Фізіологічні та молекулярні аспекти сольового стресу рослин

Abstract

Вивчення механізмів сольового стресу рослин набуває великого значення в сучасних умовах розвитку сільського господарства, кліматичних змін планети та продуктової кризи. Відповідь рослин на дію високих концентрацій солей є складною та комплексною і включає у себе велику кількість різних процесів, що мають бути чітко скоординованими. Вплив на рослини надмірних концентрацій солей призводить до осмотичного стресу та створює іонний дисбаланс завдяки накопиченню токсичних іонів Cl⁻ та особливо Na⁺. Сольовий стрес також негативно впливає на мінеральний гомеостаз ряду поживних макроелементів, а саме ²⁺ та K⁺. Прогрес у транскриптоміці, геноміці та молекулярній біології дозволив виявити нові родини генів, що беруть участь у формуванні відповіді на сольовий стрес рослиною. У цьому огляді описано найбільш вивчені та фундаментальні принципи солестійкості рослин, що обумовлюють іонний гомеостаз рослин, проведено детальний аналіз головних мембранних систем транспорту моновалентних іонів та їхньої ролі у сольовому стресі рослин. Розглянуто перспективи досліджень та напрямки для подальшого біотехнологічного та генетичного покращення солестійкості рослин.

Изучение механизмов солевого стресса растений имеет огромное значение в современных условиях развития сельского хазяйства, климатических изменений планеты и продуктового кризисна. Молекулярные механизмы ответа растений на действие высоких концентраций солей отличаются сложностью, комплексностью и включают в себя четкую координацию большого количества разнообразных процессов. Действие высоких концентраций солей приводит к накоплению токсичных ионов хлора и натрия в тканях растений, ионному дисбалансу и осмотическому шоку. Солевой стресс также негативно влияет на минеральный гомеостаз растения. В настоящем литературном обзоре описаны наиболее общие и фундаментальные принципы солеустойчивости растений. Проведен детальный анализ главных систем транспорта ионов и их роли в солевом стрессе растений. Рассмотрены перспективные направления исследований для дальнейшего биотехнологического и генетического улучшения солеустойчивости растений.

Due to the rising problem of salinity in modern agriculture, climate changes and global food crisis, the study of salinity stress is gaining the primary importance. The mechanism of plant response to salinity includes various processes that have to be coordinated. The high salinity leads to large accumulation of toxic ions (Na⁺, Cl⁻) in plant tissues, ion disequilibrium and hyperosmolarity. Salinity stress has a negative impact on plant nutrition and mineral homeostasis, particularly for ²⁺ and K⁺. The recent progress in trascriptomics, genomics and molecular biology has facilitated discoveries of new salt stress-related gene families. In this review the major fundamental principles of plant salt tolerance are described. Detailed analysis of main ion transport systems and their potential role in salinity stress is presented. The future perspective gene determinants, biotechnological and genetic strategies for enhancing salt tolerance in plants are discussed.