Метаболомика растений: обзор роли первичных и вторичных метаболитов в ответе на различные факторы окружающей среды

Различные стрессовые воздействия окружающей среды, включая биотические и абиотические факторы, неблагоприятно влияют на рост и развитие сельскохозяйственных культур, тем самым снижая их урожайность. Однако абиотические факторы, такие как засуха, засоление, холод, жара, ультрафиолетовое излучение (UVR), активные формы кислорода (ROS), микроэлементы в токсичных концентрациях (TM) и pH почвы, чрезвычайно разрушительны и во всем мире снижают урожайность культур. Предполагается, что более 50% потерь урожая обусловлено абиотическими стрессами. Кроме того, эти факторы вызывают физиологические и биохимические изменения в растениях. Ответ различных видов растений на такие стрессы представляет собой сложное явление с видоспецифическими особенностями. Также было показано, что абиотические факторы стимулируют полигенные ответы, изменяя накопление первичных и вторичных метаболитов. Метаболомика является перспективным подходом к изучению устойчивости растений к биотическим и абиотическим стрессам. Профилирование метаболитов выявило различные типы соединений, например аминокислоты, углеводы, фенолы, полиамины, терпены и другие вещества, накапливающиеся в растениях. Среди них первичные метаболиты, такие как аминокислоты, углеводы, липиды, полиамины и глицинбетаин, считаются основными факторами, выполняющими функции осмолитов и осмопротекторов и защищающими растения от различных стрессовых факторов окружающей среды. Напротив, вторичные метаболиты растительного происхождения, например фенольные соединения, терпеноиды и азотсодержащие соединения (алкалоиды), не играют непосредственной роли в росте и развитии растений. Тем не менее такие метаболиты могут выполнять значительную защитную функцию, предохраняя растения от биотических факторов, таких как травоядные животные, насекомые и патогены. Кроме того, они могут повышать устойчивость к абиотическим факторам. Поэтому методы метаболомики становятся необходимыми и значимыми в исследованиях растений, позволяя выявлять различные фитохимические соединения, участвующие в акклиматизационных ответах на различные стимулы. Следовательно, точная метабол...