Содержание к диссертации
2.. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ (Характеристика изаимоотношений
растений-хозяев с патогенами и модулирование инфекций p-D-
глюканами). 8
2.1.. Патогенные грибы и вызываемые ими заболевания 8
-
Фитопатогенные вирусы и индуцируемые ими инфекции 13
-
Вироидные заболевания. 17
-
Роль P-D-глюканов и преобразующих их ферментов в патогенезе растений. 20
-
Иммуномодулирующая активность P-D-глюканов, 20
-
1,3-рЧЭ-Глюканазы и хитиназы растений. 23
3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 30
-
Реагенты и субстраты 30
-
Ферменты 30
-
Основные аналитические методы 31
-
Методы определение активности ферментов 32
ЗІ5. p-D-глюканы 34
-
Растения 35
-
Патогены.. 36
-
Оценка действия P-D-глюканов на возбудителя фитофтороза и развитие вызываемой им инфекции в картофеле 37
3.9; Определение действия p-D-птюканов на развитие вирусной
инфекции. 40
-
Определение действия p-D-глюканов на развитие инфекции, вызываемой ВВКК 41
-
Статистическая обработка результатов. 43
4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ (Действие p-D-глюканов
на развитие инфекционных заболеваний растений) 44
4.1. О-гликознлгидролазы картофеля и табака 45
-
Сравнительное, изучение активности и специфичности: действия О-гликозилшдролаз картофеля ,., 45
-
Влияние некоторых факторов иа активность 1,3-Р-0-глюканаз и хитиназ в листьях табака и картофеля 50
-
Зависимость активности Огликознлгидролаз от возраста растительной ткани 50
-
Полевая устойчивость сортов и активность 1,3-Р-0-глюканаз 53
4 4.1.2.3. Влияние условий выращивап ия на активность 1,3 -B-D-глюканаз картофеля... 5 6
-
Влияние p-D-глюканов на активность 0-гликоз^ігил;-олаз в здоровых листьях картофеля 58
-
Действие p-D-глюканов на возбудителя фитофтороза и вызываемую им инфекцию в картофеле 59
-
Действие p-D-глюкаяов и p-D-глгоканаз на зооспоры возбудителя фитофтороза 60
-
Действие P-D-глюканов на развитие фитофтороза в тканях клубней картофеля ..64
-
Влияние p-D-гліокаиов на устойчивость вегетируюшего картофеля к фитофторозу , ..69
-
Выращивание картофеля в условиях опытного хозяйства 69
-
Выращивание картофеля в условиях природного резервуара инфекции 74
4.4. Влияние P-D-глюканов на развитие вирусной инфекции 77
4.4.1, ХВК в растениях табака „ , 77
4.4.2. ХВК в растениях картофеля 87
4.5. Действие p-D-глюканов на развитие вироидной инфекции в
картофеле 90
4.5Л. Влияние p-D-глюкаиов на развитие ВВКК в сеянцах картофеля,
выращенных из истинных семян 90
-
Влияние P-D-глюканов на развитие вироидной инфекции в растениях картофеля, выращенных из зараженных семян гибридов, ростков и клубней , 96
-
Влияние p-D-глюкаиов на активность О-гликозилгидролаз картофеля, инфицированного ВВКК 101
-
Влияние P-D-глюканов па развитие вироидной инфекции в селекционных сортах картофеля 106
-
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО
-
ВЫВОДЫ 118
7.
ЛИТЕРАТУРА
Введение к работе
Потребности в продуктах питания человек в основном удовлетворяет за счет растений. Однако культивируемые растения подвергаются заболеваниям, вызываемым; различными вредителями и патогенами (грибами, бактериями, вирусами, вмроидами и др.), что приводит к значительным потерям урожая. Поэтому снижение ущерба от заболеваний растений - одна из важнейших народно-хозяйственных задач.
При разработке стратегии защиты растений исследователи пытаются объединить все доступные методы борьбы с патогенами и вредителями. Такой подход получил название интегрированной системы защиты растений. Наибольшее место в этой системе отводится использованию пестицидов и селекции устойчивых сортов.
Однако применение пестицидов представляет серьезную угрозу для биосферы. Выведенные же высокоустойчивые сорта с-х культур, препятствуя развитию патогенов, в то же время оказывают на них мощное селекционное давление, что приводит к появлению новых более агрессивных форм возбудителей; таким образом, достигнутая устойчивость сортов является недолговечной (Рассел, 1982). Кроме того, устойчивые сорта часто оказываются малопродуктивными и сравнительно невысокого качества.
Для снижения ущерба от болезней растений некоторые исследователи предлагают использовать толерантные (выносливые) сорта (Рассел, 1982; Clarke, 1986), так как при всех их недостатках (растения могут служить резервуарами патогенов, приобретать повышенную чувствительность к другим болезням), они не оказывают, в отличие от устойчивых сортов, селекционного давления на патогены, что уменьшает вероятность появления сильнопатогенных форм (Рассел, 1982).
