Кальций в растительных клетках

The paper gives the review on the role of calcium in many physiological processes of plant organisms, including growth and development, protection from pathogenic influences, response to changing environmental factors, and many other aspects of plant physiology. Initial intake of calcium ions is carried out by Ca2+-channels of plasma membrane and they are further transported by the xylem owing to auxins’ attractive ability. The level of intake and selectivity of calcium transport to ove-ground parts of the plant is controlled by a symplast. Ca2+enters to the cytoplasm of endoderm cells through calcium channels on the cortical side of Kaspary bands, and is redistributed inside the stele by the symplast, with the use of Ca2+-АТPases and Ca2+/Н+-antiports. Owing to regulated expression and activity of these calcium transporters, calclum can be selectively delivered to the xylem. Important role in supporting calcium homeostasis is given to the vacuole which is the largest depo of calcium. Regulated quantity of calcium movement through the tonoplast is provided by a number of potential-, ligand-gated active transporters and channels, like Ca2+-ATPase and Ca2+/H+ exchanger. They are actively involved in the inactivation of the calcium signal by pumping Ca2+ to the depo of cells. Calcium ATPases are high affinity pumps that efficiently transfer calcium ions against the concentration gradient in their presence in the solution in nanomolar concentrations. Calcium exchangers are low affinity, high capacity Ca2+ transporters that are effectively transporting calcium after raising its concentration in the cell cytosol through the use of protons gradients. Maintaining constant concentration and participation in the response to stimuli of different types also involves EPR, plastids, mitochondria, and cell wall. Calcium binding proteins contain several conserved sequences that provide sensitivity to changes in the concentration of Ca2+ and when you connect ion conformationally rearranged, thus passing the signal through the chain of intermediaries. The most important function of calcium is its participation in many cell signaling pathways. Channels, pumps, gene expression, synthesis of alkaloids, protective molecules, NO etc. respond to changes in [Ca2+]cyt, while transductors are represented by a number of proteins. The universality of calcium is evident in the study in connection with other signaling systems, such as NO, which is involved in the immune response and is able to control the feedback activity of protein activators channels, producing nitric oxide. Simulation of calcium responses can determine the impact of key level and their regulation, and also depends on the type of stimulus and the effector protein that specifically causes certain changes. Using spatiotemporal modeling, scientists showed that the key components for the formation of Ca2+ bursts are the internal and external surfaces of the nucleus membrane. The research was aimed at understanding of the mechanisms of influence of Ca2+-binding components on Ca2+ oscillations. The simulation suggests the existence of a calcium depot EPR with conjugated lumen of the nucleus which releases its contents to nucleoplasm. With these assumptions, the mathematical model was created and confirmed experimentally. It describes the oscillation of nuclear calcium in root hairs of Medicago truncatula at symbiotic relationship of plants and fungi (rhizobia). Calcium oscillations are present in symbiotic relationships of the cortical layer of plant root cells. Before penetration of bacteria into the cells, slow oscillations of Ca2+ are observed, but with their penetration into the cells the oscillation frequency increases. These processes take place by changing buffer characteristics of the cytoplasm caused by signals from microbes, such as Nod-factor available after penetration of bacteria through the cell wall. Thus, the basic known molecular mechanisms for regulation of calcium homeostasis in plant cells are reviewed. Data presented in the paper is important for understanding the role of calcium in the ions’ homeostasis and can be used for developing high-performance technologies of crops nutrition. Представлены данные о роли кальция в растительных организмах. Описано участие элемента в процессах размножения, роста и развития, поглощения и транспорта веществ, реакции на неблагоприятные факторы окружающей среды, в защитных реакциях на повреждения патогенами и в симбиотических взаимодействиях. Рассмотрены молекулярные и биофизические механизмы транспорта Ca2+, его участие в сигнальных системах, регуляции концентрации в компартментах клетки. Рассмотрены основные механизмы моделирования поведения кальциевой сигнальной системы в зависимости от типа фактора влияния и возможные модификации ответа путем влияния на ключевые компоненты системы.Представлены данные о роли кальция в растительных организмах. Описано участие элемента в процессах размножения, роста и развития, поглощения и транспорта веществ, реакции на неблагоприятные факторы окружающей среды, в защитных реакциях на повреждения патогенами и в симбиотических взаимодействиях. Рассмотрены молекулярные и биофизические механизмы транспорта Ca2+, его участие в сигнальных системах, регуляции концентрации в компартментах клетки. Рассмотрены основные механизмы моделирования поведения кальциевой сигнальной системы в зависимости от типа фактора влияния и возможные модификации ответа путем влияния на ключевые компоненты системы

