Том 70, № 5 (2023)

Заразиха кумская, или подсолнечная (Orobanche cumana Wallr.) является облигатным паразитическим растением, специфично поражающим подсолнечник и способным вызвать значительные потери его урожая. В связи с этим получение устойчивых к заразихе сортов подсолнечника представляет важную для сельского хозяйства задачу. Селекция подсолнечника на устойчивость к заразихе была начата еще в начале XX в. Важная заслуга в этом принадлежит советским селекционерам. Однако получение новых устойчивых сортов подсолнечника сопровождалось появлением новых вирулентных рас заразихи, которые преодолевали действие генов устойчивости. Для ряда генетических локусов подсолнечника, определяющих устойчивость к заразихе, было определено местоположение на генетической карте, но лишь для некоторых из них были установлены вероятные гены-кандидаты и описан возможный молекулярный механизм их действия. Кроме того, в недавнее время были получены транскриптомные данные для устойчивых и чувствительных к заразихе сортов подсолнечника, что также позволяет приблизиться к пониманию молекулярных основ формирования устойчивости. Рассмотрению молекулярно-генетических механизмов устойчивости подсолнечника к заразихе, выявленных на основании данных по картированию локусов устойчивости и определению вероятных генов-кандидатов, а также данных транскриптомных исследований, и посвящен наш обзор.

С помощью агробактериальной трансформации и последующего отбора получены линии табака (Nicotiana tabacum L.) с высокой экспрессией гена AtNDB2 (NDB2 из Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.). Типичная по внешнему виду и величине экспрессии AtNDB2 линия 13s была исследована по ростовым показателям и параметрам дыхательной активности при оптимальной и субоптимальной температурах в сравнении с исходной разновидностью N. tabacum. Результаты показали, что в условиях субоптимальной температуры в растениях линии 13s наблюдалось усиление общего и альтернативного дыхания и снижение генерации супероксидного аниона. Скорость роста у растений с усиленной экспрессией AtNDB2 по сравнению с контрольными была снижена, особенно при температуре ниже температурного оптимума. Обсуждаются возможные причины таких изменений.

Исследовано влияние кратковременной и длительной прикорневой обработки мелатонином на ростовые параметры, фотохимическую активность ФС II, содержание основных фотосинтетических пигментов, перекисное окисление липидов и накопление неорганических ионов в растениях ячменя на фоне действия хлорида кадмия. Впервые показано, что защитное действие фитомелатонина при кратковременной обработке проявляется в снижении токсического действия кадмия на содержание фотосинтетических пигментов и накопление ионов кадмия в побегах и корнях растений ячменя. В основе протекторного действия мелатонина лежит его способность снижать интенсивность окислительного стресса за счет поддержания уровня каротиноидов и повышения активности антиоксидантных ферментов. Эффективность кратковременного применения мелатонина по ряду показателей превосходит его защитный эффект от длительного воздействия. Полученные данные свидетельствуют о возможности применения мелатонина в качестве вещества, индуцирующего состояние прайминга растений при последующем действии кадмия.

В условиях вегетационного опыта изучали влияние цинка в концентрациях 5 (контроль), 50, 100 и 150 мг/кг субстрата на рост, интенсивность перекисного окисления липидов (ПОЛ) и активность компонентов антиоксидантной системы у растений Brassica juncea L. (Сzern.) сорт Славянка и Sinapis alba L. сорт Бельгия. Обнаружены некоторые различия и сходства в ответной реакции АОС изученных видов на избыток цинка в корнеобитаемой среде. Так, у B. juncea при воздействии цинка в высоких концентрациях изменений интенсивности ПОЛ не происходило, несмотря на высокое содержание металла в корнях и побегах. Вместе с тем уже в присутствии металла в концентрации 50 мг/кг субстрата наблюдалось увеличение активности гваяколовой пероксидазы (ГвПО) и каталазы. У S. alba при высоких концентрациях цинка в субстрате содержание металла в побегах оказалось выше, чем у B. juncea. При этом, заметно возрастало содержание малонового диальдегида, несмотря на усиление активности супероксиддисмутазы и ГвПО. У обоих изученных видов растений увеличение концентрации цинка в субстрате до 50 мг/кг и выше приводило к повышению уровня пролина, тогда как содержание каротиноидов снижалось. Учитывая, что в изученных концентрациях металл оказывал менее сильное негативное воздействие на рост побега у B. juncea по сравнению с S. alba, сделан вывод о большей устойчивости растений этого вида к избытку цинка в корнеобитаемой среде.

Исследовали влияние 1 М NaCl на липидный профиль детергент-устойчивых мембран хлоропластов и митохондрий растений галофитов соленакапливающего типа – Salicornia perennans Willd. и Suaeda salsa (L.) Pall. (сем. Amaranthaceae). Состав липидов и жирных кислот в детергент-устойчивых мембранах отличается от липидов мембран хлоропластов и митохондрий большим количеством цереброзидов и стеринов. В заданных условиях засоления среды у S. perennans происходило многократное увеличение доли цереброзидов в составе детергент-устойчивых мембран хлоропластов, а у S. salsa – в детергент-устойчивых мембранах митохондрий. Противоположный эффект наблюдался в отношении стеринов: снижение их относительного содержания при действии соли. Полученные данные свидетельствуют об участии детергент-устойчивых мембран во взаимодействии хлоропластов и митохондрий в клеточном ответе галофитов на засоление.

Изучена роль предстрессовой обработки корней салициловой кислотой (SA) в регуляции морфофизиологических параметров, характеризующих холодоустойчивость растений-регенерантов картофеля (Solanum tuberosum L.). Установлено, что растения картофеля, подвергшиеся воздействию низких положительных температур (4°C, 3 сут), при переносе в благоприятные условия (22°C, 10 сут) не смогли восстановить исходные ростовые параметры (высота растений, площадь листовой поверхности, количество столонов, масса органов) и окислительный статус (интенсивность перекисного окисления липидов) корней и листьев. Кратковременная предварительная обработка корней 0.1 мкМ SA в течение 4 ч минимизировала пагубное воздействие отложенного охлаждения на растения. Обработка SA способствовала восстановлению исходного фенотипа растений после гипотермии, что привело к увеличению параметров роста (количество и площадь поверхности листьев, количество столонов) по сравнению с растениями, подвергшимися гипотермии без обработки SA. Показано, что предварительная обработка SA повышает холодоустойчивость растений картофеля за счет изменения активности антиоксидантных ферментов (супероксиддисмутазы и гваякол-зависимой пероксидазы) и уровня неферментативных антиоксидантов (аскорбиновой кислоты, антоцианов, общего количества флавоноидов и фенольных соединений). В зависимости от условий SA изменяет соотношение отдельных флавоноидов в листе. Неоднозначная реакция на холод и обработку SA наблюдалась у двух линий регенерантов картофеля, полученных при микроклонировании in vitro из апикальной и средней части побега растения, что вероятно опосредовано неодинаковым гормональным статусом.