Эмиссия изопрена листьями как признак, регулирующий компромисс между ростом и защитой при климатическом стрессе

Известно, что эмиссия изопрена растениями способствует устойчивости к абиотическому стрессу, особенно при эпизодах высокой температуры и засухи, а также при окислительном стрессе на клеточном уровне. Недавние исследования показали, что генетическая модификация, приводящая к появлению или прекращению эмиссии изопрена, вызывает каскад клеточных изменений, включая изменения известных сигнальных путей, и влияет на перестройку адаптивного компромисса между ростом и защитой. Наиболее убедительные доказательства сигнальной роли изопрена получены для путей шикимата и фенилпропаноидов, в ходе которых образуются салициловая кислота, алкалоиды, танины, антоцианы, флавонолы и другие флавоноиды; все они участвуют в устойчивости к стрессу и защите растений. Изопрен также влияет на ключевые закономерности экспрессии генов в путях биосинтеза терпеноидов, а также на сигнальные сети жасмоновой кислоты, гиббереллиновой кислоты и цитокининов, которые играют важную роль в контроле индуцируемых защитных реакций и влияют на рост и развитие растений, особенно после дефолиации. В этой обзорной статье на основании предыдущих исследований трансгенных тополя, табака и арабидопсиса представлены доказательства того, что изопрен действует как метаболит, координирующий некоторые аспекты клеточной сигнализации. Это приводит к усилению химической защиты в периоды климатического стресса при одновременной минимизации затрат на рост. Такой подход существенно меняет представления о действии изопрена: вместо прямых эффектов, например изменения свойств мембран или нейтрализации активных форм кислорода, акцент переносится на косвенные эффекты, опосредованные изменениями экспрессии генов и содержания белков. Признание роли изопрена в компромиссе между ростом и защитой открывает новые перспективы для понимания эволюции этого признака, его вклада в адаптацию и устойчивость растений, а также экологических ниш, в которых он наиболее эффективен.