WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

В полевом эксперименте кусты картофеля 3-х кратно опрыскивали указанными растворами: перед цветением, в фазу цветения и после цветения, с интервалом в 10 дней, из расчета 1 л раствора на растение.

Статистическую обработку данных проводили на компьютере с помощью прикладного пакета статистических программ «Statistica». Применялись следующие статистические методы и процедуры: корреляционный анализ (по Пирсону), метод множественной регрессии. Достоверность различий средних сравниваемых величин определялась по стандартному t критерию Стьюдента с поправкой Кейлса для малых выборок (Айвазян С.А. и др., 1989).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В настоящей работе использовали две расы фитофторы. Первая, определяемая как исходная, представляла собой однократно культивированную на агаризованной овсяной среде культуру фитофторы. Вторая раса, условно обозначенная как агрессивная, представляла собой культуру фитофторы, полученную после пятикратного пассирования исходной расы патогена на газоне из живых листьев картофеля.

Определение индекса агрессивности, проведенное на картофельных кубиках, показало существенно большую степень поражения клеток при инокуляции их материалом, прошедшим 5 пассажей на газоне из листьев картофеля. Индекс агрессивности, согласно нашему определению, составлял для агрессивной расы 76, против 24 для исходной расы патогена (табл. 1).

Таблица 1

Показатели активности ферментов, содержания железа, меди, марганца и индексы агрессивности патогена в клубнях картофеля в разных экспериментальных группах (n=20 в каждой группе)

Экспериментальные

группы

Индекс

агрессивности

патогена

Активность ферментов

Содержание металлов

в клубнях, мг/кг сыр. в

Каталаза

мкмоль/мин

Пероксидаза

мкмоль/мин г. ткани

Fe

Cu

Mn


Контроль

Исходная раса

Агрессивная раса

0

24

76

9,81±0,49

10,43±0,45

14,29±0,72**

31,76±0,48

40,52±1,95**

58,38±1,43**

11,68±0,52

15,20±0,77**

19,23±0,97***

2,09±0,17

2,24±0,25

2,71±0,30

6,15±0,42

6,71±0,60

6,33±0,98

Примечание: различия статистически достоверны по сравнению с контролем *р<0,05; ** р< 0,01; *** р <0,001

Известно, что перекись водорода, а также NO, этилен, салициловая и жасмоновая кислоты играют ключевую роль в возникновении реакции сверхчувствительности и развитию в здоровых тканях системной устойчивости растений (Dat et., al., 2000). В сложном и пока до конца неясном взаимодействии этих молекул ведущая роль, по-видимому, принадлежит перекиси водорода (О.Г. Полесская, 2007).

Каталаза и пероксидаза являются ферментами, которые принимают участие в регуляции содержания Н2О2 (О.Ю. Янковский, 2000; Е.Е. Дубинина, 2006). В связи с этим представлял интерес вопрос, какие изменения происходят в активности этих ферментов в клетках картофеля, инфицированных фитофторой, и каков характер этих изменений в зависимости от агрессивности расы патогена.

Результаты определения активности каталазы свидетельствуют о том, что достоверное увеличение активности каталазы по сравнению с активностью в интактных клетках наблюдается только в клетках, инфицированных агрессивной расой фитофторы. В тоже время, достоверное увеличение активности пероксидазы по сравнению с ее активностью в контрольных клетках наблюдалось в клетках, инфицированных как исходной, так и агрессивной расами фитофторы: соответственно (табл.1).

Таким образом, наблюдается четкая зависимость между ростом агрессивности, проявляемой патогеном, и возрастанием активности каталазы и пероксидазы.

В отношении каталазы полученные нами данные согласуются с результатами исследований (Панина Я.С. и др. 2004), в которых установлено, что увеличение активности этого фермента приводит к повышенной восприимчивости картофеля к патогену и наоборот, ингибирование активности каталазы, в частности, салициловой кислотой и ее производными, индуцирует устойчивость растений к фитофторе.

