Оценка роли пролина у высших растений при экстремальных температурах

Изменение климата и абиотические стрессовые факторы приводят к значительным потерям урожая во всём мире. Экстремальные температуры — жара и холод — нарушают рост и развитие растений, снижают продуктивность, а в тяжёлых случаях приводят к их гибели. Для ослабления неблагоприятного воздействия температурного стресса растения используют множество стратегий. В ответ на стресс в них накапливаются различные метаболиты, например сахара, сахарные спирты, органические кислоты и аминокислоты. В ответ на ряд абиотических стрессов, включая температурный, растения накапливают аминокислоту пролин. Его содержание может повышаться вследствие синтеза de novo, гидролиза белков, снижения утилизации или распада. Пролин также способствует устойчивости к стрессу, поддерживая осмотический баланс (хотя роль этого механизма остаётся спорной) и тургор клеток, а также косвенно регулируя метаболизм активных форм кислорода. Кроме того, взаимодействие пролина с другими осмопротекторами и сигнальными молекулами, такими как глицин-бетаин, абсцизовая кислота, оксид азота, сероводород и растворимые сахара, усиливает защитные механизмы в неблагоприятных условиях. Получить сорта с меньшей чувствительностью к температуре можно, воздействуя на биосинтез пролина методами генной инженерии. В обзоре обобщены данные о реакции растений на экстремальные температуры и описан метаболизм пролина при таких температурах. Также рассмотрено применение экзогенного пролина в качестве защитного вещества при экстремальных температурах, а также его взаимодействие с другими молекулами. Наконец, описаны перспективы генной инженерии генов, связанных с пролином, для создания растений, адаптированных к температурным стрессам. Таким образом, применение экзогенного пролина и генная инженерия генов его метаболизма открывают перспективы для создания сельскохозяйственных культур, адаптированных к экстремальным температурам.