WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

caerulescens размягчались к концу периода созревания и содержание БИПГ в них было более низким. Эти данные могут служить подтверждением участия БИПГ в формировании структуры тканей плодов яблони.

Показано, что кривая, характеризующая содержание растворимого пектина в процессе роста и созревания яблок, имеет два пика (Hobson, 1981). Один из них приходится на период роста плодов, второй - после наступления технической зрелости (Сапожникова, 1965). Выявленные нами два периода повышения активности БИПГ, повидимому, связаны с динамикой превращения пектиновых веществ в плодах.

Ингибирование (усл. ед.).

.

.

.

.

.

7.

0.

...

..

...3.2. Интенсивность поражения плодов яблони возбудителем плодовой гнили Monilia fructigena в процессе роста и созревания В процессе созревания плодов яблони в саду не только формируются характерные потребительские качества, но и закладываются основы для дальнейшего успешного хранения. Несмотря на то, что бурая гниль плодов яблони, вызываемая грибом M. fructigena, известна давно и является одной из самых распространенных болезней в садах, механизмы, обеспечивающие устойчивость к ней, изучены явно недостаточно. Для изучения этих механизмов необходимы сведения об изменении степени поражения плодов в разные периоды их созревания, когда происходят значительные изменения состава и биохимических процессов в тканях плода. Поэтому в задачу нашего исследования входило проследить изменение интенсивности распространения гриба по тканям плодов яблони в течение вегетационного периода от начала созревания до периода технической зрелости и далее в процессе хранения.

Скорость распространения M. fructigena по тканям всех исследованных сортов яблок была значительно выше в начале периода созревания и снижалась ко времени технической зрелости плодов (рис. 11). Максимальная интенсивность поражения M.

fructigena достигала более высоких значений у летних и ранне-зимнего сортов, чем у поздне-зимних. По мере созревания плодов скорость распространения гриба по тканям существенно снижалась. У летних сортов (Коричное полосатое и Памяти Тихомирова) это снижение продолжалось до периода технической зрелости в конце августа – начале сентября. Затем отмечено некоторое увеличение интенсивности поражения в начале сентября у Коричного полосатого и в середине сентября у сорта Памяти Тихомирова, после чего скорость распространения гриба опять снижалась. Интенсивность поражения тканей плодов более позднеспелых сортов постепенно снижалась к середине сентября, а затем несколько увеличивалась. Скорость распространения гриба изменялась обратно пропорционально содержанию БИПГ. Коэффициент корреляции между интенсивностью поражения и содержанием ингибитора для сорта Московское позднее составлял = 0,59, для сорта Антоновка = -0,57, что свидетельствует об участии БИПГ в снижении поражаемости яблок плодовой гнилью. Интенсивность поражения мало различалась для плодов, хранившихся при 4С или 20С, несмотря на то, что товарные качества утрачивались раньше при высокой температуре.

Рис. 11. Содежание БИПГ в плодах яблони и интенсивность поражения их M. fructigena.

Коричное полосатое (а), Студенческое (б), Памяти Тихомирова (в), Московское позднее (г), Московское зеленое (д), Антоновка обыкновенная (е). 1 - активность БИПГ (усл.ед);

2 - интенсивность поражения (мм), 3 – содержание общего белка (мкг/г).

Устойчивость растений к поражению фитопатогенными грибами связывают с действием присутствующего в апопласте растительной ткани БИПГ на активность ПГ патогена (De Lorenzo, 2001). Роль БИПГ в устойчивости плодов яблони к болезням мало изучена. В литературе приводятся на этот счет только отрывочные сведения. Как правило, действие БИПГ не влияет на распространение по тканям растения грибов, поражающие разнообразные субстраты, например, видов Penicillium. В то же время, присутствие БИПГ ограничивает поражение тканей некоторыми специализированными патогенами. К числу таких патогенов относятся Nectria galligena, Phomopsis mali, Fusarium lateritium, Glomerella cingulata (Wu et al., 1993). Наши исследования добавили к этому списку M. fructigena.

