Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время энзимо-микозное истощение семян (ЭМИС) трактуется как стрессоустойчивость зерновых культур к абиотическим факторам, в частности, к сочетанию температурного режима и влажности. Развитие заболевания ЭМИС сопровождается сильной оводненностью поверхности зерна, которая вызывает набухание белка и крахмала, что нарушает ультраструктурную организацию клеточных органелл и приводит к «биологическому травмированию» покровов зерна и потере продуктов гидролиза через эти участки. Последние становятся «открытыми воротами» для внедрения патогенных микроорганизмов (Темирбекова, 2000). При дождливой погоде заболевание сопровождается прорастанием зерна в колосе (Дунин, 1978). Установлено (Bilbao, 1966), что в зерне содержатся вещества, которые способны снижать активность амилаз. Различают две амилазы в зерне: «а-амилазу созревания» и «а-амилазу прорастания». Регулирование активности «а-амилазы созревания» во время покоя зерна контролируется белковым ингибитором, который образует с этим ферментом комплекс (Василевская, 1997). Признано, что фактор пассивного иммунитета в растениях представлен различными химическими соединениями небелковой природы, которые называют природными ингибиторами. Механизм реактивации этого комплекса неизвестен, но предполагается, что в условиях высокой влажности воздуха происходит разрыв ингиби-торного комплекса. У различных растений природные ингибиторы отличаются друг от друга, способны приостанавливать прорастание (Henneguine, 1967; Ке-фели, 1974), и играют заметную роль в сохранении покоя семян (Evenari, 1949).
Однако в этиологии ЭМИС влияние природных ингибиторов покровов зерна яровой пшеницы не выяснено. Поэтому изучение роли этих агентов пассивного химического иммунитета в этиологии заболевания ЭМИС востребовано в практике защиты растений и является актуальным.
Цель исследований. Цель работы - исследовать роль эндогенных природных ингибиторов небелковой природы, способных регулировать активность ферментов амилолитического комплекса в условиях увлажнения и в этиологии заболевания ЭМИС.
Задачи исследований:
1. Изучить связь между активностью а-амилазы и высотой растений яро
вой пшеницы.
2. Установить качественный состав природного ингибирующего ком
плекса покровов зерна пшеницы (ИНК).
-
Выявить влияние ИНК покровов пшеницы на рост грибов поверхности зерна, а также на «а-амилазу созревания» и «а-амилазу прорастания».
-
Установить роль ИНК в механизме реактивации ферментов амилолитического комплекса в зависимости от условий увлажнения как источников этиологии заболевания ЭМИС.
5. Изучить возможность использования препарата на основе ИНК для
борьбы с заболеваниями ЭМИС.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Возделывание яровой пшеницы на фоне органического вещества в виде навоза и соломы и обработка во время вегетации препаратом ТУР влияют на активность фермента а-амилазы.
-
Ингибирующий комплекс, выделенный из отрубей пшеницы, подавляет фермент а-амилазу и снижает активность энзимо-микозного истощения семян при возделывании яровой пшеницы.
3. Уменьшение количества ингибирующего комплекса в зерне яровой
пшеницы в условиях увлажнения сопровождается активацией а- амилазы и раз
витием заболевания энзимо-микозного истощения семян.
Объект исследования. Органическое вещество зерна, участвующее в регуляции активности ферментов амилолитического комплекса в этиологии заболевания ЭМИС яровой пшеницы.
Предмет исследования. ИНК покровов зерна яровой пшеницы небелковой природы как элемент регуляции активности а-амилазы в этиологии заболевания ЭМИС.
Научная новизна заключается в обнаружении блокирования ферментов амилолитического комплекса ингибитором небелковой природы, входящим в состав ИНК зерна яровой пшеницы и изучении кинетики ингибирования фермента а-амилазы различного биологического происхождения: зерна яровой пшеницы, грибов поверхности зерна с органическим небелковым ингибитором. Выявлена зависимость активности «а-амилазы прорастания» от содержания ИНК. На основе ингибирования а-амилазы выдвинута концепция бифункциональной биологической роли ИНК зерна. Установлено, что ИНК является элементом механизма блокированного состояния фермента а-амилаза яровой пшеницы.
Практическая ценность заключается в том, что из отрубей пшеницы получен препарат «Орол», который влияет на заболевание ЭМИС и обладает сильным антимикоцидным действием. Для контроля качества зерна разработаны: способ регистрации ингибирования фермента а- амилазы зерна и способ изучения кинетики ингибирования фермента а- амилазы зерна путем модификации прибора ПЧП-3.
Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и получили положительную оценку на заседаниях кафедры «Защита растений» Марийского государственного университета, межрегиональных научно-практических конференциях «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства» (Йошкар-Ола 2004,2005,2006), научно-практических конференциях международной научной школы «Наука и инновация» (Йошкар-Ола, 2007, 2008), международных научно-практических конференциях «Актуальные вопросы совершенства технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства» (Йошкар-Ола, 2007,2008).
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 13 научных статьях объемом 3,65 п. л. (доля личного участия 1,3 п.л.) в т. ч. в 3
статьях в реферируемых журналах, рекомендуемых ВАК РФ для публикаций материалов кандидатских диссертаций, патент РФ №2336701 РФ, МПК A21D 2/36. Структура її объем работы. Диссертационная работа изложена на 149 страницах, состоит из введения, пяти глав, выводов, рекомендаций производству и списка литературы. Работа содержит 46 рисунков, 29 таблиц. Список литературы включает 178 наименований, 21 из которых работы иностранных авторов.
