КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 22-24-00196

НазваниеВКЛАД ДЕГИДРИНОВ В РЕАЛИЗАЦИЮ ПРОТЕКТОРНЫХ ЭФФЕКТОВ ОКСИДА АЗОТА НА РАСТЕНИЯ ДВУХ РАЗЛИЧАЮЩИХСЯ ПО ЗАСУХОУСТОЙЧИВОСТИ СОРТОВ ПШЕНИЦЫ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ВОДНОГО СТРЕССА

Руководитель Аллагулова Чулпан Рифовна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Уфимский федеральный исследовательский центр Российской академии наук , Республика Башкортостан

Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-206 - Физиология и биохимия растений

Ключевые слова Дегидрины, пшеница, оксид азота, засухоустойчивость, дефицит влаги, фитогормоны, АБК, водный режим, АФК, перекисное окисление липидов, антиоксиданты, лигнин, экспрессия генов, иммуноблоттинг

Код ГРНТИ34.31.31

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
В связи глобальными климатическими изменениями увеличивается частота экстремальных явлений, таких как засуха, засоление, резкие перепады температур, вызывающие дефицит влаги в растениях и отрицательно воздействующие на фундаментальные метаболические процессы. Вызываемое обезвоживанием нарушение фотосинтеза, дыхания, биосинтеза белка приводит к торможению роста и развития, а также к снижению продуктивности растений, среди которых важнейшей продовольственной культурой является пшеница. Для снижения потерь урожая в практике традиционно применяются агрохимикаты, входящие в конфликт с окружающей средой и представляющие серьезную угрозу для здоровья человека. Поэтому одним из наиболее актуальных направлений современной биологической науки является поиск путей повышения продуктивности культурных растений с минимизацией воздействия на окружающую среду и разработка новых экологически безопасных и доступных стратегий снижения степени негативного воздействия абиотических стрессовых факторов на культурные растения. В связи с этим особый интерес представляет возможность применения соединений, относящихся к природным регуляторам роста растений и индукторам синтеза эндогенных сигнальных молекул, важнейшей из которых является оксид азота. Эти природные соединения обладают рядом существенных преимуществ. За счет необычайно малых доз и размеров они способны легко проникать в ткани и транспортироваться по растению, оказывая положительное влияние метаболизм растительных организмов в целом. Кроме того, они проявляют свою активность в крайне низких концентрациях, что соответствует требованиям всеобщей экологической безопасности. И что немаловажно использование природных сигнальных соединений в малых дозах позволяет достигать эффективных результатов при минимальных экономических вложениях. К ключевым сигнальным молекулам, вовлекаемым в регуляцию роста и развития растений в нормальных условиях произрастания, а также в ответные реакции растений на стрессы биотического и абиотического происхождения принадлежит оксид азота (NO) . Наиболее широко в качестве донора NO при исследовании его эффектов на растения используется нитропруссид натрия SNP (sodium nitroprusside). Данные о повышении стрессоустойчивости культурных растений под влиянием экзогенной обработки донорами NO, а также сведения об успешном использовании в медицине препаратов на его основе, указывают на возможность широкого использования NO в разных областях, включая растениеводство. Экспериментально показано положительное влияние SNP-обработки на рост растений пшеницы в условиях засухи (Карпец, 2016). Выявлено положительное влияние SNP на продуктивность растений проса и содержание в них пигментов и флавоноидов в неблагоприятных почвенных условиях (Карпец и др., 2015). Вместе с тем для обоснования практического применения доноров NO с целью повышения устойчивости культурных растений к неблагоприятным воздействиям и их продуктивности требуются детальные исследования молекулярных механизмов физиологического действия оксида азота на растительный организм. В основе регуляторного действия NO лежит его способность взаимодействовать с различными протекторными и сигнальными системами, например с гормональной системой. Так, вызываемое дефицитом влаги накопление АБК индуцирует синтез NO, направленное на замыкание устьичных отверстий и предотвращение потери воды растением (Lau et al., 2021). Важно подчеркнуть, что АБК играет ключевую роль в развитии устойчивости растений к вызывающим обезвоживание растений стрессовым факторам, что связано с активацией под ее влиянием множества АБК-чувствительных генов, среди которых особое место отводиться генам стрессовых белков, например дегидринов. Они принадлежат к наиболее многочисленной группе, индуцируемых обезвоживанием белков и, обладая свойствами шаперонов, вовлекаются в систему осмопротекции растений. Будучи высоко гидрофильными белками дегидрины способствуют в поддержанию гидратной оболочки биополимеров, предотвращая их денатурацию и агрегацию, снижая степень вызываемых обезвоживанием повреждений клеточных структур (Close, 1996; Аллагулова и др., 2003; Shakirova et al., 2016; Liu et al., 2017; Allagulova et al., 2020). Учитывая данные литературы о способности оксида азота повышать устойчивость культурных растений к дефициту влаги можно предположить, что важный вклад в спектр NO-индуцируемых защитных реакций могут вносить белки дегидрины. Однако такие сведения в литературе пока отсутствуют. В связи с этим цель настоящего проекта заключается в исследовании вклада дегидринов в спектр NO-индуцируемых защитных реакции растений пшеницы Triticum aestivum L. Научная новизна проекта заключается в том, что в работе впервые будет проведен комплексный сравнительный анализ изменений в активности генов дегидринов и в белковом спектре дегидринов в контрастных по засухоустойчивости сортах пшеницы под влиянием донора оксида азота SNP в норме и при обезвоживании с целью выявления их вовлечения в спектр NO-индуцируемых защитных реакций разных сортов пшеницы к повреждающему действию засухи. Протекторное действие оксида азота будет оцениваться по различным ростовым параметрам, состоянию гормональной системы, про-/антиоксидантной систем, поддержанию водного статуса, уровню выхода электролитов и целостности клеточных структур растений пшеницы обоих сортов. Актуальность проекта заключается в том, что полученные в ходе выполнения проекта результаты позволят существенно продвинуться в понимании молекулярных механизмов защитного действия NO на растения пшеницы при воздействии засухи, необходимого для фундаментального обоснования возможности применения доноров оксида азота в практическом растениеводстве с целью повышения устойчивости и продуктивности разных культур.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---