Мультиомиксный конвейер и интеграция омиксных данных для расшифровки реакций растений, обеспечивающих устойчивость к абиотическим стрессам

Продолжающееся глобальное потепление и изменение климата негативно влияют на растения, усиливая воздействие абиотических стрессов и патогенов. Основные абиотические факторы — засуха, жара, холод, засоление и другие — нарушают естественные процессы роста и развития растений, приводят к снижению урожайности и качества продукции и могут способствовать появлению нежелательных признаков. В XXI веке высокопроизводительное секвенирование, современные биотехнологические методы и передовые конвейеры биоинформатического анализа значительно упростили изучение признаков, связанных с реакцией растений на абиотические стрессы и механизмами устойчивости, с помощью омиксных технологий. Паномиксные конвейеры, включающие геномику, транскриптомику, протеомику, метаболомику, эпигеномику, протеогеномику, интерактомику, иономику, феномику и другие направления, в настоящее время стали важным инструментом. Это необходимо для создания климатически адаптированных культур будущего и понимания молекулярных механизмов ответов растений на абиотические стрессы, опосредованных генами, транскриптами, белками, эпигеномом, внутриклеточными метаболическими сетями и формирующимся фенотипом. В отличие от применения одной омиксной технологии, интеграция двух и более подходов, то есть мультиомиксный анализ, позволяет эффективнее расшифровать ответные реакции растений, определяющие устойчивость к абиотическим стрессам. Растения, охарактеризованные с помощью мультиомиксного анализа, можно использовать как ценные генетические ресурсы в будущих селекционных программах. Для практического применения в растениеводстве мультиомиксные подходы к устойчивости к конкретным абиотическим стрессам можно сочетать с селекцией с использованием геномных данных, объединяя их с повышенной урожайностью, улучшенным качеством продукции и другими агрономически значимыми признаками; это может открыть новую эру омикс-ассистированной селекции. Таким образом, совокупное применение мультиомиксных конвейеров позволяет расшифровывать молекулярные процессы, выявлять биомаркеры и мишени для генной инженерии, регуляторные сети и решения для точного земледелия, связанные с различной устойчивостью культур к абиотическим стрессам, что способствует обеспечению продовольственной безопасности в меняющихся условиях окружающей среды.