Индукция защитных реакций у винограда и антагонистическое подавление милдью эпифитными Saccharomy cescerevisiae
Автор: Сундырева М.А., Луцкий Е.О., Баранов М.О., Арбичева А.И., Мишко А.Е., Лободина Е.В.
Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology
Рубрика: Сельскохозяйственная микробиология
Статья в выпуске: 3 т.61, 2026 года.
Бесплатный доступ
Милдью — одно из самых распространенных и вредоносных заболеваний винограда в мире. Высокая восприимчивость к милдью большинства сортов винограда делает необходимой химическую защиту, приводящую к негативным экологическим последствиям, в связи с чем исследование новых средств биоконтроля патогенов растений приобретает все большую актуальность. Дрожжи — один из наиболее интересных и перспективных агентов биоконтроля в силу своих биологических особенностей, широкого распространения, генотипической и фенотипической приспособленности к колонизации и конкуренции за пространство и питательные вещества. В настоящей работе впервые установлено, что Saccharomycescerevisiae, населяющие поверхность ягод винограда, могут быть эффективным агентом биоконтроля милдью за счет стимуляции защитных реакций растений и выраженной антагонистической активности. Целью работы стало исследование стимуляции защитных реакций у винограда при обработке листьев Saccharomycescerevisiae в качестве агента биоконтроля милдью (возбудитель Plasmopara viticola). Работу проводили в ФГБНУ Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия в 2024-2025 годах. Использовали изолят дрожжей S. cerevisiae, выделенный с поверхности ягод винограда (Vitisvinifera) сорта Мерло (с. Молдаванское, Краснодарский край). Использовали листовые диски восприимчивого к милдью сорта винограда ТАНА33 диаметром 2 см в чашках Петри. Их опрыскивали разрешенными против милдью биопрепаратами. Варианты были следующими: Bacillus subtilis (штамм В-10 ВИЗР, препарат Алирин В, ООО «АгроБиоТехнология», Россия) (BS); Bacillusamyloliquefaciens (штамм КС-2, ВКПМ В-11141, препарат БФТИМ, ООО «Биотехагро», Россия) (BA); изолят Saccharomycescerevisiae (6× 106 кл/мл) (SC); водный (SC+t) и спиртовой (SC+Sp) экстракты из изолята S. cerevisiae; вода (контроль). Через 24 ч после обработки листовых дисков проводили инокуляцию суспензией спор P. viticola (PV) в концентрации 3× 106 спор в 1 мл. Эффективность обработок оценивали на основании развития милдью на листовых дисках: как средний процент площади спороношения или характерных маслянистых пятен на 50 листовых дисках. Спорообразование возбудителя милдью определяли посредством подсчета спор при помощи камеры Горяева. Физиологические параметры, характеризующие иммунный ответ винограда, определяли через 24, 48 и 72 ч после обработок S. cerevisiae и экстрактами культуры, а также через 24, 48 и 72 ч после заражения милдью. Содержание стильбенов (ресвератрола, виниферина, пицеида) определяли методом капиллярного электрофореза на приборе Капель 105М (ООО «Люмэкс», Россия). Содержание перекиси водорода оценивали методом FOX1, содержание малонового диальдегида (МДА) — по реакции с тиобарбитуровой кислотой. Экспрессию защитных генов определяли через 24, 48 и 72 ч после инокуляции P. viticola методом ПЦР в реальном времени (ПЦР-РВ). Относительную экспрессию генов рассчитывали методом 2-ΔΔCt. Установлено, что S. cerevisiae и их экстракты обладали способностью инициировать иммунные реакции винограда, снижали развитие милдью на листьях и число образуемых патогеном спор. Дрожжи и их экстракты компенсировали подавление окислительных процессов со стороны P. viticola и обеспечивали высокое содержание микроботоксичного виниферина, ресвератрола и пицеида. Экстракты дрожжей оказались способны в некоторой степени нивелировать негативные регуляторные эффекты со стороны P. viticola и усиливать иммунный ответ винограда после инфицирования милдью. Водный экстракт способствовал повышению содержания перекиси водорода, малонового диальдегида, стильбенов. При этом экспрессия защитных генов была значительно ниже, чем при обработке листьев живой дрожжевой суспензией. Спиртовой экстракт дрожжей оказывал наименее выраженное иммуноиндуцирующее действие, которое выражалось в увеличении содержания стильбенов, прежде всего пицеида. Наибольшей эффективностью при заражении растений P. viticola обладали живые S. cerevisiae. Иммунный ответ винограда на инфицирование милдью на фоне обработки дрожжами прежде всего отличался высоким уровнем экспрессии защитных генов. Дрожжи S. cerevisiae индуцировали одновременную экспрессию жасмонат (LOX, MYC2) и салицилат связанных (NPR1, PR1) генов, PR-белков и стильбенсинтазы через 24 и 48 ч после заражения. Дрожжевые экстракты стимулировали изменение экспрессии генов MYC2, NPR1 и CHS. При этом положительное воздействие дрожжевых экстрактов на иммунные реакции не способствовало полному подавлению милдью на листовых дисках. Это может быть связано с биологическими особенностями восприимчивого к милдью сорта ТАНА 33. Таким образом, высокая эффективность контроля милдью со стороны S. cerevisiae обеспечивалась не только иммуноиндукцией, но и выраженным антагонистическим подавлением P. viticola.
