Оцінка рівня толерантності до посухи трансгенних рослин пшениці озимої з частковою супресією гена проліндегідрогенази

  • 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
  • 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
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v39.1837
Ключові слова: пшениця озима, трансгенні рослини, ген проліндегідрогеназа, посуха, хлорофіли, продуктивність

Анотація

Мета. Дослідити рівень толерантності біотехнологічних рослин пшениці м’якої озимої (Triticum aestivum L.) насіннєвих поколінь Т2 і Т4 до ґрунтової посухи на основі порівняльного аналізу вмісту сумарного хлорофілу та елементів продуктивності генетично змінених та не трансгенних форм. Методи. Визначення вмісту хлорофілу та структурний аналіз врожаю. Результати. Досліджено показники зернової продуктивності і вміст фотосинтетичного пігменту – хлорофілу в біотехнологічних рослин Т2 і Т4 пшениці та їх вихідних генотипів за різних умов культивування. Висновки. За нормальних умов зрошення були виявлені деякі відмінності між трансгенними та не трансгенними формами рослин за вмістом хлорофілу, проте за елементами продуктивності вони не спостерігались. Відстежувалась генотипова різниця, за якою перевага належали рослинам генотипу УК 106/19. Посуха призводила до зниження вмісту фотосинтетичних пігментів та показників врожаю у всіх аналізованих варіантів рослин. Кращу толерантність до дії стресового фактору продемонстрували нащадки трансгенних рослин, які характеризувались вищою зерновою продуктивністю.

Посилання

Bapela T., Shimelis H., Tsilo T. J., Mathew I. Genetic Improvement of Wheat for Drought Tolerance: Progress, Challenges and Opportunities. Plants. 2022. Vol. 11. Р. 1331. https://doi.org/10.3390/plants11101331.

Demydov O., Blyzniuk R., Pirych A. Yurchenko T., Kovalyshyna H. Drought resistance of soft spring wheat varieties of different ecological and geographical origins in the Forest Steppe of Ukraine. Plant and Soil Science. 2023. Vol. 14. (3). Р. 84–96. https://doi.org/10.31548/plant3.2023.84.

Dubrovna O. V., Mykhalska S. I., Komisarenko A. H. Improvement of economic and useful characters of wheat using RNA interference technology. Regulatory Mechanisms in Biosystems. 2024. Vol. 15. (1). Р. 10–23. https://doi.org/10.15421/022402.

Dubrovna O. V., Mуkhalska S. I., Komisarenko A. G. Using of proline metabolism genes in plant genetic engineering. Cytology and genetics. 2022. Vol. 56 (4). Р. 361–378. https://doi.org/10.3103/S009545272204003X.

Dubrovna O. V., Priadkina G. O., Mykhalska S. I., Komisarenko A. G. Drought-tolerance of transgenic winter wheat with partial suppression of the proline dehydrogenase gene. Regulatory Mechanisms in Biosystems. 2022. Vol. 13 (4). Р. 385–392. https://doi.org/10.15421/022251.

El Sabagh A., Hossain A., Barutcular C., Gormus O., Ahmad Z., Hussain S., Islam M., Alharby H., Bamagoos A., Kumar N. Effects of drought stress on the quality of major oilseed crops: Implications and possible mitigation strategies. Applied Ecology and Environmental Research. 2019. Vol. 17 (2). P. 4019–4043. https://doi.org/10.15666/aeer/1702_40194043.

Ghosh U. K., Islam M. N., Siddiqui M. N., Cao X., Khan M. A. R. Proline, a multifaceted signalling molecule in plant responses to abiotic stress: understanding the physiological mechanisms. Plant Biology. 2022. Vol. 24. (2). Р. 227–239. https://doi.org/10.1111/plb.13363.

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. https://doi.org/10.3390/agronomy11020241.

Kіriziy D. A., Stasyk O. O. Effects of drought and high temperature on physiological and biochemical processes, and productivity of plants. Plant Physiology and Genetics. 2022. Vol. 5 (2). Р. 95–122. https://doi.org/10.15407/frg2022.02.095. [in Ukrainian]

Morales F., Ancin M., Fakhet D., González-Torralba J., Gámez A. L., Seminario A., Soba D., Mariem S. B., Garriga M., Aranjuelo I. Photosynthetic metabolism under stressful growth conditions as a bases for crop breeding and yield improvement. Plants. 2020. Vol. 9 (1). Р. 88. https://doi.org/10.3390/plants9010088.

Nyaupane S., Poudel M. R., Panthi B., Dhakal A., Paudel H., Bhandari R. Drought stress effect, tolerance, and management in wheat – a review. Cogent Food & Agriculture. 2024. Vol. 10 (1). https://doi.org/10.1080/23311932.2023.2296094.

Rehman S. U., Bilal M., Rana R. M., Tahir M. N., Shan M. K. N., Ayalew H., Yan G. Cell membrane stability and chlorophyll content variation in wheat (Triticum aestivum) genotypes under conditions of heat and drought. Crop and Pasture Science. 2016. Vol. 67 (7). Р. 712–718. http://dx.doi.org/10.1071/CP15385.

Sato H., Mizoi J., Shinozaki K., Yamaguchi-Shinozaki K. Complex plant responses to drought and heat stress under climate change. Plant Journal. 2024. Vol. 117. Р. 1873–1892. https://doi.org/10.1111/tpj.16612.

Seleiman M. F., Al-Suhaibani N., Ali N., Akma M., Alotaibi M., Refa Y., Dindaroglu T., Abdul-Wajid H. H., Battaglia M. L. Drought stress impacts on plants and different approaches to alleviate its adverse effects. Plants. 2021. Vol. 10. Р. 259. https://doi.org/10.3390/plants10020259.

Singh C., Yadav S., Khare V., GuptaV., Patial M., Kumar S., Mishra C. N., Tyagi B. S., Gupta A., Tiwari R. Wheat Drought Tolerance: Unveiling a Synergistic Future with Conventional and Molecular Breeding Strategies. Plants. 2025. Vol. 14 (7). Р. 1053. https://doi.org/10.3390/plants1407105310.