Физиолого-биохимические механизмы устойчивости растений к болезням у полевого и посевного типов гороха



Восстанавливать разрушенное войной хлопковод ство на Ю ге России было тяжелой задачей . В годы не мецкой оккупации хлопковая база « новых районов » была уничтожена . Благодаря постановлению Совета Министров СССР о ряде мер экономического стиму лирования для возрождения российского хлопководст ва , производство хлопка в новых районах было частич но возобновлено . Однако наличие ряда объективных причин ( позднеспелость сортов , низкая урожайность хлопка - сырца , недостаток рабочей силы при высоком проценте ручного труда , отсутствие необходимой ма териально - технической базы ) не позволили создать экономически эффективное хлопководство на Ю ге России . Максимальная урожайность хлопка - сырца со ставляла 18 ц / га , а средняя урожайность не превышала 10 ц / га . С 1953 года работа по развитию хлопководства на Ю ге России была остановлена . С точки зрения сего дняшнего дня это решение нужно признать стратегиче ски ошибочным . Ведь российское хлопководство тех лет , при всех его недостатках , несомненно , способст вовало укреплению обороноспособности страны в предвоенный и послевоенный период .

В настоящее время для обеспечения устойчивого развития предприятий легкой промышленности и соз дания им условий повышения конкурентоспособности при вступлении в ВТО необходимо восстановить хлоп ководство на Ю ге России .

Научно - производственный опыт ученых - хлопководов , развернувших с 90- х годов исследования с хлопчатником в Ставропольском и Краснодарском краях и Астраханской области , убеждают , что при ис пользовании и творческом развитии всего мирового научного потенциала , накопленного в сельском хозяй стве за последние 50 лет , российский хлопок может давать до 300 тысяч тонн волокна в год и быть эконо мически рентабельным .

Возрождение хлопководства на юге страны создаст собственную сырьевую хлопковую базу и избавит Рос сию от полной зависимости от хлопкопроизводящих стран СНГ и мира .

Литература

• 1.    Рейнгард , В . Е . Стахановская агротехника хлоп чатника в новых районах / В . Е . Рейнгард . - Москва , 1940, - С .42.

• 2.    Сахаров , И . П . Хлопок на Тереке / И . П . Саха - ров .– Ташкент : Изд . Отдел ГХК , 1930, - С .23.

• 3.    Квитко , Т . Н . Хлопководство новых районов / Т . Н . Квитко , В . Т . Александров , Л . Я . Апостолов , Н . И . Быков , С . Д . Лысогоров , М . Г . Тарановская , П . А . Ях - тенфельд . – Москва - Ленинград : Сельхозгиз , 1934, - С .67-82.

УДК 635.656+633.358]:632.937:632.938.1

ФИЗИОЛОГО - БИОХИМ ИЧЕСКИЕ

М ЕХАНИЗМ Ы УСТОЙЧИВОСТИ РАСТЕНИЙ К БОЛЕЗНЯМ У ПОЛЕВОГО И ПОСЕВНОГО ТИПОВ ГОРОХА

А.В. Амелин, д.с.- х .н (ФГОУВПО Орел ГАУ)

• Н.    П. Кораблева, д. б. н. (ИНБИ им. А. Н. Баха РАН) М.А. Проценко, д. б. н. (ИНБИ им. А. Н. Баха РАН) Г. А. Борзенкова, к. с.-х. н. (ГНУ ВНИИЗБК) В.И. Толубеева, (ФГОУ ВПО Орел ГА У)

Е.И. Чекалин, (ФГОУ ВПО Орел ГАУ)

Селекция большинства культурных видов достиг ла огромных успехов в повышении урожайности . К примеру , у гороха за последние 70 лет она увеличи лась более чем в 3 раза , но при этом устойчивость растений к болезням и вредителям снизилась на 12...49%, а относительное содержание сырого протеи на и аминокислот в семенах - на 3...5% [1]. Аналогич ная ситуация складывается и по другим сельско хозяйственным культурам [5, 6].

В связи с этим встает вопрос о создании адаптив ных сортов для производства , способных максималь но реализовывать свой биологический потенциал [4]. В решении этой проблемы весьма актуальным являет ся выяснение различных механизмов иммунитета рас тений . Большой интерес , в частности , представляет изучение белкового ингибитора фермента полигалак туроназы ( БИПГ ), который выделяется фито - патогенными микроорганизмами при внедрении в растительную клетку .

Данная статья посвящена некоторым результатам проведенных нами исследований по изучению физио лого - биохимических механизмов устойчивости рас тений гороха к наиболее опасным болезням и вреди телям .

М атериал и методика исследований

Полевые опыты были выполнены в рамках совме стной научной программы Орловского государствен ного аграрного университета ( Орел ГАУ ) и Всерос сийского научно - исследовательского института зер но - бобовых и крупяных культур ( ВНИИ ЗБК ). Пло щадь делянок составляла 7,5 м ², повторность 4- х кратная , норма высева 1,2 млн . семян на гектар . Ус тойчивость к корневым гнилям и аскохитозу опреде ляли согласно методическим указаниям ВИР (1990).

Лабораторные опыты по выделению белкового ингибитора ( БИ ) фермента полигалактуроназы ( ПГ ) проводились в лаборатории биохимии фитоиммуни тета Института биохимии им . А . Н . Баха , согласно договору о научном сотрудничестве . Объектами ис следования служили 7- ми и 14- ти дневные проростки контрастных по устойчивости листочковых сортов гороха Орловчанин и Надежда .