Vitisvinifera, Saccharomycescerevisiae, Plasmoparaviticola, окислительные процессы, стильбеновые фитоалексины, экспрессия генов, антагонистическое подавление, прайминг защитных реакций
Короткий адрес: https://sciup.org/142248311
IDR: 142248311 | УДК: 634.8:632.4:579.64 | DOI: 10.15389/agrobiology.2026.3.498rus
Defense response induction in grapes and antagonistic effect against downy mildew of epiphytic Saccharomyces cerevisiae
Downy mildew is one of the most common and harmful grape diseases in the world. The high susceptibility to downy mildew of most grape varieties makes chemical protection necessary, leading to negative environmental consequences. In this regard, the study of new biocontrol agents of plant pathogens is becoming increasingly important. Yeasts are one of the most interesting and promising biocontrol agents due to their biological characteristics, wide distribution, genotypic and phenotypic adaptation to colonization and competition for space and nutrients than other groups of microbes on the surface of fruits and vegetables. For the first time, it was shown that epiphytic Saccharomyces cerevisiae from the surface of grape berries can be an effective agent for biocontrol of downy mildew due to stimulation of plant defense reactions and pronounced antagonistic activity. The aim of the work was to study induction of the defense reactions in grapes treated with epiphytic Saccharomyces cerevisiae as a biocontrol agent for downy mildew Plasmopara viticola. The work was carried out at the North Caucasian Federal Scientific Center for Horticulture, Viticulture and Winemaking in 2024-2025. We used an isolate of S. cerevisiae obtained from the surface of grape berries (Vitis vinifera) of the Merlot variety (Moldavanskoye village, Krasnodar Krai). The study was carried out on leaf discs of the downy mildew-susceptible grape variety TANA33 in Petri dishes. The leaf discs were treated with biopreparations approved against downy mildew: Bacillus subtilis (strain B-10 VIZR, preparation Alirin B, AgroBioTekhnologiya LLC, Russia) (BS); Bacillus amyloliquefaciens (strain KS-2, VKPM B-11141, BFTIM preparation, Biotekhagro LLC, Russia) (BA); and Saccharomyces cerevisiae isolate (6× 106 cells/ml) (SC); aqueous (SC+t) and ethanolic (SC+Sp) extracts from S. cerevisiae isolate; water (control). Leaf discs were inoculated with a suspension of P. viticola spores (PV) at a concentration of 3× 106 spores/ml in 24 h after treatment with previously described preparations. The effectiveness of the treatments was assessed based on the development of downy mildew on leaf discs as the average percentage of the sporulation area or specific oily spots on 50 leaf discs. Downy mildew sporulation was determined by counting spores using a Goryaev chamber. Physiological parameters characterizing the defense response of grapes were determined at 24, 48, and 72 h after treatment with S. cerevisiae and its extracts, as well as 24, 48, and 72 h after inoculation with downy mildew. The content of stilbenes (resveratrol, viniferin, piceid) was determined by capillary electrophoresis using a Kapel 105M device (OOO Lumex, Russia). The content of hydrogen peroxide was estimated using the FOX1 method, and the content of malondialdehyde (MDA) was determined by a reaction with thiobarbituric acid. The expression of defense-related genes was determined 24, 48, and 72 h after inoculation with P. viticola using real-time PCR (RT-PCR). Relative gene expression was calculated using the 2-ΔΔCt method. S. cerevisiae and their extracts had the ability to initiate immune responses in grapes and reduced the development of downy mildew and the number of pathogen’s zoospores. Yeasts and their extracts compensated P. viticola suppression of oxidative processes and provided a high content of viniferin, resveratrol, and piceid. Yeast extracts are able to neutralize the negative regulatory effects of P. viticola and enhance the immune response of grapes after downy mildew infection, however, to