WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Результаты полевых и лабораторных экспериментов показали, что предварительный контакт растений с биоиндуктором (иммунизация) приводил к повышению устойчивости растений. Эффект иммунизации был, как правило, более сильным на линиях с генами возрастной устойчивости, чем на восприимчивых сортах Саратовская 29 и Тэтчер и линии TcLr2a. Исключение составили опыты с линиями ТсLr13 и ТсLr34 в полевых условиях. Возможной причиной отклонений в результатах экспериментов было подавление действия генов высокой температурой среды.

В лабораторных условиях изучали проявление SAR в 3-х зонах растений: на нижней половине листа в месте нанесения P. coronata, на верхней интактной половине того же листа и на верхнем незараженном листе. Линии с генами возрастной устойчивости отличались особенностями проявления индуцированной устойчивости. На линиях TcLr12, TcLr34, TcLr35 эффект проявлялся только в месте нанесения биоиндуктора. На линии TcLr22а наблюдалась индукция SAR на целом листе, включая обработанные и необработанные индуктором части. На линиях TcLr13 и TcLr37 дополнительно выявлено проявление SAR на верхних интактных листьях растений. Это свидетельствует о генетически обусловленных особенностях распространения сигнала для развития SAR в организме растений.

Наши данные, полученные с помощью химических индукторов, подтвердили возможность влияния SAR на проявление бурой ржавчины. Выявлено разное влияние индукторов на линии, защищенные различными генами устойчивости. Наиболее эффективным оказалось применение Биона – индуктора синтеза PR-белков, менее эффективными были обработки индукторами окислительного взрыва – арахидоновой и янтарной кислотой. Это подтверждает наше предположение о роли PR-белков в формировании возрастной устойчивости пшеницы. Вероятно, отзывчивость на обработку разными индукторами отражает генетическую предрасположенность растений к активации разных метаболических путей.

Для выявления особенностей биотической индукции были проведены цитофизиологические исследования реакций растений. Особое внимание уделяли влиянию SAR на ранее выявленные механизмы возрастной устойчивости. Исследования показали, что только на листьях линии TcLr35 наблюдалось подавление образования аппрессориев на устьицах, на остальных линиях влияния SAR на развитие поверхностных структур гриба не отмечено.

На линии TcLr13 отмечено существенное (на 25%) повышение гибели инокулюма гриба на этапе внедрения в устьица за счет усиления окислительного взрыва. Общим проявлением устойчивости на всех линиях было увеличение доли абортивных колоний. Наибольший эффект наблюдался на линии TcLr35, на ее листьях иммунизация P. coronata приводила к абортации 95% колоний на ранних этапах патогенеза. На листьях всех линий развивающиеся колонии были меньше по площади в сравнении с контролем, в них наблюдалось существенное подавление формирования инфекционных структур. В зоне колоний был усилен синтез каллозы и фенольных веществ.

Таким образом, наши эксперименты показали, что биондукция приводит к усилению разных механизмов возрастной устойчивости: подавлению развития инфекционных структур гриба на поверхности и в тканях, усилению окислительного взрыва на устьицах и синтеза каллозы и фенолов. Этот эффект может играть существенную роль в защите растений от болезни в агроценозах. Полученные данные также подтверждают роль SAR в формировании возрастной устойчивости растений.

6. Механизмы устойчивости межлинейных гибридов Для защиты растений считается перспективным создание растений с набором эффективных генов и комплексом механизмов устойчивости. Нами изучены механизмы устойчивости гибридов, полученных в результате скрещивания линий с генами возрастной устойчивости. Оценка развития ржавчины на гибридах F1 в полевых и лабораторных условиях показала, что их устойчивость была выше по сравнению с восприимчивыми сортами Саратовская 29 и Тэтчер.

Мы предположили, что в результате скрещивания линий при сочетании одинаковых механизмов устойчивость гибридов F1 не должна усиливаться, а различных механизмов – будет повышаться. Цитологические исследования показали, что общее повышение устойчивости гибридов обеспечивалось усилением разных механизмов защиты (рис. 5). На растениях гибридов с комбинациями генов TcLr34xTcLr13 и TcLr34xTcLr12 было существенно подавлено формирование аппрессориев на устьицах, но не наблюдалось усиления гибели патогена при внедрении в устьица, а в части комбинаций проникновение гриба усиливалось. Это свидетельствует о том, что усиления окислительного взрыва на устьицах в гибридах не происходило.

