Порівняльний аналіз вмісту саліцилової кислоти у біотехнологічних генотипів бавовнику за різних видів абіотичного стресу
Анотація
Актуальність питання, представленого в даній роботі, визначається сучасними даними про синтез саліцилової кислоти (СК) в рослинах, які свідчать про те, що наявність деяких транзиторних факторів у бавовнику є сигналом про активацію стрес-протекторних функцій рослини. Збільшення вмісту ключових медіаторів захисної сигнальної системи в клітинах бавовнику спричиняє активацію стресових факторів, запускаючи захисні механізми живого організму. Таким чином, стійкість рослин до певних видів абіотичного стресу досягається за рахунок активації захисних реакцій сигнальної системи. Цей процес дозволяє цілеспрямовано використовувати біологічно активні речовини, такі як саліцилова кислота. Тому метою даної роботи є дослідження комбінованих властивостей захисної сигнальної системи деяких генетичних типів рослин бавовнику за умов синтезу в них фенольних кислот. Провідним підходом до вивчення цього питання є лабораторний експеримент, який дозволив комплексно розглянути лінії бавовнику, що містять РНК, чутливі до певних видів абіотичного стресу. Додаткові біологічні та хімічні методи були використані як допоміжні в польових умовах для перевірки специфічного впливу засолених ґрунтів на концентрацію саліцилової кислоти в РНК бавовнику. У цьому дослідженні представлені дані про стійкість генотипу ESKIMO1 з РНК-інтерференцією (RNAi) до засолення та обмеженого зрошення. Досліджено вміст саліцилової кислоти в тканинах бавовнику за дії різних концентрацій NaCl. Обґрунтовано утворення активних форм кисню в процесі активації захисних реакцій рослин на окремі види абіотичного стресу. Матеріали дослідження мають практичне значення для мікробіологів, генетиків та агрономів. Дослідження біотехнологічних особливостей генотипу рослин відіграє важливу роль у розумінні адаптації рослин до природних умов, спричинених певними типами абіотичного стресу. Доступність саліцилової кислоти дозволяє широко застосовувати її як комерційний реагент у практиці рослинництва
Ключові слова
саліцилова кислота; стійкість; засолення; рідинна хроматографія; метаболізм
[1] Abdi, N., Biljon, A., Steyn, C., & Labuschagne, M. (2022). Salicylic acid improves growth and physiological attributes and salt tolerance differentially in two bread wheat cultivars. Plants, 11(14), 1853-1862. doi: 10.3390/plants11141853.
[2] Abdurakhmonov, I.Y. (2016). RNA interference – A hallmark of cellular function and gene manipulation. Tashkent: Academy of Sciences of Uzbekistan. doi: 10.5772/62038.
[3] Ashraf, M. (2005). Pre-sowing seed treatment – A shotgun approach to improve germination, plant growth, and crop yield under saline and non-saline conditions. Advances in Agronomy, 88, 223-271. doi: 10.1016/S0065-2113(05)88006-X.
[4] Darmanov, M.M., Makamov, A.K., Kushanov, F.N., Buriev, Z.T., & Abdurakhmonov, I.Y. (2015). Marker-assisted selection for cotton. In Proceedings of the Tashkent International Innovation Forum, Section Agriculture (pp. 260267). Tashkent: Tashkent International Innovation Forum.
[5] Dubey, A., Kumar, A., Malla, M.A., Chowdhary, K., Singh, G., Ravikanth, G., Sharma, S., Saati-Santamaria, Z., Menendez, E., & Dames, J.F. (2021). Approaches for the amelioration of adverse effects of drought stress on crop plants. Frontiers in Bioscience-Landmark, 26(10), 928-947. doi: 10.52586/4998.
[6] Esmaeili, N., Cai, Y., Tang, F., Zhu, X., Smith, J., Mishra, N., Hequet, E., Ritchie, G., Don Jones, D., Shen, G., Payton, P., & Zhang, H. (2021). Towards doubling fibre yield for cotton in the semiarid agricultural area by increasing tolerance to drought, heat and salinity simultaneously. Plant Biotechnology Journal, 19(12), 462-476. doi: 10.1111/pbi.13476.
[7] Fang, Y., & Xiong, L. (2015). General mechanisms of drought response and their application in drought resistance improvement in plants. Cellular and Molecular Life Sciences, 72(4), 673-689. doi: 10.1007/s00018-014-1767-0.
[8] Guo, J., Shi, G., Guo, X., Zhang, L., Xu, W., Wang, Y., Su, Z., & Hua, J. (2015). Transcriptome analysis reveals that distinct metabolic pathways operate in salt-tolerant and salt-sensitive upland cotton varieties subjected to salinity stress. Plant Science, 238, 33-45. doi: 10.1016/j.plantsci.2015.05.013.
[9] Kamburova, V., Salakhutdinov, I., & Abdurakhmonov, I.Y. (2022). Cotton breeding in the view of abiotic and biotic stresses: Challenges and perspectives. Tashkent: Academy of Sciences of Uzbekistan. doi: 10.5772/intechopen.104761.