Устойчивость плодов яблони к болезням издавна связывали с разными биохимическими показателями, в частности, с кислотностью клеточного сока и содержанием сахаров (Вартапетян, 1976). В нашей работе выявлена корреляция интенсивности поражения разных сортов M. fructigena и содержания БИПГ в тканях (Рис. 12). У более сильно поражающихся летних сортов Коричного полосатого и Памяти Тихомирова содержание ингибитора ниже, чем у поражающихся слабее зимних сортов.

В то же время, у зимних сортов выше кислотность клеточного сока и ниже содержание сахаров.

25 в 8 г 0 Сорта а б а б а б а б Рис. 12. Некоторые показатели состояния плодов яблони разных сортов в период технической зрелости. 1 - Московское позднее; 2 - Студенческое; 3 - Антоновка; 4 - Московское зеленое; 5 - Коричное полосатое; 6 - Памяти Тихомирова; а - поражение M.

fructigena, мм; б - БИПГ (усл. ед); в - титруемая кислотность (%); г - сахара (%).

Очевидно, и эти факторы в определенной степени обусловливают интенсивность поражения тканей яблок M. fructigena. При этом вклад каждого из них оказывается разным для разных сортов.

Проведенное нами исследование показало, что интенсивность поражения плодов яблони возбудителем плодовой гнили M. fructigena снижается по мере созревания и несколько увеличивается в конце периода хранения. Биохимические изменения при формировании и созревании плодов характеризуются комплексом процессов (Hulme, Rhodes, 1971). Высокое содержание в плодах яблони пектиновых веществ, являющихся важной составной частью клеточной стенки, обусловливает не только потребительские качества плодов, но и ряд их физиологических особенностей. Поскольку внедрение фитопатогенных микроорганизмов связано с разрушением пектиновых веществ, БИПГ, осуществляющий определенные функции при созревании плодов, может препятствовать распространению по тканям растения тех грибов, ПГ которых чувствительна к его ингибирующему действию.

4. БЕЛКОВЫЙ ИНГИБИТОР ПОЛИГАЛАКТУРОНАЗЫ В ПЛОДАХ БАНАНА (MUSA sp.).

В плодах банана, как и в некоторых других сочных плодах, активность ПГ увеличивается по мере созревания. В процессе созревания плодов изменяется интенсивность выделения этилена, сопровождающаяся изменением целого комплекса процессов, в том числе связанных с мацерацией тканей, обусловленной разрушением пектина. При этом, хотя несомненна корреляция содержания БИПГ в плодах со сахара, % БИПГ, усл. ед х Кислотность, % х Зона поражения, мм;

степенью их размягчения при созревании, не показано непосредственное действие БИПГ из растения на собственную ПГ (Cervone, 1990). В плодах банана БИПГ не изучали.

В экспериментах использовали плоды банана сортов Королевский и Кавендиш. В мякоти плодов банана выявлена ПГ, при этом сорта различались по активности фермента. В кожуре активность фермента не обнаружена. Отмечено, что в процессе созревания размягчение тканей сопровождается интенсификацией выделения этилена и активизацией ПГ. В нашу задачу не входило изучение динамики созревания плодов банана, однако, мы выявили некоторое различие между сортами по интенсивности выделения этилена, которое коррелировало с активностью ПГ. Очевидно, биохимические процессы отражают состояние плода в зависимости не только от стадии развития, но и от сорта.

БИПГ выявлен во всех тканях плодов банана, причем в кожуре интенсивность его действия существенно выше, чем в мякоти (Табл. 2).

Таблица 2. Выделение этилена (мкл/кг/сут.) плодами банана, активность ПГ (Е. а.

