Целенаправленное перепрограммирование растений для повышения устойчивости к засолению с использованием современных биотехнологических инструментов

Изменение климата приводит к многочисленным экологическим стрессам, включая засоление почвы. Солевой стресс — второй по значимости абиотический фактор, ограничивающий продуктивность сельского хозяйства во всем мире, поскольку он нарушает многочисленные физиологические, биохимические и молекулярные процессы. В частности, засоление влияет на рост, развитие и продуктивность растений. Ответные реакции на засоление включают регуляцию ионного гомеостаза, активацию антиоксидантной системы защиты и биосинтез многочисленных фитогормонов и осмопротекторов, которые защищают растения от осмотического стресса за счет снижения ионной токсичности и усиления нейтрализации активных форм кислорода. Поскольку большинство сельскохозяйственных культур чувствительны к засолению, повышение солеустойчивости имеет решающее значение для поддержания глобальной продуктивности сельского хозяйства. В ответ на засоление растения активируют гены и белки, связанные со стрессом, а также накапливают метаболиты, чтобы противостоять неблагоприятным последствиям засоления. В настоящем обзоре представлен общий анализ солевого стресса у сельскохозяйственных культур. Рассмотрены достижения современных биотехнологических инструментов, включая омиксные подходы — геномику, транскриптомику, протеомику и метаболомику, — а также различные инструменты редактирования генома (ZFN, TALEN и система CRISPR/Cas), применяемые для повышения солеустойчивости растений и достижения цели «Нулевой голод» — глобальной цели устойчивого развития, предложенной ФАО.