Физиолого-биохимические особенности листьев сливы и снижение качества плодов при заражении вирусом шарки (PPV) Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК 634.22:581.1:632.3

Физиолого-биохимические особенности листьев сливы и снижение качества плодов при заражении вирусом шарки (PPV)

Physiological and biochemical characteristics of the leaves of plum and decrease in the quality of its fruits during infection pox (PPV)

Зав. лабораторией Л.Л. Бундевич, мл. науч. сотрудник М.А. Костюк, (ФГБНУ «Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский институт садоводства и виноградарства») лаборатория вирусологии

зав. лабораторией Н.И. Ненько, науч. сотрудник В.В. Шестакова (ФГБНУ «Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский институт садоводства и виноградарства») лаборатория физиологии и биохимии растений, тел. 8(861) 252-55-71 E-mail: [email protected]

Heard of Laboratory L.L. Buntsevich, Junior Research Associate M.A. Kostyuk, (The federal state budgetary scientific institution the North Caucasian zone research institute of gardening and wine growing) laboratory of virology

Heard of Laboratory N.I. Nenko, Research Associate V.V. Shestakova (The federal state budgetary scientific institution the North Caucasian zone research institute of gardening and wine growing) laboratory of physiology and biochemistry of plants, tel. 8(861) 252-55-71 E-mail: [email protected]

Реферат. Среди косточковых кулыур, возделываемых на юге России, слива занимает ведущее положение по сбору плодов и площади насаждений. Одним из факторов, лимитирующих производство плодов сливы, является опасное вирусное заболевание косточковых культур - шарка сливы (Plum pox potyvirus). Под воздействием вируса шарки в листьях снижается содержание хлорофилла, а, как известно, большинство ассимилятов и структурных соединений, формирующих плоды, вырабатываются именно в зелёных тканях растений. Цель исследовании - изучение физиолого-биохимических особенностей сливы в зависимости от инфицированности растения вирусом шарки сливы (PPV). Исследования проведены на молодых деревьях сорта Кабардинская ранняя. В результате проведенных исследований установлено, что при заражении вирусом шарки сливы в листьях растения снижается содержание белка на 50 мг/г - это на 5,4 % ниже, чем у здоровых растений, содержание лигнина снижается на 7 %. Также у инфицированных растений снижается количество пигментов: хлорофилла а на 3,30 мг/г (13,8 %), хлорофилла в на 1,11 мг/г (11,9 %), каротина на 1,55 мг/г (78 %), что свидетельствует об ухудшении обменных процессов и фотосинтетической активности. Кроме того, в листьях больных растений ухудшается водный режим - снижается оводнен-ность (на 2,35 %), содержание свободной воды (на 3,81 %) и повышается содержание связанной воды (на 3,81 %). Снижение уровня обменных процессов, фотосинтетической активности, ухудшение водного режима листьев сливы в результате заражения вирусом шарки приводит к ухудшению качества плодов этой культуры.

Summary. Among the stone cultures cultivated in the south of Russia plum comes to the forefront on harvesting fruits and the area of plantings. One of the factors limiting production of plum is the dangerous viral disease the stone cultures - a sharka of plum (Plum pox potyvirus). Under the influence of Sharke's virus in leaves the maintenance of a chlorophyll decreases, and, as it is known the majority of the synthesized substances and structural connections forming fruits are developed, exactly, in green tissue of plants. The purpose of researches of this work was studying of physiological and biochemical features of plum, depending on contamination of a plant Sharke's virus of plum (PPV). Researches are conducted on young trees of a variety the Kabardian early. As a result of the conducted researches it is established that at infection with a virus of Sharke of plum in leaves of a plant protein content decreases by 50 mg/g - it is 5,4 % lower, than at healthy plants, the maintenance of a lignine decreases by 7 %. Also at the infected plants the quantity of pigments decreases: a chlorophyll and on 3,30 mg/g (13,8 %), a chlorophyll in on 1,11 mg/g (11,9 %), Carotinum on 1,55 mg/g (78 %) that demonstrates deterioration

© Бунцевич А.Д., Костюк M.A., Ненько Н.И., Шестакова В.В., 2016

in exchange processes and of photo synthetic activity. Besides, in leaves of sick plants the water mode worsens - total waters content is redused (by 2,35 %), the content of the free water decreases (for 3,81 %) and the content of the combined water - increases (by 3,81 %). Decrease in level of exchange processes, reduction of photosynthetic activity, deterioration in the water mode of leaves of plum as a result of infection with a virus of Sharke leads, among other, to deterioration of fruits of this culture.

Ключевые слова: культура сливы, лигнин, белок, пигменты, оводненность, физиолого-биохимические особенности, вирус шарки сливы.