The educational services market and new trends in the state educational policy in contemporary Russia

The article analyzes main trends in the development of the higher education system in the contemporary Russian society that seeks to form a new innovation-oriented person, a professional with a wide range of knowledge and skills including the lifelong learning ability. The authors consider the impact of universities ratings and images on the psychological aspects of enrollees’ motivation to choose a higher education institution; describe key mechanisms of the formation of a favorable information field to work with future potential students; identify the most effective channels and content of communication, as well as public opinion leaders determining the choice of a university to study in; forecast the development of such a communication policy both at the internal educational market and in the framework of the international promotion of Russian higher education and improving the quality of education and competitiveness of Russian universities at the international research and educational market. The authors consider their empirical study quite valuable for they analyzed the key trends in the development of the higher education for the period from 2011 to 2014, and indicated some guidelines for further research in the field. These trends and prospects were revealed on the data of the sociological survey conducted in Lobachevsky State University of Nizhniy Novgorod during the admission campaigns of 2011-2014

Improved evolution method of segmentation of multivally scale sequence of images received from the board of space optic-electronic observation systems

Проаналізовані відомі методи сегментування багатомасштабної послідовності оптико-електронних зображень. Встановлено, що відомі методи сегментування не можуть бути використані при сегментуванні зображень, отриманих з космічних систем оптико-електронного спостереження. Запропоновано при сегментуванні таких зображень використовувати еволюційний метод сегментування. Однак при цьому на сегментованому зображенні з’являється велика кількість об’єктів невеликого розміру, які не дозволяють проводити подальше дешифрування зображення з необхідною якістю. Запропоновано удосконалений метод сегментування багатомасштабної послідовності зображень, отриманих з космічних систем оптикоелектронного спостереження. Отримано зображення-фільтр, використання якого дозволило знизити велику кількість об’єктів невеликого розміру, а об’єкти, що мають ознаки для дешифрування, виділяються з необхідною якістю.Проанализированы известные методы сегментации многомасштабной последовательности оптико-электронных изображений. Установлено, что известные метолы сегментации не могут быть использованы при сегментации изображений, полученных с космических систем оптико-электронного наблюдения. Предложено при сегментации таких изображений использовать эволюционный метод сегментации. Однако, при этом на сегментированном изображении появляется большое число объектов малого размера, которые не позволяют проводить дальнейшее дешифрирование изображения с требуемым качеством. Предложен усовершенствованный метод сегментации многомасштабной последовательности изображений, полученных с бортовых систем оптико-электронного наблюдения. Получено изображение-фильтр, использование которого позволило снизить большое количество объектов малого размера, а объекты, которые имеют признаки для дешифрирования, выделяются с необходимым качеством.The known methods of segmentation of a multiscale sequence of optoelectronic images are analyzed. It is established that the known segmentation methods can not be used in the segmentation of images obtained from space systems of optic-electronic observation. It has been proposed to use the evolutionary method of segmentation when segmenting such images. However, at the same time a large number of small objects appear on the segmented image, which does not allow further decoding of the image with the required quality. An improved method of segmentation of multiscale sequence of images obtained from on-board opticelectronic surveillance systems is proposed. Obtained image-filter, the use of which allowed to reduce a large number of small objects, and objects that have signs for decoding, are allocated with the required quality

