Метаболические реакции на засуху в тканях проростков засухоустойчивого и чувствительного к засухе генотипов пшеницы

Для повышения засухоустойчивости пшеницы и использования генетических ресурсов при создании засухоустойчивых сортов необходимо детально изучить влияние засухи на метаболизм растений. В настоящем исследовании изучали профили 58 ключевых метаболитов, образующихся в проростках пшеницы в ответ на засуху, чтобы выявить различия в физиологических процессах, связанных с засухоустойчивостью, у засухоустойчивого и чувствительного к засухе генотипов пшеницы. Полученные результаты показали, что в метаболоме пшеницы преобладали сахара, органические кислоты и аминокислоты; метаболом пшеницы вносил существенный вклад в повышение засухоустойчивости побегов. В условиях засухи генотип JD17 характеризовался более высокими показателями роста и более высокой фотосинтетической активностью, чем JD8. Для формирования засухоустойчивости пшеницы в побегах имели существенное значение высокие уровни совместимых осмолитов и энергетических метаболитов. Засуха также вызывала системные изменения в многочисленных метаболических сетях, включая трансаминирование, цикл трикарбоновых кислот, гликолиз, синтез пролина, опосредованный глутаматом, вторичный метаболизм, опосредованный шикиматом, и метаболизм γ-аминомасляной кислоты. Длительная засуха у засухоустойчивого генотипа пшеницы JD17 приводила к перестройке метаболизма в цикле трикарбоновых кислот и гликолизе с ослаблением шунта γ-аминомасляной кислоты. У JD17 продолжительная засуха вызывала постепенное накопление осмолитов, включая пролин, сахарозу, фруктозу, маннозу и яблочную кислоту. Полученные данные расширяют представления о механизмах засухоустойчивости проростков пшеницы и показывают, что метаболомика на основе газовой хроматографии и масс-спектрометрии может быть эффективным подходом к изучению влияния засухи на биохимические процессы в растениях.