Введение к работе
Актуальность правлены. Для познания природы инфекционых болезней и борьбы с ними необходима информация о физиолого-био-химнческих механизмах взаимодействия хозяина и паразита. Известно, что как патогенность грибов, так и болезнеустойчивость высших растений обусловлены комплексом причин. Вопросы их конкретного содержания и относительной роли всегда актуальны. Необходимо знать, каковы слагаемые наслелственно-обусловленной сортовой устойчивости, почему фитсиммунные механизмы неэффективны в совместимых комбинациях и как они зависят от окружающей среды, какие из звеньев метаболизма гриба и растения могут быть мишенью для фунгицидов. Для более полных ответов на эти вопросы представлют ценность новые подходы.
С конца 60-х годов, работами И.Фридовича, Дж.Халливелла и других установлено, что практически любые аэробные организмы продуцирует супероксидный 0s~ и гидроксильный -ОН свободные радикалы, и иногда синглетный молекулярный кислород 202. Эти соединения вместе с перекисью водорода составляют группу цитотоксичних активных форм кислорода (АФК). Их образование (в дальнейшем "активация кислорода"), как правило, усиливается при разнообразных патологических состояниях, что само вызывает новые нарушения. АФК участвуют в перекисном окислении липидов, повреждают нуклеиновые кислоты и инактивируют ферменты.
В норме активация кислорода в клетках поддерживается на безопасном уровне, благодаря повсеместно распространенным анти-окисилительным системам, включающим как ферменты, в частности супероксиддисмутазу (СОД), так и низкомолекулярные вещества.
Мы предположили участие АФК в механизме устойчивости растений к грибным болезням (в т.ч. в подавлении хозяином развития патогена). Отсюда следовало, что способность гриба детоксициро-вать АФК может быть Фактором паразитизма.
К настоящему времени справедливость этих предположений подтверждена и нами, и другими авторами. Показано, что АФК могут быть не только непосредственно токсикантами, но и участвовать в других защитных механизмах (синтез фитоалексинов, этилена, лигнина и др.) и выполнять сигнальные функции.
t/ели работы. Изучение возможной роли АФК как фактора болезнеустойчивости высших растений и антиокислительных механизмов паразитического грибов как Фактора патогенности.
Зппячн рлбпткт,
1. Исследовать, участвуют ли АФК в механизме фунгитоксич-
ности фенольных соединений, связанных с фитоиммунитетом.
-
Проанализировать генерацию и фунгитоксические эффекты АФК в растениях разных по болезнеустойчивости сортов; выяснить, как действуют на активацию кислорода растением физические и химические Факторы, влияющие на болезнеустойчивость.
-
Проанализировать антиокислительные системы Фитопатоген-нцх грибов и сопоставить с патогенными свойствами у разных штаммов и в разных условиях среды.
Основные эксперименты выполнены на возбудителе пирикуляри-оза Pyrlcularla oryzae Cav. и растениях риса.
Ияуиипіт нпвигчтя. Впервые сформулирована концепция, согласно которой, генерация активных форм кислорода растениями является одним из механизмов наследственной и индуцированной болезнеустойчивости, а антиокислительныэ свойства фитопатогенных грибов - одним из факторов паразитирования. Все основные положения, вынесенные на защиту, являются принципиально новыми.
Прз.т?гичесхав знпчяния.
-
Генерация АФК зараженными листьями, измеренная химическим или биологическим методами, мажет быть досимптомным признаком сортовой болезнеустойчивости. Разработан и передан во ВНИИ риса соответствующий экспресс-метод.
-
Разработка новых фунгицидов может основываться на их способности стимулировать генерацию АФК растением-хозяином и (или) подавлять антиокислительные системы паразита.
-
Разработанные автором лабораторные методы могут применятся в различных Фундаментальных и прикладных направлениях микологии, физиологии растений и фитопатологии.
Ог.нпг>ные* положения, r-hnrnnuMhTP КЯ ПЛПП-fTV.
-
Фунгитоксичность растительных фенольных соединений может быть опосредована АФК, образующимися при их спонтанном или пероксидаэном окислении.
-
Усиленная генерация АФК на поверхности листьев риса на досимптомных стадиях ггирикуляриоза свойственна ряду сортов с вертикальной и горизонтальной устойчивостью к этой болезни, но не восприимчивым сортам. АФК образуются в фунгитоксичных концентрациях и мог-ут быть одной из причин сортовой болезнеустойчивости.
-
Устойчивость риса к пирикуляриозу, вызванная физическим (высокая температура) и химическим (Фунгициды и другие соеднне-
ния) факторами сопровождается усиленной генерацией АФК на поверхности листьев, что может быть причиной данной устойчивости. 4. Антиокислительные системы фитопатогенных грибов несут двойную нагрузку, защищая их клетки от АФК, образованных как растением-хозяином, так и самим грибам. Подавление или стимуляция этих систем изменяет в том же направлении патогенные свойства гриба. Тем самым антиокислительная способность паразита, па-видииоку, является одним из Факторов его патогенности.
Лпробяпигг рябаты. Материалы работы доложены и обсуждены на всесоюзных и мегдународных конференциях, тезисы хоторых опубликованы: VII и VIII совещания по иммунитету сельскохозяйственных растений к болезням и вредителям, Новосибирск, 1981 и Рига, 1986, IV симпозиум по фенольним соединениям, Ташкент, 1932, VII конференция по споровым растениям Средней Азии и Казахстана, Алма-Ата, 1984, IV конференция "Изучение грибов в биогеоценозах", Свердловск, 2988, конференция "Физиолого-биохимические основы иммунитета к грибным болезням растений", Уфа, 1988, II съезд Всесоюзного общества физиологов растений, Минск, 1990, конференция "Выделение, идентификация и хранение микромяцатов и других микроорганизмов", Вильнюс, 1990, конференция "Антропогенная экология микр>о:.іЩетов, аспекты математического моделирования и охрана окрухающей среды", Киев, 1990, Междунар. школа по кислородным радикалам, Ленинград, 1991, VI Междунар. коні— ресс по патологии растений, Монреаль, 1993, Международный симпозиум по естественным фенолам в устойчивости растений, Мюнхен, 1993, V Международный микологический конгресс, Ванкувер, 1994.
Кроме того, результаты были представлены на совещании "Проблемы биохимии иммунитета растений к паразитарным грибам", Москва, 1977, симпозиуме "Биохемштюминесценция", Ивано-Франковск, 1981, семинарах "Кислородные радикалы в химии, биологии и медицине", Москва, 1983, Минск, 1984-86,1990,1992 и Рига, 1987-89, конференции "Молекулярные механизмы биологического действия оптического излучения", Ялта, 1984, конференции по экологии грибов, Ташкент, 1985, конференции "Экстремальные условия существования микромицетов и охрана окрухающей среды", Киев, 1988, конференции "Биоантиоксиданты", Москва, 1986.
Публикации, Помимо тезисов, результаты работы опубликованы в 63 статьях и авторских свидетельствах.
Объем и структура лиопаотаиии. Диссертация изложена на 1ЄО
_ 4 -
страницах машинописного текста, содержит 27 таблиц и SO рисунков и состоит из введения, обзора литературы, главы "Материалы и методы исследования", семи глав результатов, заключения, выводов, приложения и списка литературы из 2.ЧЧ источников, включая 37 на русском языке.
