Холодовой стресс остаётся одной из ключевых экологических проблем, существенно ограничивающих выращивание риса, особенно на ранних стадиях развития растений. Понижение температуры повреждает формирование листьев и корневой системы, вызывает увядание рассады и может приводить к её гибели, что в итоге снижает урожайность. При этом механизмы координации реакции разных органов риса на холод до сих пор оставались недостаточно изученными.
Новое исследование, опубликованное 19 мая в журнале Plant Physiology and Biochemistry, провели учёные из Сишуанбаньского тропического ботанического сада (XTBG) Китайской академии наук. Работа раскрывает молекулярные и физиологические механизмы реакции на холод у специализированной линии риса, полученной из дикого вида Oryza rufipogon. Полученные данные позволяют точнее понять, как листья и корни по-разному реагируют на низкие температуры и какие процессы определяют устойчивость растения.
Для эксперимента исследователи создали интрогрессионные линии на основе культурного сорта Dianjingyou 1 (DJY1). Среди полученных образцов была выделена линия J876, которая использовалась для анализа устойчивости на стадии рассады. Фенотипическое наблюдение показало, что J876 значительно более чувствительна к холодовому стрессу по сравнению с DJY1.
Сравнение двух линий на раннем этапе развития выявило различия в физиологических, биохимических и молекулярных реакциях. Эти данные указывают на наличие координированных регуляторных механизмов в листьях и корнях, которые участвуют в адаптации к низким температурам.
При воздействии холода у линии J876 фиксировалось повышенное накопление активных форм кислорода (АФК). Одновременно снижалась активность антиоксидантных ферментов, что свидетельствовало о слабой защите от окислительного стресса. В ходе работы исследователи выделили метаболизм фенилпропаноидов как один из ключевых путей вторичного обмена, участвующих в реакции риса на охлаждение.
Также установлено, что листья и корни, несмотря на общую стратегию реагирования на холод, демонстрируют разные метаболические модели. В листьях J876 подавлялся биосинтез флавоноидов, тогда как в корнях наблюдалась специфическая регуляция метаболизма галактозы.
Анализ показал, что нарушения в системе нейтрализации активных форм кислорода и сбои в метаболизме, связанном с формированием клеточной стенки, играют ключевую роль в чувствительности к холоду у линии J876. Особенно значимыми оказались изменения в синтезе флавоноидов в листьях и в обмене галактозы в корнях. Исследователи предполагают, что усиление этих органоспецифических механизмов может повысить устойчивость риса к низким температурам.
Как отметил Сюй Пэн из XTBG, реакция растений на холодовой стресс распределяется неравномерно между органами. Для создания более устойчивых сортов риса необходимо учитывать различия регуляторных сетей в листьях и корнях, особенно в процессах, связанных с балансом активных форм кислорода и поддержанием структуры клеточной стенки.