[10] Liu, J., Qiu, G., Liu, C., Li, H., Chen, X., Fu, Q., Lin, Y., & Guo, B. (2022). Salicylic Acid, a multifaceted hormone, combats abiotic stresses in plants. Life, 12(6), 886-897. doi: 10.3390/life12060886.
[11] Loka, D.M., Derrick, M., Oosterhuis, D.M., & Ritchie, G.L. (2011). Water-deficit stress in cotton . In Stress physiology in cotton (pp. 37-72). Tennessee: The Cotton Foundation Cordova.
[12] Luo, L.J. (2010). Breeding for water-saving and drought-resistance rice (WDR) in China. Journal of Experimental Botany, 61(13), 3509-3517. doi: 10.1093/jxb/erq185.
[13] Manavalan, L.P., Guttikonda, S.K., Tran, L.S.P., & Nguyen, H.T. (2009). Physiological and molecular approaches to improve drought resistance in soybean. Plant and Cell Physiology, 50(7), 1260-1276. doi: 10.1093/pcp/pcp082.
[14] Munns, R., & James, R.A. (2003). Screening methods for salinity tolerance: A case study of tetraploid wheat. Plant and Soil, 253, 201-218. doi: 10.1023/A:1024553303144.
[15] Omidi, M., Khandan-Mirkohi, A., Kafi, M., Zamani, Z., Ajdanian, L., & Babaei, M. (2022). Biochemical and molecular responses of Rosa damascena mill. cv. Kashan to salicylic acid under salinity stress. BMC Plant Biology, 22, article number 373. doi: 10.1186/s12870-022-03754-y.
[16] Pessarakli, M. (2002). Physiological reactions of cotton (Gossypium hirsutum L.) to salt stress. In Handbook of plant and crop physiology (pp. 681-696). Boca Raton: CRC Press.
[17] Rakszegi, M., Darko, E., Lovegrove, A., Molnar, I., Lang, L., Bedo, Z., Molnar-Lang, M., & Shewry, P. (2019). Drought stress affects the protein and dietary fiber content of wholemeal wheat flour in wheat/Aegilops addition lines. PLoS One, 14(21), 18-22. doi: 10.1371/journal.pone.0211892.
[18] Saud, S., & Wang, L. (2022). Mechanism of cotton resistance to abiotic stress, and recent research advances in the osmoregulation related genes. Frontiers in Plant Science, 13, article number 972635. doi: 10.3389/fpls.2022.972635.
[19] Shermatov, S.E., Buriyev, Z.T., Ubaydullayeva, K.A., & Abdurakhmonov, I.Y. (2017). The ESKIMO1 gene regulates drought and salt tolerance in cotton. In Modern problems of genetics, genomics and biotechnology (pp. 89-90). Tashkent: Center of Genomics and Bioinformatics of the Academy of Sciences of the Republic of Uzbekistan.
[20] Singh, P., Indoliyaa, Y., Agrawala, L., Awasthia, S., Deeb, F., Dwived, S., Debasis, C., Pramod A., Pandey, V., Singh, N., Dhankherd, P., Kanta, S., Rudra, B., & Tripathi, D. (2022). Genomic and proteomic responses to drought stress and biotechnological interventions for enhanced drought tolerance in plants. Current Plant Biology, 29, article number 100239. doi: 10.1016/j.cpb.2022.100239.
[21] Syeed, S., Sehar, Z., Masood, A., Anjum, N.A., & Khan, N.A. (2021). Control of elevated ion accumulation, oxidative stress, and lipid peroxidation with salicylic acid-induced accumulation of glycinebetaine in salinity-exposed Vigna radiata L. Applied Biochemistry and Biotechnology, 193(20), 3301-3320. doi: 10.1007/s12010-021-03595-9.
[22] Yadav, T., Kumar, A., Yadav, R.K., Yadav, G., Kumar, R., & Kushwaha, M. (2020). Salicylic acid and thiourea mitigate the salinity and drought stress on physiological traits governing yield in pearl millet-wheat. Saudi Journal of Biological Sciences, 27(8), 2010-2017. doi: 10.1016/j.sjbs.2020.06.030.
[23] Zhang, F., Lu, F., Wang, Y., Zhang, Z., Wang, J., Zhang, K., Wu, H., Zou, J., Duan, Y., Ke, F., & Zhu, K. (2022). Combined transcriptomic and physiological metabolomic analyses elucidate key biological pathways in the response of two sorghum genotypes to salinity stress. Frontiers in Plant Science, 13. doi: 10.3389/fpls.2022.880373.
[24] Zhang, L., Ma, H., Chen, T., Pen, J., Yu, S., & Zhao, X. (2014). Morphological and physiological responses of cotton (Gossypium hirsutum L.) plants to salinity. PLoS One, 9(11), article number e112807. doi: 10.1371/journal.pone.0112807.
[25] Zhu, J.K. (2002). Salt and drought stress signal transduction in plants. Annual Review of Plant Biology, 53, 247273. doi: 10.1146/annurev.arplant.53.091401.143329.