Пролин — многофункциональная сигнальная молекула в ответных реакциях растений на абиотический стресс: физиологические механизмы

Абиотические стрессовые факторы ухудшают рост и продуктивность растений и представляют серьёзную угрозу устойчивому производству сельскохозяйственных культур в быстро меняющихся условиях среды. Пролин — важная аминокислота, способствующая поддержанию обмена веществ и роста растений в условиях абиотического стресса. Многочисленные данные свидетельствуют о положительной связи между накоплением пролина и устойчивостью растений к различным абиотическим стрессовым факторам. Благодаря способности связывать ионы металлов пролин действует как молекулярный шаперон и участвует в антиоксидантной защите, улавливая активные формы кислорода (ROS); кроме того, он выполняет сигнальную функцию, активируя определённые гены, необходимые для восстановления растений после стресса. Пролин также служит осмопротектором и потенциальным источником азота и углерода, а также играет важную роль в цветении и развитии растений. Избыточное накопление пролина в клетках растений способствует поддержанию клеточного гомеостаза, поглощению воды, осмотической регуляции и окислительно-восстановительного равновесия, помогая восстанавливать клеточные структуры и уменьшать окислительное повреждение. По данным многочисленных исследований, трансгенные растения, особенно со сверхэкспрессией генов, направленных на усиление накопления пролина, лучше адаптируются к абиотическим стрессовым факторам. В настоящем обзоре обобщены современные данные о биосинтезе и накоплении пролина у растений, а также его предполагаемой регуляторной роли в защите растений от абиотических стрессовых факторов. Кроме того, освещены текущие и перспективные направления исследований по изменению содержания пролина для активации генов; такие подходы в генетике и геномике представляются перспективными для повышения адаптивных ответов растений в условиях меняющегося климата.