Семиохимические взаимодействия между фитофагами и фитопатогеном Pseudomonas syringae pv. tomato на томатах (Solanum lycopersicum L.)

Семиохимические взаимодействия между фитофагами и фитопатогеном Pseudomonas syringae pv. tomato на томатах (Solanum lycopersicum L.)

Автор: Степанычева Е.А., Петрова М.О., Щеникова А.В., Черменская Т.Д.

Журнал: Сельскохозяйственная биология @agrobiology

Рубрика: Фитопатология. Иммунитет и защита растений

Статья в выпуске: 5 т.51, 2016 года.

Бесплатный доступ

До недавнего времени индуцированную устойчивость к патогенам и фитофагам рассматривали отдельно и только в последние годы обратили внимание на возможность возникновения приобретенной кроссрезистентности. Целью настоящей работы стало изучение характера химического взаимодействия растений с фитопатогенными микроорганизмами и членистоногими фитофагами, занимающими общую экологическую нишу. Показана возможность взаимно-модифицирующего влияния фитофагов и фитопатогена на количественные и качественные показатели защитного ответа томата. В качестве консументов первого порядка были выбраны опасные фитофаги и фитопатогены культур защищенного грунта (калифорнийский трипс Frankliniella occidentalis, тепличная белокрылка Trialeurodes vaporariorum, возбудитель бактериальной крапчатости томатов Pseudomonas syringae pv. tomato ). Критериями оценки были изменения поведенческой реакции фитофагов и их демографических показателей, а для патогена - степень развития, оцениваемая в баллах. В условиях свободного выбора растения томата, предварительно зараженные P. syringae, оказались более предпочтительны для трипса, чем интактные, в то время как для белокрылки эти группы растений были равнозначны. Привлечение трипса к зараженным растениям могло быть обусловлено появлением и увеличением содержания таких летучих веществ, как 2-метилбутановая кислота и додекан, служащих компонентами феромонов и алломонов трипсов. При первичном повреждении растений трипсом и белокрылкой были выявлены различия в интенсивности развития патогена в зависимости от индуктора-фитофага (повреждение трипсом подавляло заболевание, а белокрылкой - создавало благоприятные условия для его развития). Ингибирование развития патогена на растениях, поврежденных трипсом, можно объяснить увеличением содержания таких химических соединений, как (Е)-β-оцимена и α-гумулена, которые входят в состав многих эфирных масел и экстрактов растений, обладающих антимикробной активностью. Содержание этих же веществ повышалось в растениях в ответ на инокуляцию патогеном. Полученные результаты свидетельствуют как о различиях, так и о некотором сходстве сигнальных путей и механизмов защитной реакции у растений в ответ на индукцию фитофагами или фитопатогенами. Выявлены индуцированная устойчивость и частичный антагонизм (вплоть до полностью противоположного эффекта - снижения устойчивости растений) по отношению к одной из групп консументов. Тщательная оценка характера ответных реакций, биохимических и молекулярно-генетических принципов действия позволит определить их место в стратегии экологизированной защиты растений. Такие исследования могут стать основой для создания средств защиты растений с использованием синтетических элиситоров, обладающих различной степенью селективности действия по отношению к определенным группам биотических агентов.

Еще

Калифорнийский трипс, оранжерейная белокрылка, индуцированный иммунитет

Короткий адрес: https://sciup.org/142213977

IDR: 142213977   |   DOI: 10.15389/agrobiology.2016.5.731rus

Список литературы Семиохимические взаимодействия между фитофагами и фитопатогеном Pseudomonas syringae pv. tomato на томатах (Solanum lycopersicum L.)

