Сотрудники Сибирского института физиологии и биохимии растений СО РАН (Иркутск) изучили воздействие высокой температуры на яровую пшеницу. В частности, выяснилось, что в устойчивость этого растения к тепловому стрессу вовлечена альтернативная оксидаза митохондрий. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Plant Physiology

Высокая температура негативно влияет на развитие растений и снижает их продуктивность. Будет ли культура устойчива к стрессу, определяется тем, насколько ее клетки обеспечены энергией. «Именно от этого зависит ответ на стрессовое воздействие. Если энергии достаточно, и она тратится в нужном русле, то растение выживает, адаптируется, если нет — в конечном итоге погибает», — рассказывает старший научный сотрудник лаборатории физиологической генетики СИФИБР СО РАН кандидат биологических наук Ольга Андреевна Боровик.
 
Основные процессы, поставляющие и преобразующие энергию в клетках растений, — фотосинтез и дыхание. В результате фотосинтеза происходит синтез сахаров, которые используются для дыхания, поддержания роста и развития. Однако этот механизм оказывается чрезвычайно восприимчивым к влиянию высоких температур.
 
«К высоким температурам очень чувствительны мембраны, в том числе мембраны хлоропластов и митохондрий. Происходят структурные изменения в клетке, инактивируются многие ферменты, усиливается дыхание, ингибируется фотосинтез, истощается или ограничивается пул доступных восстановительных эквивалентов и сахаров, и растение погибает. Как внешне листья увядают, так и на физиолого-биохимическом уровне происходит угасание многих процессов, — говорит исследовательница. — В последнее время активно изучается взаимодействие фотосинтеза и дыхания. Предполагается, что в стрессовых условиях второй процесс участвует в поддержании первого. Важная роль здесь отводится альтернативным ферментам дыхания — тем, которые выступают заменой основным, если происходит ограничение их функционирования. Один из таких ферментов — альтернативная оксидаза митохондрий».
 
 
 
Сотрудники СИФИБР СО РАН изучили, как тепловое закаливание и тепловой стресс влияют на выживаемость яровой пшеницы, на синтез белков теплового шока и содержание водорастворимых углеводов в листьях, а также на функционирование изолированных хлоропластов и митохондрий. Для исследования взяли распространенный в Сибири сорт «новосибирская-29». В первую очередь ученые подбирали такие условия теплового закаливания, чтобы растение смогло выдерживать длительное воздействие высоких температур. Контейнеры с проростками пшеницы на 24 часа помещали в камеру при температуре 39 °C. Затем их подвергали воздействию 50 °C в течение одного и трех часов. После листья исследовали на содержание в них водорастворимых углеводов, белков теплового шока, белка альтернативной оксидазы. Ученые выделяли из листьев митохондрии, очищали их от хлоропластов и определяли функционирование альтернативной оксидазы.
 
Эксперименты показали, что вклад альтернативной оксидазы и содержание ее белка увеличивается при тепловом закаливании и поддерживается на высоком уровне при воздействии теплового стресса. «Мы продемонстрировали, что этот фермент участвует в развитии термотолерантности растения. Благодаря ему культура более устойчива к воздействию высоких температур. Мы предположили, что альтернативная оксидаза участвует в поддержании фотосинтеза и помогает растению адаптироваться к тепловому стрессу», — рассказывает Ольга Боровик.
 
Также было показано, что функционирование альтернативной оксидазы зависит от пула водорастворимых углеводов. «До сих пор в мировой литературе были противоречивые сведения на этот счет. В нашем исследовании мы увидели: когда сахаров много, вклад этого фермента в дыхание увеличивается», — отмечает исследовательница.
 
Одной из причин активации альтернативной оксидазы может быть увеличение содержания в хлоропластах и митохондриях пероксида водорода, который выполняет сигнальную функцию. В следующих экспериментах ученые СИФИБР СО РАН будут проверять эту гипотезу. В перспективе результаты таких исследований можно будет использовать для создания сортов пшеницы, наиболее устойчивых к воздействию высоких температур.
 
Эта исследовательская работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда, проект № 17-74-10096 Президентской программы исследовательских проектов «Проведение инициативных исследований молодыми учеными».
 
Диана Хомякова
 
Фото предоставлено исследователями

Источники

Сибирские ученые выяснили, как пшеница адаптируется к тепловому шоку
ИА Regnum, 23/04/2019
Сибирские ученые узнали, как пшеница адаптируется к тепловому стрессу
Наука в Сибири (sbras.info), 23/04/2019
Пшеница умеет адаптироваться к тепловому стрессу
Media Mag (mag-m.com), 23/04/2019
Пшеница умеет адаптироваться к тепловому стрессу
Буденовский компьютерный центр (buden.ru), 23/04/2019
Пшеница умеет адаптироваться к тепловому стрессу
Rosinvest.com, 23/04/2019
Пшеница умеет адаптироваться к тепловому стрессу
Pcnews.ru, 23/04/2019
Сибирские ученые узнали, как пшеница адаптируется к жаре
Зерно Он-лайн (zol.ru), 23/04/2019
Пшеница умеет адаптироваться к тепловому стрессу
Seldon.News (news.myseldon.com), 23/04/2019
Пшеница умеет адаптироваться к тепловому стрессу
Популярная механика (popmech.ru), 23/04/2019
Сибирские ученые узнали, как пшеница адаптируется к жаре
The world news (theworldnews.net), 23/04/2019
Все сгорит, а пшеница привыкнет
Контекст (contextap.ru), 23/04/2019
Сибирские ученые выяснили, как пшеница адаптируется к тепловому шоку
MaxNews (maxnews.net), 23/04/2019
Пшеница умеет адаптироваться к тепловому стрессу
Ecocommunity.ru (ecocommunity.ru), 23/04/2019
Ученые СИФИБР СО РАН узнали, как пшеница адаптируется к тепловому стрессу
Иркутский научный центр СО РАН (isc.irk.ru), 25/04/2019
Сибирские ученые узнали, как пшеница адаптируется к тепловому стрессу
Российский научный фонд (rscf.ru), 24/04/2019
Сибирские ученые узнали, как пшеница адаптируется к тепловому стрессу
Российский научный фонд (рнф.рф), 24/04/2019
Вчені: Пшениця вміє адаптуватися до теплового стресу
Аграрии вместе (agrarii-razom.com.ua), 24/04/2019
Как пшеница адаптируется к тепловому стрессу выяснили сибирские ученые
Агро XXI (agroxxi.ru), 25/04/2019
Как пшеница адаптируется к тепловому стрессу выяснили сибирские ученые
Agro2b.ru, 25/04/2019

Похожие новости

  • 12/04/2019

    В Иркутске прошла научная сессия, посвященная 70-летию академической науки Восточной Сибири

    Об истории и основных достижениях академических учреждений Восточной Сибири рассказали на научной сессии 3 апреля в ИДСТУ СО РАН. В мероприятии приняли участие представители Республики Монголия, правительства Иркутской области, вузов города.
    460
  • 30/11/2018

    Академик Николай Кашеваров - о перспективах развития Краснообска в проекте «Академгородок 2.0»

    ​Директор Сибирского федерального научного центра агробиотехнологий (СФНЦА)  РАН Николай Кашеваров рассказал о перспективах развития Краснообска в проекте «Академгородок 2.0». По словам академика Кашеварова, миссия Краснообска — быть драйвером агропромышленного комплекса.
    1111
  • 02/01/2019

    Юбилей академика Николая Петровича Гончарова

    ​Николай Петрович Гончаров родился 2 января 1959 года в г. Тулуне Иркутской области. В 1981 году окончил биологическое отделение факультета естественных наук Новосибирского государственного университета.
    954
  • 31/03/2017

    Академик Николай Колчанов рассказал о развитии Селекционного центра

    30 марта на территории новосибирского Академпарка прошло очередное заседание членов Совета «Сибирской биотехнологической инициативы» (СБИ). СБИ – это программа, объединяющая объекты инновационной инфраструктуры и органы власти Сибирского федерального округа, в целях развития биотехнологий, медицины и фармацевтики.
    1671
  • 14/11/2016

    Академику Владимиру Солошенко исполнилось 70 лет

    ​Солошенко Владимир Андреевич Солошенко родился 12 ноября 1946 году в г. Черепаново Новосибирской области. Окончил Новосибирский сельскохозяйственный институт в 1970 году по специальности зоотехния. В 1970-1972 г.
    1568
  • 21/12/2018

    Можно ли обеспечить теплоснабжение Иркутска нестандартными способами?

    ​Вплоть до начала девяностых годов XX века Иркутск требовал всё больше и больше тепла. Если сравнивать с началом XXI века, когда промышленность уже перестроилась, а энергосбережение стало государственной политикой, нагрузки росли огромными темпами.
    1029
  • 03/11/2017

    ​​В ИЦиГ СО РАН прошли переговоры о сотрудничестве с Академией сельскохозяйственных наук Китая

    1 ноября ФИЦ "Институт цитологии и генетики СО РАН" посетила делегация представителей китайской науки и бизнеса. Главная цель визита - заключение соглашения о сотрудничестве, в рамках которого должны быть созданы два совместных селекционно-семеноводческих центра, один в Новосибирске (на базе ФИЦ ИЦиГ СО РАН), второй - в Пекине (Институт овощеводства и цветоводства).
    951
  • 21/12/2017

    Байкал хотят зажать в метровых тисках

    Ужесточать диапазон колебаний уровня озера было бы непродуманным и необоснованным решением, считают ученые. Общественники выступают против проекта постановления правительства РФ, которое разрешит Росводресурсам регулировать уровень озера Байкал в зависимости от условий водности.
    732
  • 04/05/2017

    Спецвыпуск журнала «Вестник РФФИ» посвящен озеру Байкал

    ​Очередной темой спецвыпуска журнала «Вестник Российского фонда фундаментальных исследований» стало озеро Байкал. Предыдущие два выпуска издания были посвящены вулканам Камчатки и Долине гейзеров в Кроноцком заповеднике.
    2174
  • 06/04/2019

    Академик Игорь Бычков о проекте изменений приказа №63 Минприроды РФ

    ​Поправки в приказ Минприроды РФ, меняющие допустимые объемы и концентрации веществ, сбрасываемых со сточными водами в озеро Байкал, вступают в конфликт с федеральным законодательством, заявил РИА Новости руководитель Иркутского научного центра СО РАН, заместитель председателя Научного совета СО РАН по проблемам озера Байкал, академик Игорь Бычков.
    186