Пшеница умеет адаптироваться к тепловому стрессу
23 апреля 2019 года. Россия, Иркутская область
Рубрика: Флора и фауна
Вернуться в новостную ленту
Пшеница умеет адаптироваться к тепловому стрессу
Сотрудники Сибирского института физиологии и биохимии растений СО РАН в Иркутске изучили воздействие высокой температуры на яровую пшеницу и выяснили, что в устойчивость этого растения к тепловому стрессу вовлечена альтернативная оксидаза митохондрий.Не секрет, что высокая температура негативно влияет на развитие растений и значительно снижает их продуктивность. Будет ли культура устойчива к стрессу, определяется тем, насколько её клетки обеспечены энергией. Как сообщает «Наука в Сибири» со ссылкой на старшего научного сотрудника лаборатории физиологической генетики СИФИБР СО РАН кандидата биологических наук Ольгу Боровик, именно от этого зависит ответ на стрессовое воздействие.
Если энергии достаточно и она тратится в нужном русле, то растение выживает, адаптируется, а если нет — в конечном итоге оно погибает. Основные процессы, поставляющие и преобразующие энергию в клетках растений, это фотосинтез и дыхание. В результате фотосинтеза происходит синтез сахаров, которые используются для дыхания, поддержания роста и развития. Однако этот механизм оказывается чрезвычайно восприимчивым к влиянию высоких температур.
К высоким температурам чувствительны мембраны, в том числе хлоропластов и митохондрий. Происходят структурные изменения в клетке, инактивируются многие ферменты, усиливается дыхание, ингибируется фотосинтез, истощается или ограничивается пул доступных восстановительных эквивалентов и сахаров, и растение погибает. Как внешне листья увядают, так и на физиолого-биохимическом уровне происходит угасание многих процессов.
Предполагается, что в стрессовых условиях дыхание участвует в поддержании фотосинтеза. Важная роль здесь отводится альтернативным ферментам дыхания — тем, которые выступают заменой основным, если происходит ограничение их функционирования. Один из таких ферментов — альтернативная оксидаза митохондрий. Сотрудники СИФИБР СО РАН изучили, как тепловое закаливание и тепловой стресс влияют на выживаемость яровой пшеницы, на синтез белков теплового шока и содержание водорастворимых углеводов в листьях, а также на функционирование изолированных хлоропластов и митохондрий.
Для исследования взяли распространенный в Сибири сорт пшеницы «Новосибирская-29». В первую очередь учёные подбирали такие условия теплового закаливания, чтобы растение смогло выдерживать длительное воздействие высоких температур. Контейнеры с проростками пшеницы на 24 часа помещали в камеру при температуре 39 °C, затем подвергали воздействию 50 °C в течение одного и трёх часов. После листья исследовали на содержание водорастворимых углеводов, белков теплового шока и белка альтернативной оксидазы.
Исследователи выделяли из листьев митохондрии, очищали их от хлоропластов и определяли функционирование альтернативной оксидазы. Эксперименты показали, что вклад альтернативной оксидазы и содержание её белка увеличивается при тепловом закаливании и поддерживается на высоком уровне при воздействии теплового стресса. «Мы продемонстрировали, что этот фермент участвует в развитии термотолерантности растения. Благодаря ему культура более устойчива к воздействию высоких температур. Мы предположили, что альтернативная оксидаза участвует в поддержании фотосинтеза и помогает растению адаптироваться к тепловому стрессу», — рассказала Ольга Боровик.
Также было показано, что функционирование альтернативной оксидазы зависит от пула водорастворимых углеводов. Одной из причин активации альтернативной оксидазы может быть увеличение содержания в хлоропластах и митохондриях пероксида водорода, который выполняет сигнальную функцию. В следующих экспериментах учёные СИФИБР СО РАН будут проверять эту гипотезу, а в перспективе результаты исследования можно будет использовать для создания устойчивых к воздействию высоких температур сортов пшеницы.
Перейти к источнику цитирования
Вернуться в новостную ленту
The Reef Aquarium: A Comprehensive Guide to the Identification and Care of Tropical Marine Invertebrates (Vol 2) This second volume in the series features the anemones and soft corals associated with reefs, detailing their biology and husbandry requirements, and ...
Эволюционная экология. Принципы, закономерности, теории, гипотезы, термины и понятия Рассмотрены основные закономерности, принципы, теории, гипотезы и правила ...