Кальций в растительных клетках

The paper gives the review on the role of calcium in many physiological processes of plant organisms, including growth and development, protection from pathogenic influences, response to changing environmental factors, and many other aspects of plant physiology. Initial intake of calcium ions is carried out by Ca2+-channels of plasma membrane and they are further transported by the xylem owing to auxins’ attractive ability. The level of intake and selectivity of calcium transport to ove-ground parts of the plant is controlled by a symplast. Ca2+enters to the cytoplasm of endoderm cells through calcium channels on the cortical side of Kaspary bands, and is redistributed inside the stele by the symplast, with the use of Ca2+-АТPases and Ca2+/Н+-antiports. Owing to regulated expression and activity of these calcium transporters, calclum can be selectively delivered to the xylem. Important role in supporting calcium homeostasis is given to the vacuole which is the largest depo of calcium. Regulated quantity of calcium movement through the tonoplast is provided by a number of potential-, ligand-gated active transporters and channels, like Ca2+-ATPase and Ca2+/H+ exchanger. They are actively involved in the inactivation of the calcium signal by pumping Ca2+ to the depo of cells. Calcium ATPases are high affinity pumps that efficiently transfer calcium ions against the concentration gradient in their presence in the solution in nanomolar concentrations. Calcium exchangers are low affinity, high capacity Ca2+ transporters that are effectively transporting calcium after raising its concentration in the cell cytosol through the use of protons gradients. Maintaining constant concentration and participation in the response to stimuli of different types also involves EPR, plastids, mitochondria, and cell wall. Calcium binding proteins contain several conserved sequences that provide sensitivity to changes in the concentration of Ca2+ and when you connect ion conformationally rearranged, thus passing the signal through the chain of intermediaries. The most important function of calcium is its participation in many cell signaling pathways. Channels, pumps, gene expression, synthesis of alkaloids, protective molecules, NO etc. respond to changes in [Ca2+]cyt, while transductors are represented by a number of proteins. The universality of calcium is evident in the study in connection with other signaling systems, such as NO, which is involved in the immune response and is able to control the feedback activity of protein activators channels, producing nitric oxide. Simulation of calcium responses can determine the impact of key level and their regulation, and also depends on the type of stimulus and the effector protein that specifically causes certain changes. Using spatiotemporal modeling, scientists showed that the key components for the formation of Ca2+ bursts are the internal and external surfaces of the nucleus membrane. The research was aimed at understanding of the mechanisms of influence of Ca2+-binding components on Ca2+ oscillations. The simulation suggests the existence of a calcium depot EPR with conjugated lumen of the nucleus which releases its contents to nucleoplasm. With these assumptions, the mathematical model was created and confirmed experimentally. It describes the oscillation of nuclear calcium in root hairs of Medicago truncatula at symbiotic relationship of plants and fungi (rhizobia). Calcium oscillations are present in symbiotic relationships of the cortical layer of plant root cells. Before penetration of bacteria into the cells, slow oscillations of Ca2+ are observed, but with their penetration into the cells the oscillation frequency increases. These processes take place by changing buffer characteristics of the cytoplasm caused by signals from microbes, such as Nod-factor available after penetration of bacteria through the cell wall. Thus, the basic known molecular mechanisms for regulation of calcium homeostasis in plant cells are reviewed. Data presented in the paper is important for understanding the role of calcium in the ions’ homeostasis and can be used for developing high-performance technologies of crops nutrition

ESTIMATION OF THE QUALITY OF SEGMENTATION OF THE OPTICAL-ELECTRONIC IMAGE, BY ASSESSING THE COMPLEX INDICATORS AND KULBAK-LEIBNER DISTANCE