an insufficient extent. An aqueous yeast extract increased the levels of hydrogen peroxide, malondialdehyde, and stilbenes. Ethanolic yeast extract had the least pronounced defense inducing effect, which was expressed in an increase in the content of stilbenes, primarily piceid. The expression of the defense related genes was significantly lower than when the leaves were treated with a yeast suspension. S. cerevisiae had the highest efficiency in the biocontrol of P. viticola. The defense response of grapes to downy mildew against the background of yeast treatment was primarily distinguished by a high level of defense related genes expression. S. cerevisiae induced simultaneous expression of jasmonate (LOX, MYC2) and salicylate related (NPR1, PR1) genes, PR proteins and stilbene synthase at 24 and 48 h post inoculation. Yeast extracts stimulated changes in the expression of MYC2, NPR1 and CHS genes. The positive effect of yeast extracts on defense responses did not contribute to the complete suppression of downy mildew on grape leaf disks. This may be due to the biological susceptibility of the TANA 33 variety to downy mildew. Therefore, S. cerevisiae provided high efficacy against downy mildew due to the simultaneous induction of grape defense responses and pronounced antagonistic suppression of P. viticola.
Текст научной статьи Индукция защитных реакций у винограда и антагонистическое подавление милдью эпифитными Saccharomy cescerevisiae
Милдью — одно из самых распространенных и вредоносных заболеваний винограда в мире (1, 2). На территории России милдью причиняет наибольший ущерб в районах влажного климата Черноморского побережья Северного Кавказа, Нижнего Поволжья (3, 4).
Высокая восприимчивость к милдью у большинства возделываемых сортов винограда делает химическую защиту виноградников необходимой (4, 5), что приводит к снижению диетических качеств плодов винограда, значительным финансовым затратам, формированию резистентности патогенов (6). Дополнением или возможной альтернативой средствам химической защиты может стать применение средств биологического контроля патогенов. Среди агентов биоконтроля заболеваний растений различают группу с прямой антагонистической активностью против патогена (паразитизм, антибиоз или конкуренция) и группу с опосредованным действием, связанным с формированием индуцированной системной устойчивости к патогену (7, 8).
Дрожжи — перспективный агент биоконтроля фитопатогенов в силу своих биологических особенностей и широкого распространения. Дрожжи более приспособлены к колонизации и конкуренции за пространство и питательные вещества, чем другие группы микроорганизмов на поверхности растений (9, 10). Антагонистическое действие Saccharomyces cerevisiae обусловлено выделением цитотоксических веществ, повышенного количества уксусной кислоты и сероводорода (9, 11), а также умеренной способностью к образованию биопленок (9, 12, 13). Экстракты S. cerevisiae повышают экспрессию PR-белков (14, 15), образование фитоалексинов и других фенольных соединений (16, 17), усиливают активность антиоксидантной системы (17, 18).
Следует отметить, что штаммы дрожжей различаются по воздействию на патогены и на растения (19). Микроорганизмы обладают разнообразным модулирующим действием: от стимуляции иммунных ответов до регуляции образования фитогормонов и воздушного и корневого питания (17). Расширение числа микроорганизмов для применения в виноградарстве в качестве агентов биоконтроля фитопатогенов и изучение их влияния на развитие болезней и иммунный ответ винограда представляет собой актуальную задачу.
В настоящей работе впервые установлено, что Saccharomyces cere-visiae , населяющие поверхность ягод винограда, могут быть эффективным агентом биоконтроля милдью за счет стимуляции защитных реакций растений и выраженной антагонистической активности.
Целью работы стало исследование стимуляции защитных реакций у винограда при обработке листьев Saccharomyces cerevisiae в качестве агента биоконтроля милдью ( Plasmopara viticola ).
