CC BY
16рых помимо этого отсутствовала еще и метокси группа, активности не проявили совсем. Похожей на феосферид А активностью обладало соединение, в котором была затронута гидроксильная группа у атома С6 (рис. 3).
■ Феосферид А
IL.ÍL
Бодяк
Пырей
Hla,b
■ 4 a,b
H7a,b U3a,b
выше феосферида А на опухолевых клетках проявил продукт ацилирования 3. Он ещё не был испытан на растениях, но имеет все шансы так же оказаться более эффективным, чем исходное соединение.
Таблица. Значения ЕС50 феосферида А и его активных производных в отношении раковой линии А549
Соединение EC50 (95 % доверительный интервал), ^М
PPA 46 (41-51)
2 49 (42-58)
3 33 (26-41)
Из этого следует, что присутствие экзоциклической связи С=С и Weinreb-амидной группы в производных РРА является, вероятно, необходимым условием для наличия у них как гербицидной, так и противоопухолевой активности.
Проведенные опыты позволили обозначить путь для дальнейшей химической оптимизации биологической активности феосферида А и позволили определить важность сохранения экзо-кратной связи и метокси-группы в модифицируемом веществе.
Рисунок 3. Фитотоксическая активность феосферида А и его производных на тестовых сорных растениях (бодяк полевой и пырей ползучий)
Интересно, что активность по показателю EC50 вышеперечисленных соединений в отношении раковой линии A549 находится в такой же динамике, что и в случае тестов на листовых дисках растений (табл.). Так, продукты 1,4 оказались совсем неактивными. Активность на уровне феосферида А обнаружило соединение 2. Активность
Библиографический список (References)
Груздев Г.С. Химическая защита растений. М.: Колос, 1980. 448 с. Maloney K., Hao W., Xu J., Gibbons J., Hucul J., Roll D., Brady S., Schroeder
Солдатенков А.Т. Основы органической химии лекарственных веществ. F., Clardy J.. Phaeosphaeride A, a selective inhibitor of STAT3-dependent
М.: Химия, 2001. 192 с. signaling isolated from an endophytic fungus. // Org. Lett. 2006, V8, P.4067.
Plant Protection News, 2016, 3(89), p. 32-33
BIOLOGICAL ACTIVITY OF THE DERIVATIVES OF PHAEOSPHAERIDE A,
A METABOLITE FROM PARAPHOMA SP.
K.P. Bolshakova1, V.V. Abzianidze2, A.O. Berestetskiy3
1Saint Petersburg State University of Industrial Technologies and Design 2Research Institute of Hygiene, Occupational Pathology and Human Ecology 3All-Russian Institute of Plant Protection
Phaeosphaeride A, which is isolated from the endophytic fungus, Paraphoma sp. VIZR 1.46, was shown to be phytotoxic and to have anti-tumor activity. Derivatives of phaeosphaeride A (PPA) were synthesised and characterized. Then phytotoxic and anti-cancer studies were carried out. It was found that some derivatives displayed comparable phytotoxic and in vitro cytotoxicity to that of PPA, while chloroacetyl derivative turned out to have better efficacy towards the A549 cancer cell line.
УДК 633.11
КОМПЛЕКС АФК-РЕГУЛИРУЮЩИХ ФЕРМЕНТОВ В ЗАЩИТЕ РАСТЕНИЙ ПШЕНИЦЫ
ПРИ ИНФИЦИРОВАНИИ СЕПТОРИОЗОМ Г.Ф. Бурханова, А.А. Каримов, И.В. Максимов
Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН, Уфа, Россия, guzel_mur@mail.ru Целью данной работы являлось изучение влияния инфицирования возбудителем септориоза на закономерности функционирования про-/антиоксидантной системы в контрастных по устойчивости растениях пшеницы. Показано, что в процессе патогенеза в устойчивых растениях пшеницы происходит многократное повышение уровня перекиси водорода за счет активации фермента пероксидазы, а также повышения экспрессии кодирующего его гена. С другой стороны, поддержание необходимого уровня перекиси водорода обеспечивалось снижением ферментативной и транскрипционной активности каталазы. Интересно, что в восприимчивых растениях повышение каталазной активности обусловлено синтезом ее фитопатогеном S.nodorum. Полученные данные указывают на перспективность использование таких признаков как экспрессия генов каталазы и пероксидазы и их ферментативная активность для отбора устойчивых форм растений.
Ключевые слова: T.aestivum, T.timopheevii, перекись водорода, пероксидаза, каталаза, экспрессия.
При инфицировании патогенами в растительных клетках запускается механизм интенсивной генерация перекиси водорода, от концентрации которой зависит развитие
устойчивости или восприимчивости растений [Ыото-Ша1 et а1., 2013]. Перекись водорода является сигнальной молекулой, которая регулирует многие физиологические про-
34
Вестник защиты растений 3(89) - 2016. Материалы международной конференции
цессы, в том числе продукцию фитоалексинов, открытие устьиц, экспрессию защитных PR-белков, формирование устойчивости и лигнификацию клеточных стенок [Novo-Uzal et al., 2013]. В то же время, длительное накопление перекиси водорода токсично для растений. В связи с этим у растений существует АФК-регулирующие ферменты, которые контролируют уровень активных форм кислорода [Kurahashi et al., 2015].