Следует отметить, что полученные нами результаты свидетельствуют также о том, что при инфицировании фитофторой возрастает и активность пероксидазы, причем в большей степени, чем увеличивается активность каталазы.

Увеличение активности этих двух антиоксидантных ферментов не может не вызывать снижение внутриклеточной концентрации перекиси водорода, которая, как известно, отвечает за запуск защитных механизмов растительной клетки, в том числе ПКС. Поэтому не исключено, что таким образом при инфицировании фитофторозом происходит снижение содержания наиболее важного продукта окислительного взрыва (Н2О2), который отключает отдельное звено защиты растительной клетки.

Поскольку и каталаза, и пероксидаза являются железосодержащими ферментами, то представлял интерес вопрос о характере изменения содержания железа, а также меди и марганца. Определение содержания двух последних микроэлементов было обосновано тем, что на клеточном уровне имеет место сопряжение обмена их с железом (Ребров В.Г., Громова О.А.,2003).

Результаты определения содержания трех микроэлементов, представленные в указанной выше таблице 1, свидетельствуют о том, что из трех микроэлементов в клетках картофеля содержится более всего железа - в интактных клетках концентрация его составляла в среднем 11,68+0,52 мг/мл, тогда как меди – 2,09+0,17 мг/мл, а марганца – 6,15+0,42 мг/мл.

В инфицированных фитофторой клетках наблюдается увеличение содержания железа. Это увеличение тем значительнее, чем выше агрессивность расы патогена: если в интактных клетках концентрация его составляла в среднем 11,68+0,52 мг/мл, то в инфицированных исходной расой фитофторы - 15,2±0,77 мг/мл, а в инфицированных агрессивной расой - 19,23±0,97 мг/мл.

Следует отметить, что увеличение содержания железа в тканях клубней картофеля, инфицированных фитофторой, идет параллельно с нарастанием активности антиокислительных ферментов, то есть, наблюдается прямая корреляционная взаимосвязь. Для каталазы коэффициент корреляции составлял r=0.66, p=0.032, для пероксидазы r=0.82, p=0.015.

Ввиду того, что условия проведения эксперимента не обеспечивали поступление железа извне, то на следующем этапе исследований нами выяснялся источник поступления этого микроэлемента в инфицированные клетки. Предположительно, железо могло привноситься в них либо с инокулятом, либо поступать из незатронутых патогеном или наоборот, разрушенных фитофторой клеток.

Определение содержания трех микроэлементов в инокулятах показало,

что в них также превалирует железо (табл. 2). Его количество более, чем в 13 раз превышало количество меди и более, чем в 40 раз количество марганца.

Таблица 2

Концентрация железа, меди и марганца в зооспорангиях

Зооспорангии

Концентрация микроэлементов, мкг/мл

Fe

Cu

Mn

Исходная раса

Агрессивная раса

20,58±7,33

27,67±5,15

1,47±0,70

2,12±0,38

0,48±0,22

0,47±0,27

Известно, что способ прорастания зооспорангиев зависит от внешних условий, особенно от температуры: при повышенной температуре воздуха (20-27° С) зооспорангий не образует спор, а прорастает зародышевой трубкой, которая внедряется непосредственно в растительную ткань. Поскольку все манипуляции: наработка инфекционного материала, заражение и последующая инкубация картофельных кубиков проводились при комнатной температуре, то вероятнее всего высокое содержание этого элемента в инфицированных клетках связано с привнесением его прорастающей зародышевой трубкой зооспорангия.

Установлено, что при отсутствии достоверной разницы в количестве железа в инокулятах исходной и агрессивной рас, различия по содержанию железа в клетках, инфицированных агрессивной расой фитофторы, достоверно выше, чем в клетках, инфицированных исходной расой. Поэтому не исключается, что этот элемент мог привноситься в пораженные фитофторой клетки и из разрушенных патогеном клеток.

В целом, отмечается четкая взаимосвязь: увеличение агрессивности патогена сопровождается увеличением активности антиокислительных ферментов и увеличением содержанием железа в пораженных фитофторой клетках.