Ìåòîäèêà. Работу проводили в ФГБНУ Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия в 20242025 годах. Использовали изолят дрожжей S. cerevisiae, полученный с поверхности ягод винограда (Vitis vinifera) сорта Мерло (с. Молдаванское, Краснодарский край). Принадлежность дрожжей к роду Saccharomyces под- тверждали с использованием элективного теста на Lysine Medium Base («HiMedia Laboratories Pvt. Ltd.», Индия). Видовую идентификацию осуществляли согласно рекомендациям G.V. De Melo Pereira с соавт. (20).
Использовали листовые диски восприимчивого к милдью сорта винограда ТАНА33 диаметром 2 см в чашках Петри. Листья были отобраны с растений, выращенных в условиях фитотрона. Листовые диски опрыскивали разрешенными против милдью биопрепаратами. Варианты были следующими: Bacillus subtilis (штамм В-10 ВИЗР, препарат Алирин В, ООО «АгроБиоТехнология», Россия) (BS); Bacillus amyloliquefaciens (штамм КС-2, ВКПМ В-11141, препарат БФТИМ, ООО «Биотехагро», Россия) (BA); изо-лят Saccharomyces cerevisiae (6½106 кл/мл) (SC); водный (SC+t) и спиртовой (SC+Sp) экстракты из изолята S. cerevisiae ; вода (контроль) . BS и BA ис-
пользовали согласно рекомендациям производителя.
Антагонистическое действие дрожжей оценивали по снижению концентрации исходной суспензии клеток, наносимой на листовые диски, на 25, 50, 75, 90 и 100 %.
Через 24 ч после обработки листовых дисков проводили инокуляцию суспензией спор P. viticola (PV) в концентрации 3½106 спор в 1 мл. Концентрацию спор определяли при помощи камеры Горяева. Эффективность обработок оценивали на основании развития милдью на листовых дисках: как средний процент площади спороношения или характерных маслянистых пятен на 50 листовых дисках. Спорообразование у возбудителя милдью определяли посредством подсчета спор при помощи камеры Горяева в суспензии, полученной при смыве спорангиев с 10 листовых дисков 10 мл дистиллированной воды.
Физиологические параметры, характеризующие иммунный ответ винограда, определяли через 24, 48 и 72 ч после обработок дрожжами S. cerevisiae и их экстрактами, а также через 24, 48 и 72 ч после заражения милдью. Все измерения выполняли в трех-четырех повторностях.
Для определения содержания стильбенов готовили экстракт посредством инкубации 0,1 г образца в течение ночи в темноте при +4 °С в 2 мл 50 % этанола. Содержание стильбенов (ресвератрола, виниферина, пицеида) определяли методом капиллярного электрофореза на приборе Капель 105М (ООО «Люмэкс», Россия) (21). Содержание перекиси водорода оценивали методом FOX1 (22), содержание малонового диальдегида (МДА) — по реакции с тиобарбитуровой кислотой (23) на планшетном ридере Feyond A300 («Hangzhou Allsheng Instruments Co., Ltd.», Китай).