б а Рис. 5. Соотношение инфекционных единиц P. triticina, прекративших развитие на разных стадиях патогенеза: а - на растениях родительских линий сорта Тэтчер; б – на гибридных растениях (% от нанесенного инокулюма); – ростковые трубки без аппрессориев или с аппрессориями на эпидермальных клетках; 2 – инфекционные единицы, остановившиеся на стадиях аппрессория на устьице, подустьичной везикулы или одной инфекционной гифы; 3 – абортивные колонии.

Для действия большинства гибридных растений (за исключением TcLr34xTcLr13 и TcLr34xTcLr22a) было характерно усиление абортации колоний в ткани растений в сравнении с родительскими линиями. При этом в растениях гибридов TcLr13xTcLr22a, TcLr34xTcLr13, TcLr34xTcLr35, TcLr34xTcLr37 абортация была связана с нарушением формирования инфекционных структур в ткани растений. Особенностью реакции гибрида TcLr34xTcLr37 было проявление реакции СВЧ при остановке развития гриба.

В тканях всех гибридов в зоне развивающихся и абортивных колоний усиливался синтез каллозы и фенольных веществ, а также лигнификация клеточных стенок.

Таким образом, нами впервые показано, что взаимодействие генов устойчивости может приводить как к усилению, так и подавлению отдельных механизмов защиты. Эти результаты необходимо учитывать при создании сортов с комплексом механизмов устойчивости.

Доля инфекционных структур, % а a К к b) 2a r r r r r r rrr rLr L L L L r L L r rr c c c c L cL c cL cL cL L L T T T T Tc T Tc c T T (L x xT xT x Tc х х р Tc T x x е ч r r r т Lr Lr L L L Lr c c c c Lr Lr Тэ c c T T T Tc Tc T T T ЗАКЛЮЧЕНИЕ Проведенные исследования выявили цитофизиологические механизмы возрастной устойчивости пшеницы к бурой ржавчине и формирование их в процессе онтогенеза. Полученная информация представляет интерес для развития теории иммунитета растений, а также важна для селекции сортов с длительной устойчивостью к бурой ржавчине.

ВЫВОДЫ 1. Устойчивость Triticum aestivum L. к Puccinia triticina Erikss. на юге Западной Сибири (г. Омск) обеспечивают гены возрастной устойчивости Lr12, Lr13, Lr22a, Lr34, Lr35, Lr37. Ген Lr22b в генотипе сорта Тэтчер в Западной Сибири не эффективен. Действие генов устойчивости Lr34 и Lrсущественно зависит от температуры, а эффект гена Lr37 не зависел от условий среды.

2. Выявлены характерные особенности нарушения развития изолятов P. triticina, приводящие к неспецифической защите линий с генами возрастной устойчивости: подавление образования аппрессориев на устьицах и инфекционных структур в тканях, отмирание части инокулюма при внедрении в устьица, отмирание части колоний; ограничение роста мицелия и спорогенеза гриба.

3. Резистентность к бурой ржавчине повышалась с возрастом растений, при этом у разных линий усиливались разные механизмы устойчивости.

4. Выявлена экстраклеточная генерация активных форм кислорода замыкающими клетками устьиц при контакте с частью аппрессориев, приводящая к остановке проникновения гриба в ткани.

5. Накопление защитного полисахарида каллозы (-1,3-глюкан) на клеточных стенках происходило на поздних этапах патогенеза и было одним из механизмов ограничения развития колоний и пустул гриба. Синтез каллозы усиливался с возрастом растений.

6. Синтез фенольных веществ в цитоплазме растений и лигнификация клеточных стенок происходили на поздних этапах патогенеза и усиливались с возрастом растений. Впервые установлено, что фенольные соединения обогащены сирингином и имели зеленый цвет автофлуоресценции, отличный от наблюдавшегося в растениях с проявлением реакции СВЧ.

7. Доказана роль системной приобретенной устойчивости, индуцированной биоиндукторами, в защите линий с генами возрастной устойчивости.

Продемонстрированы различия в наборе индуцированных механизмов устойчивости разных линий.

8. На примере межлинейных гибридов F1 с генами возрастной устойчивости показано, что взаимодействие генов может приводить как к усилению, так и подавлению отдельных механизмов устойчивости растений: окислительного взрыва, синтеза каллозы и фенолов, реакции СВЧ.

Список работ, опубликованных по теме диссертации 1. Плотникова Л.Я., Кнаус Ю.К., Штубей Т.Ю. Цитологические механизмы проявления действия перспективных генов устойчивости пшеницы к бурой ржавчине // Актуальные проблемы сельскохозяйственной науки и образования: сб. тр. II Междунар. науч.-практ. конф. – Самара, 2005 – С. 237– 240.