Исходя из того, что зооспорангии содержат очень большое количество ионов железа, можно предположить, что привнесение его в клетку прорастающей зародышевой трубкой каким-то образом способствует индуцированию экспрессии генов каталазы и пероксидазы. А высокая активность последних сводит на нет защитный механизм «окислительного взрыва», что обеспечивает фитофторе благоприятные для собственного развития условия. В таком случае, применительно к этому патогену, выражение «все свое ношу с собой» следует, вероятно, считать «своими» ионы железа.

Известно, что соотношение микроэлементов в клетках является интегральным показателем, обобщающим закономерности их накопления и распределения, как на организменном, так и на клеточном уровнях, и что соотношение «Fe / Mn» в растительных клетках является величиной достаточно постоянной (Альберт А., 1989).

Таблица 3

Соотношение «Fe / Mn» и «Fe / Cu» в интактных клетках, клетках, инфицированных двумя расами фитофторы, и в зооспорангиях исходной и агрессивной рас

Контроль

(интактные

клетки)

Клетки, инфицирован-ные исходной расой

Клетки, инфицирован-ные агрессивной расой

Зооспорангии

(исходная раса)

Зооспоран-гии

(агрессивная раса)

Fe/Mn

1,89

2,26

3,01

42,87

58,87

Fe/Cu

5,59

6,78

7,09

14,0

13,03

Полученные нами данные (табл. 3) свидетельствуют, что соотношение «Fe / Mn» увеличивается при поражении картофеля фитофторой, причем тем больше, чем выше агрессивность патогена, изменяясь с 1,89 в контроле до 2,26 в первом опытном варианте (исходная раса) и до 3,01 во втором опытном варианте (агрессивная раса). Особо обращает на себя внимание значительное преобладание железа по сравнению с марганцем в зооспорангиях – его больше в 42,8 раза в зооспорангиях исходной расы и в 58.4 раза в зооспорангиях агрессивной расы.

Такой характер изменения в соотношении «Fe / Mn» не представляется случайным. Оно свидетельствует, на наш взгляд, о том, что не только железо, привносимое зооспорангиями в момент инокуляции, является одним из механизмов способствующих подавлению защитной системы растения, но и резкое относительное снижение концентрации марганца в пораженных фитофторой клетках.

Что касается соотношения «Fe / Cu», то характер изменения его в клетках картофеля совпадал с характером изменения соотношения «Fe / Mn». Соотношение «Fe / Cu» в зооспорангиях было также выше, чем в растительных клетках, но различие было не столь значительно, как в случае с соотношением «Fe / Mn».

С целью выяснить степень влияния марганца для развития фитофторы были проведены эксперименты, в которых недостаток этого элемента восполняли искусственно, инкубируя картофельные брусочки в среде, содержащей ионы марганца.

При выборе соединений марганца мы руководствовались результатами исследований (Ткаченко В.М., 1986; Осипов А.Н., 1993), которые использовали для внесения нужных микроэлементов этилендиаминтетрауксусную (ЭДТА), оксиэтилендифософорную (ОЭДФК), диэтилентриамин-пентауксусную (ДТПУ) кислоты, а также ряд других лигандов. Авторы пришли к выводу о недостаточной эффективности таких соединений из-за влияния почвенных микроорганизмов на органическую часть соединений и малой диффундирующей способностью этих соединений. Ими было рекомендовано проводить обработку растений микроудобрениями, где в качестве хелатообразующих агентов используются янтарная и лимонная кислоты (Ткаченко В.М., 1986).

В экспериментах in vitro нами использовались три соединения: хелатный комплекс Mn-ЭДТА, сукцинат марганца, и, для сравнения, традиционное микроудобрение - сульфат марганца.

Результаты экспериментов (табл. 4) свидетельствовали, что все соединения марганца приводят к снижению активности и каталазы, и пероксидазы. Значительное снижение ферментативной активности наблюдалось в клетках, обработанных сукцинатом марганца. При этом клетки картофеля проявляли наибольшую устойчивость к патогену.

Pages:     | 1 || 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»