Hydrogen sulfide and plant adaptation to abiotic stressors

Abstract

Сероводород и адаптация растений к действию абиотических стрессоровСероводород (H 2 S) является одним из ключевых газотрансмиттеров в растительных и животных клетках. Однако представления о его месте в сигнальных сетях растительных клеток, характере взаимодействия с другими посредниками и роли в формировании конкретных защитных реакций при действии стресс-факторов в настоящее время лишь формируются. В обзоре кратко описаны основные пути синтеза сероводорода, его функциональное взаимодействие с другими сигнальными посредниками (ионами кальция, активными формами кислорода, оксидом азота) и некоторыми фитогормонами. Приведены сведения о влиянии H 2 S на процессы адаптации растений к действию экстремальных температур, обезвоживания, засоления, тяжелых металлов. Акцентируется внимание на его роли в регуляции состояния антиоксидантной системы, синтеза пролина и вторичных метаболитов с протекторными свойствами. Обсуждены сведения о механизмах влияния сероводорода на состояние устьиц. Рассмотрены возможности использования доноров сероводорода для индуцирования устойчивости растений к стрессорам, регуляции прорастания семян, предотвращения потерь урожая при хранении. Ключевые слова: сероводород; активные формы кислорода; кальций; оксид азота; фитогормоны; антиоксидантная система; устойчивость. ВведениеСероводород (H 2 S), наряду с монооксидом азота (NO) и монооксидом углерода (CO) относится к ключевым молекулам-газотрансмиттерам в клетках растений и животных [1-3]. Под термином «сероводород» подразумевают не только H 2 S как растворенное газообразное соединение, но и анион HS -, в который в физиологически нормальных условиях превращается около 80% молекулярного сероводорода [4].До 90-х гг. прошлого столетия сероводород в физиологии и биохимии животных и растений рассматривался в основном как токсикант. На при- Сероводород и адаптация растений к действию абиотических стрессоровНаряду с ферментативными системами синтеза сероводорода, в растениях присутствует энзим, обеспечивающий его деградацию, -O-ацетилсеринлиаза [21]. Сигналинг с участием сероводорода в растительных клеткахСероводород, как и другие молекулы-газотрансмиттеры, в растительных клетках не имеет специфических молекулярных рецепторов. Предполагает-Рис. 2. Функциональное взаимодействие сероводорода с сигнальными посредниками и фитогормонами: ROS -активные формы кислорода; АВАабсцизовая кислота; SА -салициловая кислота; JA -жасмоновая кислота; Et -этилен [Fig. 2. Functional interaction of hydrogen sulfide with signaling messengers and phytohormones. Сероводород и адаптация растений к действию абиотических стрессоров