2. Плотникова Л.Я., Штубей Т.Ю. Механизмы действия генов возрастной устойчивости мягкой пшеницы к бурой ржавчине и перспективы их использования в селекции // Современные проблемы и достижения аграрной науки в животноводстве, растениеводстве и экономике: Сборник трудов региональной науч.-практ. конференции. – Томск, 2005. – Выпуск 8, с. 244-247.

3. Плотникова Л.Я., Шаманин В.П., Штубей Т.Ю. Изучение цитофизиологических аспектов проявления генов возрастной устойчивости пшеницы к бурой ржавчине // Фитосанитарное оздоровление агроэкосистем: материалы II Всерос. съезда по защите растений (С-Петербург 5–10 декабря г.). – СПб., 2005. – С. 540–542.

4. Штубей Т.Ю., Плотникова Л.Я. Изучение особенностей проявления генов возрастной устойчивости мягкой пшеницы к бурой ржавчине в условиях Западной Сибири // Современные тенденции развития агарной науки Сибири: материалы IV Междунар. научн.-практ. конф. молодых ученых, посвящ. 70-летию НГАУ (Новосибирск, 28–30 марта 2006 г.). – Новосибирск, 2006. – С. 91–94.

5. Плотникова Л.Я., Алексеева О.А., Штубей Т.Ю. Эффективные сочетания генов устойчивости для защиты пшеницы от бурой ржавчины в Западной Сибири // Материалы конференции, посвященной 119-летию Н.И. Вавилова «Вавиловские чтения – 2006» (Саратов, 4 – 8 декабря 2006г.). – Саратов, 2006. – с.45-48.

6. Плотникова Л.Я., Штубей Т.Ю. Роль биоиндукции в возрастной устойчивости пшеницы к бурой ржавчине // Роль молодых ученых в реализации национального проекта «Развитие АПК»: сб. материалов Междунар.

конф. (Москва, 29–30 мая 2007 г.). – М., 2007. – Ч.1. – C.105–108.

7. Штубей Т.Ю., Плотникова Л.Я. Биоиндукция как механизм действия генов возрастной устойчивости пшеницы к бурой ржавчине // Материалы междунар. конф. «Научное наследие Н.И. Вавилова – фундамент развития отечественного и мирового сельского хозяйства» (Москва, 27–28 ноября г.) / ФГОУ ВПО РГАУ– МСХА им. К.А. Тимирязева. – М., 2007. – С. 188– 189.

8. Плотникова Л.Я., Штубей Т.Ю. Индуцированная устойчивость как фактор «медленного ржавления» пшеницы при поражении бурой ржавчиной // Материалы II Всерос. конф. «Современные проблемы иммунитета растений к вредным организмам» (С-Петербург, 29 сентября – 2 октября 2008 г.). – СПб., 2008. – С. 265–268.

9. Плотникова Л.Я., Штубей Т.Ю. Эффективность генов возрастной устойчивости к бурой ржавчине пшеницы Lr12, Lr22a, Lr34 и механизмы их действия // Материалы XIII Всерос. научно-практической конф. «Селекция и семеноводство сельскохозяйственных культур» (Пенза, февраль 2009 г.).

Пенза, 2009. – С. 95-99.

10. Плотникова Л.Я., Штубей Т. Ю. Влияние салициловой и янтарной кислот на цитофизиологические реакции пшеницы, инфицированной бурой ржавчиной // Цитология. – 2009. – Т. 51. – №1. – С. 41–50.

11. Плотникова Л.Я., Штубей Т. Ю. Фенотипическое и цитологическое проявление возрастной устойчивости пшеницы к бурой ржавчине, детерминированное генами Lr13, Lr22b и Lr35 // Микология и фитопатология. – 2009.

– Т.43. - №3. – С. 258–271.

БЛАГОДАРНОСТИ Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю доценту канд. биол. наук Л.Я. Плотниковой за помощь в подготовке диссертации, а также благодарит заведующего лабораторией иммунитета СибНИИСХ канд. биол. наук Л.В. Мешкову за предоставление материала для исследований. Автор благодарит сотрудников кафедры селекции, генетики и физиологии растений и лаборатории селекции мягкой пшеницы и тритикале ОмГАУ за помощь в выполнении диссертационной работы.

Pages:     | 1 | 2 ||






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