– мм/мг белка/г сырого веса ткани) и интенсивность действия БИПГ (усл. ед. – % ингибирования/мкг белка/г сырого веса ткани) из плодов банана на ПГ V. dahliae.

ПГ БИПГ Сорт Этилен мякоть кожура мякоть Кавендиш 9,8±0,50 6,3±0,31 1,7±0,22 0,3±0,Королевский 12,0±0,70 9,6±0,41 1,2±0,32 0,2±0,Вероятно, более высокая плотность кожуры по сравнению с мякотью обусловлена, в частности, присутствием БИПГ, ингибирующего действие ПГ - фермента, вызывающего мацерацию тканей. Хотя исследованные нами сорта бананов мало различались по содержанию БИПГ, но как в кожуре, так и в мякоти сохранялась тенденция его обратной корреляции с активностью ПГ (Табл. 2). БИПГ из плодов банана довольно интенсивно ингибировал собственную ПГ (Табл. 3).

БИПГ из плодов банана сорта Кавендиш слабо действовал на ПГ из патогена банана G. musarum, в то же время БИПГ из картофеля, перца и яблок несколько сильнее ингибировал фермент (Табл. 3). Следует отметить, что G. musarum не является характерным патогеном этих растений, а V. dahliae относится к числу патогенов широкого спектра действия. При использовании этого гриба в качестве тест-объекта обнаружены некоторые различия в действии БИПГ из разных растений на его ПГ.

Наиболее интенсивным оказалось действие БИПГ из яблок на ПГ как из V. dahliae, так и из G. musarum.

Действие БИПГ in vitro на ПГ из растения ранее не удавалось обнаружить. Мы выявили действие БИПГ из плодов банана на ПГ из тех же плодов, что определенно доказывает не только его участие в устойчивости к болезням, но и роль в обмене веществ растения, в котором он синтезируется.

5. ДЕЙСТВИЕ БИПГ ИЗ РАСТЕНИЙ НА ПГ РИЗОСФЕРНЫХ БАКТЕРИЙ РОДА PSEUDOMONAS.

Некоторые виды свободноживущих бактерий, обитающие в ризосфере растения, оказывают на него благоприятное действие, повышая всхожесть, стимулируя рост, повышая устойчивость к болезням (Hallmann, 1997). К числу таких бактерий относятся представители рода Pseudomonas (Frommel, 1991). Представляет интерес исследование механизмов взаимодействия бактерий этого рода и метаболитов растения, в частности, действие БИПГ растения на ПГ, выделяемую бактериями.

При культивировании некоторых видов и штаммов Pseudomonas в жидкой среде выявлена активность ПГ, которая была в 10 раз более низкой, чем у фитопатогенного гриба V. dahliae. По-видимому, низкая активность ПГ у видов рода Pseudomonas, в числе прочих факторов, обусловливает отсутствие патогенного действия на растение. У одного из штаммов P. aureofaciens активность ПГ не была обнаружена при использованных условиях культивирования. Другие исследованные виды и штаммы различались по активности фермента (Рис. 13).

БИПГ, выделенный из яблок, ингибировал активность ПГ одного из штаммов P.

aureofaciens (шт. 30-84) примерно на 10%, в то время как БИПГ из клубней картофеля не действовал на ПГ Pseudomonas.

Рис. 13. Активность ПГ у видов и штаммов Pseudomonas.

P.a. - Pseudomonas aureofaciens; P.l. - P. lachrimans; P.p. - P. putida; P.f. - P.

fluorescens. Стрелкой указан штамм, на ПГ которого оказывал ингибирующее действие БИПГ из P.a. P.a. P.a. P.a. P.a. P.l. P.p. P.f.

плодов яблони.

464 30-84 66 449 445 34-a 146 2-Штаммы бактерий Активность ПГ, отн. ед.

Вероятно, при взаимодействии растения и бактерии функционирует достаточно сложная система механизмов, в которой ингибитор полигалактуроназы занимает пока еще не выясненное место.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Мы выявили присутствие БИПГ в клубнях, ростках, листьях, плодах растений.

