Растворимые углеводы и холодовая акклимация растений

Abstract

Белявская Н.А., Федюк О.М., Золотарева Е.К. Растворимые углеводы и холодовая акклимация растений. Растворимые углеводы, являясь продуктами фотосинтеза, депо для кратковременного запасания энергии, источниками углерода и компонентами для синтеза олиго- и полисахаридов, принимают участие в ключевых физиологических, биохимических и молекулярно-генетических процессах, обеспечивающих рост, развитие, размножение и защиту от неблагоприятных биотических и абиотических факторов, среди которых важное место занимает холодовой стресс. Хотя глобальная температура Земли постепенно повышается, заморозки и случаи похолодания становятся более частыми во всем мире. В обзоре обсуждается влияние холода на всех уровнях организации растения, в результате которого проявляются функции растворимых углеводов в качестве криопротекторов, осмолитов, антиоксидантов и сигнальных молекул. В холодовой акклимации растений принимает участие весь комплекс компонентов сетей, обеспечивающих метаболизм растворимых углеводов, включая ферменты, транспортеры, гены, транскрипционные факторы и т.д. Методами геномики и генной инженерии, позволившими трансформировать определенные гены, путем изменения углеводного обмена, транспорта углеводов и/или их сигналинга, были достигнуты определенные успехи в области создания новых холодоустойчивых сортов растений, что может служить важной предпосылкой для повышения урожайности сельскохозяйственных растений в зонах с нестабильными погодными условиями.

N.A. Belyavskaya, O.M. Fediuk, E.K. Zolotareva. Soluble carbohydrates and plant cold acclimation. Soluble carbohydrates, being the products of photosynthesis, short-term depot for energy storage, carbon sources and components for the synthesis of oligo- and polysaccharides, take part in key physiological, biochemical and molecular genetic processes that ensure growth, development, reproduction and protection against adverse biotic and abiotic factors, among which cold stress occupies an important place. Although the Earth‟s global temperature is gradually rising, frosts and cold weather are becoming more frequent all over the world. The review discusses the effects of cold at all levels of plant organization, as a result of which the functions of soluble carbohydrates as cryoprotectors, osmolytes, antioxidants, and signaling molecules are manifested. The whole complex of network components providing soluble carbohydrates metabolism, including enzymes, transporters, genes, transcription factors, etc., takes part in the cold acclimation of plants. By the methods of genomics and genetic engineering, which allowed the transformation of certain genes to modificate carbohydrate metabolism, carbohydrate transport and/or their signaling, certain successes have been achieved in the field of creating new cold-resistant plant varieties, which can serve as an important prerequisite for increasing the yield of agricultural plants in areas with unstable weather conditions.

Н.О. Білявська, О.М. Федюк, О.К. Золотарьова. Розчинні вуглеводи і холодова аклімація рослин. Розчинні вуглеводи, які є продуктами фотосинтезу, депо для короткочасного запасання енергії, джерелами вуглецю і компонентами для синтезу оліго- і полісахаридів, беруть участь в ключових фізіологічних, біохімічних і молекулярно-генетичних процесах, що забезпечують ріст, розвиток, розмноження і захист від несприятливих біотичних і абіотичних чинників, серед яких важливе місце посідає холодовий стрес. Хоча глобальна температура Землі поступово підвищується, заморозки і випадки похолодання стають частішими в усьому світі. В огляді обговорюється вплив холоду на всіх рівнях організації рослини, в результаті якого виявляються функції розчинних вуглеводів як кріопротекторів, осмолітів, антиоксидантів і сигнальних молекул. У холодовій аклімації рослин бере участь весь комплекс компонентів мереж, що забезпечують метаболізм розчинних вуглеводів, включаючи ферменти, транспортери, гени, транскрипційні фактори і т. ін. Методами геноміки та генної інженерії, що дозволили трансформувати певні гени, змінюючи вуглеводний обмін, транспорт вуглеводів і/або їх cигналінг, були досягнуті певні успіхи в галузі створення нових холодостійких сортів рослин, що може служити важливою передумовою для підвищення урожайності сільськогосподарських рослин в зонах з нестабільними погодними умовами.