На кафедрі біології виконується кафедральна науково-дослідна тема: «Фізіологічне обґрунтування регламентів застосування аналогів фітогормонів та модифікаторів їх дії для оптимізації продукційного процесу сільськогосподарських культур» (реєстраційний код: РК 0123U101471; керівник теми – доктор біологічних наук, професор Кур’ята В.Г.).
В умовах повномасштабної агресії та економічних викликів, що стоять перед Україною, забезпечення національної продовольчої безпеки є не просто пріоритетом, а стратегічною необхідністю. Кафедральна наукова тема, зосереджена на технологічній корекції продукційного процесу сільськогосподарських культур, набуває особливої значущості, оскільки безпосередньо спрямована на максимізацію врожайності та стійкості агровиробництва при обмежених ресурсах.
В основу тематики покладено власні дослідження авторів, а також спільні роботи із ключовими науковими партнерами – Інститутом фізіології рослин і генетики НАН України, зокрема відділами фізіології та екології фотосинтезу і біологічної азотфіксації, Інститутом ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України, зокрема відділом фітогормонології, Інститутом кормів та сільського господарства Поділля УААН, зокрема відділом інноваційних технологій в рослинництві, які дозволяють оперативно впроваджувати сучасні досягнення фітофізіології в аграрний сектор.
Попередньо встановлено принципову можливість перерозподілу асимілятів між органами рослини шляхом регуляції морфогенезу та оптимізації продукційного процесу с/г культур за допомогою різних класів ретардантів, аналогів фітогормонів, комплексних регуляторів росту рослин. Аналізуються особливості донорно-акцепторних відносин у рослин в системах фотосинтез-ріст, депо асимілятів-ріст, макро- і мікросимбіонт з метою перерозподілу потоків асимілятів до господарсько цінних органів (господарський урожай). Розробляються основи принципово нових технологій вирощування технічних культур, пасльонових овочевих, бобових та ягідних культур із застосуванням модифікаторів гормонального статусу рослин і з урахуванням сучасних токсиколого-гігієнічних і екологічних вимог.
Розробка технологічних регламентів застосування аналогів фітогормонів та модифікаторів їх дії для оптимізації продукційного процесу відповідає № з/п 64 Наказу МОН №1104 від 07.09. 2023 р. «Про затвердження пріоритетної тематики при проведенні конкурсів». Розробка нових регламентів застосування аналогів фітогормонів та реєстрація технологій з використанням цієї групи регуляторів росту на с/г культурах відповідає Наказу МОН від 03 лютого 2022 року № 109 (у редакції наказу Міністерства освіти і науки України від 4 листопада 2022 року № 987) «Тематика наукових досліджень і науково-технічних (експериментальних) розробок Міністерства освіти і науки України на 2022-2026 роки» в п. 23 (Перспективні технології агропромислового комплексу та переробної промисловості ) та п. 26.( Проблеми забезпечення продовольчої безпеки, технології підвищення якості та безпеки продуктів харчування).
Об’єкт дослідження – Технологічна корекція продукційного процесу сільськогосподарських культур шляхом штучної зміни активності атрагувальних центрів за дії модифікаторів гормонального статусу (стимуляторів та інгібіторів) різної дії.
Предмет дослідження – Функціонування донорно-акцепторної системи, трофічне забезпечення морфогенезу та продукційного процесу рослин сільськогосподарських культур під впливом ретардантів, аналогів фітогормонів.
Роботи в межах кафедральної наукової теми пов’язані з вирішенням ключової проблеми фітофізіології, що полягає у цілеспрямованому перерозподілі потоків асимілятів (продуктів фотосинтезу) та елементів живлення до господарсько цінних органів (коренеплодів, плодів, насіння).
Просте підвищення інтенсивності фотосинтезу чи мінерального живлення лише посилює загальний ріст рослини, але не гарантує підвищення врожайності. Надмірний розвиток вегетативної маси (листя, стебла) стає конкурентом для формування врожаю, оскільки листки використовують значні резерви асимілятів для власного морфогенезу. Пропоноване викладачами кафедри біології рішення – це застосування модифікаторів гормонального статусу, що дозволяє фізіологічно корегувати цей баланс, інгібуючи надмірний вегетативний ріст (дія ретардантів) і стимулюючи формування та наповнення репродуктивних органів (дія аналогів фітогормонів). Ця технологія спрямована на оптимізацію функціонування донорно-акцепторної системи, де донором є листя (фотосинтез), а акцептором – органи врожаю. Тому необхідно з’ясувати фізіолого-біохімічні механізми регуляції потоків асимілятів та елементів живлення між органами рослини з метою спрямування їх на формування господарського урожаю. У попередніх дослідженнях авторами встановлено перспективність практичного застосування модифікаторів гормонального статусу для оптимізації функціонування донорно-акцепторної системи та регуляції росту і плодоношення широкого спектру сільськогосподарських культур.
Разом з тим маловивченими є особливості проміжного депонування пластичних речовин різними вегетативними органами рослин, як резерву асимілятів для процесу карпогенезу, а також особливості регуляції донорно-акцепторних відносин в системі макро - мікросимбіонт у процесах симбіотичної азотфіксації. Це обмежує розробку технологій прискорення, синхронізації дозрівання плодової та овочевої продукції та механізації її збирання, що визначає необхідність проведення системних досліджень з метою практичного застосування аналогів фітогормонів та модифікаторів гормонального комплексу для підвищення урожайності сільськогосподарських культур.
Основні вектори досліджень в межах кафедральної наукової теми зосереджені на оптимізації процесів росту, розвитку, формування врожайності сільськогосподарських культур шляхом впливу на гормональний статус рослин:
1. Фундаментальна регуляція донорно-акцепторних відносин та морфогенезу. Основний науковий вектор кафедри зосереджений на поглибленому вивченні фізіолого-біохімічних механізмів впливу екзогенних модифікаторів гормонального статусу (зокрема, стимуляторів росту та ретардантів) на ключові процеси життєдіяльності рослин. Метою є цілеспрямована регуляція морфогенезу – управління формуванням вегетативних та репродуктивних органів – для забезпечення оптимізації трофічного забезпечення. Це передбачає не просто стимуляцію загального росту, а вирішення центральної проблеми сучасної фітофізіології: штучний перерозподіл асимілятів (продуктів фотосинтезу) та елементів живлення від вегетативної частини (донора) безпосередньо до атрагувальних центрів – господарсько цінних органів (плодів, насіння, коренеплодів). Дослідження дозволяють розробити теоретичні основи, що мінімізують непродуктивне використання ресурсів на надмірний розвиток листя, спрямовуючи енергію та поживні речовини на формування кінцевого врожаю, що є критичним для підвищення ефективності агровиробництва.
2. Прикладне підвищення продуктивності стратегічних культур. Другий ключовий напрям полягає у прикладній апробації та розробці технологічних регламентів використання рістрегулюючих препаратів для підвищення продуктивності та якості стратегічних сільськогосподарських культур, що є особливо актуальним в умовах забезпечення продовольчої безпеки.
Результати досліджень регулярно публікуються у провідних фахових виданнях України (категорія «Б») та міжнародних наукометричних базах (Scopus, Web of Science), а також активно впроваджуються в аграрне виробництво.