CC BY
26как в качестве активатора энтомопатогенной инфекции так и в качестве антагониста или элиситора обеспечивает эффект в очень низких концентрациях.
Выявлено повышение устойчивости картофеля к ри-зоктониозу в результате предпосадочной обработки клубней бактериальной хитиназой. Отмечено достоверное снижение индекса развития ризоктониоза, повреждения стеблей и столонов растений в результате иммунизации, что отразилось на продуктивности и качестве клубней нового урожая. С помощью методов оценки биохимического и физиологического состояния растений (активность пе-роксидазы, содержание салициловой кислоты, разность
Библиографический Поликсенова В. Д. Индуцированная устойчивость растений к патогенам и абиотическим стрессовым факторам (на примере томата) // Вестник БГУ Сер. 2. 2009. N 1. С. 48-60. Рябчинская Т. А., Харченко Г. Л., Саранцева Н. А., Бобрешова И. Ю., Злотников А. К. Биохимические и физиологические предикторы по-пуляционного индуцированного иммунитета при обработке растений иммуноиндукторами // Вестник защиты растений, 2008. N 2. С. 34-41. Тютерев С. Л. Индуцированный иммунитет - новое направление в интегрированной защите растений // Индуцированный иммунитет сельскохозяйственных культур - важное направление в защите растений: Материалы Всероссийской научно-практической конференции. -Большие Вяземы Московской области. 2006. С. 8-11.
суммарных мембранных биопотенциалов листовых пластин) зарегистрировано изменение иммунного статуса обработанных растений. Отмечено увеличение относительных значений этих показателей в фазу полных всходов и последующее их снижение в течение вегетации.
Таким образом, на основании проведенных нами исследований можно сделать вывод о сложном разнонаправленном воздействии микробных метаболитов, в частности экзогенной хитиназы, и о перспективности её использования в качестве компонента полифункциональных биопрепаратов нового поколения.
список (References).
Duzhak A. B., Panfilova Z. I., Duzhak T. G., Vasyunina E. A., Shternshis M. V. Role of prodigiosin and chitinases in antagonistic activity of the bacterium Serratia marcescens against the fungus Didymella applanata // Biochemistry (Moscow) 2012. Vol. 77. No. 8. P. 910-916. Saber W. I. A., Ghoneem K. M., Al-Askar A. A., Rashad Y. M., Ali A. A.,Rashad E. M. Chitinase production by Bacillus subtilis ATCC 11774 and its effect on biocontrol of rhizoctonia diseases of potato// Acta biologica hungarica. 2015. Vol. 66. No. P. 436-448. Shternshis M. V., Ovchinnikova L. A., Duzhak A. B., Tomilova O. G. The efficiency of viral and bacterial entomopathogens formulated with chitinase for biocontrol of Lepidopteran cabbage pests // Archives of Phytopathol. Plant Protection. 2002. Vol. 35. No. 2. P. 161-169.
Plant Protection News, 2016, 3(89), p. 170-171
ESTIMATION OF THE IMMUNIZING ACTION OF MICROBIAL CHITINASE AGAINST THE POTATO STEM CANKER O.G. Tomilova1, A.B. Duzhak2
1Institute of Systematics and Ecology of Animals SB RAS, toksina@mail.ru 2Institute of Cytology and Genetics SB RAS
The possibility of application of the microbial chitinase as a phytoactivators for protection of a potato from stem canker have been studied. The immune status change of the processed plants was registered by using of the definition methods of a biochemical and physiological condition of plants (the peroxidase activity, the content of salicylic acid, the difference between the total membranous biopotentials of sheet plates). Increasing of the potato productivity and its resistance to stem canker as a result of preliminary treatment by chitinase before planting of the tubers have been revealed. The obtained data can be used for working out of multifunctional preparations. Exogenous microbial chitinase is able to actively influence not only on the components of biological preparations, but also on protected plant.
УДК 633.1: 632.4.01/.08
МОДИФИКАЦИОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ ВИРУЛЕНТНОСТИ ОБЛИГАТНЫХ ФИТОПАТОГЕНОВ ЗЛАКОВ: ВЫВОДЫ И СЛЕДСТВИЯ
Л.Г. Тырышкин
Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова, Санкт-Петербург, Россия,
tyryshkinlev@rambler. ги.