Keywords: culture of plum, lignine, protein, pigments, total water content, physiological and biochemical features, plum pox potuvirus.

Среди косточковых культур юга России слива занимает ведущее положение по сбору плодов и площади насаждений. Плоды сливы отличаются большим пищевым и диетическим значением. Они содержат значительное количество Сахаров, органических кислот, витаминов, пектинов, минеральных и биологически активных соединений. Плоды сливы употребляют в свежем виде, пх сушат, перерабатывают на соки, варенье, мармелад и пр. [1, 2].

Широкому распространению сливы в Краснодарском крае способствуют благоприятные почвенно-климатические условия. Промышленное возделывание этой культуры на юге России началось в 20 в. В настоящее время наблюдается новый подъем в возделывании слпвы: ежегодно закладываются молодые сады, растет урожайность [3].

Однако в развитии сливоводства существуют лимитирующие факторы. К ним, в первую очередь, относится вирусное заболевание шарка сливы (Plum pox potyvirus). Вирус шарки - системный возбудитель. При попадании в растение он быстро размножается и инфицирует все органы и ткани растений. Вирусные частицы, встраиваясь в ДНК растений, нарушают синтез пх собственных белков, рост и развитие, в том числе плодоношение, снижают качество плодов [4]. Так, у восприимчивых сортов в норме, а у толерантных сортов в отдельных случаях вирус шарки вызывает ямчатые некрозы и уродливость плодов (рис. 1), потерю плодами Сахаров, камедетечение, опробковение мякоти [5].

Известно, что большинство ассимилятов и структурных соединений, формирующих плоды, вырабатываются в зелёных тканях растений [6, 7]. Под воздействием вируса шарки в листьях снижается содержание хлорофилла [8].

В этой связи представляет интерес изучение биохимии и физиологии сливы, инфицированной вирусом шарки. Представлены результаты определения содержания в листьях белка, лигнина, хлорофилла а, хлорофилла в, каротина, изучения водного режима листьев при заражении вирусом шарки (PPV).

Исследования по изучению физиолого-биохимических особенностей сливы, заражённой вирусом шарки, проведены на молодых деревьях сорта Кабардинская ранняя. Контроль - здоровые деревья этого же сорта. Вирус шарки сливы в заражённых растениях диагностирован методом ПЦР-анализа (рис. 2).

Рис. 2. Анализ ампликлонов в агарозном геле: 1-6 - номера образцов; МЯ - 1кЬ маркерная линейка

На рис. 2 у образцов отмечена положительная реакция на вирус шарки. Результаты определения содержания белка (мг/г) и лигнина (%) в листьях зараженных и здоровых растений сливы представлены в табл. 1.

Таблица 1

Содержание белка и лигнина в листьях сливы, инфицированной вирусом шарки, контроль - листья здоровых деревьев (сорт Кабардинская ранняя)

Вариант Белок, мг/г СВ Лигнин, %

Контроль (здоровый) 9,34 38

Инфицирован РРУ 8,84 31

Отклонение от контроля, % 5,4 7

Из табл. 1 видим, что в варианте с заражёнными вирусом шарки растениями, в листьях содержание белка составляет 8,84 мг/г, что на 5,4 % меньше, чем у здоровых деревьев. Содержание лигнина снижается на 7 %.

Результаты определения уровня содержания пигментов (мг/г) в листьях заражённых и здоровых растений сливы представлены в табл. 2.

Установлено, что в варианте с заражёнными вирусом шарки листьями содержание пигментов также снижается: хлорофилла а на 3,30 мг/г (13,8 %), хлорофилла вна 1,11 мг/г (11,9 %), каротина на 1,55 мг/г (78 %).

Таблица 2

Содержание пигментов в листьях сливы, инфицированной вирусом шарки, контроль - листья здоровых деревьев (сорт Кабардинская ранняя)

Вариант Хлорофилл, мг/г Каротин,

а в мг/г

1. Контроль (здоровый) 3,83 1,26 1,97

2. Инфицирован РРУ 3,30 1,11 0,42

Отклонение от контроля, % 13,8 11,9 78,0

Результаты изучения водного режима листьев заражённых и здоровых растений сливы представлены в табл. 3.

Таблица 3

Водный режим листьев сливы, инфицированной вирусом шарки, контроль -листья здоровых деревьев (сорт Кабардинская ранняя)

Вариант Оводненность Вода свободная, Вода

тканей,% % связанная,%

1. Контроль (здоровый) 64,88 28,26 71,74

2. Инфицирован PPV 62,53 24,45 75,55

Отклонение от контроля, % 2,35 3,81 3,81

В варианте с заражёнными вирусом шаркп листьями уровень оводненности (62,53 %), свободной воды (24,45 %) ниже, чем в контроле у здоровых растении (соответственно 64,88 и 28,26 %). Уровень связанной воды, наоборот, в инфицированных вирусом шарки листьях выше (75,55 %), чем в здоровых (71,74 %).

