CC BY
20
3. Гапоненко А.К., Маликова Н.И., Охрименко Г.Н., Созинов А.А. Получение сомаклональных линий у злаков (Triticum aestivum L. и Hordeum vulgare L.) // Докл. АН СССР. - 1985. - Т. 283. - С. 1471-1475.
4. Диагностика устойчивости растений к стрессовым воздействиям: Методическое руководство / Под ред. Удовенко Г.В. - Л.: ВИР, 1988. - 227 с.
5. Изучение засухоустойчивости мирового генофонда яровой пшеницы для селекционных целей: Методическое руководство / Составитель Кожушко Н.Н. - Л.: ВИР, 1991. - 90 с.
6. Насонов Д.Н., Александров В.Я. О причинах коллоидальных изменений протоплазмы и увеличения сродства ее к красителям под влиянием повреждающих воздействий // Арх. анат. гистол. эмбриол. - 1939. - Т. 22, № 1. - Сер. С. - С. 1-43.
7. Паушева З.П. Практикум по цитологии растений. - М.: Колос, 1992, - 267 с.
8. Практикум по анатомии растений: Учеб. пособие для вузов / Под ред. Д.А. Транковского. - 3-е изд. - М.: Высш. школа, 1979. - 224 с.
9. Сергеева Л.Е. Изучение клеточных линий табака, устойчивых к солевому и водному стрессам, и регенерантов из них: Автореф. дис. ... канд. биол. наук: 03.00.13 / Ин-т физиологии растений и генетики АН УССР. - К., 1991. - 20 с.
10. Терлецкая Н.В., Жамбакин К.Ж., Искаков А.Р. К лабораторно-практическим занятиям по изучению засухоустойчивости растений: Методические указания. - Алматы: КазГАУ, 2003. - 16 с.
11. Barlow E.W.R. Water relations of expanding leaves // Aust. J. Plant Physiol. - 1986. - V. 13. - P. 45-58.
12. Farooq S. T., Farooq E.-A. Co-existense of salt and drought tolerance in Triticeae// Hereditas. - 2001. - V. 135, N 2-3. - P. 203-210.
13. Koval V.S., Bystrov R.A. Gametophytic selection for salt tolerance in barley // J. Exp. Bot. - 1996. - V. 47. - P. 52.
14. Shimazaki Y., Ookawa T., Hirasawa T. The Root Tip and Accelerating Region Suppress Elongation of the Decelerating Region without any Effects on Cell Turgor in Primary Roots of Maize under Water Stress // Plant Physiology. - 2005. - V. 139. - P. 458-465.
РОЗРОБКА УМОВ IN VITRO ДЛЯ ПРОГНОЗУВАННЯ ТОЛЕРАНТНОСТ1 М'ЯКО1 ПШЕНИЦ1 ДО ГРИБ1В Р1ЗНИХ ВИД1В РОДУ ALTERNARIA NEES
Т В. ДЕНИСКО, С О. 1ГНАТОВА, доктор бюлоггчних наук Швденний бютехнолопчний центр в рослинницта УААН, Одеса О.В. БАБАЯНЦ, кандидат б1олог1чних наук Селекцшно-генетичний шститут - Нащональний центр насшнезнавства та
сортовивчення
Вступ
Пшениця мае надзвичайно важливе продовольче значення. Безумовно, вщ якосп насшня залежить майбутнш врожай, а вщ якосп зерна, вщповщно, продукти його переробки. Позаяк ниш населення планети неухильно зростае, а площi сшьськогосподарських упдь скорочуються, заражешсть пшенищ грибними патогенами стае нагальною проблемою, яка привертае увагу вчених всього св^у.
