Doklady Biological SciencesDoklady Biological SciencesДоклады Российской академии наук. Науки о жизни2686-73893034-5057The Russian Academy of Sciences69350710.31857/S2686738925040133ArticlesСтатьиResearch ArticleExpression Level of Carotenoid Biosynthesis Genes in Leaves Is Associated with Cold Tolerance of Zea mays L. PlantsУровень экспрессии генов биосинтеза каротиноидов в листьях связан с холодостойкостью растений Zea mays L.ArkhestovaD. Kh.АрхестоваД. Х.shchennikova@yandex.ruKochievaE. Z.КочиеваЕ. З.shchennikova@yandex.ruShchennikovaA. V.ЩенниковаА. В.shchennikova@yandex.ruInstitute of Bioengineering, Federal Research Center “Fundamentals of Biotechnology” of the Russian Academy of SciencesФедеральное государственное учреждение “Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук”Moscow State UniversityМосковский государственный университет им. М. В. Ломоносова150820255231VOL 523, NO (2025)ТОМ 523, № (2025)45746116102025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/2686-7389/article/view/693507

The expression profile of key carotenoid biosynthesis genes (ZmPSY1, ZmPSY2, ZmLcyE) was determined in the dynamics of cold stress and post-stress recovery in the leaves of Zea mays L. plants of four cold-resistant (breeders' data) inbred lines: L-5580-1, L-6097-1, L-5254-3 and L-5272-6. It has been shown that under normal growing conditions the expression level of all three genes in the L-5580-1 line is significantly higher compared to other lines. It was revealed that low-temperature exposure affects the trends of gene expression fluctuations in a similar way between the lines. It was determined that in the dynamics of stress, the leaves of L-5580-1 plants are characterized by coordination of the co-expression pattern of the ZmPSY1 and ZmPSY2 genes with changes in the carotenoid content.

В динамике холодового стресса и послестрессового восстановления определен профиль экспрессии ключевых генов биосинтеза каротиноидов (ZmPSY1, ZmPSY2, ZmLcyE) в листьях растений кукурузы Zea mays L. четырех холодостойких (согласно данным селекционеров) инбредных линий (Л-5580-1, Л-6097-1, Л-5254-3 и Л-5272-6). Показано, что при нормальных условиях выращивания уровень экспрессии всех трех генов у линии Л-5580-1 существенно выше в сравнении с остальными линиями. Выявлено, что низкотемпературное воздействие сходным между линиями образом влияет на тенденции колебаний экспрессии генов. Определено, что в динамике холодового стресса для листьев растений Л-5580-1 характерно согласование паттерна коэкспрессии генов ZmPSY1 и ZmPSY2 с изменениями в содержании каротиноидов.

Zea mays L.cold stresscarotenoid biosynthesisphytoene synthaselycopene-ɛ-cyclasegene expressionZea mays L.холодовой стрессбиосинтез каротиноидовфитоинсинтазаликопин-ɛ-циклазаэкспрессия геновРабота выполнена при финансовой поддержке подпрограммы ФНТП “Развитие селекции и семеноводства кукурузы” (НИОКТР № 24102900043-6).Waadt R., Seller C. A., Hsu P. K., et al. // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2022. V. 23(10). P. 680–694.Kidokoro S., Shinozaki K., Yamaguchi-Shinozaki K. // Trends Plant Sci. 2022. V. 27(9). P. 922–935.Matsuoka Y., Vigouroux Y., Goodman M. M., et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002. V. 99. P. 6080–6084.Afrouz M., Sayyed R. Z., Fazeli-Nasab B., et al. // Peer J. 2023. V. 11. P. e15644.Soualiou S., Duan F., Li X., et al. // J. Exp. Bot. 2023. V. 74(10). P. 3142–3162.Ma H., Liu C., Li Z., et al. // Plant Physiol. 2018. V. 178(2). P. 753–770.Waititu J.K., Cai Q., Sun Y., et al. // Genes (Basel). 2021. V. 12(10). P. 1638.Rosas-Saavedra C., Stange C. // Subcell. Biochem. 2016. V. 79. P. 35–69.Zunjare R.U., Hossain F., Muthusamy V., et al. // Front. Plant Sci. 2018. V. 9. P. 178.Gallagher C.E., Matthews P. D., Li F., et al. // Plant Physiol. 2004. V. 135. P. 1776–1783.Li F., Vallabhaneni R., Wurtzel E. T. // Plant Physiol. 2008. V. 146(3). P. 1333–1345.Li F., Vallabhaneni R., Yu J., et al. // Plant Physiol. 2008. V. 147(3). P. 1334–1346.Efremov G.I., Slugina M. A., Shchennikova A. V., et al. // Plants. 2020. V. 9(9). P. 1169.Bonnecarrère V., Borsani O., Díaz P., et al. // Plant Sci. 2011. V. 180(5). P. 726–732.