Біологічні системи: теорія та інновації

Етилен і жирні кислоти як маркери стрес-стійкості озимої пшениці

С.В. Андрейченко, Б.О. Курчій, Алла Клепко
Завантажити статтю
Анотація

У аграрного сектора України існує ряд глобальних проблем, включаючи екологічні фактори, такі як зміна клімату, повені і посухи, які спричиняють пошкодження тканин рослин і значні втрати урожаю продовольчих культур. Суттєвою перешкодою розвитку аграрного господарства та продовольчої безпеки в Україні є біотичні фактори, зокрема патогенні бактерії, віруси та мікрогриби. Мікрогриби роду Fusarium є найбільш поширеними і агресивними збудниками фузаріозу зернових культур, особливо в пшениці. Ці перешкоди можна подолати впровадженням в агрономічну практику сортів пшениці, стійких до фузаріозу. Однак селекція пшениці на стійкість до фузаріозу шляхом традиційного багатовікового відбору є трудомісткою та дорогою. Тому пошук нових ефективних інструментів, які сприятимуть відбору рослин із бажаними характеристиками на ранніх етапах селекційних програм, є актуальним завданням. В лабораторних дослідженнях використовували сорти пшениці різної стійкості до абіотичних і біотичних факторів в польових умовах: стійкі, середньостійкі і нестійкі. Етилен і жирні кислоти визначали газохроматографічними методами. Виявлено закономірності синтезу етилену і жирних кислот різними за стійкістю до біотичних і абіотичних факторів сортами озимої пшениці. Стійкі сорти характеризуються суттєво більшим вмістом цих сполук в порівнянні із нестійкими. Аналогічна закономірність виявлена і по відношенню до вилягання рослин: чим більший вміст цих сполук, тим більша стійкість до вилягання. В даній статті викладено два методи оцінки стійкості озимої пшениці до абіотичних і біотичних стресів, які можуть бути імплементовані в програмах селекційного відбору

Ключові слова

озима пшениця; фузаріоз; етилен; жирні кислоти

ЦИТУВАТИ
Andreychenko, S., Kurchii, B., & Klepko, A. (2024). Ethylene and fatty acids as markers of stress resistance in winter wheat. Biological Systems: Theory and Innovation, 15(1), 84-90. https://doi.org/10.31548/biologiya15(1).2024.007
Використані джерела

[1] Ajdanian, L., Babaei, M., Arouiee, H., Nemati, H., Astatkie, T., & Lajayer, B.A. (2023). Chapter 6 – Role of ethylene in regulating physiological and molecular aspects of plants under abiotic stress. In A. Sharma, et al. (Eds). The Role of Growth Regulators and Phytohormones in Overcoming Environmental Stress (pp. 113-135). Cambridge: Academic Press. doi: 10.1016/B978-0-323-98332-7.00009-3.  

[2] Chen, Y., Kistler, H.C., & Ma, Z. (2019). Fusarium graminearum trichothecene mycotoxins: Biosynthesis, regulation, and management. Annual Review of Phytopathology, 57, 15-39. doi: 10.1146/annurev-phyto-082718-100318.

[3] Farber, C., Mahnke, M., Sanchez, L., & Kurouski, D. (2019). Advanced spectroscopic techniques for plant disease diagnostics. A review. Trends in Analytical Chemistry, 118, 43-49. doi: 10.1016/j. trac.2019.05.022.

[4] Hay, W.T., Anderson, J.A., McCormick, S.P., Hojilla-Evangelista, M.P., Selling, G.W., Utt, K.D., Bowman, M.J., Doll, K.M., Ascherl, K.L., Berhow, M.A., & Vaughan, M.M. (2022). Fusarium head blight resistance exacerbates nutritional loss of wheat grain at elevated CO2. Scientific Reports, 12(1), article number 15. doi: 10.1038/s41598-021-03890-9.  

[5] Impacts of Europe’s changing climate – 2008 indicator-based assessment. (2008).
​Retrieved from https://www.eea.europa.eu/publications/eea_report_2008_4/pp20-36CC2008l_ch1to4_IntroductoryChapters.pdf.

[6] International Climate Change Information and Research Programme. (n.d.). Retrieved from   https://www.haw-hamburg.de/en/ftz-nk/programmes-and-networks/iccirp/.

[7] Kryuchkova, L.O., Makoveychuk, T.I., Yavorska, V.K., & Kurchii, B.A. (2006). Salicylic acid content in the leaves of winter wheat seedlings of different resistance to phytopathogenes. Physiology and Biochemistry of Cultivated Plants, 38(1), 45-52.Retrieved from https://irbis-nbuv.gov.ua/publ/REF-0000178318.

[8] Kurchii, V.M., & Kurchii, B.A. (2000). Decomposition of acetylcholine with ethylene formation in vitro. Possible free radical mechanism of acetylcholine action. Ukrainian Biochemical Journal, 72(3),   69-72. Retrieved from https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/11200478/.

[9] Liljenberg, C., & Kates, M. (1985). Changes in lipid composition of oat root membranes as a function of water-deficit stress. Canadian Journal of Biochemistry and Cell Biology, 63(2), 77-84. doi: 10.1139/o85-011.

[10] Lim, G.H., Singhal, R., Kachroo, A., & Kachroo, P. (2017). Fatty acid- and lipid-mediated signaling in plant defense. Annual Review of Phytopathology, 55, 505-536. 
doi: 10.1146/annurev-phyto-080516-035406.

[11] Miedaner, T., & Juroszek, P. (2021). Climate change will influence disease resistance breeding in wheat in Northwestern Europe. Theoretical and Applied Genetics, 134(6), 1771-1785. doi: 10.1007/s00122-021-03807-0.

[12] Stakeholders say global burden of crop loss would help direct future agricultural policy and practice. (2021). Retrieved from https://agrilinks.org/post/stakeholders-say-global-burden-crop-loss-would-help-direct-future-agricultural-policy-and.

[13] Timmusk, S., Nevo, E., Ayele, F., Noe, S., & Niinemets, Ü. (2020). Fighting Fusarium pathogens in the era of climate change: A conceptual approach. Pathogens, 28(9), article number 419. doi: 10.3390/pathogens9060419.  

[14] UN’s the 2030 Agenda for sustainable development. (n.d.). Retrieved from https://sdgs.un.org/2030agenda.    

[15] Wilson, W., Dahl, B., & Nganje, W. (2018). Economic costs of Fusarium head blight, scab and deoxynivalenol. World Mycotoxin Journal, 11(2), 291-302. 
doi: 10.3920/WMJ2017.2204.     

[16] Xiao, R., Zou, Y., Guo, X., Li, H., & Lu, H. (2022). Fatty acid desaturases (FADs) modulate multiple lipid metabolism pathways to improve plant resistance. Molecular Biology Reports, 49, 9997-10011. doi: 10.1007/s11033-022-07568-x.