Связь устойчивости гороха Pisum sativum L. к гороховой зерновке Bruchus pisorum L. с содержанием фенольных соединений

В ходе метаболизма , а также при воздействии негативных внешних факторов на растительный организм в нем появляются сигнальные соединения фенольной природы , выделяемые растением - хозяином на разных уровнях растительно - патогенного взаимодействия . Фенольные соединения представляют собой один из наиболее распространенных и многочисленных классов природных соединений , обладающих биологической активностью , отличительная особенность которых состоит в наличии свободного или связанного фенольного гидроксила . Поэтому фенольные соединения можно использовать в основе биопрепаратов . Чрезмерное накопление подобных соединений приводит к проявлению механизма устойчивости к действию патогенных микроорганизмов [3] и обуславливает устойчивость к воздействию биотических и абиотических факторов [4].

Механизмы, обуславливающие защитноприспособительные реакции растений гороха против повреждающих воздействий Bruchus pisorum L., изучены недостаточно. В то же время в литературе сообщалось о наличии высокой концентрации фенольных соединений в створках бобов гороха, отличающегося пониженной локализацией брухуса на этих растениях [5]. Вместе с тем, нашими исследованиями было подтверждено, что пергаментный слой боба на десятом этапе органогенеза функционирует как механизм структурно-химической устойчивости к брухусу [3].

В связи с вышеизложенным , мы поставили перед собой задачу : изучить особенности локализации фенольных соединений в генеративных органах растений гороха различных сортов , отличающихся степенью инфицирования брухусом , и установить роль фенольных соединений в устойчивости гороха к вредителю .

Материалы и методика исследований

Объектами исследования служили створки бобов , семенная кожура и зерно сортообразцов гороха посевного в фазу начала налива семян , а именно в период начала внедрения личинок вредителя в боб , который совпадает с прохождением им десятого этапа органогенеза , то есть с образованием и интенсивным ростом плодов в длину , несколько менее интенсивным ростом в ширину и незначительным в толщину ( рис . 1) [6]: восприимчивые ( Аксайский 129, Демон , Флагман -5, Спрут , Comet, Газырен ) и устойчивые (Pisum abissinicum, Tigra, М -93-94, Denica, Зарянка , 94-61, Atlas, М -98-501) к гороховой зерновке .

Фенольные соединения экстрагировали 80 % - ным кипящим этанолом из генеративных органов растений гороха (50 мг/г сырой массы), фиксированных горячим 96% - ным этанолом. Этанол упаривали из водного остатка, подкисленного HCl до рН 3, фенольных соединений этилацетатом (3-кратная экстракция при соотношении объемов 1:1). После упаривания сухой остаток фенольных соединений растворяли в 1 мл 96%-ного этанола. Общее содержание фенольных соединений определяли с использованием раствора Фолина-Чокальтец. В основе метода лежит образование продуктов окисления фенольных соединений раствором, детектируемое спектрофотометрически при длине волны 765 нм [7].

Рисунок 1 – Плоды гороха с 3-4- яруса растений в фазу десятого этапа органогенеза: а – начальная степень формирования боба; б – средняя степень формирования боба; в – завершающая степень формирования боба

Для каждой экспериментальной точки было проведено 3 независимых эксперимента , которые выполнили в 3 биологических и 2 аналитических повторностях . Относительная ошибка среднего результата с достоверной вероятностью 95 % не превышала ± 7,6 %.

Результаты и их обсуждение

Результаты определения общего содержания фенольных соединений в генеративных органах растений гороха различных сортов , отличающихся степенью инфицирования к Bruchus pisorum L. приведены на рисунке 2.

□ в зерне

D            в

D             уре

Рисунок 2 – Среднее содержание фенольных соединений в генеративных органах гороха в фазу начала налива семян, мг%

Исследования показали , что высокое содержание фенолов в створках бобов и в семенной кожуре в фазу начала налива семян , по - видимому , связано со степенью устойчивости - восприимчивости гороха к Bruchus pisorum L.

Следует отметить , что мощность защитного барьера на пути проникновения личинки не совпадает с последовательностью выгрызания каналов в генеративных структурах гороха .

Содержание фенолов в зерне не связано с устойчивостью к Bruchus pisorum L. возможно еще и потому, что, являясь целью для личинки, оно не служит препятствием к развитию последней. Первым барьером на пути личинки являются створки бобов. Хотя по содержанию фенольных соединений между устойчивыми и неустойчивыми образцами наблюдаются четкие различия (рис. 3), тем не менее, следует указать на тот факт, что в год с меньшим количеством осадков, устойчивые образцы по содержанию фенолов в створках бобов приближались к неустойчивым (табл. 1). Лишь содержание фенолов в семенной кожуре хотя и было подвержено изменениям в зависимости от года, однако существенно отличалось по группам устойчивых и неустойчивых сортообразцов (рис. 4).

5 iS* в в в в

в

в

в в й

Illlllll

Рисунок 3 – Среднее содержание фенольных соединений в створках бобов сортообразцов гороха в фазу начала налива семян, мг%

Таблица 1 – Содержание фенольных соединений в створках бобов сортообразцов гороха в фазу начала налива семян в зависимости от условий выращивания, мг%

Сортообразцы	Краткая харак-теристика	Группы повреждаемости	Засушливый год	Год с нормальными климатическими условиями
Аксайский 129	Листочковый, зернов.	СлВ	278	580
Флагман-5	Усатый, зернов.	СлВ	397	536
Демон	Усатый, зернов.	СлВ	381	421
Denica	Усатый, овощной	ВУ	675	995
М-93-94	Пелюшка, зерновая	ВУ	484	796
Tigra	Пелюшка листочков, зерновая	ВУ	620	1089
М-98-501	Листочков, зерноукосн	ВУ	317	659

Примечание : СлВ – слабовосприимчивые, ВУ – высокоустойчивые

Рисунок 4 – Среднее содержание фенольных соединений в семенной кожуре зерна гороха в фазу начала налива семян, мг%

Что касается защитного действия фенольных соединений , можно предположить , что от створок бобов к семенной кожуре происходит возрастающий кумулятивный эффект .

Выводы

Одной из непосредственных причин различной избираемости сортов гороха к Bruchus pisorum L. является низкая концентрация фенольных соединений в семенной кожуре зерна и створках бобов в фазу начала налива семян .