Введение к работе
Актуальность проблемы.
Во второй половине 70-х годов был открыт новый тип регуляторних молекул, получивший название "олигосахаринов" (Ayers et al.. 1976; Albersheira. Valent, 1978; Albersheim, et al.. 1983). Олигоса-харины (ОС) образуются при частичном расщеплении углеводсодержаших биополимеров клеточных стенок грибов и растений. В крайне низких концентрациях, на 2-3 порядка ниже, чем для известных фитогормонов. ОС контролируют защитные функции растений, а также процессы их роста, морфогенеза и взаимодействия с грибами - симбионтами (Albersheim, Darvlll, 1985).
Предполагается, что ОС являются сигнальными молекулами, участвующими в передаче и реализации информации у растений. Интерес к ОС связан не только с возможностью исследования с их помощью механизмов регуляции метаболизма растений, но и с перспективой практического использования регуляторов нового класса в сельскохозяйственном производстве и биотехнологии. Исследованию структуры и биологической функции ОС посвящены многие обзоры (Элберсгейм, Дарвилл. 1985; Aldington et al.. 1991; Dixon, Lamb, 1991; Ryan, Farmer, 19*91; Albersheira et al., 1992; Тарчевский, 1992; Aldington, Fry. 1993; Усов. 1993; Озерецковская, Роменская, 1996).
К настоящему времени известны четыре основные группы ОС. две из которых - фрагменты^-глюканов и хитина (хитозана), - образуются при расщеплении клеточных стенок грибов, тогда как две другие, -фрагменты пектинов и гемицеллюлоз, - являются продуктами деградации клеточных стенок растений.
В данной работе предполагалось исследовать иммунорегулирующие функции ОС на* патосистеме картофель - возбудитель фитофтороза (Phytophthora infestans Mont, de Вагу)-. Роль ^-1,3- 1.6 - глюканов во взаимоотношении этих партнеров к настоящему времени уже была достаточно хорошо исследована (Чалова и др.. 1976; Метлицкий и др., 1979; Doke et al., 1979; Garas et al.. 1979: Озерецковская и др.. 1982). Участие пектиновых ОС в регулировании устойчивости картофеля к P. infestans подвергаются сомнению (Озерецковская и др., 1993). Две остальные группы ОС остаются пока еще мало исследованными. Так, о роли хитинов (хитозанов) в контролировании устойчивости картофеля к возбудителю фитофтороза имеются лишь немногие сообщения (Максимов. 1995; Тютерев. 1995), тогда как о способности олигомеров ксилоглюкана. как основного представителя гемицеллюлоз. регулиро-
вать защитные реакции растений до самого последнего времени вооб ничего известно не было.
Цель исследования.
Целью настоящей работы явилось исследование иммунорегулирувд способности олигосахаридов хитозана и ксилоглюкана в патосисте картофель - Phytophthora infestans.
Задачи исследования.
1. Провести поиск фрагмента хитозана. способного системно продолжительно защищать картофель от фитофтороза. Исследовать мех низмы. определяющие защитные функции такого фрагмента.
Z. Исследовать возможность олигомеров ксилоглюкана регулир вать устойчивость картофеля к возбудителю фитофтороза. Оценить п раметры такого регулирования, а также связать- биологическое дей твие со структурными особенностями фрагментов.
Научная новизна работы.
Обнаружен водорастворимый хитозан с молекулярной массой (М.М 5 кД. способный системно и продолжительно защищать картофель возбудителя фитофтороза. Хитозан индуцирует у картофеля образован .фитоалексинов. PR - белков, ингибиторов сериновых протеиназ и суп роксидного радикала кислорода.
Впервые показано, что продукты глубокого гидролиза ксилоглюк на. так же как и некоторые его индивидуальные олигомеры. способны низких концентрациях системно и продолжительно подавлять устойч вость картофеля к возбудителю фитофтороза. Минимальным фрагмент ксилоглюкана, оказывающим иммуносупрессорное действие на картофел является трисахарид. Замещение ксилозы в молекуле трисахарида любой из испытанных фрагментов изменяло супрессорную активность злиситорную. Исключительно важную роль в регулировании иммунно статуса картофеля к P. infestans выполняет терминальный cL-L-фук зильный остаток. Олигосахариды. лишенные фукозы, становятся биол гически неактивными. теряя как элиситорные. так и супрессорн свойства.
Практическая ценность работы.
Обнаружен хитозан. с помощью которого возможно системно и пр должительно индуцировать фитофтороустойчивость клубней картофеля.
Установлена недопустимость присутствия ксилоглюкановых иммун супрессоров в рабочем растворе элиситоров, которыми предполагает индуцировать устойчивость картофеля. Находящийся в растворе супре
сор может доминировать над элиситором. в результате чего иммунный статус растений окажется подавленным.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на II конференции "Регуляторы роста и развития растений" (г. Москва. 1993); Всероссийском съезде по защите растений (Санкт-Петербург. 1995): 18 International Carbohydrate Syrapozlum (Milan. 1996).
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 9 печатных работ и патент.