Введение к работе
Актуальность темы. Ячмень (Hordeum vulgare L.) выделяется среди других злаковых культур большим набором биологически активных компонентов, в том числе и антибактериальных, свойственным только этой культуре. Они являются фактором естественного иммунитета растений и защищают его от микробов. В зерне ячменя содержится гордецин - вещество, обладающее антибактериальными свойствами (Ежов И.С., 1968), сосредоточенное в алейроновом слое и оболочке зерен ячменя. Ежов И.С.и Новотельнов Н.В. впервые выделили его из воды, оставшейся после замачивания ячменя. Установлена эмпирическая формула гордецина– C25H39O7N и вычислена его молекулярная масса - 465,33. Гордецин представляет собой непредельное азотистое соединение кислотной природы. (Ежов И.С., 1968). В дальнейшем было показано, что гордецинсодержащие вещества обладают фунгицидным и бактериостатическим действием, и могут быть альтернативой синтетических антибиотиков в медицине, пищевой промышленности, ветеринарии, защите растений. Гордецин отличается широким спектром действия и низкой токсичностью. Возможность его использования в пищевой промышленности определена, способностью останавливать рост спороносных бактерий. Гордецин эффективен в борьбе с картофельной болезнью пшеничного хлеба. Его применение увеличивает срок хранения яиц. Лучшие результаты гордецин показал при лечении кандидамикозов. Терапевтический эффект проявлялся при лечении эпидермофии стоп, рубофитии кожи, микробной экземы (Аравийский А.Н., 1967; Новотельнов Н.В., 1967; Ежов И.С., 1968; Заруцкий Л.Я., 2009).
Известно, что антибиотики природного происхождения представляют собой альтернативное средство защиты растений от болезней. В тканях растений их биологическая активность, проявляется значительно сильнее, чем в животных тканях. Антибиотики обладают избирательным действием, снижая тем самым уровень вредного воздействия на растение. (Павловская Н.Е., 2012).
Реакция растений на обработку гордецином остается слабо изученной. В связи с этим, исследование физиологического действия гордецина по отношению к растительным объектам, не содержащим антибактериальные вещества, является актуальным и своевременным.
Представляет интерес накопление гордецина в различных сортах ячменя, изменение его содержания в зависимости от сорта. Выявление источников с высоким содержанием гордецина позволит проанализировать его роль в формировании устойчивости ячменя к различным заболеваниям. Изучение взаимосвязи содержания гордецина с морфофизиологическими признаками и с определенными спектрами запасных белков (гордеинов) позволит выявить наиболее перспективные генотипы.
Цели и задачи исследований. Цель данной работы – получить гордецин из ячменя и исследовать физиолого-биохимические аспекты его действия.
Для достижения цели решались следующие задачи:
-
Провести количественное выделение гордецина из различных сортообразцов ячменя, методом экстракционного извлечения.
-
Исследовать морфофизиологические особенности яровых и озимых сортообразцов ячменя.
-
Исследовать действие экзогенного гордецина на интенсивность ростовых процессов проростков гороха.
-
Выяснить влияние обработки экзогенным гордецином проростков гороха на изменение супероксиддисмутазной активности.
-
Провести идентификацию сортообразцов ячменя используя, запасные полиморфные белки гордеины.
-
Установить корреляционную взаимосвязь морфофизиологических особенностей в сортообразцах ячменя с количеством гордецина.
Научная новизна работы. Впервые проведен анализ генотипов ячменя на содержание гордецина и выявлены образцы с наибольшим выходом этого антибактериального вещества. Определены оптимальные параметры растворителей для максимального извлечения гордецина из малых проб зерна ячменя. Получены результаты влияния гордецина на рост и развитие здоровых и инфицированных Fusarium oxysporum растений гороха. Установлены ростостимулирующие свойства гордецина, при заражении проростков гороха Fusarium oxysporum. Подтверждены бактериостатические свойства гордецина. Выявлена взаимосвязь содержания гордецина с морфофизиологическими показателями ячменя.
Практическая значимость работы. Расширены и углублены знания о действие гордецина на физиологические процессы в растительных объектах. Данные, свидетельствующие о бактерицидных свойствах гордецина, а также о стимулирующем влиянии на физиологические процессы растений, зараженные Fusarium oxysporum, открывают перспективы его использования в растениеводстве. Установлены генетические формулы локусов гордеинов в сортообразцах ячменя, которые могут быть использованы для выведения сортов с высоким содержанием гордецина.
Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе на кафедре биотехнологии Орловского государственного аграрного университета при чтении лекций по физиологии, биохимии, микробиологии, а также при проведении практикумов и выполнения курсовых и дипломных работ.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на региональных конференциях. Они были представлены на международной конференции молодых ученых «Фундаментальные и прикладные аспекты современной биотехнологии " (Брянск, 2008), региональной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Роль молодых ученых и специалистов в повышении эффективности растениеводства» (Орел, 2009), региональной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященный 35-летию Орловского государственного аграрного университета «Инновационный потенциал молодых ученых – АПК Орловской области» (Орел, 2010), Всероссийской научно-практической конференции «Развитие инновационного потенциала агропромышленного производства» (Орел, 2010), Московском международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 2010), международной конференции «Биология наука XXI века» (Москва, 2012), на втором молодежном региональном конкурсе инновационных проектов «Молодежь и наука 21 века».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных Перечнем ВАК.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 144 листах компьютерного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания объектов и методов исследований, изложения результатов исследований и их обсуждения, выводов, заключения, приложения, списка литературы, включающего 200 источников. Работа иллюстрирована 8 таблицами и 54 рисунками.