Экспрессию защитных генов определяли через 24, 48 и 72 ч после инокуляции P. viticola методом ПЦР в реальном времени (ПЦР-РВ). Тотальную РНК выделяли CTAB-методом (24), проводили синтез кДНК с использованием MMLV-ревертазы (ЗАО «Евроген», Россия) согласно рекомендациям производителя. ПЦР-РВ проводили на приборе Light Cycler 96 Instrument («Roche Diagnostics GmbH», Германия) с использованием ПЦР-смеси 5X qPCRmix-HS SYBR (ЗАО «Евроген», Россия) и специфических пар праймеров:
Ген
GAPDH (глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа; референсный ген)
PAL (фенилаланинаммиак-лиаза)
STS (стильбенсинтаза)
CHS (халконсинтаза)
PR10 (патогенез-связанные белки 10-го класса)
PR2 ( р -1,3-глюканаза)
_____ Прямой праймер (5’ ^ 3') CCACAGACTTCATCGGTGACA
CCGAGCATCAACTAAATCCA
ATCGAAGATCACCCACCTTG GTTCTGGTCGTCTGCTCTG CGTTAAGGG CGGCAAAGA G
GGGGAGATGTGAGGG GTTAT
| Обратный праймер (5’ ^ 3') TTCTCGTTGAGGGCTATTCCA
GGCAGAGTGCCACTAGGTAT
CTTAGCGGTTCGAAGGACAG
CCAGTCGCTGATGCCTATC
GCATCAGGGTGTGCCAAGA
TGCAGTGAACAAAGCGTAGG
PR3 (хитиназа)
PR1 (связанные с патогенезом белки 1-го класса)
NPR1 (неэкспрессор генов, связанных с патогенезом 1) LOX (липоксигеназа) MYC2 (траснкрипционный фактор семейства MYC)
TATCCATGTGTCTCCGGTCA CCCAGAACTCTCCACAGGA
GCGGAAAGAGCCCAAGATTA
GCAAATCAAAGGGACAACGCTGTATGG TGCTTCCACTGCGGCTTCC
GCCAGCCTTACCAGTGTTG GCCTCTCTTCTGCCTTTCG
Продолжение описания
TGAATCCAATGCTGTTTCCA GCAGCTACAGTGTCGTTCCA
CTGGTGAGCCTCTTTGCTATT
Режим амплификации был следующим: 3 мин при 95 °C (денатурация); 20 с при 95 °C, 20 с при 60 °C, 20 с при 72 °C (40 циклов). В конце программы проводили анализ кривых плавления продуктов амплификации.
Относительную экспрессию генов рассчитывали методом 2- ΔΔ Ct (25).
Полученные результаты представлены в виде средних значений ( M ) и их ошибок (±SEM). Для выявления достоверных различий использовали тест Дункана при уровне значимости 0,05, проведенный в программе Statis-tica 12 («StatSoft, Inc.», США). На рисунках достоверные различия отмечены разными строчными латинскими буквами.
Результаты. С использованием элективного теста на первом этапе отбора была доказана принадлежность используемого изолята к роду Sac-charomyces . Видовая идентификация с применением видоспецифичной пары праймеров ScHO-F/ScHO-R показала, что изолят относится к виду S. cere-visiae.
Рис. 1. Развитие милдью (возбудитель Plasmopara viticola ) на дисках из листьев винограда ( Vitis vinifera ) сорта ТАНА33 при обработке биопрепаратами: А — развитие милдью на листовых дисках под воздействием различных обработок; Б — развитие милдью на листовых дисках под воздействием разных концентраций клеток дрожжевой суспензии в процентах от исходной (6^10 6 кл/мл); В — спороношение P. viticola на нижней поверхности листовых дисков; Г — спорообразование возбудителя милдью; К — контроль, SC — изолят Saccharomyces cerevisiae (6½106 кл/мл), SC+t и SC+Sp — соответственно водный и спиртовой экстракты из изолята S. cerevisiae , BS — Bacillus subtilis (штамм В-10 ВИЗР, препарат Алирин В, ООО «АгроБиоТехнология»), BA — B. amyloliquefaciens (штамм КС-2, ВКПМ В-11141, препарат БФТИМ, ООО «Биотехагро», Россия) ( n = 50, M ±SEM; лабораторный опыт).
Разными латинскими буквами отмечены статистически значимые различия между вариантами при р < 0,05.
Дрожжи оказывали выраженный положительный эффект в сдерживании развития милдью. Спиртовая и водная вытяжки выделенного изолята S. cerevisiae также ограничивали развитие милдью соответственно на 19 и
31 % относительно контроля, что было сопоставимо с действием коммерческих биопрепаратов (рис. 1, А, В). При снижении концентрации клеток S. cerevisiae развитие милдью на листовых дисках усиливалось (см. рис. 1, Б). Живые клетки S. cerevisiae не только ограничивали развитие милдью, но и снижали долю вышедших из спорангиев подвижных зооспор (см. рис. 1, Г).
Окислительные процессы, необходимые для формирования защитных реакций, оценивали по содержанию перекиси водорода и малонового диальдегида (МДА). Существенное увеличение содержания H 2 O 2 наблюдалось на 2-е сут после обработки дрожжами и их экстрактами, наибольшими показателями характеризовались варианты SC и SC+Sp (рис. 2, А). Заражение P. viticola инициировало увеличение содержания H 2 O 2 в 1-е сут. Инфицирование милдью на фоне SC оказывало наибольшее влияние на накопление H 2 O 2 через 24 ч после заражения PV (см. рис. 2, Б).