В нашей работе было проведено комплексное изучение содержания перекиси водорода и активности ферментов пероксидазы и каталазы, а также экспрессии их генов в растениях Triticum aestivum и Triticum timopheevii, различающихся по устойчивости к фитопатогену Stragonospora nodorum Berk. Показано, что в устойчивых растениях пшеницы при инфицировании уровень перекиси водорода быстро возрастает и превышает таковой у восприимчивых растений на протяжении всего опыта (данные не приведены).
Ферментативная активность пероксидазы и уровень ее экспрессии в ответ на заражение повышались в большей степени в устойчивых растениях T.timopheevii по сравнению с восприимчивыми растениями T.aestivum (рис.1а, в), что коррелировало с внешним проявлением симптомов грибной инфекции (данные не приведены). Активация пе-роксидазы в ответ на инфицирование подтверждает мне-
ние о ее неспецифической функции в формировании ответа растений на стрессы [Novo-Uzal et а1., 2013].
В устойчивых растениях T.tmopheevii как активность каталазы, так и экспрессия данного гена снижается при инфицировании S.nodorum (рис. 1б, г.). Поскольку перекись водорода является необходимым компонентом развития локальной и системной устойчивости растений, то подавление ферментативной активности каталазы, способной разрушать активные формы кислорода, способствует индукции защитного ответа в растениях пшеницы к & nodorum.
При инфицировании в восприимчивых растениях пшеницы наблюдалось повышение активности каталазы (рис.1б). Что интересно, уровень транскрипционной активности гена каталазы в растениях Т.ае&^ит значительно не отличается от контроля (рис. 1г). Следовательно, растение не синтезирует данный фермент в ответ на инфицирование. Ранее была показана, что уровень перекиси водорода в инфицированных тканях растений снижается за счет синтеза и активации внеклеточной каталазы фито-патогеном S.nodorum [Максимов, 2013].
Таким образом, баланс АФК-регулирующих ферментов определяет протекание защитных реакций у растений и формирование совместимых или несовместимых взаимоотношений в системе «растение - патоген». (б) ^ ШТ-а
□ Т.!.
гЬ
48 72
ч после инфицирования
48 72
ч после инфицирования
(в)
Лн Г1
JJ
48 72
ч после инфицирования
(г)
tu
48 72
ч после инфицирования
Рисунок 1. Ферментативная (а, б) и транскрипционная (в,г) активность пероксидазы (а,в) и каталазы (б,г) в восприимчивых T.aestivum и устойчивых T.timopheevii растениях пшеницы при инфицировании S.nodorum
Библиографический список (References)
Максимов И.В., Яруллина Л.Г., Бурханова Г.Ф., Заикина Е.А. Связь агрессивности возбудителя септориоза с активностью внеклеточной каталазы // Известия РАН. Серия биологическая, 2013. N.5. C. 558-564. Kurahashi T., Fujii J. Roles of Antioxidative Enzymes in Wound Healing // Journal of Developmental Biology, 2015. T. 3. P. 57-70.
Novo-Uzal E., Fernandez-Perez F., Herrero J. et al. From Zinnia to Arabidopsis: approaching the involvement of peroxidases in lignification // Journal of Experimental Botany, 2013. V. 64. N.12. P. 3499-3518.
Plant Protection News, 2016, 3(89), p. 33-35
COMPLEX ROS-REGULATING ENZYME IN THE PROTECTION OF WHEAT PLANTS
INFECTED S. NODORUM
G.F. Burkhanova, A.A. Karimov, I.V. Maximov
Institute of Biochemistry and Genetics Ufa Scientific Centre RAS, guzel_mur@mail.ru
The aim of this work was to investigate the effect of infection pathogen S.nodorum on the regularity functioning pro- / antioxidant system in wheat plants. It is shown that pathogenesis leads multiple increase of hydrogen peroxide level through enhanced activity and expression of peroxidase in resistant wheat plants. On the other hand, decrease enzymatic and transcriptional
2
тГ 20 -
10
0
0
24
24
4
25 -
20
3
2
10
5
0
0
24
24
activity of catalase provides the necessary level of hydrogen peroxide. In the susceptible plants high catalase activity is due to its expression phytopathogen S.nodorum. The findings are evidence of the use of such features as the expression of catalase and peroxidase genes and their enzymatic activity for the selection of resistant forms of plants.
