Фотодинамически активные вещества индуцируют устойчивость растения огурца (Cucumis sativus L.) к оливковой пятнистости

Индуцированная болезнеустойчивость растений перспективна для практического использования, поскольку задействует их внутренние ресурсы и позволяет снизить нагрузку на окружающую среду. Показано, что вещества, влияющие на про-/антиокислительный баланс, участвуют в механизме системной приобретенной устойчивости. Подобной способностью обладают и фотодинамически активные вещества. В настоящей работе впервые установлено, что относящиеся к этой группе соединений метиленовый синий, бенгальский розовый и 2-меркапто-пиридин-N-оксид защищают растения огурца от оливковой пятнистости (возбудитель Cladosporiumcucumerinum Ell. et Arth.), как и известные индукторы системной устойчивости (K2HPO4 и β-аминомасляная кислота). Цель - изучить защитное действие фотодинамически активных веществ в отношении оливковой пятнистости, сравнить его с таковым у известных индукторов болезнеустойчивости и исследовать участие активных форм кислорода в осуществлении механизма индукции. Были испытаны известные и предполагаемые индукторы болезнеустойчивости - K2HPO4, БАМК (b-аминомасляная кислота), фотодинамические красители бенгальский розовый (БР) и метиленовый синий (МС), светозависимый источник гидроксильного радикала 2-МПНО (2-меркапто-пиридин-N-оксид). Растения огурца ( Cucumis sativus L.) восприимчивого к оливковой пятнистости сорта Феникс выращивали в натуральной почве в климатической камере Conviron EF7 («Conviron», Канада). На стадии 1-го настоящего листа растения обрабатывали растворами исследуемых веществ (10 капель на лист, контроль - вода). Примерно через 2 нед подсчитывали долю капель, давших ожоги. Через 6-8 сут после обработки у половины растений во всех вариантах следующий, 2-й лист заражали суспензией спор Cladosporium cucumerinum штамма C5 в концентрации 105 спор/мл. У другой половины растений на 2-й лист наносили капли воды (10 капель по 20 мкл). Растения помещали в темный термостат (Смоленское СКТБ СПУ, Россия) при 18 °С на 22-24 ч. Через 6-8 сут учитывали симптомы. Для получения диффузатов 1-го листа на него наносили капли воды или исследуемых растворов (10 капель по 20 мкл каждая). Через 24 ч их удаляли. В те же самые места помещали такие же капли дистиллированной воды. Еще через 1 сут их собирали, центрифугировали 10 мин при 8000 g, использовали супернатант. Для получения диффузатов незараженных листьев на них наносили воду, для получения диффузатов зараженных листьев - суспензию спор. Споровые диффузаты получали из суспензии спор. Образование супероксидного радикала в диффузатах определяли по окислению экзогенного адреналина. Для учета прорастания спор воду, диффузаты или тестируемые растворы (по 40 мкл) смешивали с 5 мкл суспензии (3,5×104 спор/мл) и 5 мкл воды. Материал инкубировали в темноте 24 ч в климатической камере, затем фиксировали этанолом (1-2 капли на лунку) и подсчитывали проросшие споры. Чтобы судить об участии АФК в механизме действия диффузатов на споры, вместо 5 мкл воды в диффузаты добавляли либо антиоксиданты (50 мкг/мл супероксиддисмутазы или 50 мкг/мл каталазы), либо перехватчики гидроксильного радикала (10 мМ маннит или 1 мМ формиат натрия). Затем так же подсчитывали проросшие споры. При исследовании влияния света на прорастание спор смесь диффузатов со спорами освещали в течение 1 ч при 90 мкмоль·м-2·с-1, затем инкубировали 23 ч в темноте. Для предварительной оценки природы веществ, выделяемых листьями, проверяли, как кипячение диффузата (1 ч на водяной бане) влияет на прорастание спор. Также исследовали влияние предполагаемых индукторов на прорастание спор. Растворы препаратов (45 мкл) смешивали с 5 мкл суспензии (3,5×104 спор/мл) и проращивали в тех же условиях на свету и в темноте. Установлено, что испытанные вещества локально повреждали 1-й лист. Степень развития болезни на 2-м листе в вариантах с обработкой была меньше, что говорит об индукции системной устойчивости. Степень подавления болезни при обработке фотосенсибилизаторами была примерно такой же, как при обработке известными индукторами. На 1-м листе образование супероксида при обработке фотосенсибилизаторами и известными индукторами было выше, чем при обработке водой. Эти же обработки стимулировали образование супероксида как в незараженных, так и в зараженных 2-х листьях. Диффузаты незараженных листьев необработанных растений стимулировали прорастание спор относительно прорастания в воде. БР, МС, K2HPO4 и БАМК снижали стимуляцию, 2-МПНО придавал фунгитоксичность. Диффузаты зараженных листьев необработанных растений прорастание не стимулировали. При обработках исследованными веществами прорастание в диффузатах снижалось (за исключением K2HPO4), что указывало на выделение зараженными растениями фунгитоксичных веществ. Поскольку экзогенные антиоксиданты не влияли на прорастание спор в диффузатах листьев, действие экзометаболитов реализуется не через АФК. Свет усиливал фунгитоксичность, следовательно, некоторые их этих экзометаболитов - фотосенсибилизаторы.