Experimental identity of cereal drought-resistant genotypes based on the use of anthers as the integrated systems: problem statement | Экспериментальное выявление засухоустойчивых генотипов хлебных злаков на основе использования пыльников как интегрированных систем: постановка проблемы

Experimental identity of cereal drought-resistant genotypes based on the use of anthers as the integrated systems: problem statement | Экспериментальное выявление засухоустойчивых генотипов хлебных злаков на основе использования пыльников как интегрированных систем: постановка проблемы

2022

Kruglova, N.N.

English. Physiological drought is regarded as an abiotic stress factor, under the influence of which plants experience a long-term water shortage in the air and soil. Plant resistance to drought is the complex process regulated by many genetic and epigenetic factors. In recent years, when identifying drought-resistant genotypes of cereals for inclusion in the relevant breeding programs, the assessment of genotypes based on heat resistance in controlled experimental conditions (climatic chambers, phytotrons, greenhouses) at temperatures above optimal has been used. This allows modeling the effect of drought. This approach is methodologically justified, since the mechanisms of drought resistance and heat resistance are closely related. There is presents a critical review of the current state of research in the field of identity and evaluation of cytophysiological and molecular genetic indicators of cereal heat-resistant (and, therefore, drought-resistant) genotypes with the use of anthers as the most drought-sensitive generative organs. It is emphasized that when assessing the stress response of anthers to elevated air temperatures, it is important to apply a systematic approach to these generative organs developed on the basis of data from descriptive and experimental plant embryology, taking into account the critical stages of their development. The author describes the periodization of the development of the cereal anther as the complex integrated system, the elements of which (sporogenic tissue and wall tissues) develop in close relationship. When analyzing the responses of cereal anthers to the effect of high temperatures, attention is paid to their status in critical stages of development (corresponding to microsporocytes in the meiotic state and microspores in the premitotic state), when cells are particularly sensitive to the action of stress factors. The advantages of the omics approach to anthers in experimental conditions are considered; it makes it possible to identify genes of resistance to high temperatures for the purpose of molecular breeding of highly productive varieties based on drought resistance, as well as in the creation of drought-resistant transgenic plants.

Show more [+]

Less [-]

Russian. Физиологическая засуха - абиотический стресс-фактор, под действием которого растения испытывают длительный водный дефицит в воздухе и почве. Устойчивость растений к засухе регулируется многими генетическими и эпигенетическими факторами. При выявлении засухоустойчивых генотипов хлебных злаков для включения их в соответствующие селекционные программы применяется оценка генотипов по теплоустойчивости в контролируемых условиях (климатические камеры, фитотроны, теплицы) при температурах выше оптимальных, т.е. моделируется действие засухи. Это методологически оправдано, т.к. механизмы формирования засухоустойчивости и теплоустойчивости тесно связаны. Представлен критический обзор современного состояния исследований в области выявления и оценки цитофизиологических и молекулярно-генетических показателей теплоустойчивых (а значит, и засухоустойчивых) генотипов хлебных злаков с применением пыльников как наиболее чувствительных к засухе генеративных органов. При оценке стресс-реакции пыльников на повышенные температуры воздуха важно применять разработанный на основе данных описательной и экспериментальной эмбриологии растений системный подход к этим генеративным органам, с учетом критических стадий их развития. Изложена авторская периодизация развития пыльника злаков как сложной интегрированной системы, элементы которой (спорогенная ткань и ткани стенки) развиваются в тесной взаимосвязи. При анализе ответных реакций пыльников злаков на действие высоких температур уделено внимание их статусу в критических стадиях развития (соответствуют микроспороцитам в мейотическом состоянии и микроспорам в предмитотическом состоянии), когда клетки особенно чувствительны к действию стресс-факторов. Рассмотрены преимущества экспериментального omics подхода к пыльникам, который дает возможность выявить гены устойчивости к высоким температурам в целях молекулярной селекции высокопродуктивных сортов по признаку засухоустойчивости, а также в создании засухоустойчивых трансгенных растений.

Show more [+]

Less [-]

Bibliographic information

Таврический Вестник аграрной науки | Taurida Herald of the Agrarian Sciences

Issue

4

ISSN

2542-0720

Other Subjects

Resistencia a la sequia; Federacion de rusia; Resistencia genetica; Tolerance a la chaleur; Federation de russie; Genotype; Resistance genetique; Plante cerealiere; Resistance a la secheresse