Активные формы кислорода и антиоксидантная защита у растений при абиотическом стрессе: пересмотр ключевой роли универсального регулятора защитных реакций

Изменение климата и связанные с ним неблагоприятные абиотические факторы — засуха, засоление, тяжёлые металлы, переувлажнение, экстремальные температуры, дефицит кислорода и др. — существенно влияют на рост и развитие растений, в конечном счёте снижая урожайность, качество продукции и в целом устойчивость сельского хозяйства. В растительных клетках при различных процессах, связанных с абиотическим стрессом, образуются кислородные радикалы и их производные, так называемые активные формы кислорода (АФК). Более того, образование АФК — фундаментальный процесс у высших растений, обеспечивающий передачу внутриклеточных сигнальных сообщений в ответ на меняющиеся условия среды. Одно из наиболее значимых последствий абиотического стресса — нарушение равновесия между образованием АФК и системами антиоксидантной защиты, что приводит к их избыточному накоплению и развитию оксидативного стресса у растений. Примечательно, что при жёстких неблагоприятных условиях равновесие между детоксикацией и образованием АФК поддерживается как ферментативными, так и неферментативными антиоксидантными системами защиты. Несмотря на огромный интерес к этой области, она в значительной степени остаётся недостаточно изученной, а наше понимание АФК-сигнализации по-прежнему ограничено. В этом обзоре представлены последние данные о повреждающем действии АФК, об антиоксидантной системе защиты, участвующей в их детоксикации при различных видах абиотического стресса, а также о молекулярных взаимосвязях с другими важными сигнальными молекулами, такими как реактивные формы азота, серы и карбонильные соединения. Кроме того, рассмотрены современные молекулярные подходы к усилению антиоксидантной защиты растений при участии АФК в процессе акклиматизации к абиотическому стрессу.