Сверхэкспрессия гена AtOPR3 в пшенице стимулирует образование летучих метаболитов гидропероксидлиазной ветви биосинтеза оксилипинов

Abstract

Алленоксидсинтазная (AOS) и гидропероксидлиазная (HPL) ветви пути биосинтеза оксилипинов ведут к образованию разных продуктов из одного субстрата – 13-гидроперокси-(9,11,15)-октадекатриеновой кислоты (13-ГПОТ). До сих пор остается неизвестным, как у растений регулируется распределение 13-ГПОТ субстрата между этими ветвями, как метаболиты каждой ветви влияют на активность параллельной ветви. В данной работе была исследована активность HPL ветви в листьях мягкой пшеницы (Triticum aestivum L.) сорта Саратовская-60, а также полученных на ее основе трансгенных растений со сверхэкспрессией гена биосинтеза жасмонатов из Arabidopsis thaliana AtOPR3 (12-OXOPHYTODIENOATE REDUCTASE 3). В ходе исследований выявлено высокое содержание метаболитов HPL ветви в листьях, что свидетельствует о высокой активности HPL пути биосинтеза оксилипинов у пшеницы. Показано, что сверхэкспрессия гена AtOPR3 приводит к повышению содержания метаболитов HPL ветви в листьях, в первую очередь цис-3-гексеналя, а также к изменению профиля летучих соединений HPL ветви, выделяемых поврежденными растениями. После механического повреждения листья трансгенной пшеницы со сверхэкспрессией AtOPR3 выделяют больше цис-3-гексенола и цис-3-гексенил ацетата, но меньше транс-2-гексеналя в сравнении с нетрансгенными растениями. Изменения содержания метаболитов HPL ветви в листовых тканях и в смеси выделяемых летучих соединений проявляются ярче в трансгенных линиях с более высоким уровнем экспрессии AtOPR3. Таким образом, впервые показано, что генетическая модификация AOS ветви биосинтеза оксилипинов приводит к изменению активности HPL ветви в растениях пшеницы.