Аналіз фізіолого-біохімічих показників, що обумовлюють підвищення осмостійкості генетично модифікованої пшениці
Анотація
Мета. Дослідити фізіолого-біохімічні характеристики насіннєвого покоління (Т4) генетично модифікованої пшениці (Triticum aestivum L.) з дволанцюговим РНК супресором гена проліндегідрогенази (pdh) за осмотичного стресу. Методи. Аналіз активності проліндегідрогенази (ПДГ), вмісту вільного L-проліну (Pro), вуглеводів та білка. Результати. Встановлено активність pdh, вміст проліну, білків та вуглеводів за умов нормального поливу, водного дефіциту та регідратації. Висновки. Показано, що генетично модифіковані рослини з частковою супресією pdh демонструють зміни у комплексі фізіолого-біохімічних параметрів, які сприяють підвищенню осмостійкості. Вони характеризуються зниженою активністю проліндегідрогенази та підвищеним рівнем проліну. У процесі зневоднення вміст Pro у Т4 рослин зростав і залишався підвищеним у перші години після відновлення зволоження, що сприяло підтримці вуглеводного балансу. Співвідношення сахароза/моноцукри у трансгенних варіантів залишалося стабільним незалежно від умов культивування. Аналіз вмісту білка показав, що за достатнього зволоження його рівень у Т4 рослин та вихідних генотипів був майже однаковим. Водночас у контрольних рослин за умов водного стресу спостерігалося підвищення білкового вмісту, що може свідчити про активацію синтезу білків стресової відповіді.
Посилання
Morgun V. V., Dubrovna O. V., Morgun B. V. Modern biotechnologies for stress-resistant wheat plants. Fiziologiya rasteniy i genetika. 2016. Vol. 48 (3). Р. 196–213. [in Ukrainian]
Ahmed H. G. M.-D., LI M.-J., Khan S. H., Kashif M. Early selection of bread wheat genotypes using morphological and photo-synthetic attributes conferring drought tolerance. Journal of Integrative Agriculture. 2019. Vol. 18 (11). Р. 2483–2491. https://doi.org/10.1016/S2095-3119(18)62083-0.
Khan H. Genetic improvement for end-use quality in wheat. Springer Nature. Switzerland. 2019. 253 p. https://doi.org/10.1007/978-3-030-04609-5_12.
Zhang Y., Bai Y., Wu G., Zou S., Chen Y., Gao C., Tang D. Simultaneous modification of three homoeologs of TaEDR1 by genome editing enhances powdery mildew resistance in wheat. Plant Journal. 2017. Vol. 91 (4). Р. 714–724. https://doi.org/10.1111/tpj.13599.
Shrawat A. K., Armstrong C. L. Development and application of genetic engineering for wheat improvement. Critical Reviews in Plant Sciences. 2018. Vol. 37 (1). Р. 1–87. https://doi.org/10.1080/07352689.2018.1514718.
Joshi R., Anwar K., Das P., Sneh L. S.-P. Overview of methods for assessing salinity and drought tolerance of transgenic wheat lines. In Wheat Biotechnology; Springer: New York, NY, USA. 2017. Vol. 1679. Р. 83–95. https://doi.org/10.1007/978-1-4939-7337-8_5.
Kolupaev Yu. E., Vainer A. A., Yastreb T. O. Proline: physiological functions and regulation of its content in plants under stress conditions. The bulletin of Kharkiv national agrarian university. Ser. Biol. 2014. Vol 2 (32). Р. 6–22. Retrieved from: https://repo.btu.kharkov.ua//handle/123456789/9047. [in Russian]
Dubrovna O. V., Mykhalska S. I., Komisarenko A. G. Using proline metabolism genes in plant genetic engineering. Cytology and Genetics. 2022. Vol. 56 (4). Р. 361–378. https://doi.org/10.3103/S009545272204003X.
Ahmad M., Zaffar G., Razvi S. M., Dar Z. A., Mir S. D., Bukhari S. A., Habib M. Resilience of cereal crops to abiotic stress: a review. African J. Biotechnology. 2014. Vol. 13 (29). Р. 2908–2921. https://doi.org/10.5897/AJBX2013.13532.
Mykhalska S. I., Komisarenko A. G., Kurchii V. M. Genes of proline metabolism in biotechnology of increasing wheat osmostability. Factors of experimentation evolution of organism. 2021. Vol. 28. Р. 94–99. https://doi.org/10.7124/FEEO.v28.1382. [in Ukrainian]
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]
Sergeeva L. E., Mykhalska S. І., Komisarenko A. G., Modern biotechnologies for increasing the resistance of plants to osmotic stress. Kyiv : Condor. 2019. 161 s. [in Russian]
Kosakovskaya I. V. Stress proteins of plants. Kyiv : Fitosotsiotsentr, 2008. 153 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. Р. 858–864. https://doi.org/10.1111/mpp.12139