CC BY
41
УДК 632.95.024.11
Действие
монойодацетата
натрия
на колонизацию растений картофеля in vitro возбудителем кольцевой гнили
А.И. ПЕРФИЛЬЕВА, Е.В. РЫМАРЕВА, e-mail: [email protected]
Кольцевая гниль картофеля, вызываемая бактерией Clavibacter michi-ganensisssp. sepedonicus (Cms), может приводить к потере около 45 % урожая. Эффективных препаратов для обеззараживания семенного материала от этого бактериоза практически нет.
В качестве потенциального обеззараживающего агента нами был изучен монойодацетат натрия (МИА), механизм действия которого заключается в подавлении дыхания в клетках с активным метаболизмом. МИА быстро распадается на неопасные соединения при повыше-
нии температуры до 40 °С, теряя свои токсические свойства. В работах, выполненных нами ранее, было показано, что этот агент обладал бактерицидным и фунгицидным действием, не оказывал негативного влияния на клубни и даже стимулировал продуктивность картофеля. Наибольший бактерицидный эффект наблюдался при концентрации МИА 1 мМ. Бактерицидный эффект МИА усиливался при тепловом шоке.
В настоящей работе изучено влияние МИА на растения картофеля in vitro, чтобы оценить возможность его использования для обработки не только клубней, но и растений во время вегетации. С этой целью определяли содержание растительных белков теплового шока (БТШ) и интенсивность колонизации патогеном.
В опытах использовали микрокло-нально размноженные пробирочные растения картофеля сортов Лугов-ской (устойчивый к Cms) и Лукья-новский (восприимчивый) и штамм возбудителя кольцевой гнили Cms Ac-1405.
Известно, что БТШ, синтезируемые при тепловом стрессе, защищают клетку от гибели при других абиотических, а по мнению некоторых авторов, и биотических стрессах. Предварительные опыты показали, что максимальная продукция БТШ101 (наиболее важного белка, защищающего растения от повреждающего теплового воздействия) в растениях картофеля in vitro наблюдается при 39 °С.
Сортовых различий в синтезе БТШ101 в контроле (26 °С) и при стрессе 39 °С у растений картофеля обнаружено не было (рис. 1). Вероятно, относительная устойчивость сорта Луговской к заражению Cms не связана с уровнем синтеза БТШ101. Тепловой стресс (39 °С) увеличивал содержание этого белка у обоих сортов в одинаковой степени.
Для изучения влияния МИА на способность картофеля in vitro синтезировать БТШ растения обрабатывали 1 мМ МИА в конечной концентрации и подвергали тепловому стрессу (39 °С, 2 ч). Обработка МИА понижала экспрессию БТШ у растений обоих сортов как в контроле, так и при тепловом стрессе (рис. 2). Полученный результат может быть связан с подавлением функционирования митохондрий в клетках картофеля, которые, как известно, участвуют в митохондриальной ретроградной регуляции экспрессии генов.
Следующим этапом было изучение влияния обработки МИА, приводящей к снижению БТШ, на проникновение Cms в растения картофеля
1. Синтез БТШ101 при тепловом стрессе в растениях картофеля in vitro
2. Влияние обработки МИА на синтез БТШ в растениях картофеля in vitro при 26 °С (контроль) и 39 °С (тепловой стресс).
3. Влияние обработки МИА при 39 °С, 2 ч на колонизацию Cms (штамм Ас-1405) растений картофеля in vitro. n = 3—5. M+S.D.
in vitro. Растения картофеля in vitro обрабатывали 1 мМ МИА, выдерживали 1 ч, затем подвергали термической обработке в течение 2 ч в воздушном термостате при 39 °С, после чего растения отмывали, помещали в пробирки со свежей питательной средой и вносили 1 мл суспензии Cms (1109 КОЕ/мл), избегая попадания бактерий на растение. Через 2 суток производили высев гомогената из верхушек, стеблей и корней зараженных растений на чашки Петри, инкубировали их при 26 °С в темноте 10 суток и определяли количество колониеобразующих единиц (КОЕ/мл). Ранее нами показано, что колонизация патогеном Cms всех зон картофеля у обоих сортов наблюдается через 2 суток совместной инкубации. Поэтому в данном опыте высев гомогената растений на питательную среду производили также через 2 суток. Обработка МИА без теплового воздействия значительно усиливала проникновение Cms в растения in vitro обоих сортов картофеля (рис. 3). Это может быть объяснено снижением защитных функций организма, в част-
ности, понижением синтеза БТШ, которые являются одной из составляющих неспецифического иммунитета растений. Тепловой стресс усиливал эффективность проникновения Cms во все зоны растений картофеля обоих сортов. Синергичес-кого действия МИА и теплового стресса на колонизацию при совместной обработке растений не наблюдали (рис. 3). Это может быть связано с частичным разложением МИА.
Представленные в настоящей работе результаты позволяют предполагать, что монойодацетат натрия, обладающий бактерицидным и фун-гицидным эффектом, можно использовать в качестве потенциального обеззараживающего препарата лишь для обработки клубней картофеля. На растения МИА оказывает негативное воздействие, что выражается в подавлении функционирования растительных митохондрий, в результате чего снижаются защитные барьеры растения, инги-бируется синтез белков теплового шока, защищающих растения при стрессах различной природы, и ра-
стение становится более подверженным колонизации патогенными микроорганизмами. Наблюдаемые различия в эффекте обработки МИА клубней и растений, по-видимому, связаны с различной структурной организацией и интенсивностью метаболических процессов рассматриваемых объектов.
Сибирский институт физиологии и биохимии растений СО РАН, Национальный исследовательский Иркутский государственный технический университет
УДК 632.4
Пыльная головня яровой пшеницы в Кировской области
А.В. ХАРИНА,
научный сотрудник НИИ сельского хозяйства Северо-Востока
Пыльная головня - одна из наиболее распространенных и вредоносных болезней яровой пшеницы. Несмотря на проводимые защитные мероприятия, она до сих пор наносит значительный ущерб урожаю на Северо-Востоке РФ [5]. Большое значение в связи с этим имеет поиск новых устойчивых сортов и линий яровой пшеницы.
В 2002-2011 гг. на территории инфекционного питомника нашего института проведена оценка устойчивости сортов и местных линий яровой мягкой пшеницы к пыльной головне. Все образцы искусственно заражали местной популяцией патогена Ustillago tritici(Pers.) Jens. Инокуляцию проводили в фазе цветения методом индивидуального заспорения цветка [1], зараженные семена собирали и высевали в следующем году.
Была изучена зависимость заражения и последующего поражения растений от метеорологических условий. Статистическая обработка выявила доминирующую роль температуры и суммы осадков в изменении