Содержание МДА возрастало при воздействии дрожжей и их экстрактов через 24 ч после обработки и возвращалось к контрольным значениям в последующем. Живые дрожжи и водный экстракт оказывали большее воздействие на содержание МДА (см. рис. 2, В). Предварительная обработка дрожжами и экстрактами поддерживала содержание МДА на контрольном уровне при заражении милдью, тогда как инфицирование без дополнительной обработки снижало содержание МДА через 24 ч. Через 48 ч после заражения PV в вариантах SC, SC+t и SC+Sp содержание МДА снижалось, а при заражении милдью без дополнительной обработки содержание МДА возрастало до контрольных значений (см. рис. 2, Г).
Рис. 2 . Содержание перекиси водорода (А, Б) и малонового диальдегида (В, Г) в дисках из листьев винограда ( Vitis vinifera ) сорта ТАНА33, обработанных изолятом Saccharomyces cerevisiae и экстрактами дрожжей, до заражения милдью (возбудитель Plasmopara viticola ) (А, В) и после заражения милдью (Б, Г) : 1 — контроль, 2 — обработка S. cerevisiae (6½106 кл/мл), 3 — водный экстракт из изолята S. cerevisiae , 4 — спиртовой экстракт из изолята S. cerevisiae , 5 — инокуляция P. viticola , 6 — обработка S. cerevisiae + инокуляция P. viticola , 7 — водный экстракт из изолята S. cerevisiae + инокуляция P. viticola , 8 — спиртовой экстракт из изолята S. cere-visiae + инокуляция P. viticola ( n = 3, M ±SEM; лабораторный опыт).
Разными латинскими буквами отмечены статистически значимые различия между вариантами при р ≤ 0,05.
Содержание пицеида и ресвератрола было выше контрольных значений при обработке листьев винограда SC и экстрактами, а содержание виниферина возрастало под воздействием живой суспензии дрожжей и водного экстракта. В последующем спиртовая вытяжка способствовала увеличению содержания пицеида, снижению содержания ресвератрола и не влияла 502
на количество виниферина. На фоне водной вытяжки дрожжей содержание трех стильбенов снижалось через 48 ч после обработки и возрастало через 72 ч.
Воздействие живой дрожжевой суспензии на 2-е сут после обработки увеличивало содержание пицеида и виниферина одновременно с резким снижением содержания ресвератрола (рис. 3, А-В). Заражение милдью стимулировало синтез пицеида и ресвератрола во всех вариантах опыта через 24 ч. Значительное увеличение содержания виниферина при заражении патогеном происходило в вариантах SC+PV и SC+t+PV. PV негативно воздействовал на содержание трех стильбенов через 48 ч после заражения, однако в присутствии дрожжей и их экстрактов синтез стильбенов оставался высоким. На 3-и сут после заражения PV сохранялось более высокое содержание стильбенов в вариантах SC и SC+t (см. рис. 3, Г-Е).
Рис. 3. Содержание стильбенов пицеида (А, Г) , ресвератрола (Б, Д) и виниферина (В, Е) в листьях винограда ( Vitis vinifera ) сорта ТАНА33, обработанных изолятом Saccharomyces cerevisiae и экстрактами дрожжей, до заражения милдью (возбудитель Plasmopara viticola ) (А, Б, В) и после заражения милдью (Г, Д, Е) : 1 — контроль, 2 — обработка S. cerevisiae (6½106 кл/мл), 3 — водный экстракт из изолята S. cerevisiae , 4 — спиртовой экстракт из изолята S. cerevisiae , 5 — инокуляция P. viticola , 6 — обработка S. cerevisiae + инокуляция P. viticola , 7 — водный экстракт из изолята S. cerevisiae + инокуляция P. viticola , 8 — спиртовой экстракт из изолята S. cerevisiae + инокуляция P. viticola ( n = 3, M ±SEM; лабораторный опыт).
Разными латинскими буквами отмеченв статистически значимые различия между вариантами при р ≤ 0,05.