Целью настоящего исследования было изучить влияние факторов внешней среды на вирулентность возбудителей листовой ржавчины пшеницы, листовой ржавчины ржи, карликовой ржавчины ячменя, корончатой ржавчины овса и мучнистой росы ячменя. Показано изменение вирулентности к растениям-хозяевам монопустульных изолятов патогенов под действием азотных удобрений, бензимидазола, гидразида малеиновой кислоты, бензиламинопурина, хлористого калия, фосфорнокислого натрия, разных значений рН и температуры. Данные изменения под действием физических и химических факторов обусловлены модификационной изменчивостью по типу фенокопий. Полученные данные указывают на то, что взаимоотношение «ген-на-ген» является только частным случаем взаимодействия злаковых растений и их облигатных фитопатогенов. Обсуждаются возможные практические следствия полученных данных и сделанных на их основе выводов.
Ключевые слова: пшеница, ячмень, рожь, овес, ржавчина, мучнистая роса, теория «ген-на-ген»
Согласно современным представлениям вирулентность облигатных (биотрофных) фитопатогенов злаков к конкретному образцу хозяина определяется аллельны-
ми состояниями генов устойчивости и комплементарных им генов вирулентности. Однако, известны случаи изменения результатов взаимодействия (растения и паразита
172
Вестник защиты растений 3(89) - 2016. Материалы международной конференции
типов реакции) под действием факторов внешней среды - температуры [Browder, Eversmeyer, 1986], бензимида-зола [Тырышкин, 2010], гидразида малеиновой кислоты [Samborski, Shaw, 1957; Тырышкин, 2005], кинетина [Тырышкин, 2013]; как предполагалось, такие изменения связаны с влиянием этих факторов на растения. Альтернативным теоретическим объяснением данного явления может быть изменение вирулентности патогенов под действием абиотических факторов среды. Цель настоящей работы -экспериментальная проверка данной гипотезы.
Монопустульные изоляты возбудителей листовой ржавчины пшеницы (Puccinia triticina Erikss), листовой ржавчины ржи (P dispersa Eriks and Henn), карликовой ржавчины ячменя (P hordei Otth), корончатой ржавчины овса (P. coronata Corda) и мучнистой росы ячменя (Blumeria graminis (DC.) Speer f.sp. hordei Marchal.) выделяли и поддерживали на восприимчивых генотипах соответствующих хозяев. Монопустульным изолятом заражали помещенные на воду отрезки листьев восприимчивого сорта и через 4 суток часть листьев переносили в кюветы с ватой, смоченной водой и водными растворами гидразида ма-леиновой кислоты, бензиламинопурина, бензимидазола, нитратов аммония и кальция, хлористого калия, однозаме-щенного фосфорнокислого натрия, серной кислоты, едкого калия; кюветы с листьями на воде выдерживали при 3-х различных температурах. Через 3-е суток (7 суток после заражения) клоны использовали для инокуляции отрезков листьев одних и тех же проростков образцов хозяев. Данная методика позволяет полностью исключить влияние изучаемых факторов внешней среды на устойчивость анализируемых растений; кроме того, элиминировать возможное влияние на результаты гетерогенности образцов, используемых для дифференциации изолятов. Типы реакции на заражение учитывали на 7-ые сутки после инокуляции по стандартным шкалам. В некоторых случаях проведено изучение вирулентности и на интактных растениях при заражении одним и тем же изолятом патогена, размноженным в разных условиях, одного и того же проростка образца.
Во всех системах взаимодействия выявлено изменение вирулентности изолятов грибов к некоторым дифференциаторам под действием изучаемых факторов среды. Присутствие азотных удобрений, бензимидазола, а также высокое значение pH, и высокая температура при размножении изо-
Библиографический
Тырышкин Л. Г. Влияние гидразида малеиновой кислоты на экспрессию эффективных генов устойчивости пшеницы к бурой ржавчине // Микология и фитопатология. 2006. Т.40. С. 75-76. Тырышкин Л. Г. Индукция устойчивости почти-изогенных линий сорта мягкой пшеницы Тэтчер к листовой ржавчине Puccinia triticina Eriks под действием бензимидазола // Доклады РАСХН. 2010. N 2. С. 8-10. Тырышкин Л. Г. Индукция устойчивости образцов мягкой пшеницы к листовой ржавчине под влиянием кинетина // Доклады РАСХН. 2013. N 4. С. 20-22.
