Ответные реакции растений на засуху, засоление и экстремальные температуры: на пути к генетической инженерии стрессоустойчивости

Абиотические стрессы, включая засуху, засоление, экстремальные температуры, химическую токсичность и окислительный стресс, представляют серьёзную угрозу для сельского хозяйства и природного состояния окружающей среды. Ожидается, что усиление засоления пахотных земель приведёт к катастрофическим глобальным последствиям: в ближайшие 25 лет будет утрачено 30% земель, а к 2050 году — до 50%. Поэтому повышение устойчивости сельскохозяйственных культур к засухе и засолению — для обеспечения продовольствием, а также лесных деревьев — как важнейшего компонента глобальной экосистемы — должно стать приоритетным направлением исследований в программах биотехнологии растений. Молекулярные механизмы контроля устойчивости к абиотическим стрессам основаны на активации и регуляции специфических генов, связанных со стрессом. Эти гены участвуют на всех этапах ответной реакции на стресс, включая передачу сигналов, транскрипционный контроль, защиту мембран и белков, а также удаление свободных радикалов и токсичных соединений. В последнее время исследования молекулярных механизмов стрессовых реакций начали приносить практические результаты; параллельно были получены обнадёживающие результаты по генетической модификации стрессоустойчивости, которые в конечном счёте могут найти применение у растений, имеющих сельскохозяйственное и экологическое значение. В настоящем обзоре обобщены последние достижения в изучении механизмов стрессовых реакций и их биотехнологического применения. Особое внимание уделено трансгенным растениям, созданным на основе различных механизмов стрессового ответа. Рассмотрены следующие аспекты: регуляторный контроль, метаболическая инженерия, транспорт ионов, антиоксидантная защита и детоксикация, белки позднего эмбриогенеза (LEA) и белки теплового шока.