Через 24 и 48 ч после заражения P. viticola экспрессия большинства защитных генов была существенно ниже в сравнении таковой при заражении на фоне дрожжей и экстрактов. Водный и спиртовой экстракты дрожжей обеспечивали более высокую экспрессию соответственно генов MYC2 и PR1 . Суспензия SC в 1-е сут после заражения патогеном обеспечивала высокую экспрессию PAL , STS , генов PR -белков, LOX и NPR1 . При этом экспрессия гена CHS снижена (рис. 4).
Через 48 ч после заражения милдью наблюдалась сниженная экспрессия большинства генов в вариантах с заражением PV листьев, обработанных водой и дрожжевыми экстрактами, в сравнении с вариантом, обработанным живой суспензией SC. На 3-и сут после заражения PV наибольшая экспрессия большинства генов наблюдалась в варианте PV, однако обработка SC перед заражением милдью сохраняла на высоком уровне экспрессию MYC2 и NPR1. Экстракты дрожжей в течение всего периода экспе- римента стимулировали экспрессию CHS, и к 72 ч проявлялось повышение экспрессии салицилат-зависимых генов PR1 и NPR1 (см. рис. 4).
Рис. 4. Профили экспрессии генов, участвующих в иммунном ответе, у винограда ( Vitis vinifera ) сорта ТАНА33 через 24 ч (А) , 48 ч (Б) и 72 ч (В) после заражения милдью ( Plasmopara viticola ) на фоне стимулирующих обработок изолятом Saccharomyces cerevisiae : SC — изолят S. cerevisiae (6½106 кл/мл), SC+t и SC+Sp — соответственно водный и спиртовой экстракты из изолята S. cerevisiae . На диаграмме приведены результаты нормализации значений относительной экспрессии генов (лабораторный опыт).
Дрожжи S. cerevisiae и их экстракты подавляли развитие милдью на уровне коммерческих биопрепаратов или превышающем таковой. Усиление развития P. viticola при уменьшении числа дрожжевых клеток, наносимых на листовой диск, свидетельствовало о выраженной антагонистической активности выделенного изолята S. cerevisiae . Дрожжи оказывают антагонистическое действие на Botrytis cinerea и другие микроорганизмы (12, 13, 19), что обусловлено образованием микроботоксичных летучих и растворимых соединений (10, 13, 19, 26). Аналогично полученным нами результатам было показано, что S. cerevisiae способны нарушать целостность гиф и конидий и полностью подавлять развитие оидиума на листьях винограда (27).
Дрожжевые экстракты ограничивали развитие патогена и его спорообразование, что может быть обусловлено иммунной реакцией винограда. Так, водная и спиртовая вытяжки дрожжей инициировали образование перекиси водорода как при последующем заражении P. viticola , так и без него. Одним из факторов патогенности P. viticola служит способность эффектора RxLR блокировать образования АФК в хлоропластах у V. vinifera (28, 29). Содержание МДА при инфицировании обработанных дрожжевыми экстрактами листьев винограда было выше, в отличие от зараженного контрольного варианта. МДА может играть положительную роль, активируя регуляторные гены, участвующие в защитных реакциях (30, 31). Липидный сигналинг, в том числе посредством МДА, критически важен для развития инфекционного процесса милдью (32). Стильбены служат одним из ключевых элементов защитной реакции винограда (33). Наибольшей биологической активностью против фитопатогенов обладает виниферин, а пицеид не оказывает микроботоксичного действия (34). В наших исследованиях живая дрожжевая суспензия и водная вытяжка способствовали синтезу стильбенов и поддерживали их высокое содержание после инфицирования возбудителем милдью.
Таким образом, вытяжки дрожжей способны в некоторой степени нивелировать негативные регуляторные эффекты со стороны P. viticola (35) и усиливать иммунный ответ винограда как до, так и во время инфицирования милдью. В то же время полного подавления милдью на листовых дисках не происходило. Это может быть связано как с биологическими особенностями восприимчивого к милдью сорта ТАНА33, так и отсутствием существенных изменений в экспрессии защитных генов. Как показано, изменения, связанные с заражением P. viticola восприимчивых сортов винограда, обусловлены слабым защитным ответом (36) и установлением совместимого взаимодействия (37).