Plant Protection News, 2016, 3(89), p. 171-173
лятов в подавляющем большинстве случаев приводили к авирулентности части клонов к части дифференциаторов, к которым они были вирулентны после размножения на отрезках листьев восприимчивых сортов в воде; присутствие соли калия в большинстве случаев обуславливало вирулентность ряда изолятов грибов, авирулентных к растениям после размножения на листьях в воде. Остальные факторы действовали разнонаправлено в зависимости от генотипа патогена и растения. После повторного изучения субизолятов патогенов, размноженных на воде, они восстанавливали «типичную» вирулентность; т.е. данные изменения должны быть отнесены к модификационной изменчивости по типу фенокопий. Таким образом, основной вывод, который можно сделать по результатам данного исследования - фенотипическое проявление вирулентности облигат-ных патогенов злаков не является константным, но зависит от физических и химических факторов внешней среды. Это в свою очередь указывает на то, что взаимоотношение «ген-на-ген» [Flor, 1956] является только частным случаем взаимодействия злаков и их облигатных фитопатогенов.
Полученные данные и сделанные на их основе выводы в свою очередь указывают на: невозможность использования данных о частотах вирулентности в популяциях патогенов, полученных в лабораторных экспериментах, для предсказания пораженности образцов в полевых условиях; невозможность сравнения результатов изучения частот вирулентности в конкретных популяциях патогенов при использовании различных методик их размножения в разных лабораториях и даже в одной лаборатории при возможном варьировании факторов среды (температуры, химического состава субстратов выращивания растений-дифференциаторов и размножения монопустульных изолятов грибов); возможность объяснения различий в пораженности образцов в разных регионах и в одном регионе в разные годы не с только различиями в генетической структуре популяций грибов, но и скорее всего различиями во внешних условиях, влияющих на вирулентность патогенов; возможность замены трудоемкой и длительной процедуры создания набора сортов-дифференциаторов размножением изолятов грибов в контрастных условиях среды, после чего практически любой набор генотипов хозяина обладает высокой дифференцирующей способностью.
список (References)
Browder L. E., Eversmeyer M. G. Interaction of temperature and time with some Puccinia recóndita: Triticum gene pairs // Phytopathology. 1986. V. 76. P. 1286-1288. Flor H. H. The complementary genetic systems in flax and flax rust // Adv.
Genet. 1956. V.8. P.29-54. Samborski D. G., Shaw M. The physiology of host-parasite relations. IV. The effect of maleic hydrazide and indoleacetic acid on the rust resistance of Khapli and Little Club wheats // Can. J. Bot. 1957. V.35. P.449-455.
MODIFICATION VARIABILITY OF VIRULENCE IN CEREALS OBLIGATE PHYTOPATHOGENS:
CONCLUSIONS AND CONSEQUENCES L.G. Tyryshkin
N.I. Vavilov All-Russian Institute of Plant Genetic Resources, tyryshkinlev@rambler.ru
The general task of the work was to study the influence of environmental factors on virulence in causal agents of wheat, barley, oat and rye rusts and barley powdery mildew. The changes in the pathogen monopustule isolates virulence were shown under the effect of nitrogen fertilizers, benzimidazole, hydrazide of maleic acid, benzilaminopurine, potassium chloride, sodium
phosphate, different pH values and temperatures. These changes are caused by modification variability in the form of phenocopies. According to the data gene-for-gene relationship is only a partial case of cereals and their phytopathogens interactions. Possible practical consequences of the obtained data and conclusions are under discussion.
УДК 574.472
УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДА ПРИМАНОК ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ЭНТОМОПАТОГЕННЫХ АСКОМИЦЕТОВ (ASCOMYCOTA, HYPOCREALES) ИЗ ПОЧВ
М.В. Тюрин, В.Ю. Крюков, О.Г. Томилова, О.Н. Ярославцева, Н.А. Крюкова, В.В. Глупов
Институт систематики и экологии животных СО РАН, Новосибирск, Россия, maktolt@mal.ru
Использование личинок Galleria mellonella, парализованных ядом Habrobracon hebetor, повышает чувствительность метода ловушек для выделения энтомопатогенных грибов из почв более чем в 190 раз. Модифицированный метод позволяет изолировать грибы из почвы с очень низкими концентрациями конидий (20-30 конидий / r. почвы). Метод успешно опробован для микологического анализа почв из разных регионов: от лесотундры до степей.
Ключевые слова: аскомицеты, патогены, метод приманок, почва, яды животных, Habrobracon hebetor, Galleria mellonella.
