AGRIS - 

2021

Чумикина, Людмила Васильевна | Арабова, Лидия Ивановна | Колпакова, Валентина Васильевна | Топунов, Алексей Федорович

Растения испытывают различные биотические и абиотические стрессы, которые вызывают потери урожая во всем мире. Предотвращение потерь урожая под действием этих факторов приобретает особое значение. Для этого важно понимать механизмы как подавления, так и стимулирования прорастания семян и разработать технологии контроля покоя и развития семян, чтобы избежать нежелательного прорастания в колосьях. Технологии генного переключения могут быть использованы для решения этой и аналогичных проблем в развитии семян. Недавние исследования показали, что классические фитогормоны – ауксины, цитокинины, абсцизовая кислота, этилен, гиббереллины контролируют все этапы онтогенеза растений. Помимо классических фитогормонов существуют относительно новые – брассиностероиды, жасмонаты, стриголактоны, салицилаты, которые заслуживают рассмотрения в отдельном обзоре. Все вместе эти соединения являются важными объектами метаболической инженерии для получения стрессоустойчивых сельскохозяйственных культур. В данном обзоре мы суммировали роль фитогормонов в развитии растений и устойчивости к абиотическим стрессам. Привели экспериментальные данные по транспорту фитогормонов, взаимодействию между ними, в результате которого активность определенного гормона может быть либо усилена, либо подалена. Мы выделили основные связи фитогормонов с акцентом на реакцию растений на абиотические стрессы и показали, что эффект отдельного гормона зависит от соотношения с другими фитогормонами и метаболитами. Дополнительные исследования в этом направлении помогут объяснить различные реакции на стресс и предоставят инструменты по улучшению устойчивости растений к стрессу. | Plants experience a variety of biotic and abiotic stresses that cause crop losses worldwide. Preventing crop losses due to these factors is of particular importance. For this, it is important to understand the mechanisms of both suppressing and stimulating seed germination and to develop technologies for controlling seed dormancy and development in order to avoid unwanted germination in the ears. Gene switching technologies can be used to address this and similar problems in seed development. Recent studies have shown that classical phytohormones - auxins, cytokinins, abscisic acid, ethylene, gibberellins - control all stages of plant ontogenesis. In addition to the classic phytohormones, there are relatively new ones - brassinosteroids, jasmonates, strigolactones, salicylates, which deserve consideration in a separate review. Together, these compounds are important metabolic engineering targets for the production of stress-resistant crops. In this review, we have summarized the role of phytohormones in plant development and resistance to abiotic stresses. Experimental data were presented on the transport of phytohormones, the interaction between them, as a result of which the activity of a certain hormone can be either enhanced or suppressed. We have identified the main links of phytohormones with an emphasis on the response of plants to abiotic stresses and have shown that the effect of an individual hormone depends on the ratio with other phytohormones and metabolites. Additional research along these lines will help explain different stress responses and provide tools to improve plant stress tolerance.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2021

Чумикина, Людмила Васильевна | Арабова, Лидия Ивановна | Колпакова, Валентина Васильевна | Топунов, Алексей Федорович

Plants experience a variety of biotic and abiotic stresses that cause crop losses worldwide. Preventing crop losses due to these factors is of particular importance. For this, it is important to understand the mechanisms of both suppressing and stimulating seed germination and to develop technologies for controlling seed dormancy and development in order to avoid unwanted germination in the ears. Gene switching technologies can be used to address this and similar problems in seed development. Recent studies have shown that classical phytohormones - auxins, cytokinins, abscisic acid, ethylene, gibberellins - control all stages of plant ontogenesis. In addition to the classic phytohormones, there are relatively new ones - brassinosteroids, jasmonates, strigolactones, salicylates, which deserve consideration in a separate review. Together, these compounds are important metabolic engineering targets for the production of stress-resistant crops. In this review, we have summarized the role of phytohormones in plant development and resistance to abiotic stresses. Experimental data were presented on the transport of phytohormones, the interaction between them, as a result of which the activity of a certain hormone can be either enhanced or suppressed. We have identified the main links of phytohormones with an emphasis on the response of plants to abiotic stresses and have shown that the effect of an individual hormone depends on the ratio with other phytohormones and metabolites. Additional research along these lines will help explain different stress responses and provide tools to improve plant stress tolerance. | Растения испытывают различные биотические и абиотические стрессы, которые вызывают потери урожая во всем мире. Предотвращение потерь урожая под действием этих факторов приобретает особое значение. Для этого важно понимать механизмы как подавления, так и стимулирования прорастания семян и разработать технологии контроля покоя и развития семян, чтобы избежать нежелательного прорастания в колосьях. Технологии генного переключения могут быть использованы для решения этой и аналогичных проблем в развитии семян. Недавние исследования показали, что классические фитогормоны – ауксины, цитокинины, абсцизовая кислота, этилен, гиббереллины контролируют все этапы онтогенеза растений. Помимо классических фитогормонов существуют относительно новые – брассиностероиды, жасмонаты, стриголактоны, салицилаты, которые заслуживают рассмотрения в отдельном обзоре. Все вместе эти соединения являются важными объектами метаболической инженерии для получения стрессоустойчивых сельскохозяйственных культур. В данном обзоре мы суммировали роль фитогормонов в развитии растений и устойчивости к абиотическим стрессам. Привели экспериментальные данные по транспорту фитогормонов, взаимодействию между ними, в результате которого активность определенного гормона может быть либо усилена, либо подалена. Мы выделили основные связи фитогормонов с акцентом на реакцию растений на абиотические стрессы и показали, что эффект отдельного гормона зависит от соотношения с другими фитогормонами и метаболитами. Дополнительные исследования в этом направлении помогут объяснить различные реакции на стресс и предоставят инструменты по улучшению устойчивости растений к стрессу.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation

