TY - JOUR

T1 - БИОМАРКЕРЫ АЛЮМОТОЛЕРАНТНОСТИ У ЗИМОСТОЙКИХ ФОРМ Triticum aestivum L. ИЗ КОЛЛЕКЦИИ ВИР им. Н.И. ВАВИЛОВА

AU - ЛЫСЕНКО, Н.С.

AU - Малышев, Л.Л.

AU - Пузанский, Роман Константинович

AU - Шаварда, Алексей Леонидович

AU - Шеленга, Т. В.

N1 - Биомаркеры алюмотолерантности у зимостойких форм Тriticum aestivum L. из коллекции ВИР им. Н.И. Вавилова / Лысенко Н. С., Малышев Л. Л., Пузанский Р. К. [и др.] // Сельскохозяйственная биология. – 2024. – Т. 59. – № 1. – С. 116-130.

PY - 2024

Y1 - 2024

N2 - Кислые почвы составляют около 50 % от всех посевных угодий мира, что ограничивает производство возделываемых культур. Площадь сельскохозяйственных угодий с повышенной кис-лотностью ежегодно увеличивается, в России она составляет примерно 30 %. В кислых почвах ионы алюминия (Al3+) — основной стрессор для растений, в том числе для пшеницы, которая считается одним из основных и экономически значимых продуктов питания. Большинство устой-чивых к Al3+ генотипов представлено гексаплоидными видами пшениц с геномом D, к которым относится Triticum aestivum L. Отличительная черта озимой мягкой пшеницы заключается в соче-тании устойчивости к низким температурам с хорошими хлебопекарными качествами муки. С уче-том этого поиск алюмотолерантных форм T. aestivum и выявление признаков, связанных с алюмо-толерантностью, которые могли бы послужить ее биомаркерами при селекции, остаются актуаль-ной задачей. В коллекции ФИЦ Всероссийского института генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова (ВИР) большая часть гексаплоидных пшениц (44 тыс. образцов) относится к T. aestivum. Изучение генетического потенциала коллекции T. aestivum, представленной в ВИР, позволит выявить новые источники алюмотолерантности. В этом сообщении мы впервые сравнили метаболомные профили коллекционных образцов T. aestivum разного эколого-географического про-исхождения, адаптированных к условиям северо-запада России, и выявили их особенности у форм с низкой чувствительностью к воздействию ионов алюминия для обнаружения метаболитов — по-тенциальных маркеров устойчивости к ионам алюминия. Метаболомные профили (МП) 20 образ-цов T. aestivum (коллекция ВИР) с разной степенью чувствительности к Al3+ изучили методом неспецифического метаболомного профилирования с использованием газовой хроматографии, со-пряженной с масс-спектрометрией. МП анализировали в тканях корешков 7-суточных проростков. В МП генотипов с низкой чувствительностью к Al3+ были представлены полиолы, нуклеозиды, лактонные формы органических кислот, свободные жирные кислоты и их производные, триозы, пентозы, гексозы, олигосахара, фенолсодержащие вещества, терпены, фитостеролы. Воздействие стрессора предположительно вызывает изменения в цикле Кребса, синтезе карбогидратов, расти-тельных гормонов, других защитных факторов, глицеролипидов и триглицеридов мембранного ком-плекса. Методом дисперсионного анализа установлены достоверные отличия МП форм с более выраженной устойчивостью к Al3+ от остальных образцов по содержанию основных соединений, перечисленных выше. Классический дискриминантный анализ с последующим каноническим кор-реляционным анализом позволил выделить 11 компонентов со 100 % достоверностью разделяющих образцы T. aestivum с разной степенью алюмотолерантности. Наиболее информационно значимыми факторами, характеризующими устойчивые формы T. aestivum, оказались фосфорная, яблочная, янтарная кислоты, четырехатомный (RI = 1537) и пятиатомный (RI = 1735) спирты, метиловый эфир линолевой кислоты, которые можно рассматривать как статистически подтвержденные мар-керы алюмоустойчивости (р < 0,05). С помощью установленных биомаркеров может осуществ-ляться поиск форм T. aestivum, устойчивых к Al3+, для использования при селекции адаптирован-ных к производству в условиях северо-запада России высокопродуктивных сортов T. aestivum с комплексной устойчивостью к стрессорам.