Энтомопатогенные аскомицеты - важнейшие компоненты наземных биоценозов, образующие симбиоти-ческие связи с растениями, регулирующие численность членистоногих, а также активно применяемые в технологиях производства органической сельскохозяйственной продукции [Lacey et al., 2015]. В настоящие время используются различные методы выделения энтомопатогенных аскомицетов из почв. Один из самых распространенных и наименее трудоемких является метод приманок или байт-метод [Zimmermann, 1986]. Однако, одно из ограничений данного метода связано с разным уровнем восприимчивости насекомых-приманок к определенным видам грибов [Sheepmaker, Butt, 2010]. Ранее нами было установлено, что поражение личинок G. mellonella ядом эктопа-разитоида Habrobracon hebetor (лабораторная популяция) приводит к резкому (5000-кратному) повышению восприимчивости огневки к энтомопатогенным грибам [Kryukov et al., 2013], что связано с сильным ингибированием иммунитета насекомых под действием яда [Kryukova et al., 2011, 2015]. На основании этого был модифицирован метод приманок для выделения из почвы энтомопатогенных аскомицетов.
При использовании в качестве приманок личинок огневки G. mellonella, парализованных ядом паразитоида H. hebetor, удалось повысить чувствительность данного метода в 193 раза. Так, при использовании парализованных личинок полулетальная доза (LC50) для развития микоза B. bassiana составила всего 28 конидий/грамм почвы, тогда как при использовании интактных личинок полулетальная доза составила 5434 конидий/грамм почвы. Метод
успешно применен при микологическом анализе почв из различных природных зон - от лесотундр до степей. Для подавляющего большинства исследуемых образцов (n=17) отмечено статистически достоверное увеличение доли личинок с развившимся микозом после парализации ядом (F = 65.6, p = 0.000001) при этом грибы р. Metarhizium и Cordyceps были изолированы только из парализованных гусениц.
Следует отметить, что из трупов, парализованных ядом, выделялись преимущественно энтомопатогенные грибы (Beauveria и Metarhizium), хотя в ряде случаев отмечался поверхностный рост сапротрофных грибов (Fusarium, Penicillium, Aspergillus, Trichoderma, Mucor). В лабораторных опытах с использованием энтомопато-генных грибов с различной специализацией (Beauveria bassiana, Lecanicillium muscarium, Metarhizium pemphigi, Cordyceps militaris), а также сапротрофов (Fusarium, Penicillium, Aspergillus, Scopulariopsis) было показано, что мумификация парализованных ядом личинок происходит только при инфицировании энтомопатогенными грибами, но не сапротрофами. После инокуляции сапротрофами наблюдается лишь поверхностный рост грибов.
Таким образом, усовершенствованный метод позволяет изолировать грибы при их низкой численности (20-30 конидий/грамм почвы) в том числе в сухих стациях (степи), где выделение грибов общепринятыми методами является довольно трудоёмким процессом. Кроме того, полученные данные подтверждают гипотезу о необходимости стресса у насекомых для успешного развития энтомопатогенных аскомицетов.
Библиографический список (References)
Lacey L.A., Grzywacz D., Shapiro-Ilan D.I., Frutos R., Brownbridge M., oxygen species and encapsulation in the haemolymph ofGalleria mellonella
Goettel M.S. Insect pathogens as biological control agents: Back to the larvae // J. Insect Physiol. 2011. V. 57. N 6. P. 796-800.
future // J. Invertebr. Pathol. 2015. V. 132. P. 1-41. Scheepmaker J.W.A., Butt T.M. Natural and released inoculum levels of
Kryukov V.Yu., Kryukova N.A., Glupov V.V. Susceptibility of Galleria entomopathogenic fungal biocontrol agents in soil in relation to risk
mellonella larvae to anamorphic entomopathogenic ascomycetes under assessment and in accordance with EU regulations // Biocontr. Sci. Tech.
envenomation and parasitization by Habrobracon hebetor // Russ. J. Ecol., 2010. V. 20. N 5. P. 503-552.
2013, V. 44, N . 1, P. 89-92. Zimmermann G. The Galleria bait method for detection of entomopathogenic
Kryukova N.A., Dubovskiy I.M., Chertkova E.A., Vorontsova Ya.L., fungi in soil // J. Appl. Entomol. 1986. V. 102. P. 213-215. Slepneva I.A., Glupov V.V. The effect of Habrobracon hebetor venom on the activity of the prophenoloxidase system, the generation of reactive
