ВЛИЯНИЕ РНК-ИНТЕРФЕРЕНЦИИ ГЕНА ФИТОХРОМА А1 НА ЭКСПРЕССИИЮ ГЕНОВ УСТОЙЧИВОСТИ У ХЛОПЧАТНИКА

Камбурова В.С.; Шерматов Ш.Э.; Латыпова Э.А.; Маматкулова Г.Ф.; Маматкулова Ш.Х; Давлатбоева Ш.А.

ВЛИЯНИЕ РНК-ИНТЕРФЕРЕНЦИИ ГЕНА ФИТОХРОМА А1 НА ЭКСПРЕССИИЮ ГЕНОВ

УСТОЙЧИВОСТИ У ХЛОПЧАТНИКА

Камбурова В. С.

Заведующий лабораторией Центра геномики и биоинформатики Академии наук Республики Узбекистан Кандидат биологических наук Шерматов Ш.Э. Заведующий лабораторией Центра геномики и биоинформатики Академии наук Республики Узбекистан Кандидат биологических наук Латыпова Э.А.

Доцент кафедры биологии, биологические технологии и ветеринарно-санитарной экспертизы Пензенского государственного аграрного университета

Маматкулова Г.Ф. Младший научный сотрудник Центра геномики и биоинформатики Академии наук Республики Узбекистан Маматкулова Ш.Х. Стажер-исследователь Центра геномики и биоинформатики Академии наук Республики Узбекистан Давлатбоева Ш.А.

Лаборант

Центра геномики и биоинформатики Академии наук Республики Узбекистан

EFFECT OF RNA INTERFERENCE OF PHYTOCHROME A1 GENE ON EXPRESSION OF

RESISTANCE GENES IN COTTON

Kamburova V.

Center of genomics and bioinformatics of the Academy of Sciences of Uzbekistan Head oh Laboratory, PhD in biology Shermatov Sh.

Center of genomics and bioinformatics of the Academy of Sciences of Uzbekistan Head of Laboratory, PhD in biology Latypova E.

Associate Professor of the Department of Biology, Biological Technologies and veterinary and sanitary examination Penza State Agrarian University Mamatkulova G. Junior Researcher Center of genomics and bioinformatics of the Academy of Sciences of Uzbekistan Mamatkulova Sh. Research Assistant Center of genomics and bioinformatics of the Academy of Sciences of Uzbekistan Davlatboeva Sh. Laboratory assistant Center of genomics and bioinformatics of the Academy of Sciences of Uzbekistan

Аннотация

Хлопчатник - одна из важнейших сельскохозяйственных культур с натуральными волокнами. В течение своей жизни он сталкивается с рядом биотических и абиотических стрессов, среди которых засоление стало одной из основных угроз для устойчивого производства хлопчатника во всем мире. В связи с этим проблема создания солеустойчивых сортов и линий сельскохозяйственных культур, включая хлопчатник, является одной из актуальных задач современной селекции. Кроме того, известно, что для минимизирования окислительного повреждения, вызванного продуцированием активных форм кислорода во время солевого стресса, растения имеют сложную систему взаимосвязанных механизмов, включающую антиоксидантные ферменты, осмолиты и некоторые неферментативные антиоксиданты. В связи с этим, в данной статье представлены данные по влиянию РНК-интерференции гена фитохрома А1 на уровень экспрессии основных генов устойчивости хлопчатника.

Abstract

Cotton is one of the most important natural fiber crops. During its life, it faces a number of biotic and abiotic stresses, among which salinization has become one of the main threats to sustainable cotton production worldwide. In this regard, the problem of creating salt-tolerant varieties and lines of agricultural crops, including cotton, is one of the urgent tasks of modern breeding. In addition, it is known that to minimize oxidative damage caused by the production of reactive oxygen species during salt stress, plants have a complex system of interrelated mechanisms, including antioxidant enzymes, osmolytes, and some non-enzymatic antioxidants. In this regard, this article presents data on the effect of RNA interference of the phytochrome A1 gene on the level of expression of the main resistance genes in cotton.

Ключевые слова: РНК-интерференция, хлопчатник, устойчивость, экспрессия генов.

Keywords: RNA interference, cotton plant, resistance, gene expression.