Все большее: внимание исследователей пр vi ил екает возможность защиты растений, основанная на стимуляции их естественной устойчивости с помощью биологически активных веществ (БАВ) (Метлицкий, Озерецковская, 1984; Елякова, 1995; Lyon et al., 1995). При этом к используемым БАВ-модуляторам устойчивости предъявляются требования экологической безопасности и способности благоприятно влиять на рост и развитие растений. Имеющиеся данные показывают, что таким требованиям, в частности, могут отвечать различные олиго- и полисахариды.. Наибольшее *Ф внимание уделяется иммуно модулирующей способности глюканов, имеющих р-конфигурацию глюкозидных связей. Такие глюканы (чаще всего микробиального происхождения) могут действовать как индукторы (элиситоры), способные инициировать у растений образование фитоалексинов и другие защитные механизмы (Метлицкий, Озерецковская, 1984).
Наряду с индукторным глюканы могут обладать и супрессорным действием на иммунитет растений. Так, в мицелии и зооспорах совместимых рас возбудителя: фитофтороза обнаружен супрессор (фракция <А низкомолекулярных 1,3-1,6-Р-Б-глюканов), ингноирующии реакцию сверхчувствительности и образование фитоалексинов у,картофеля при его заражении несовместимыми расами того же гриба или при обработке индуктором (Doke et al., 1980). Вопросу о подавлении механизмов иммунитета и индуцировании восприимчивости растений посредством'* супрессорных молекул патогенов придается важное значение. Раскрытие таких механизмов создаст предпосылки для разработки перспективной стратегии защиты растений - блокированию механизмов, используемых' патогеном для подавления устойчивости хозяина.
Необходимо подчеркнуть, что продолжительное время исследования* по изучению иммуномодулирующей способности олиго- и полисахаридов проводились в мире на препаратах микробиального происхождения. В ,А) лаборатории химии ферментов ТИБОХ ДВО РАН путем ферментативного преобразования природных p-D-глюканов (из водорослей и других объектов) получены продукты, среди которых обнаружены вещества, обладающие иммуномодулирующими свойствами.
Основная цель работы состояла в изучении влияния p-D-глюканов, (пахимана из Poria cocos, пустулана из Umbellicaria russica, ламинаранов из Laminaria cichoriotdes, L. gurjanova, Fucits evanescens>& также глюканов I, II, Ш, IV и пустуланов I, П, III, IV, полученных в результате ферментативной трансформации ламинарана из L. cichorioides и пустул:-! на, соответственно) и преобразующих их О-гликозилгидролаз на развитие у растений 0 инфекционных заболеваний, вызываемых грибным патогеном Phytophthora infestans, Х-вирусом картофеля (ХВК) и вироидом веретено в и дности клубней картофеля (ВВКК).
Ставились следующие задачи:
Изучить иммуномодулирующие (элиситорные и супрессорные) свойства fi-D-глюканов на инфицированном фитофторой картофеле.
Исследовать действие P-D-глюканов, а также эндоглюканаз на прорастание и жизнеспособность зооспор фитофторы.
Изучить влияние p-D-глюканов на развитие инфекции, вызываемой в растениях-хозяевах ХВК.
Изучить влияние p-D-глюканов на развитие инфекции, вызываемой в картофеле ВВКК.
5. Изучить корреляцию между устойчивостью растений к патогенам и активностью в них 1,3-(3-0-глюканаз и хитиназ.
Работа выполнена в лаборатории химии ферментов Тихоокеанского института биоорганической химии ДВО РАН под руководством д.х.н. Т.Н. Звягинцевой и д.б.н., профессора А.В. Реунова.
2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ (ХАРАКТЕРИСТИКА ВЗАИМООТНОШЕНИЙ РАСТЕНИЙ-ХОЗЯЕВ С ПАТОГЕНАМИ И МОДУЛИРОВАНИЕ ИНФЕКЦИЙ p-D-ГЛКЖАНАМИ).
Из всех возбудителей инфекционных заболеваний растений наиболее вредоносными являются паразитические грибы, вызывающие значительные потери (более 20%) общего урожая мировой продукции растениеводства (МетлицкиЙ, Озерецковская, 1985). Второй по вредоносности после грибов группой являются вирусы. К опаснейшим возбудителям заболеваний растений относятся также вироиды и, прежде всего, вироид веретеновидности клубней картофеля (ВВКК), наносящий большой ущерб картофелеводству.
Вызывая значительные потери урожая сельскохозяйственных культур и, в этом отношении проявляя сходство, все эти патогены существенно отличаются друг от друга по "устройству" и по взаимоотношениям с растениями-хозяевами.