  • Duijff B.J., Pouhair D., Olivain C., Alabouvette C., Lemanceau P. Implication of systemic induced resistance in the suppression of Fusarium wilt of tomato by Pseudomonas fluorescens WCS417r and by nonpathogenic Fusarium oxysporum Fo47. Eur. J. Plant Pathology, 1998, 104: 903-910.
  • Ran L.X., Li Z.N., Wu G.J., van Loon L.C., Bakker P.A.H.M. Induction of systemic resistance against bacterial wilt in Eucalyptus urophylla by fluorescent Pseudomonas spp. Eur. J. Plant Pathology, 2005, 113: 59-70 ( ) DOI: 10.1007/s10658-005-0623-3
  • Буров В.Н., Петрова М.О., Селицкая О.Г., Степанычева Е.А., Черменская Т.Д., Шамшев И.В. Индуцированная устойчивость растений к фитофагам. М., 2012.
  • Felton G.W., Summers C.B., Mueller A.J. Oxidative responses in soybean foliage to herbivory by bean leaf beetle and three cornered alfalfa hopper. J. Chem. Ecol., 1994, 20(3): 639-650 ( ) DOI: 10.1007/BF02059604
  • Srinivas P., Danielson S.D., Smith C.M., Foster J.E. Cross-resistance and resistance longevity as induced by bean leaf beetle, Cerotoma trifurcate and soybean looper, Pseudoplusia includens herbivory on soybean. J. Insect Sci., 2001, 1: 5.
  • Степанычева Е.А., Черменская Т.Д., Петрова М.О., Щеникова А.В., Буров В.Н., Савельева Е.И. Влияние насекомых-фитофагов с различным типом питания на индуцированную устойчивость растений томата. Евразиатский энтомологический журнал, 2007, 6(1): 19-24.
  • De Moraes C.M., Mescher M.C., Tumlinson J.H. Caterpillar-induced nocturnal plant volatiles repel conspecific females. Nature, 2001, 410: 577-580 ( ) DOI: 10.1038/35069058
  • Delphia C.M., Mescher M.C., De Moraes C.M. Induction of plant volatiles by herbivores with different feeding habits and the effects of induced defenses on host-plant selection by thrips. J. Chem. Ecol., 2007, 33(5): 997-1012 ( ) DOI: 10.1007/s10886-007-9273-6
  • Yalpani N., Raskin I. Salicylic acid: a systemic signal in induced plant disease resistance. Trends Microbiol., 1993, 1(3): 88-92 ( ) DOI: 10.1016/0966-842X(93)90113-6
  • Sudhakar N., Nagendra-Prasad D., Mohan N., Murugesan K. Induction of systemic resistance in Lycopersicon esculentum cv. PKM1 (tomato) against Cucumber mosaic virus by using ozone. J. Virol. Methods, 2007, 139(1): 71-77 ( ) DOI: 10.1016/j.jviromet.2006.09.013
  • Поликсенова В.Д. Индуцированная устойчивость растений к патогенам и абиотическим стрессовым факторам (на примере томата). Вестник Белорусского ГУ, 2009, 1: 48-60.
  • Тютерев С.Л. Механизмы действия фунгицидов на фитопатогенные грибы. СПб, 2010.
  • Moran P. Plant-mediated interactions between insects and a fungal plant pathogen and the role of plant chemical responses to infections. Oecologia, 1998, 115(4): 523-530 ( ) DOI: 10.1007/s004420050550
  • Hatcher P.E., Paul N.D. Beetle grazing reduces natural infection of Rumex obtusifolius by fungal pathogens. New Phytologist, 2000, 146: 325-333 ( ) DOI: 10.1046/j.1469-8137.2000.00646.x
  • Rostas M., Hilker M. Asymmetric plant-mediated cross-effects between a herbivorous insect and a phytopathogenic fungus. Agr. Forest Entomol., 2002, 4(3): 223-231 ( ) DOI: 10.1046/j.1461-9563.2002.00147.x
  • Thaler J.S., Agrawal A.A., Halitschker R. Salicylate-mediated interactions between pathogens and herbivores. Ecology, 2010, 91(4): 1075-1082 ( ) DOI: 10.1890/08-2347.1
  • Russo V.M., Russo B.M., Peters M., Perkins-Veazie P., Cartwright B. Interaction of Colletotrichum orbiculare with thrips and aphid feeding on watermelon seedlings. Crop Protection, 1997, 16: 581-584 ( ) DOI: 10.1016/S0261-2194(97)00024-0
  • De Vos M., Van Zaanen W.V., Koornneef A., Korzelius J.P., Dicke M., Van Loon L.C., Pieterse C.M.J. Herbivore-induced resistance against microbial pathogens in Arabidopsis. Plant Physiol., 2006, 142(1): 352-363 ( ) DOI: 10.1104/pp.106.083907
  • Stout M.J., Fidantsef A.L., Duffey S.S., Bostock R.M. Signal interactions in pathogen and insect attack: systemic plant-mediated interactions between pathogens and herbivores of the tomato, Lycopersicon esculentum. Physiol. Mol. Plant P., 1999, 54(3-4): 115-130. ( ) DOI: 10.1006/pmpp.1998.0193