Введение. В настоящее время по оценкам экспертов около 45 миллионов гектаров орошаемых земель засолены, что приводит к потерям в 27,3 миллиарда долларов США в год (Anschutz et al. 2014; Pandey et al. 2019; Sharif et al. 2019). По оценкам, 20% обрабатываемых земель во всем мире и 33% орошаемых сельскохозяйственных угодий подвержены засолению, и эта площадь ежегодно увеличивается на 10 процентов. Прогнозируется, что к 2050 году более 50% пахотных земель будет засолено (Jamil et al. 2011; Volkov, Beilby 2017; van Zelm et al. 2020). Неправильная практика управления, использование некачественной оросительной воды и отсутствие надлежащей дренажной системы - основные причины проблем засоления почв (Hossain 2010). Для борьбы с этой стрессовой ситуацией необходимо понимание реакции сельскохозяйственных культур на стресс из-за засоления и определение генотипов, способных выдерживать стресс, чтобы усилить селекционную программу каждой культуры.

Хлопчатник - одна из важнейших сельскохозяйственных культур с натуральными волокнами, используемая в качестве пищевого масла и биотоплива. В течение своей жизни он сталкивается с рядом биотических и абиотических стрессов, среди которых засоление стало одной из основных угроз для устойчивого производства хлопчатника во всем мире. Засоленные почвы определяются как электрическая проводимость насыщенного пастообразного экстракта с почвами, имеющими электрическую проводимость насыщенного экстракта (ECe) выше 4 дСм х м-1 при 25° C (Sharif et al. 2019). Хлопчатник является умеренно солеустойчивой культурой с пороговым уровнем засоления 7,7 дСм х м-1 (Zhang et al. 2013). Солевой стресс нарушает осмотический и ионный гомеостаз на клеточном уровне, подавляет фотосинтез, снижает клеточную энергию и приводит к окислительно-восстановительному дисбалансу. Следовательно, ингибированный фотосинтез нарушает клеточный метаболизм, что приводит к аномальному росту растений (Zhang et al. 2016).

Для минимизирования окислительного повреждения, вызванного продуцированием АФК во время солевого стресса, растения имеют сложную систему взаимосвязанных механизмов, включающую антиоксидантные ферменты, осмолиты и некоторые неферментативные антиоксиданты (Sharif et al. 2019; Mishra et al. 2019; van Zelm et al. 2020).

Для снижения негативных эффектов солевого стресса на растения используют два взаимодополняющих подхода: создание солеустойчивых сортов и улучшение агротехнологических приемов (van Oosten et al. 2017; Ma et al. 2019; Sharif et al. 2019; de Vasconcelos, Chaves 2019; Rouphael, Colla 2020).

Следовательно, понимание генетических и геномных механизмов солеустойчивости позволяет разрабатывать как новые устойчивые сорта, под и агрономичские примеы, повышающие устойчивость.

В связи с этим, на следующем этапе мы пре-приняли попытку провести сравнительное исследования изменения экспрессии ключевых генов, определяющих как развитие волокна и урожайность, так и устойчивость хлопчатника к абиотическим стрессам, у сорта хлопчатника Порлок-4 в условиях модельного солевого стресса.

Материалы и методы.

Объект исследования и дизайн эксперимента.

Объектом исследования служили ген-нокаут-ные сорта и линии хлопчатника Gossypium hirsutum L. Эксперименты проводили на растениях, выращенных в условиях фитотрона.

В лабораторных условиях растения выращивали в стандартных условиях фитотрона. Предварительно обработанные и стерилизованные семена хлопчатника Gossypium hirsutum L. были посажены в стерильную питательную среду. Семена инкубировали в условиях темноты и при температуре 280 С в течение трех дней. Через три дня чашки Петри с проросшими семенами переводили в фотопериодичные условия свет/темнота с продолжительностью 16/8 часов, соответственно. При этом мощность света равнялась 5000 люкс. После появления

3-4 настоящих листочков растения переводили в почву. Все растения подвергались генетической верификации для подтверждения наличия RNAi конструкции.

Выделение тотальной РНК и синтез кДНК.

Тотальную РНК выделяли из листьев трех независимых растений каждого варианта с использованием набора RNeasy Mini Kit (Qiagen, Германия) в соответствии с инструкциями производителя и элюировали водой, свободной от нуклеаз. Чистота РНК была проверена присутствием и интенсивностью рибосомальной РНК в 1% агарозном геле, содержащим 2,2 М формальдегида в присутствии бромистого этидия. Для очищения образцов от примесей ДНК образцы РНК были обработаны набором Turbo DNase kit (Ambion, США), не содержащим РНКазу, согласно инструкции производителя и были очищены дополнительным этапом очистки с помощью фенол-хлороформа (5:1; Ambion) и преципитации этанолом. Концентрация общей РНК измерялась на спектрофотометре (GENESYS 10UV, Thermo Scientific, USA).

Для анализа целевых генов с помощью обратной транскрипции (RT-PCR), комплементарная ДНК (кДНК) была синтезирована из общей РНК образцов хлопчатника с помощью обратной тран-скриптазы с использованием набора для синтеза кДНК SuperScript® III First-Strand Synthesis System (Thermo Fisher, США) в соответствии с инструкциями производителя.

Таблица 1.

Праймеры, использованные для количественного RT-PCR._

№ Название праймера Праймерная последовательность (5' >3) Кодируемый белок

1. Gh NCED5 F TGGAACGCTTGGGAGGAG NCED5 (9-цис-эпоксикаротиноид диоксигеназа)

2. Gh NCED5 R TCGGCAATGGCGAGATAA

3. Gh CYP707A F GGTGTCCCTGTGTGATGATT CYP707A (ABA 8'-гидроксилаза)

4. Gh CYP707A R TGCCCAACATCCTCTCTTTAC

5. Gh GH3.17 F AAAGGCAGTGACAAAGGCAAA GH3.17 (индол-3-уксусная кис-лота-амидосинтетаза)

6. Gh GH3.17 R TTCTTCCACCGTGGAGCAAC

7. Gh IAA27 F TGGGAATATTGCTCCAGCTTCA IAA27 (ауксин--чувствительный белок IAA27)

8. Gh IAA27 R AGGGTGAGAAGCCATCGTATTC

9. Gh SOT5 F CTTTGGCACTTCACGAACAAG SOT5 (цитозольная сульфотранс-фераза 5)

10. Gh SOT5 R AACTCACGCCTCTGGTAAAC

11. Gh LOX3.1 F CCATAACCGCGACCTTAACT LOX3.1 (линолеат 13S-липоксиге-наза 3-1)

12. Gh LOX3.1 R CGGCAACTTCTTCACTGTTTC

13. Gh OPR3 F GCTTACGGGCAAACCGAATC OPR3 (12-оксо-фито-диеноатре-дуктаза 3)

14. Gh OPR3 R AGGCGGCCGTAAGATACAAG

15. Gh ICS1 F ATCGAGTGGCTCCATGCTCAAC ICS1 (изохоризмат-синтаза 2)

16. Gh ICS1 R CGGCGGCACCAACAAGATTATG

17. Gh SOD F CATCTCTCACGCACTCTGTC SOD (цитозольная супероксиддис-мутаза)

18. Gh SOD R CCTTAGCCATTTCTGTCTGTG

19. Gh APX F TCGTTGCCGTTGAGATTAC APX (цитозольная аскорбатперок-сидаза)

20. Gh APX R TGGTAGCATCAGGAAGACG

21. Gh CAT1 F TGATAAGTTGCTCCAGACTCG CAT1 (каталаза изоформа 1)

22. Gh CAT1 R CTTCGTGGTGATTGTTGTGA

23. Gh POD1 F CCAATCTGGGTCCGGCAAACC POD1 (пероксидаза изоформа 1)

24. Gh POD1 R CCAGGGGTCCCGTCACGTTT

25. Gh GPX F CAGTGCATTGTGGAAGGCAGGAA GPX (глутатион-пероксидаза)

26. Gh GPX R GGGAGGCGTCTTCAGCCATGT

27. Gh GR F CAGTGCATTGTGGAAGGCAGGAA GR (глутатион-редуктаза)

28. Gh GR R GGGAGGCGTCTTCAGCCATGT

29. Gh P5CS F AGTCTCGACCCGATGCTCTTG P5CS (А1-пирролин-5-карбоксилат синтаза)

30. Gh P5CS R TTTGCCACCTTTGAGCAATAGG

31. Gh SPS F CCTGCCTCTTTCATGTTCAA SPS (сахарозо-фосфатсинтаза)

32. Gh SPS R CAGTCCTACTCGCTACTTCGTG

Проведение количественного RT-ПЦР. Реакция одношаговой обратной транскрипции (RT-PCR) была проведена с использованием набора LightCycler® 480 RNA Master Hydrolysis Probes согласно инструкции производителя (Roche). Для определения экспрессии гена использован метод количественной ПЦР с обратной транскрипцией с использованием определения ампликонов на основе SYBR Green и набора LightCycler® 480 SYBR Green I Master (Roche). Количественный ПЦР с обратной транскрипцией был проведен на приборе LightCycler480 Instrument II со следующим циклическим профилем: 95° С в течение 5 мин, затем 45 циклов: 10 с при 95° С, 15 с при 60° С и 15 с при 72° С. Каждая реакционная смесь qRT-PCR содержала 10 мкл SYBR Green I Master (Roche, Швейцария), 1 мкл прямого праймера (10 мкМ), 1 мкл обратного праймера (10 мкМ), 2 мкл кДНК (4-кратное разбавление) и 6 мкл ddH2O. Транскрипт гена убиквитина 7 хлопчатника (Gh_UBQ7) использовали для нормализации уровней экспрессии продуктов QT-ПЦР. Все реакции были выполнены с тремя техническими повторностями. Метод 2-AACt был использован для расчета относительной экспрессии дифференциально экспрессированных генов (Livak, Schmittgen 2001).

В работе были использованы праймеры для RT-PCR, представленные в таблице 1.

33. Gh SuSy F GGCTTTTTCTTGTCCGACCATA SuSy (сахарозо-синтаза)

34. Gh SuSy R AAAGGAAGAGGCGGGTTTTCC

35. Gh FAD2 F ATTTCGGGGTGTTGAACAAAGTGTT FAD2 (А-12 олеат десатураза)

36. Gh FAD2 R CCCTCCACATTGCCTTGTAAATC

37. Gh PSY2 F GCCGCATTAGCCCTCGGAATT PSY2 (фитоенсинтаза 2)

38. Gh PSY2 R CATCGTCCGACAGTCCGAACT

39. Gh LHCB1.3 F ATGTTCGGGTTCTTCGTTCAG LHCB1.3 (связывающий хлорофилл а-Ь белок LHCП типа 1)

40. Gh LHCB1.3 R GGGACAAAGTTGGTGGCATAG

41. GhNRF TGGTATGGTATTCGAGCACCCA NR (нитратредуктаза)

42. GhNRR GTCGTAGATATGACCATGGAC

43. Gh PHT1 F CGAGTTGCCAAGGCTCAAAC PHT1 (транспортер неорганического фосфата 1-5)

44. Gh PHT1 R GTGTTCGATGAAAGCGACCG

45. Gh CESA2 F CGAAAGATGGCCCTGTACTAGAAA CESA2 (каталитическая субъединица 2 целлюлозосинтазы А)

46. Gh CESA2 R GCCAAAGCTACTGCTTCATTCAA

Статистический анализ данных. Все данные были подвергнуты дисперсионному анализу (ANOVA) с использованием пакета программ OriginPro 7.0. Данные представлены как средняя ± стандартная ошибка из 3 биологических и 3 технических повторов. Значимость различий между средними значениями определяли с помощью теста Туки. Различия в P < 0,05 считались значимыми.

Результаты и обсуждение. В настоящее время засоленность почв является одним из основных факторов, снижающих урожайность большинства сельскохозяйственных культур, включая хлопчатник (Sharif et al. 2019; Pandey et al. 2019; van Zelm et al. 2020). Это явление усиливается как климатическими изменениями, так и интенсификацией агрономических технологий. Несмотря на то, что хлопчатник имеет относительную устойчивость к засолению, солевой стресс оказывает отрицательное

воздействие на все основные физиологические и фенотипические параметры растения, включая основной признак - качество волокна (Sharif et al. 2019; Pandey et al. 2019; van Zelm et al. 2020). В связи с этим, создание солеустойчивых сортов хлопчатника является актуальной проблемой современной селекционной работы. Кроме того, понимание генетических и геномных механизмов со-леустойчивости позволяет разрабатывать как новые устойчивые сорта, под и агрономичские примеы, повышающие устойчивость.

В связи с этим, было проведено сравнительное исследование изменения экспрессии ключевых генов, определяющих как развитие волокна и урожайность, так и устойчивость хлопчатника к абиотическим стрессам, у ген-нокаутных сортов и линий хлопчатника (табл. 2).

Таблица 2

Экспрессия генов в листьях различных линий и сортов хлопчатника

Название ге- Кокер-312 Ноль сегре- Т1_7 Тэ1_10 Наманган Порлок-4

нов гант

Gh NCED5 1,00 ± 0,01 1,54 ± 0,04 4,32 ± 0,09 3,27 ± 0,08 1,44 ± 0,04 2,3 ± 0,09

Gh CYP707A 1,00 ± 0,01 0,79 ± 0,01 0,47 ± 0,08 0,58 ± 0,07 0,8 ± 0,01 0,67 ± 0,08

Gh GH3.17 1,00 ± 0,01 1,42 ± 0,03 4,25 ± 0,08 3,19 ± 0,06 1,32 ± 0,03 2,12 ± 0,08

Gh IAA27 1,00 ± 0,01 1,23 ± 0,01 3,98 ± 0,06 3,85 ± 0,05 1,13 ± 0,01 1,93 ± 0,06

Gh SOT5 1,00 ± 0,01 1,32 ± 0,04 4,79 ± 0,04 3,67 ± 0,04 1,22 ± 0,04 2,73 ± 0,04

Gh LOX3.1 1,00 ± 0,01 0,69 ± 0,02 0,38 ± 0,07 0,46 ± 0,06 0,74 ± 0,02 0,58 ± 0,07

Gh OPR3 1,00 ± 0,01 1,41 ± 0,03 5,46 ± 0,09 4,34 ± 0,09 1,31 ± 0,03 3,41 ± 0,09

Gh ICS1 1,00 ± 0,01 1,38 ± 0,04 5,57 ± 0,06 4,45 ± 0,06 1,28 ± 0,04 3,52 ± 0,06

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Gh SOD 1,00 ± 0,01 1,39 ± 0,02 4,62 ± 0,09 3,65 ± 0,08 1,49 ± 0,02 2,52 ± 0,09

Gh APX 1,00 ± 0,01 1,28 ± 0,04 4,21 ± 0,06 3,19 ± 0,06 1,18 ± 0,04 2,15 ± 0,06

Gh CAT1 1,00 ± 0,01 1,23 ± 0,01 4,05 ± 0,06 3,11 ± 0,06 1,13 ± 0,01 1,98 ± 0,06

Gh POD1 1,00 ± 0,01 1,31 ± 0,03 4,38 ± 0,07 3,43 ± 0,07 1,21 ± 0,03 2,35 ± 0,07

Gh GPX 1,00 ± 0,01 1,34 ± 0,05 4,12 ± 0,05 3,04 ± 0,05 1,14 ± 0,05 2,08 ± 0,05

Gh GR 1,00 ± 0,01 1,27 ± 0,03 4,23 ± 0,08 3,32 ± 0,08 1,17 ± 0,03 2,26 ± 0,08

Gh P5CS 1,00 ± 0,01 1,31 ± 0,02 3,24 ± 0,06 4,33 ± 0,06 1,21 ± 0,02 3,45 ± 0,06

Gh SPS 1,00 ± 0,01 1,25 ± 0,03 4,22 ± 0,05 3,17 ± 0,05 1,15 ± 0,03 2,14 ± 0,05

Gh SuSy 1,00 ± 0,01 1,28 ± 0,01 4,29 ± 0,04 3,18 ± 0,04 1,18 ± 0,01 2,22 ± 0,04

Gh FAD2 1,00 ± 0,01 1,19 ± 0,01 3,24 ± 0,06 2,21 ± 0,05 1,09 ± 0,01 1,18 ± 0,06

Gh PSY2 1,00 ± 0,01 1,21 ± 0,04 4,58 ± 0,05 3,56 ± 0,05 1,11 ± 0,04 2,54 ± 0,05

Gh LHCB1.3 1,00 ± 0,01 1,33 ± 0,02 4,81 ± 0,08 3,79 ± 0,08 1,23 ± 0,02 2,77 ± 0,08

Gh NR 1,00 ± 0,01 1,24 ± 0,03 5,21 ± 0,02 4,23 ± 0,02 1,14 ± 0,03 3,15 ± 0,02

Gh PHT1 1,00 ± 0,01 1,42 ± 0,01 4,63 ± 0,04 3,54 ± 0,04 1,32 ± 0,01 2,56 ± 0,04

Gh CESA2 1,00 ± 0,01 1,53 ± 0,05 5,09 ± 0,06 3,98 ± 0,06 1,43 ± 0,05 3,01 ± 0,06

Уровни экспрессии генов были нормализованы с использованием гена убиквитина Gh_UBQ7 в качестве эталона. За 1 был принят уровень экспрессии соответствующего гена линии Кокер-312. Значение Р < 0,05. Названия генов приведены в табл. 1.