Заметное снижение развития милдью наблюдалось под воздействием живой дрожжевой суспензии. Отличительными особенностями влияния S. cerevisiae было не только активное антагонистическое подавление милдью, но и активация иммунных реакций, прежде всего выражающаяся в значительном накоплении виниферина, поддержании высокой концентрации МДА и перекиси водорода в первые 48 ч после заражения — критический период для инфекционного процесса P. viticola (35). Также S. cerevisiae при совместном с P. viticola воздействии оказывали выраженное влияние на активацию генов как жасмонатного ( LOX, MYC2 ), так и салицилатного ( NPR1, PR1 ) сигналинга, генов PR-белков, прежде всего PR10 , генов фенольного метаболизма ( STS, PAL ). Примечательно, что экспрессия гена хал-консинтазы CHS была снижена. Халконсинтаза и стильбенсинтаза используют одинаковый субстрат для образования соответственно халконов и стильбенов (38), однако только вторые представляют собой важный элемент иммунитета растений (33).
Белки семейства PR10 — основные экспрессирующиеся в ответ на заражение милдью у винограда (39, 40). Под воздействием компонентов клеточных стенок S. cerevisiae происходила активация SA- и JA/ET-зависи-мых сигнальных путей и индукция генов, связанных с устойчивостью винограда к милдью (16), что согласуется с нашими результатами. Компоненты клеточной стенки S. cerevisiae индуцируют основные вторичные метаболические процессы (16), в частности фенольный метаболизм (16, 41).
Итак, изолят Saccharomyces cerevisiae и его экстракты обладали способностью инициировать иммунные реакции винограда сорта ТАНА33, снижали развитие милдью на листьях и число образуемых патогеном спор. Дрожжи и их экстракты компенсировали подавление окислительных процессов со стороны Plasmopara viticola и обеспечивали высокое содержание микроботоксичного виниферина. Наибольшей эффективностью обладали живые S. cerevisiae. Иммунный ответ винограда на инфицирование милдью на фоне обработки дрожжами отличался высокой экспрессией защитных генов и генов, характеризующих одновременную активацию жасмонатного и салицилатного регуляторных путей. Однако иммунный ответ восприимчивого к милдью сорта ТАНА33 не обладал достаточной интенсивностью для предотвращения развития патогена, и высокая эффективность контроля милдью со стороны S. cerevisiae обеспечивалась не только иммуноиндукцией, но и антагонистическим подавлением патогена.
-
1 ФГБНУ Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия,
Поступила в редакцию 2 ноября 2025 года Принята к публикации 4 декабря 2025 года
350901 Россия, г. Краснодар, ул. 40-летия Победы, 39,
-
2Центр коллективного пользования
оборудованием «Хромас»,
Научный парк Санкт-Петербургского государственного университета,
198504 Россия, г. Санкт-Петербург, Старый Петергоф,
Ораниенбаумское шоссе, д. 2, корп. 5,
Sel’skokhozyaistvennaya biologiya [ Agricultural Biology ], 2026, V. 61, ¹ 3, pp. 498-509
DEFENSE RESPONSE INDUCTION IN GRAPES AND ANTAGONISTIC EFFECT AGAINST DOWNY MILDEW OF EPIPHYTIC Saccharomyces cerevisiae
M.A. Sundyreva1 H , E.O. Lutskiy1, M.O. Baranov1, A.I. Arbicheva2, A.E. Mishko1, E.V. Lobodina1
-
1North Caucasian Federal Scientific Center of Horticulture, Viticulture, Wine-making , 39, ul. 40-letiya Pobedy, Krasnodar, 350901 Russia, e-mail mari.sundy@bk.ru ( S corresponding author), arcuswengart@mail.ru , feakermaax97@yandex.ru , mishko-alisa@mail.ru , alyona2255@yandex.ru ;
-
2Chromas Core Facility , Research Park, St. Petersburg State University, 2/5, Oranienbaumskoe Shosse, Stary Peterhof, St. Petersburg, 198504 Russia, e-mail a.arbicheva@spbu.ru
The authors declare no conflict of interests
Acknowledgements:
We acknowledge the support of the St. Petersburg State University (project ID 125022803066-3) and Core Facility Chromas (Research Park, St. Petersburg State University) for technical assistance.
Carried out with financial support of the Kuban Science Foundation and Russian Science Foundation in the framework of the scientific project No. 25-14-20022
