Одним из неблагоприятных факторов, действующих на растения, является дефицит кислорода, за которым обычно следует восстановление аэробных условий, в результате чего растения оказываются в условиях постаноксического окисления. Метаболическое профилирование с помощью GC-MS выявило значительные изменения в метаболомах исследованных растений при недостатке кислорода. У пшеницы (неустойчивое растение) аноксия приводила к уменьшению спектра дисахаридов и накоплению пирувата, лактата, пролина и ГАМК. У риса (устойчивое растение) аккумулировались сукцинат, фумарат, пролин, ГАМК и аланин, а также эфиры жирных кислот, что может быть следствием активации липидного обмена. Сукцинат, аланин и ГАМК являются важными анаэробными метаболитами, образующимися в анаплеротических путях реокисления НАД(Ф)Н. Перераспределение значимости сахаров и органических кислот выявлено у обоих растений, что определялось активацией гликолиза, брожений и альтернативных путей реокисления НАД(Ф)Н. Краткосрочная реоксигенация почти не оказывала воздействия на метаболомы, особенно при продолжительных сроках аноксии. Длительная реаэрация способствовала сдвигам метаболомов в сторону нормы, особенно у риса. Уровень сложных сахаров, аминокислот, стеринов и жирных кислот возрастал, а анаэробных метаболитов уменьшался. Сходные с рисом изменения метаболома были продемонстрированы и для дикорастущих растений-гидрофитов, обитающих в условиях дефицита кислорода. При действии постаноксии аккумуляция H2O2, пероксидация липидов и карбонилирование белков у пшеницы стимулировались в большей степени, чем у риса. Под влиянием аноксии и реаэрации наблюдалось быстрое повышение активности каталазы, а также внутри- и внеклеточных гваяколпероксидаз у риса. Ферменты аскорбат-глутатионового цикла также эффективно функционировали у риса в условиях постаноксии. У пшеницы стимуляции каталазы не происходило, а пероксидаза активировалась только в побегах после краткосрочной аноксии и продолжительной реаэрации. Ферменты аскорбат-глутатионового цикла инактивировались. Стимуляция антиоксидантных ферментов у риса сопровождалась усилением экспрессии соответствующих генов. Протеомный анализ методами двумерной гелевой протеомики с последующим трипсинолизом и MALDI-TOF-MS выявил, что аноксический и постаноксический протеомы у риса группировались вместе, отдельно от нормоксии. Это позволяет заключить, что постаноксия не является самостоятельным стрессором, но её следует считать продолжением воздействия (последействием) аноксии.
Исследование выполнено при поддержке РНФ (проект № 22-24-00484).