При этом анализ данных количественного ПЦР показал, что у ген-нокаутных линий и сортов хлопчатника экспрессия генов NCED5 (9-цис-эпок-сикаротиноид диоксигеназа), GH3.17 (индол-3-ук-сусная кислота-амидосинтетаза), IAA27 (ауксин-чувствительный белок IAA27), SOT5 (цитозольная сульфотрансфераза 5), OPR3 (12-оксо-фито-диено-атредуктаза 3), ICS1 (изохоризмат-синтаза 2), SOD (цитозольная супероксиддисмутаза), APX (цито-зольная аскорбатпероксидаза), CAT1 (каталаза изо-форма 1), POD1 (пероксидаза изоформа 1), GPX (глутатион-пероксидаза), GR (глутатион-редук-таза), P5CS (А1-пирролин-5-карбоксилат синтаза), SPS (сахарозо-фосфатсинтаза), SuSy (сахарозо-син-таза), FAD2 (Л-12 олеат десатураза), PSY2 (фитоен-синтаза 2), LHCB1.3 (связывающий хлорофилл a-b белок LHCII типа 1), NR (нитратредуктаза), PHT1 (транспортер неорганического фосфата 1-5), CESA2 (каталитическая субъединица 2 целлюлозосинтазы А) была статистически выше, чем у исходного сорта Кокер-312 и сорта Наманган-77, полученного методами традиционной селекции (табл. 3.2). В то время так экспрессия генов CYP707A (ABA 8'-гид-роксилаза) и LOX3.1 (линолеат DS-липоксигеназа 3-1) как у традиционного сорта Наманган-77, так и у ген-нокаутных линий и сортов хлопчатника была снижена. При этом у ген-нокаутной линии Ti_7 уровень экспрессии этих двух генов был снижен более значительно (табл. 2).

При этом уровень экспрессии генов биосинтеза фитогромонов у ген-нокаутных линий Т1_7 варьировал от 3,98 ± 0,06 до 5,57± 0,06, Тэ1_ю - от 3,85 ± 0,05 до 4,45 ± 0,06, у ген-нокаутного сорта Пор-лок-4 - от 1,93 ± 0,06 до 3,52 ± 0,06, у традиционного сорта Наманган-77 - от 1,13 ± 0,01 до 1,44 ± 0,04. Вариация уровня экспрессии генов ферментов антиоксидантной системы составляла у ген-нокаут-ных линий Т1_7 от 4,05 ± 0,06 до 4,62 ± 0,09, Тэ1_ю -от 3,04 ± 0,05 до 3,65 ± 0,08, у ген-нокаутного сорта Порлок-4 - от 1,98 ± 0,06 до 2,52 ± 0,09, у традиционного сорта Наманган-77 - от 1,13 ± 0,01 до 1,49 ± 0,02. Наряду с этим, пределы изменения уровня экспрессии генов биосинтеза осмопротекторов (про-лина и водорастворимых сахаров) и жирных кислот варьировали в пределах от 3,24 ± 0,06 до 3,24 ± 0,06 у модифицированной линии Т1_7, от 2,21 ± 0,05 до 4,33 ± 0,06 - у линии Тэ1_10, от 1,18 ± 0,06 до 3,45 ± 0,06 - у ген-нокаутного сорта Порлок-4 и от 1,09 ± 0,01 до 1,21 ± 0,02 - у традиционного сорта Наман-ган-77. Кроме того, было показано, что уровень экспрессии генов отвественных за урожайность и качество волокна (фотосинтеза, азотного и фосфорного обмена, а также синтеза полисахаридов клеточной стенки) у ген-нокаутной линии Т1_7 варьировал от 4,58 ± 0,05 для гена биосинтеза каротино-идов до 5,21 ± 0,02 для гена нитратредуктазы, у ген-нокаутной линии Т31_10 - от 3,56 ± 0,05 для гена биосинтеза каротиноидов до 4,23 ± 0,02 для гена нитратредуктазы, у ген-нокаутного сорта Порлок-4 -от 2,54 ± 0,05 для гена биосинтеза каротиноидов до 3,15 ± 0,02 для гена нитратредуктазы, у традиционного сорта Наманган-77 - от 1,11 ± 0,04 для гена биосинтеза каротиноидов до 1,43 ± 0,05 для гена

синтеза полисахаридов клеточной стенки.

