. International Journal of Agriculture and Biology, 8(2) 218-220.
Geneva, M., G. Zehirov, E. Djonova, N. Kaloyanova, G. Georgiev, I. Stancheva (2006) - The effect of inoculation of pea plants with mycorrhizal fungi and Rhizobium on N and P assimilation. Plant, Soil and Environment, 52, 10, 435-440.
Tsvetkova, G., T. Teofilova, G. I. Georgiev (2006) - Effect of naringenin and quercetin on transcriptional activity of Nod ABC genes of strain D293 and following nodulation and nitrogen fixation responses of inoculated pea plants (Pisum sativum L.). General and Applied Plant Physiology, Special issue, (in press).
Zehirov, G., G. I. Georgiev (2006) - Relationships between cell membrane stability, exudate content and infectivity of Bradyrhizobium japonicum strain 639 to boron starved soybean plants. Acta Physiol. Plantarum, 28, 2, 171-179.

2005
Babalakova, N. K., D. D. Moskova, E. Hassan (2005) - Modulation of plasma membrane redox-activities and growth of Fagopyrum esculentum M. excised cotyledons after application of synthetic cytokinin and copper ions. Egyptian J. Agric. Res., 2(1), 169-184.
Babalakova N., S. Boycheva, S. Rocheva (2005) - Effects of short-term treatment with ionic and chelated copper on membrane redox-activity induction in roots of iron-deficient cucumber plants. General and Applied Plant Physiology, 31(3-4), 143-155.
Vassileva, V. N., H. Kouchi, R. W. Ridge (2005) - Microtubule dynamics in living root hairs: transient slowing by lipochitin oligosaccharide nodulation signals. Plant Cell, 17, 1777-1787.
Vassileva, V. N., Y. Fujii, R. W. Ridge (2005) - Microtubule dynamics in plants. Plant Biotechnology, 22, 171-178.
Doncheva, D., K. Georgieva, V. Vassileva, Z. Stoyanova, N. Popov, G. Ignatov (2005) - Effects of succinate on manganese toxicity in pea plants. J. Plant Nutr., 28, 47-62.
Simova-Stoilova L., Demirevska-Kepova K., Stoyanova Z. (2005) - Antioxidative protection in the leaves of dark-senescing intact barley seedlings. Acta Physiol. Plantarum, 27(3В), 349-356.
Miteva, E., D. Christova, V. Nenova, S. Maneva (2005) - Arsenic as a factor affecting virus infection in tomato plants. Changes in plant growth, peroxidase activity and chloroplasts pigments. Scientia Horticulturae, 105, 343-358.
Kirova, E., D. Nedeva, A. Nikolova, G. Ignatov (2005) - Change in the biomass production and total soluble protein spectra of nitrate-fed and nitrogen-fixing soybeans subjected to gradual water stress. Plant Soil Environ., 51(5), 237-242.
Kocheva, K., G. I. Georgiev, V. Kochev (2005) - A diffusion approach to the electrolyte leakage from plant tissues. Physiol. Plantarum, 125, 1-9.
Kocheva, K., M. Busheva, G. I. Georgiev, P. Lambrev, V. Goltsev (2005) - Influence of short-term osmotic stress on the photosynthetic activity of barley seedlings. Biol. Plantarum, 49, 1, 145-148.

2004
Babalakova, N. K., R. N. Kambourova, S. Rocheva (2004) - Iron deficiency impact on root redox-system activities and some antioxidant enzymes in cucumber plants. Comp. Rend. Acad. bulg. Sci., 57(4), 69-74.
Babalakova, N. K., S. N. Rocheva (2004) - Ascorbate oxidation and peroxidation in iron-deficient cucumber roots after short-term copper treatment. Comp. Rend. Acad. bulg. Sci., 57(7), 85-92.
Landjeva, S., G. Angelov, V. Nenova, M. Merakchiyska, G. Ganeva (2004) – Seedling growth and peroxidase responses to excess copper in wheat – Aegilops geniculata hromosome addition and substitution lines. Genetics and Breeding, 33(3-4), 17-24.
Atanasova, L., M. Pissarska, G. Popov, G. I. Georgiev (2004) - Growth and endogenous cytokinins of juniper shoots as affected by high metal concentrations. Biol. Plantarum, 48, 1, 157-159.
Kocheva, K., P. Lambrev, G. I. Georgiev, V. Goltsev, M. Karabaliev (2004) - Evaluation of chlorophyll fluorescence and membrane injury in the leaves of barley cultivars under osmotic stress. Bioelectrochemistry, 63, 121-124.