Получение препарата БИПГ проводили согласно методикам [8, 3]: растительные ткани гомогенизировали в среде выделения состоящей из 20мМ ацетатно- го буфера, рН 5.2, содержащего 2 мМ меркаптоэтанол. Гомогенат отжимали через капроновую ткань и массу, содержащую клеточные стенки, промывали тем же составом 3 раза, после чего экстрагировали таким же буфером с 1 М NaCl на магнитной мешалке при 4°С в течение 1 ч. Из экстракта материал осаждали (NH4)2SO4 при насыщении 90%, инкубировали в течение 1 ночи при 4°С и центрифугировали 30 мин при 6000 g. Осадок растворяли в минимальном количестве дистиллированной воды и диализовали против нее же в течение одних суток.

Препарат ПГ из культурального фильтрата полу чали следующим образом : гриб культивировали в жидкой питательной среде , приготовленной на основе прописи , предложенной Малка с соавт . [11], вводя в качестве источника углерода свекловичный пектин (10 г / л ). Среды стерилизовали при 1 атм . 30 мин . Культивирование проводили в течение 5 суток на ка чалке при 220 об / мин и 23° С в круглодонных колбах объемом 750 мл со 100 мл питательной среды .

Активность БИПГ и ПГ определяли « чашечным » (cup-plate) методом [10]. В чашках Петри формирова ли слой геля , содержащего 1% агарозы , 0,05% деме - токсилированного яблочного пектина , 0,5% оксалата аммония , 0,01 М ЭДТА в 0,1 М ацетатном буфере рН 5,2. В геле делали лунки диаметором 3 мм . Препарат фермента вносили в лунки и инкубировали в течение суток при 34° С . Затем гель обрабатывали 1%- ным раствором цетавлона [12].

Общее содержание белка определяли по методу Бредфорд [9]. При выявления активности БИПГ в ка честве тест – объекта использовали ПГ из Verti с illium dahliae, и из Fusarium oxysporum – основного возбуди теля корневых гнилей гороха .

Результаты и их обсуждение

Ранее было показано , что современные сорта по левого гороха отличаются большей устойчивостью к вредителям по сравнению с сортами посевного типа . По данным А . В . Амелина , И . В . Кондыкова , Е . И . Че калина , Г . И . Борзенковой (2007), заселенность тлей в период развития их растений была почти в 3 раза меньше . Это обусловлено тем , что пелюшки накапли вают большое количество белков ингибиторов фер ментов трипсина и химотрипсина , по сравнению с обычным горохом [7].

Нами же подтверждено , что они значительнее ус тойчивее и к болезням . К примеру , семена современ ного сорта гороха полевого Надежда грибными пато генами вообще не поражались , тогда , как у посевного сорта Орловчанин общая зараженность их инфекцией составляла 17%, грибами Fusarium oxysporum – 1,3%, Penicilium+Alternaria – 11,8%, Ascohyta – 1,3%, бакте риозом – 1,5% ( рис . 1, 2).

Рисунок 1 - Поражаемость болезнями семян у полевого и посевного гороха

Рисунок 2 - Поражаемость болезнями растений ( Б ) полевого и посевного гороха

Специальными лабораторными исследованиями выявлено , что генотипические различия сортов гороха по устойчивости к болезням во многом обусловлены их физиолого - биохимическими особенностями . Так , в 7- ми дневных проростках слабоустойчивого сорта гороха Орловчанин активность БИПГ не проявлялась , а у 14- ти дневных она составляла всего 13 у . ед . при действии ПГ из Verti с illium dahliae и 50 у . ед . – на ПГ из Fusarium oxysporum. В то же время у устойчивого сорта Надежда она обнаруживалась как у 7- ми , так и 14- ти дневных проростков , у которых при действии на ПГ из Verti с illium dahliae её величина составляла 26 у . ед ., а из Fusarium oxysporum - 65 у . ед ., что в 4,3 и 9,3 раза , соответственно , больше , чем в 7- ми дневных проростках и на 50 и 23% по сравнению с сортом Ор - ловчанин ( рис .3, 4).

Рисунок 3 - Активность БИПГ в надземных органах у разных по возрасту растений гороха при действии на поли - галактуроназу из Verti с illium dahliae

Рисунок 4 - Активность БИПГ в надземных органах у разных по возрасту растений гороха при действии на поли - галактуроназу Fusarium oxysporum

Установлено , что у пелюшкового сорта Надежда наибольшая активность БИПГ при действии как на ПГ из Verti с illium dahliae, так и из Fusarium oxysporum проявлялась в стеблях и листьях (13 и 32 у . ед ,), у сор та же Орловчанин только в стеблях (9 и 33 у . ед .), а в корнях активность при действии на ПГ гриба Verti с illium dahliae её значение приближалось к нуле вой отметке ( рис .5 А , Б ).

А

□ листья ■ корни

□ стебли

■ в среднем

Б             □ листья □ стебли

□ корни ■ в среднем

Рисунок 5 - Активность БИПГ в разных органах 14- ти дневных проростках гороха при действии ПГ из Fusarium oxysporum

Заключение

В целом сделано заключение , что повышенная устойчивость гороха к болезням во многом обу словлена активностью белкового ингибитора поли галактуроназы - фермента , который , выделяется патогеном при внедрении в стенку растительной клетки . Данная активность , с одной стороны , опре деляется видом патогенна , с другой - возрастом и генотипом растений . Наибольшая её величина вы явлена в листьях и стеблях 14- ти дневных пророст ков сортов гороха пелюшек при использовании ПГ гриба Verti с illium dahliae, что подтверждает пер спективы использования этих сортов в селекции на адаптивность .