Проаналізовані відомі показники якості сегментування оптико-електронних зображень. Проведені оцінки комплексних показників якості сегментування оптико-електронного зображення, що отримане з борту літального апарату. Запропоновано для оцінки якості сегментування використовувати інформаційний показник – відстань Кульбака-Лейбнера. Проведені розрахунки відстані Кульбака-Лейбнера при використанні еволюційного методу сегментування оптико-електронного зображення та зміни масштабу вихідного зображення.Проанализированы известные показатели качества сегментации оптико-электронных изображений. Проведена оценка комплексных показателей качества сегментации оптико-электронного изображения, полученного с борта летательного аппарата. Предложено для оценки качества сегментации использовать информационный показатель – расстояние Кульбака-Лейбнера. Проведены расчеты расстояния Кульбака-Лейбнера при использовании эволюционного метода сегментации оптико-электронного изображения и изменении масштаба исходного изображения.The known quality indicators of the segmentation of optical-electronic images are analyzed. The estimation of complex indicators of segmentation quality of the optoelectronic image obtained from the aircraft side was carried out. It was proposed to use the information indicator - Kulbak-Leibner distance - to evaluate segmentation quality. Calculations of the Kulbak-Leibner distance are made using the evolutionary method of segmentation of the optoelectronic image and the scale of the original image

Biotechnology in reproductive biology

Plant reproduction is a core process in plant breeding. For decades, one can even say for centuries, plant reproductive biology has largely been a matter of observation, description, and philosophical speculation. Only in the last two decades has it entered the experimental phase, and it is in the last decade that tools are emerging that allow manipulation of plant reproduction for the sake of human needs and goals

Fitness function of the method of images thematic segmentation of onboard optical-electronic observation systems

В статті проаналізовано відомі методи тематичного сегментування зображень бортових систем оптико-електронного спостереження, в тому числі, нейромережеві, їх основні недоліки. Під тематичним сегментуванням розуміється сегментування, виділення ознак об’єктів інтересу та семантичне сегментування. Результатом тематичного сегментування є розділення зображення на штучні об’єкти (об’єкти інтересу) та природні об’єкти (фон). Запропоновано метод тематичного сегментування оптико-електронних зображень, в основу якого покладений метод штучної бджолиної колонії. Встановлено, що важливим етапом методу є вибір цільової функції. Сформульовано вимоги до цільової функції, розглянуто модельні зображення у випадку, коли об’єкт та фон на зображенні розділяються та не розділяються. Встановлено, що у якості цільової функції доцільно обирати функцію, що має фізичний смисл суми дисперсії сегментів сегментованого зображення. В загальному вигляді сформульовано оптимізаційна задача вибору порогу тематичного сегментування оптико-електронного зображення, яка полягає у мінімізації цільової функції на кожній ітерації ітераційного процесу визначення порогового рівня.В статье проанализированы известные методы тематической сегментации изображений бортовых систем оптико-электронного наблюдения, в том числе, нейросетевые, их основные недостатки. Под тематической сегментацией понимается сегментация, выделение признаков объектов интереса и семантическая сегментация. Результатом тематической сегментации является разделение изображения на искусственные объекты (объекты интереса) и при-родные объекты (фон). Предложен метод тематической сегментации оптико-электронных изображений, в основу которого положен метод искусственной пчелиной колонии. Установлено, что важным этапом метода есть выбор целевой функции. Сформулированы требования к целевой функции, рассмотрены модельные изображения для случаев, когда объект и фон на изображении разделяются и не разделяются. Установлено, что в качестве целевой функции целесообразно выбирать функцию, которая имеет физический смысл суммы дисперсий сегментов сегментированного изображения. В общем случае сформулирована оптимизационная задача выбора порога тематической сегментации, которая заключается в минимизации целевой функции на каждой итерации итерационного процесса определения порогового уровня.The article analyzes the known methods of images thematic segmentation of onboard systems of optical-electronic observa-tion, including neural network, their main drawbacks. Thematic segmentation is understood as segmentation, feature extraction of objects of interest and semantic segmentation. The result of thematic segmentation is the separation of the image into artificial objects (objects of interest) and natural objects (background). A method is proposed for thematic segmentation of optoelectronic images based on the artificial bee colony method. It has been established that the choice of the fitness function is an important stage of the method. The requirements for the fitness function are formulated, the model images for the cases when the object and the background in the image are separated and not separated are considered. It has been established that as a fitness function it is advisable to choose a function that has the physical meaning of the sum of the variances of the segments of the segmented im-age. In the general case, an optimization problem is formulated for selecting the thematic segmentation threshold, which is to minimize the fitness function at each iteration of the iterative process of determining the threshold level