В результате проведенных исследований установили, что при заражении вирусом шаркп в листьях снижается содержание белка (на 50 мг/г), лигнина (на 7 %), хлорофилла а (на 0,53 мг/г), хлорофилла в (на 0,15 мг/г), каротина (на 1,55 мг/г), что свидетельствует об ухудшении обменных процессов п снижении фотосинтетической активности. Это приводит к ухудшению качества плодов данной культуры.

Кроме того, в листьях больных растений ухудшается водный режим - снижается оводненность (на 2,35 %), содержание свободной воды (на 3,81 %) п повышается содержание связанной воды (на 3,81 %).

ЛИТЕРАТУРА

1. Заремук, Р.Ш. Комплексная оценка адаптивности нового поколения сортов сливы и впшнп в условиях Краснодарского края [Текст] / Р.Ш. Заремук, С.В. Богатырева, Ю.А. Доля // Материалы науч.-практ. конф. «Фундаментальные и прикладные разработки, формирующие современный облик промышленного садоводства и виноградарства». - Краснодар, 2011. - С. 147-154.

2. Кузнецова, А.П. Высокопродуктивные привойно-подвойные комбинации сливы для интенсивных технологий возделывания [Текст] / А.П. Кузнецова, Ю.И. Сергеев : сб. науч. трудов ГНУ СКЗНИИСИВ.-Краснодар, 2015. - Т. 8. - С. 43-47.

3. Dimmock, N.J; Easton, Andrew J; Leppard, Keith (2007) Introduction to Modern Virology sixth edition, Blackwell Publishing, ISBN 1-4051-3645-6. p. 49.

4. Levy, L. Plum Pox Potyvirus Disease of Stone Fruits. ASP net Features. Online, doi: 10.1094 / ASP net Features - 2000-0300.

5. Бунцевич, Л.Л. Биологические особенности формирования урожайности яблони домашней Malus domestica Borkh [Текст]: дис. ... канд. биол. наук: 06.01.08 / Бунцевич Леонид. - Краснодар, 2008. - 182 с.

6. Jakab-Ilyefalvi, Zs. Chlorophyll content quantification in acclimated "in vitro" Plum plants (Prunus domestica, L.) / Zs. Jakab-Ilyefalvi, D. Pamfil // Annals of RSCB. - 2011. - Vol. XVI. - Issue 1. - P. 55-61.

REFERENCE

1. Zaremuk R.Sh. Bogatyreva S.V., Dolya Yu.A. Kompleksnaya otsenka adap-tivnosti novogo pokoleniya sortov slivy i vishni v usloviyakh Krasnodarskogo kraya [Comprehensive assessment of the adaptability of the new generation of varieties of plums and cherries in the conditions of Krasnodar region] Fundamental'nye i priklad-nye razrabotki, formiruyushchie sovremennyy oblik promyshlennogo sadovodstva i vinogradarstva: materialy nauch.-prakt. konf., Krasnodar, 2011, pp. 147-154 (Russian).

2. Kuznecova, А.Р., Sergeev, Ju.I. Vysokoproduktivnye privoyno-podvoynye kom-binatsii slivy dlya intensivnykh tekhnologiy vozdelyvaniya [Highly-grafting rootstock combinations plum for intensive cultivation technologies] Sb. nauch. trudov GNU SKZ-NIISIV, 2015, T. 8, pp. 43-47 (Russian).

3. Dimmock, N.J; Easton, Andrew J; Leppard, Keith (2007) Introduction to Modern Virology sixth edition, Blackwell Publishing, pp. 49 (English).

4. Levy, L. Plum Pox Potyvirus Disease of Stone Fruits. ASP net Features. Online, doi: 10.1094 / ASP net Features - 2000-0300 (English).

5. Buncevich L.L. Biologicheskie osobennosti formirovanija urozhajnosti jabloni domashnej Malus domestica Borkh [Biological features of formation of productivity of apple Malus domestica Borkh home]: dis. ... kand. biol. nauk, Krasnodar, 2008, 182 pp. (Russian).

6. Jakab-Ilyefalvi, Zs., Pamfil, D. Chlorophyll content quantification in acclimated «in vitro» Plum plants (Prunus domestica, L.). Annals of RSCB, 2011, Vol. XVI, Issue 1, pp. 55-61 (English).