Метаболомные перестройки, связанные с транскрипционными изменениями, у кукурузы при сочетанном стрессе засухи и холода

Хотя сочетание засухи и холода встречается, особенно в северо-западных и восточных регионах Китая, и является важным фактором, ограничивающим продуктивность сельского хозяйства, реакция растений на комбинированный стресс засухи и холода изучена недостаточно. В настоящей работе периоды засухи и холода частично перекрывались; адаптацию кукурузы (Zea mays B73) к этим двум стрессовым воздействиям оценивали с помощью физиологических измерений, а также сравнительного транскриптомного анализа в сочетании с метаболомным и гормональным анализами на этапах воздействия стресса и восстановления. Сочетанный стресс засухи и холода, как и одна лишь засуха, сопровождался снижением фотосинтетической способности и усилением транскрипционного ответа с последующим восстановлением этих показателей после прекращения стрессового воздействия, тогда как один лишь холодовой стресс приводил к необратимому повреждению фотосинтетического аппарата и структуры хлоропластов. Сочетанный стресс вызывал транскрипционно обусловленные изменения метаболома: накапливались рафиноза, трегалоза-6-фосфат и пролин, а содержание моносахаридов увеличивалось. Одновременно повышение содержания абсцизовой кислоты (АБК) и активация сигнального пути АБК могли обеспечивать транскрипционную регуляцию метаболических изменений. В параллельном эксперименте предварительная обработка АБК перед воздействием холода повышала выживаемость растений при холодовом стрессе, что подтвердило ключевую роль эндогенной АБК, активируемой предварительным воздействием засухи, в акклимации растений к холоду. Представлена модель, демонстрирующая многоаспектный характер ответа растений на сочетанный стресс, и выявлен АБК-зависимый механизм акклимации кукурузы к сочетанию этих стрессовых воздействий.