2020

Васильева, Юлия Сергеевна | Сбоева, Яна Викторовна | Боронникова, Светлана Витальевна | Чертов, Никита Валерьевич | Бельтюкова, Надежда Николаевна

Изучены 10 популяций Larix sibirica Ledeb., расположенные на Урале. Они характеризуются высокими показателями генетического разнообразия (Р95 = 0,951; HE = 0,202; ne = 1,471). Анализ генетической структуры изученных популяций L. sibirica показал, что показатель подразделенности популяций (GST) равен 0,297, большая часть генетического разнообразия десяти изученных популяций L. sibirica сосредоточена внутри популяций (70,3 %). Изученные популяции L. sibirica дифференцированы на четыре группы в соответствии с высотно-широтной зональностью региона исследований. Результаты исследования генетической структуры популяций лиственницы сибирской, проведенные с использованием различных методов (STRUCTURE 2.3.4, анализ главных координат – PСoA, SAMOVA 2.0), подтверждают подразделение десяти изученных популяций L. sibirica на горные (Ls1, Ls2, Ls6), предгорные (Ls9, Ls10), равнинные североуральские (Ls3, Ls4, Ls5) и равнинные среднеуральские (Ls7, Ls8). Тем не менее, генетическая индивидуальность девяти изученных популяций L. sibirica доказана с использованием программы STRUCTURE. Наименьшее генетическое расстояние отмечено между популяциями Ls3/Ls4 (DN = 0,028) и Ls1/Ls2 (DN = 0,034), наибольшее (DN = 0,263) – между популяциями Ls8 и Ls9. Генетическое расстояние не всегда отражает географическое расположение изученных популяций. На дендрограмме в некоторых случаях ближе оказались популяции, расположенные на большем географическом расстоянии друг от друга (Ls1 и Ls10), чем пространственно более близкие (Ls1 и Ls3). Исследование генетического разнообразия и дифференциации популяций хвойных видов растений важно для изучения содержания их смоляных кислот в разных условиях произрастания, в том числе и для содержания абсцизовой кислоты, характерной для L. sibirica, у деревьев с разными генотипами. | We studied 10 populations of Larix sibirica Ledeb. located in the Urals. They are characterized by high rates of genetic diversity (P95 = 0.951; HE = 0.202; ne = 1.471). An analysis of the genetic structure of the studied L. sibirica populations showed that the population subdivision index (GST) is 0.297, most of the genetic diversity of the ten studied L. sibirica populations is concentrated within the populations (70.3 %). The studied populations of L. sibirica are differentiated into four groups in accordance with the altitudinal-latitudinal zonality of the studied region. The results of a study of the genetic structure of Siberian larch populations, carried out using various methods (STRUCTURE 2.3.4, analysis of the main coordinates – PСoA, SAMOVA 2.0) confirm the division of ten studied L. sibirica populations into mountain ones (Ls1, Ls2, Ls6), foothill (Ls9, Ls10), Plain North Ural (Ls3, Ls4, Ls5) and Plain Central Ural (Ls7, Ls8). However, the genetic identity of the nine studied L. sibirica populations has been proven using the STRUCTURE program. The smallest genetic distance was observed between the populations Ls3 / Ls4 (DN = 0.028) and Ls1 / Ls2 (DN = 0.034), the largest one (DN = 0.263) was observed between the populations Ls8 and Ls9. Genetic distance does not always reflect the geographical location of the populations studied. In some cases,  populations located at a greater geographical distance from each other (Ls1 and Ls10) were closer on the dendrogram than spatially close ones (Ls1 and Ls3). The study of the genetic diversity and differentiation of populations of coniferous plant species is important for studying the content of their resin acids under different growing conditions, including the content of abscisic acid characteristic of L. sibirica in trees with different genotypes.

Show more [+]

Less [-]

Altai State University - Russian Federation