  • Edris A.E., Farrag E.S. Antifungal activity of peppermint and sweet basil essential oils and their major aroma constituents on some plant pathogenic fungi from the vapor phase. Nahrung/Food, 2003, 47(2): 117-121 ( ) DOI: 10.1002/food.200390021
  • Pitarokili D., Tzakou O., Loukis A., Harvala C. Volatile metabolites from Salvia fruticosa as antifungal agents in soilborne pathogens. J. Agric. Food Chem., 2003, 51: 3294-3301 ( ) DOI: 10.1021/jf0211534
  • Chorianopoulos N., Kalpoutzakis E., Aligiannis N., Mitaku S., Nychas G.-J., Haroutounian S.A. Essential oils of Satureja, Origanum, and Thymus species: chemical composition and antibacterial activities against foodborne pathogens. J. Agric. Food Chem., 2004, 52: 8261-8267 ( ) DOI: 10.1021/jf049113i
  • Bridges J.R. Effects of terpenoid compounds on growth of symbiotic fungi associated with the southern pine beetle. Phytopathology, 1987, 77: 83-85 ( ) DOI: 10.1094/Phyto-77-83
  • Glisik S.B., Milojevic S.Z., Dimitrijevic S.I., Orlovic A.M., Skala D.U. Antimicrobial activity of the essential oil and different fractions of Juniperus communis L. and a comparison with some commercial antibiotics. J. Serb. Chem. Soc., 2007, 72(4): 311-320 ( ) DOI: 10.2298/JSC0704311G
  • Kohzaki K., Gomi K., Yamasaki-Kokudo Y., Ozawa R., Takabayashi J., Akimitsu K. Characterization of a sabinene synthase gene from rough lemon (Citrus jambhiri). J. Plant Physiol., 2009, 166(15): 1700-1704 ( ) DOI: 10.1016/j.jplph.2009.04.003
  • Islam M.T., Ahn S.-Y., Cho S.-M., Yun H.K. Isolation of antibacterial compounds from hairy vetch (Vicia villosa) against grapevine crown gall pathogen. Hortic. Environ. Biotechnol., 2013, 54(4): 338-345 ( ) DOI: 10.1007/s13580-013-0028-8
  • Srinivasan G.V., Sharanappa P., Leela N.K., Sadashiva C.T., Vijayan K.K. Chemical composition and antimicrobial activity of Leea indica (Burm. f.) Merr. flowers. Nat. Prod. Radiance, 2009, 8: 488-493.
  • Camele I., Altieri L., De Martino L., De Feo V., Mancini E., Rana G.L. In vitro control of post-harvest fruit rots fungi by some plant essential oil components. Int. J. Mol. Sci., 2012, 13(2): 2290-2300 ( ) DOI: 10.3390/ijms13022290
  • Suzuki T., Haga K., Kataoka M., Tsutsumi T., Nakano Y., Matsuyama S., Kuwahara Y. Secretion of thrips VIII. Secretions of the two Ponticulothrips species (Thysanoptera: Phlaeothripidae). Appl. Entomol. Zool., 1995, 30: 509-519.
  • Suzuki T., Haga K., Tsutsumi T., Matsuyama S. Analysis of anal secretions from Phlaeothripine thrips. J. Chem. Ecol., 2004, 30: 409-423 ( ) DOI: 10.1023/B:JOEC.0000017985.89897.c3
  • Abdullah Z.S., Ficken K.J., Greenfield B.P.J., Butt T.M. Innate responses to putative ancestral hosts: Is the attraction of western flower thrips to pine pollen a result of relict olfactory receptors? J. Chem. Ecol., 2014, 40: 534-540 ( ) DOI: 10.1007/s10886-014-0450-0
  • Dublon I.A.N. The aggregation pheromone of the western flower thrips. Thesis: Doctor of Philosophy by research (Ph.D.). Keele, Staffordshire, UK, 2009.
  • Terry I., Walter G.H., Moore C., Roemer R., Hull C. Odor-mediated push-pull pollination in Cycads. Science, 2007, 318: 70 ( ) DOI: 10.1126/science.1145147
  • Leiss K.A., Maltese F., Choi Y.H., Verpoorte R., Klinkhamer P.G.L. Identification of chlorogenic acid as a resistance factor for thrips in Chrysanthemum. Plant Physiol., 2009, 150: 1567-1575 ( ) DOI: 10.1104/pp.109.138131
  • Yang T., Stoopen G., Thoen M., Wiegers G., Jongsma M.A. Chrysanthemum expressing a linalool synthase gene ‘smells good', but ‘tastes bad' to western flower thrips. Plant Biotechnol. J., 2013, 11(7): 875-882 ( ) DOI: 10.1111/pbi.12080
  • Данилов Д.А., Зыкова И.Д., Ефремов А.А. Содержание микро-и макроэлементов в различных частях Pulmonaria mollis Hornem. Успехи современного естествознания, 2013, 9: 156-158.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp