Фізіолого-біохімічні характеристики генетично модифікованої пшениці озимої

  • С. І. Михальська Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Україна, 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 31/17 https://orcid.org/0000-0002-6644-5921
  • А. Г. Комісаренко Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Україна, 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 31/17 https://orcid.org/0000-0003-2081-4055
  • В. М. Курчій Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Україна, 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 31/17 https://orcid.org/0000-0002-8111-2017
  • Л. І. Броннікова Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Україна, 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 31/17 https://orcid.org/0000-0002-8103-0548
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v32.1545
Ключові слова: Triticum aestivum L., пролін, проліндегідрогеназа, вуглеводи, сахароза, фруктоза

Анотація

Мета. Аналіз фізіолого-біохімічних характеристик генетично модифікованих рослин пшениці з частково супресованою активністю гена проліндегідрогенази. Методи. Визначення активності проліндегідрогенази (ПДГ), вмісту вільного L-проліну (Pro); вмісту вуглеводів (сахарози і фруктози). Результати. Встановлено, що за умов водного дефіциту у генетично модифікованих рослини пшениці з інтегрованими елементами, що утворюють дволанцюговий РНК супресор гена pdh, відбувається часткове пригнічення активності ферменту та збільшення вмісту вільного проліну. Відмічені зміни вуглеводного метаболізму за стресової дії водного дефіциту та в перші години після регідратації, при цьому співвідношення сахароза / фруктоза у контрольних рослин істотно знижується при зневодненні та нормалізується при відновленні водопостачання; у генетично модифікованих рослин цей показник за короткотривалої стресової дії водного дефіциту майже не змінюється. Висновки. Часткова супресія гена проліндегідрогенази обумовлює підвищення вмісту вільного проліну, який за стресових умов сприяє підтриманню балансу вуглеводів.

Посилання

Shrawat A. K., Armstrong C. L. Development and application of genetic engineering for wheat improvement. Critical Reviews in Plant Sciences. 2018. Vol. 37 (5). P. 335–421. doi: 10.1080/07352689/2018/1514718.

Servet C., Ghelis T., Richard L., Zilberstein A., Savoure A. Proline dehydrogenase: A key enzyme in controlling cellular homeostasis. Frontiers in Bioscience – Landmark. 2012. Vol. 17 (2). P. 607–620. doi: 10.2741/3947.

Hossain A., Skalicky M., Brestic M., Maitra S., Ashraful Alam M., Syed M.A., Hossain J., Sarkar S., Saha S., Bhadra P., Shankar T., Bhatt R., Kumar C. A., EL Sabagh A., Islam T. Consequences and mitigation strategies of abiotic stresses in wheat (Triticum aestivum L.) under the changing climate. Agronomy. 2021. Vol. 11 (2). Р. 241. doi: 10.3390/agronomy11020241.

Sarker U., Oba S. The response of salinity stress-induced A. tricolor to growth, anatomy, physiology, non-enzymatic and enzymatic antioxidants. Front Plant Sci. 2020. Vol. 11. P. 1354. doi: 10.3389/fpls.2020.559876.

Kolupaev Yu. E., Vainer A. A., Yastreb T. O. Proline: physiological functions and regulation of the content in plants under stress conditions Newsletter. Kharkiv. nat. agrarian. un-tu. Ser. Biol. 2014. Vol. 2. P. 6–22. [in Russian]

Carvalho K., Campos M. K., Domingues D. S. The accumulation of endogenous proline induces changes in gene expression of several antioxidant enzymes in leaves of transgenic Swingle citrumelo. Molecular Biology Reports. 2013. Vol. 40. P. 3269–3279. doi: 10.1007/s11033-012-2402-5.

Major P. S., Zakharova V. P., Velikozhon L. G. Investigatio de cumulatione proline et saccharo in siligineis genotypes differentibus in gradu resistentiae pruinae. Res gestae et quaestiones geneticae, generandi et biotechnologiae. 2007. Vol. 1. P. 121–128. [in Ukrainian]

Komisarenko A. G., Mykhalskaya S. I., Kurchiy V. M. Investigation of transgene functionality in T2 biotechnological plants of winter wheat on the basis of osmostability. Factors of experimental evolution of organisms. 2021. Vol. 28. P. 88–93. doi: 10. 7124/FEEO.v28.1381. [in Ukrainian]

Andriushchenko V. K., Sayanova V. V., Zhuchenko A. A., Diyachenko N. I., Chilikina L. A., Drozdov V. V., Korochkina S. K., Cherep G. I., Medvedev V. V., Niutin Yu. I. The modification of proline estimation method for detection drought tolerant forms of genus Lycopersicon Tourn. Izv. Akad. Nauk Mold. SSR. 1981. Vol. 4. P. 55–60. [in Russian]

Mattioni C., Lacerenza N. G., Troccoli A., de Leonardis A. M., di Fonzo N. Water and salt stress-induced alterations in proline metabolism of Triticum durum seedlings. Physiol. Plant. 1997. Vol. 101. P. 787–792. doi: 10.1111/j.1399-3054.1997.tb01064.x.

Sakalo V. D., Larchenko K. A., Kurchii V. M. Synthesis and metabolism of sucrose in leaves of corn seedlings under conditions of water deficit. Physiology and biochemistry cult. plants. 2009. Vol. 41 (4). P. 305–313. [in Ukrainian]

Kolupaev Yu. E., Karpets Yu. V. Formation of adaptive reactions of plants to the action of abiotic stressors. Kiev : Basis, 2010. 352 p.

Sergeeva L. E., Mykhalska S. I., Komisarenko A. G. Modern biotechnologies for increasing plant resistance to osmotic stresses. Kyiv : Kondor, 2019. 160 p. [in Russian]

Proels R. K., Hückelhoven R. Cell-wall invertases, key enzymes in the modulation of plant metabolism during defence responses. Mol. Plant Pathol. 2014. Vol. 15 (8). P. 858–864. doi: 10.1111/mpp.12139.