AB - Кислые почвы составляют около 50 % от всех посевных угодий мира, что ограничивает производство возделываемых культур. Площадь сельскохозяйственных угодий с повышенной кис-лотностью ежегодно увеличивается, в России она составляет примерно 30 %. В кислых почвах ионы алюминия (Al3+) — основной стрессор для растений, в том числе для пшеницы, которая считается одним из основных и экономически значимых продуктов питания. Большинство устой-чивых к Al3+ генотипов представлено гексаплоидными видами пшениц с геномом D, к которым относится Triticum aestivum L. Отличительная черта озимой мягкой пшеницы заключается в соче-тании устойчивости к низким температурам с хорошими хлебопекарными качествами муки. С уче-том этого поиск алюмотолерантных форм T. aestivum и выявление признаков, связанных с алюмо-толерантностью, которые могли бы послужить ее биомаркерами при селекции, остаются актуаль-ной задачей. В коллекции ФИЦ Всероссийского института генетических ресурсов растений им. Н.И. Вавилова (ВИР) большая часть гексаплоидных пшениц (44 тыс. образцов) относится к T. aestivum. Изучение генетического потенциала коллекции T. aestivum, представленной в ВИР, позволит выявить новые источники алюмотолерантности. В этом сообщении мы впервые сравнили метаболомные профили коллекционных образцов T. aestivum разного эколого-географического про-исхождения, адаптированных к условиям северо-запада России, и выявили их особенности у форм с низкой чувствительностью к воздействию ионов алюминия для обнаружения метаболитов — по-тенциальных маркеров устойчивости к ионам алюминия. Метаболомные профили (МП) 20 образ-цов T. aestivum (коллекция ВИР) с разной степенью чувствительности к Al3+ изучили методом неспецифического метаболомного профилирования с использованием газовой хроматографии, со-пряженной с масс-спектрометрией. МП анализировали в тканях корешков 7-суточных проростков. В МП генотипов с низкой чувствительностью к Al3+ были представлены полиолы, нуклеозиды, лактонные формы органических кислот, свободные жирные кислоты и их производные, триозы, пентозы, гексозы, олигосахара, фенолсодержащие вещества, терпены, фитостеролы. Воздействие стрессора предположительно вызывает изменения в цикле Кребса, синтезе карбогидратов, расти-тельных гормонов, других защитных факторов, глицеролипидов и триглицеридов мембранного ком-плекса. Методом дисперсионного анализа установлены достоверные отличия МП форм с более выраженной устойчивостью к Al3+ от остальных образцов по содержанию основных соединений, перечисленных выше. Классический дискриминантный анализ с последующим каноническим кор-реляционным анализом позволил выделить 11 компонентов со 100 % достоверностью разделяющих образцы T. aestivum с разной степенью алюмотолерантности. Наиболее информационно значимыми факторами, характеризующими устойчивые формы T. aestivum, оказались фосфорная, яблочная, янтарная кислоты, четырехатомный (RI = 1537) и пятиатомный (RI = 1735) спирты, метиловый эфир линолевой кислоты, которые можно рассматривать как статистически подтвержденные мар-керы алюмоустойчивости (р < 0,05). С помощью установленных биомаркеров может осуществ-ляться поиск форм T. aestivum, устойчивых к Al3+, для использования при селекции адаптирован-ных к производству в условиях северо-запада России высокопродуктивных сортов T. aestivum с комплексной устойчивостью к стрессорам.

KW - Triticum aestivum, алюмоустойчивость, неспецифическое метаболомное профилирование, биомаркеры, газовая хроматография с масс-спектрометрией.

U2 - 10.15389/agrobiology.2024.1.116rus

DO - 10.15389/agrobiology.2024.1.116rus

M3 - статья

VL - 59

SP - 116

EP - 130

JO - СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ. СЕРИЯ: БИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ. СЕРИЯ: БИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ

JF - СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ БИОЛОГИЯ. СЕРИЯ: БИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ. СЕРИЯ: БИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ

SN - 0131-6397

IS - 1

ER -