Вміст проліну у трансгенних ліній озимої пшениці з частковою супресією гена проліндегідрогенази в окремі фази вегетації

  • О. В. Дубровна Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Україна, 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 31/17 https://orcid.org/0000-0002-4884-7572
  • Г. О. Прядкіна Інститут фізіології рослин і генетики НАН України, Україна, 03022, м. Київ, вул. Васильківська, 31/17 https://orcid.org/0000-0002-4548-1747
DOI: https://doi.org/10.7124/FEEO.v38.1814
Ключові слова: пшениця, трансгенні рослини, вміст проліну, фази вегетації, зернова продуктивність

Анотація

Мета. Оцінка вмісту вільного проліну у трансгенних ліній озимої пшениці з частковою супресією гена проліндегідрогенази порівняно з вихідним генотипом у фотосинтезуючих і нефотосинтезуючих органах в окремі фази вегетації та його вплив на зернову продуктивність. Методи. Agrobacterium-опосередкована трансформація in planta; біохімічне визначення вмісту вільного проліну; математична статистика. Результати. Показано, що трансгенні рослини озимої пшениці накопичують пролін у значних кількостях за нестресових умов на різних стадіях вегетації, порівняно з нетрансгенними рослинами, що обумовлено частковою супресією гена катаболізму проліну. Перевищення його вмісту у прапорцевих листках рослин трансгенних ліній порівняно з вихідним генотипом у фазу початку колосіння і у фазу цвітіння було близьким – у 1,7–1,8 рази. Встановлено, що вміст цієї амінокислоти у коренях рослин як нетрансформованих, так і трансгенних ліній складав 60% від його значень у прапорцевих листках на стадії початку колосіння. Аналогічну закономірність вмісту проліну в коренях спостерігали також у фазу цвітіння. Висновки. Виявлено, що трансгенні рослини озимої пшениці з частковою супресією гена пролінлегідрогенази за нормальних умов накопичують більше проліну у листках порівняно з коренями на різних стадіях вегетації.

Посилання

Alvarez M. E., Savouré A., Szabados L. Proline metabolism as regulatory hub. Trends in Plant Science. 2022. Vol. 27 (1). P. 39–55. https://doi.org/10.1016/j.tplants.2021.07.009.

Atta N., Shahbaz M., Farhat F., Maqsood M. F., Zulfiqar U., Naz N., Ahmed M. M. Hassan N. U., Mujahid N., Mustafa A. E. M. A., Elshikh M. S., Chaudhary T. Proline-mediated redox regulation in wheat for mitigating nickel-induced stress and soil decontamination. Scientific Reports. 2024. Vol. 14 (1). P. 2184. https://doi.org/10.1038/s41598-024-52695-z.

Bates L. S., Waldren R. P., Teare I. D. Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant and Soils. 1973. Vol. 39. P. 205–207. https://doi.org/10.1007/BF00018060.

Dubrovna O. V., Mykhalska S. I., Komisarenko A. H. Genetic Modification of Wheat to Increase Its Drought Tolerance. Cytology and Genetics. 2025. Vol. 56 (3). P. 361–378. Retrieved from: https://cytgen.com/en/2025/60-83N3V59.htm.

Dubrovna O. V., Priadkina G. O., Mykhalska S. I., Komisarenko A. G. Drought-tolerance of transgenic winter wheat with partial suppression of the proline dehydrogenase gene. Regulatory Mechanisms in Biosystems. 2022. Vol. 13 (4). P. 385–392. https://doi.org/10.15421/022251.

Eser C., Soylu S., Ozkan H. Drought responses of traditional and modern wheats in different phenological stages. Field Crops Research. 2024. Vol. 305. P. 109201. https://doi.org/10.1016/j.fcr.2023.109201.

Ghosh U. K., Islam M. N., Siddiqui M. N., Cao X., Khan M. A. R. Proline, a multifaceted signalling molecule in plant responses to abiotic stress: understanding the physiological mechanisms. Plant Biology. 2022. Vol. 24 (2). P. 227–239. https://doi.org/10.1111/plb.13363.

Hasanuzzaman M., Mahmud J. A., Anee T. I., Nahar K. M., Islam T. Drought stress tolerance in wheat: Omics approaches in understanding and enhancing antioxidant defense abiotic stress-mediated sensing and signaling in plants: an omics perspective. In: Abiotic Stress-Mediated Sensing and Signaling in Plants: An Omics Perspective. Eds.: S. M. Zargar, M. Y. Zargar. Singapore : Springer Nature, 2018. P. 267–307. https://doi.org/10.1007/978-981-10-7479-0_10.

Kaur G., Asthir B., Bains N. Modulation of proline metabolism under drought and salt stress conditions in wheat seedlings. Indian Journal of Biochemistry and Biophysics. 2018. Vol. 55. P. 114–124. Retrieved from: http://nopr.niscpr.res.in/handle/123456789/44345.

Kolupaev Yu. E., Shkliarevskyi M. A. Accumulation of proline in vegetative organs of Triticum aestivum (Poaceae) under drought conditions in the early phases of development: a meta-analysis of data. Ukrainian Botanical Journal. 2025. 82 (4). P 277–290. https://doi.org/10.15407/ukrbotj82.04.277. [in Ukrainian]

Rehman A. U., Bashir F., Ayaydin F., Kóta Z. Páli T., Vass I. Proline is a quencher of singlet oxygen and superoxide both in in vitro systems and isolated thylakoids. Physiologia Plantarum. 2021. Vol. 172 (1). P. 7–18. https://doi.org/10.1111/ppl.13265.

Renzetti M., Bertolini E., Trovato M. Proline Metabolism Genes in Transgenic Plants: Meta-Analysis under Drought and Salt Stress. Plants. 2024. Vol. 13. P. 1913. https://doi.org/10.3390/plants13141913.

Saha D., Mishra K., Pattnayak C., Dey P., Singh M., Yadav M., Singh C., Singhal R. H. Wheat improvement for nutritional quality and abiotic stress tolerances. Discover Plants. 2025. Vol. 2. P. 333. https://doi.org/10.1007/s44372-025-00424-9.

Singhal R. K., Kumar V., Bose B. Improving the yield and yield attributes in wheat crop using seed priming under drought stress. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry. 2019. Vol. 8. P. 214–220.

Stasyk O. O., Kiriziy D. A., Pryadkina G. O., Sokolovska-Sergienko O. G., Shevchenko V. V., Bondarenko O. Yu., Makharynska N. M. Drought resistance of the photosynthetic apparatus and productivity of winter wheat. Kyiv : Interservice, 2025. 303 p. [in Ukrainian]