УДК 581.1
РЕГУЛЯЦИЯ РОСТА РАСТЕНИЙ МЕТАБОЛИТАМИ СТРЕПТОМИЦЕТОВ ПОЧВ МОЛДОВЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
С.А. Бурцева1, С.Н. Маслоброд2, И.Г. Акири2, А.А. Братухина1, М.Н. Бырса1
'Институт микробиологии и биотехнологии АН Молдовы, Кишинев, Молдова, burtseva.svetlana@gmail.com 2Институт генетики, физиологии и защиты растений АН Молдовы, Кишинев, Молдова, maslobrod37@mail.ru
Целью исследований было изучение влияния метаболитов стрептомицетов на семена сельскохозяйственных растений (тритикале, кукуруза, соя, табак). Установлено, что шт. Streptomyces sp. 9, 12 и 66 и их естественные варианты оказали положительное действие на семена тритикале. Экзометаболиты вар. 2 Streptomyces sp. 9 увеличили среднюю длину главного корня семян тритикале на 11.96 %, вар. 11 & sp. 12 увеличили количество корней на 13.79 %, среднюю длину корней на 20.03 %о. Метаболиты штаммов 11, 22, 47, 49, 123, 154 и 182 увеличили количество корней на 5.5 %о -19.4 %о, длину корней на 10.8 %о - 22.8 %о, а длину главного корня на 14.1 %о - 44.8 %о у семян кукурузы сорта «Дебют». На основе экзометаболитов & levoris СЫМЫ-Ас-01 и соли ванадия предложен комплексный препарат, увеличивающий индекс роста и сырую массу проростков семян сои сорта «Зенит». Экзометаболиты & massasporeus СЫМЫ-Ас-06 у семян табака сорта Виг1еу увеличили всхожесть на 6.1 %о по сравнению с контролем. Количество листьев у опытных растений увеличилось на 12.0 %о, а их площадь - на 28.7 %о по сравнению с контрольными растениями.
Ключевые слова: Streptomyces, тритикале, кукуруза, соя, табак.
Известно, что синтез физиологически активных веществ, регулирующих рост и развитие растений, могут осуществлять те микроорганизмы, которые находятся в тесном контакте с растениями на протяжении длительного времени. К ним относят симбиотические бактерии, фи-топатогенные грибы и бактерии и другие представители Таблица 1. Влияние метаболитов Streptomyces 8рр.
ризосферной микрофлоры, в числе которых и актиномице-ты. Важную роль в регуляции роста и развития растений играют фитогормоны, координирующие состояние покоя и прорастания семян, влияющие на корнеобразование, цветение, повышающие устойчивость растений к неблагоприятным факторам окружающей среды. на физиологические показатели семян тритикале
№ Streptomyces spp.
Среднее количество Количество
корешков %
Средняя длина см
корешков
%
Средняя длина см
главного корня %
Н20 (контроль) 9
Вар. 2 Вар. 6 Вар. 7 12
Вар. 8 Вар. 10 Вар. 11
66
Вар. 13
Вар. 16_
4.35±0.15 4.65±0.22 4.35±0.17 4.2±0.37 4.35±0.24 4.45±0.08 4.55±0.05 4.55±0.14 4.95±0.33 5.0±0.11 4.1 ±0.19 4.45±0.4
100 106.89 100 96.55 100 102.29 104.59 104.59 113.79 114.94 94.25 102.29
6.34±0.22 4.05±0.25 6.77±0.47 5.29±0.11 5.53±0.17 7.12±0.19 7.61±0.22 7.3±0.25 5.98±0.25 5.95±0.25 6.03±0.4 8.02±0.28
100 63.88 106.78 83.43 87.22 112.3 120.03 115.14 94.32 93.84 95.11 126.49
9.11±0.03 6.43±0.09 10.2±0.17 9.26±0.17 9.36±0.2 10.8±0.55 11.1±0.6 10.46±0.3 9.15±0.17 10.34±0.42 9.39±0.18 11.24±0.7
100 70.58 111.96 101.64 102.74 118.55 121.84 114.81 100.43 113.5 103.07 123.38
Опыты показали, что средняя длина главного корня семян тритикале увеличилась на 21.84 % под влиянием экзометаболитов вар. 8, а вар. 16 & sp. 66 стимулировал увеличение длины корней на 23.38 %-26.49 %. Увеличение веса сырых корней отмечали под влиянием метаболитов вариантов Streptomyces sp. 12 и 66 (на 4.5 % - 26.0 %).
В гипокотилях, после обработки семян сои «Зенит» препаратом, увеличилось общее количество протеиноген-ных аминокислот и особенно доля ароматических аминокислот (в 1.4 раза), в том числе и триптофана.
Обработка семян табака Молдавский 456 средней всхожести экзометаболитами Streptomyces massasporeus
СКМЫ-Ас-06 способствовала повышению качества рассады (на 15.4 %), ее массы и длины (на 16.9 % и 4.3 % соответственно) по отношению к контролю. Количество листьев первого сорта составило 93.3 %, а второго сорта - 6.7 % при 68.2 % и 31.8 %, соответственно, в контроле. У семян табака сорта Биг1еу низкой всхожести обработка метаболитами этого штамма повысила всхожесть на 6.1 %.
Метаболиты изучаемых стрептомицетов могут быть рекомендованы для предпосевной обработки семян сельскохозяйственных культур для повышения всхожести, формирования корневой системы и качества продукции.