Анализ результатов показал, что повышенная устойчивость сорта Порлок-4 к солевому стрессу обусловлена активацией системы фитогормонов (абсцизовой кислоты, брассиностероидов, ауксинов), антиоксидантной системы (ферментов и каро-тиноидов), повышением синтеза осмопротекторов (пролина и водорастворимых сахаров) и ненасыщенных жирных кислот. Повышенная урожайность и улучшенное качество волокна можно объяснить повышенной активностью системы фитогормонов (абсцизовой кислоты, брассиностероидов, ауксинов) и фотосинтеза, азотного и фосфорного обмена, а также синтеза полисахаридов клеточной стенки.

Таким образом, полученные результаты позволяют предположить, что сорт хлопчатника Порлок-4 обладает повышенной устойчивостью к абиотическим стрессам, что согласуется с литературными данными (Abdurakhmonov et al., 2014). Наряду с этим, эти данные подтверждают данные Abdurakhmonov et al. (2014) о повышенной урожайности и высоком качестве волокна у данного RNAi сорта хлопчатника.

Список литературы

1. Anschütz U, Becker D, Shabala S. 2014. Going beyond nutrition: regulation of potassium homoeo-stasis as a common denominator of plant adaptive responses to environment. J Plant Physiol 171:670-687

2. de Vasconcelos A.C.F., Chaves L.H.G. 2019. Biostimulants and Their Role in Improving Plant Growth under Abiotic Stresses, Biostimulants in Plant Science. In: Biostimulants in Plant Science (eds. S.M. Mirmajlessi, R. Radhakrishnan), IntechOpen; UK. p. 114

3. Hossain M. 2010. Global warming induced sea level rise on soil, land and crop production loss in Bangladesh. In: 19th world congress of soil science, soil solutions for a changing world, Brisbane. http://www.ars.usda.gov/Services/docs.htm

4. Jamil A, Riaz S, Ashraf M, Foolad M. 2011. Gene expression profiling of plants under salt stress. Crit Rev Plant Sci 30:435-458

5. Livak K.J., Schmittgen T.D. 2001. Analysis of Relative Gene Expression Data Using Real-Time Quantitative PCR and the 2-AACT Method. Methods. 25: 402-408.

6. Ma Y., Vosátka M., Freitas H. 2019. Editorial: Beneficial Microbes Alleviate Climatic Stresses in Plants. Front. Plant Sci. 10:595

7. Mishra S., et al. 2019. Molecular Approaches for Enhancing Abiotic Stress Tolerance in Plants. In: Approaches for Enhancing Abiotic Stress Tolerance in Plants (eds. Hasanuzzaman M. et al.) CRC Press; USA. p. 273-297

8. Pandey A.K., et al. 2019. Abiotic Stress in Plants: A General Outline. In: Approaches for Enhancing Abiotic Stress Tolerance in Plants (eds. Hasanuzzaman M. Et al.) CRC Press; USA. p. 1-45

9. Rouphael Y., Colla G. 2020. Editorial: Biostimulants in Agriculture. Front. Plant Sci. 11:40.

10. Sharif I, Aleem S., Farooq J., et al. 2019. Salinity stress in cotton: effects, mechanism of tolerance

and its management strategies. Physiol Mol Biol Plants 25:807-820

11. van Oosten M.J., et al. 2017. The role of biostimulants and bioeffectors as alleviators of abiotic stress in crop plants Chem. Biol. Technol. Agric. 4:5

12. van Zelm E., Zhang Y., Testerink Ch. 2020. Salt Tolerance Mechanisms of Plants. Annu. Rev. Plant Biol. 71:24.1-24.31

13. Volkov V., Beilby M.J. 2017. Editorial: Salinity Tolerance in Plants: Mechanisms and Regulation of

Ion Transport. Front. Plant Sci. 8:1795

14. Zhang F., et al. 2016. Genetic regulation of salt stress tolerance revealed by RNA-Seq in cotton diploid wild species Gossypium davidsonii. Sci Rep 6:20582

15. Zhang L., et al. 2013. Effect of soil salinity on physiological characteristics of functional leaves of cotton plants. J Plant Res. 126: 293-304.

КОМПОНЕНТНЫЙ СОСТАВ ПОЧВЕННОГО ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА

Попов А.И.

Санкт-Петербургский государственный университет, профессор, профессор по кафедре, Институт наук о Земле Коноплина Л.Ю.