Обработка спермином повышает устойчивость подорожника большого к засолению, изменяя показатели роста, биохимический профиль и экспрессию генов

Засоление — один из наиболее неблагоприятных факторов окружающей среды, ограничивающих развитие и урожайность растений вследствие нарушения ключевых физиологических и метаболических процессов. В этом исследовании оценивали, помогает ли наружное применение спермина подорожнику большому (Plantago major L.) переносить солевой стресс. Подробно анализировали изменения роста растений, водного баланса, биохимического состава, активности ферментов, экспрессии генов и накопления метаболитов. Растения выращивали в четырёх условиях: контроль без обработки, только солевой стресс, только обработка спермином и сочетание засоления с обработкой спермином. Воздействие соли существенно замедляло рост побегов и корней, снижало содержание хлорофилла и способность удерживать воду, а также усиливало окислительный стресс и накопление некоторых соединений, связанных со стрессом. Однако добавление спермина, особенно при сочетании с засолением, ослабляло эти неблагоприятные эффекты. Оно повышало содержание воды, сохраняло хлорофилл, снижало уровень маркеров повреждения, таких как малоновый диальдегид, и усиливало антиоксидантную систему растения. На молекулярном уровне в ответ на стресс и обработку спермином изменялась экспрессия генов фенилаланин-аммиак-лиазы (PAL), кофейнокислотной O-метилтрансферазы (COMT) и 3-дезокси-D-арабино-гептулозонат-7-фосфатсинтазы (DAHPS), участвующих в образовании защитных вторичных метаболитов. Эти изменения сопровождались повышением содержания таких соединений, как фенилаланин, кофейная и розмариновая кислоты. Анализ главных компонент и кластерный анализ показали, что в группе, получавшей спермин на фоне засоления, совокупный ответ был наиболее благоприятным. В целом результаты позволяют предположить, что спермин повышает устойчивость подорожника большого к засолению, запуская широкий спектр защитных механизмов, и может быть полезен для повышения устойчивости растений на засолённых почвах.