Его действие проявлялось менее эффективно в периоды интенсивного роста побегов или созревания и размягчения плодов. Представляется важным обнаруженное нами изменение содержания БИПГ в листьях картофеля в период формирования цветков, а также во время образования клубней. По-видимому, интенсивность синтеза БИПГ изменяется во всем растении, а локальное его функционирование в тех или иных органах обеспечивается дополнительными механизмами. Несомненно, что БИПГ играет важную роль в регуляции превращений пектиновых веществ, связанных с процессами роста и развития тканей растения. В настоящее время в литературе отсуствуют данные о действии БИПГ из растения на ПГ, также присутствующую в растительных тканях.

Возможно, это объясняется высокой согласованностью процессов в растении, когда активность ПГ проявляется только строго локализовано, а при выделении маскируется действием БИПГ. Вероятно, что выбранные нами объекты (банан, этиолированные ростки картофеля) отличаются особенностями биохимических процессов, которые позволили выявить активность ПГ и действие на нее БИПГ.

При исследовании соотношения содержания БИПГ в тканях плодов яблони и скорости поражения их M. fructigena, в наших экспериментах выявлена четкая корреляция между устойчивостью яблок всех исследованных сортов к поражению плодовой гнилью и содержанием БИПГ. Проведенное нами заражение ткани яблок в процессе роста и созревания, показало, что их устойчивость к поражению по мере созревания увеличивалась. Одновременное увеличение содержания БИПГ свидетельствует о его важной роли в снижении поражаемости яблок плодовой гнилью.

В процессе работы мы получили частично очищенные препараты БИПГ из различных растений и испытали их действие на препараты ПГ из фитопатогенных грибов как поражающих, так и не поражающих изучаемые растения (табл. 3).

Эффективность действия БИПГ на ПГ грибов существенно различалась в зависимости как от растения-донора ингибитора, так и гриба-продуцента фермента.

Таблица 3. Действие БИПГ (усл. ед. - % ингибирования/мкг белка) из разных источников на ПГ из культуральной жидкости различных фитопатогенных грибов и из мякоти плодов банана сорта Королевский.

Источники ПГ Источники V. dahliae F. solani F.grami- P. infestans M. fructigena G. musarum Musa sp.

БИПГ (хлопчатник) (томат) nearum (картофель) (яблоня) (банан) (пшеница) Банан 0,30±0,05 1,28±0,07 0,48±0,03 2,11±0,25 0,17±0,05 1,00±0,Капуста 0 0,21±0,02 3,00±0,11 1,30±0,06 0,25±0,03 0,08±0,Картофель 0 0,19±0,09 2,40±0,13 1,69±0,15 0,21±0,03 0,59±0,Перец 0,33±0,04 4,12±0,16 1,51±0,08 0,16±0,08 0,25±0,05 0,67±0,Топинамбур 0 0 0,54±0,03 2,21±0,05 2,43±0,19 0,10±0,Яблоки 1,33±0,11 1,54±0,09 1,02±0,03 1,12±0,09 0,39±0,05 0,33±0,Наиболее интенсивное ингибирование выявлено при действии БИПГ из перца, несколько меньшее – БИПГ из капусты, картофеля, топинамбура. БИПГ из бананов и яблок действовали несколько слабее на ПГ исследуемых грибов. Наиболее подверженными действию БИПГ оказались ПГ грибов рода Fusarium. На ПГ из V.

dahliae действовали, хотя и не очень интенсивно, все испытанные препараты БИПГ. На ПГ из P. infestans достаточно эффективно действовали препараты БИПГ из бананов и яблок. ПГ из M. fructigena и G. musarum оказались наименее подверженными действию препаратов БИПГ. Заметное действие препараты БИПГ оказывали на ПГ из плодов банана.

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






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