Результати 15^чних досшджень видового складу мшобюти колосся озимо! пшенищ на твдш Украши, здшснеш вщдшом ф^опатологи та ентомологи (СГ1-НЦНС), показали, що видовий склад мшромщет!в, яю заселяють колосся озимо! пшенищ, зазнае значних змш у зв'язку з кшматичними умовами, що складаються. Доведено, що за 2005-2007 рр. вщбулось загальне збшьшення кшькосп високопатогенних мшромщет!в сапроф^них видiв,
у тому числ значно збшьшилась частота виявлення видiв роду Alternaría Nees у ropÍB^Hm з попеpеднiми роками. Дослiдження показали, що види роду Alternaría е одними з основних патогенiв на зерш та насiннi озимо! пшенищ в Укpаiнi на сьогоднiшнiй день. Вiдмiчено тенденцiю щодо пiдсилення патогенних властивостей всеpединi роду Alternaría i прогнозуеться тдсилення ix у подальшому [1, 5].
Alternaría - це досить поширений piд дейтеpомiцетiв. У ноpмi види Alternaría е патогенами рослин (здебшьшого овочевих культур) чи сапротрофами на оpганiчниx залишках, переважно рослинного походження. Види роду Alternaría е збудниками «чорного зародку» i листково! плямистостi зернових культур у багатьох крашах свiту [4].
Основна небезпека, яку приховуе в ^6í присутнють видiв Alternaría в зерш, -«забруднення» сiльськогосподаpськоi продукцп вторинними метаболiтами гриба, токсичними для рослин, тварин i людини. Токсини Alternaría spp. можуть бути тератогенними, токсичними для ембрюшв, викликати гематолопчш захворювання. В першу чергу таю метаболии, як альтеpнаpiол, монометиловий ефip альтеpнаpiолу i тенуазолова кислота, було виявлено в зерш пшенищ в Сврот, Швшчнш Амеpицi, Кита! та Австралп [3].
1снуе ряд способiв створення генетичного piзноманiття рослин, та ix pеалiзацiя на пpактицi дозволить ефективно керувати ценозом пшеницi з метою оптимiзацii його фiтосанiтаpного стану. Стшю до абiотичниx та бютичних впливiв сорти сiльськогосподаpськиx культур повшстю виpiшують задачi енерго- та ресурсозбереження, охорони бюсфери вiд забруднення пестицидами та керування ф^осаштарним станом агроекосистем культур.
Одним iз шляxiв боротьби iз захворюваннями сiльськогосподаpськиx культур е створення стшких до збудникiв хвороб сор^в iз використанням нетpадицiйноi селекцп, засновано'1' на бiотеxнологiчному добоpi ín vítro толерантних бiотипiв, якi виникають адаптивно в xодi мiкpоеволюцiйниx процеав, що вiдбуваються в популяцiяx. При цьому досягаеться збереження чистоти екосистеми та отримання стшких сор^в рослин, що виключае застосування xiмiчниx засобiв боротьби iз захворюваннями.
Важливим етапом створення стшких сор^в е можливють проведення експрес-оцiнки пшеницi на стшкють до альтеpнаpiозу, що дозволяе в лабораторних умовах прискорено ощнити селекцiйний матеpiал на стiйкiсть до гpибiв роду Alternaría та виявити рослини з тдвищеною стiйкiстю до цього патогену [6].
Метою дано'1 роботи було проведення первинного скриншгу iзолятiв гpибiв роду Alternaría iз колекцп лабораторп ф^опатологп СГ1-НЦНС на токсигеншсть для подальшо'1 розробки методолопчних пiдxодiв до побудови ín vítro бютехнологп оцiнки та добору форм м'яко'1 пшеницi, стiйкиx до альтернарюзу.
Об'екти та методи досл1дження
До роботи було залучено 11 iзолятiв гpибiв роду Alternaría, якi належать до видiв A. tenuíssíma, A. trítícína, комплексу видiв A. ínfectoría, та фшьтрати культурально'1 piдини цих iзолятiв (ФКР). Бiотестування проводили на двох бюлопчних системах - зршому насiннi та зародках, видiлениx iз нього. В якостi тест-об'ектiв використовували сорти озимо'1 м'яко'1 пшеницi селекцп СГ1-НЦНС, що контрастно piзняться за польовою фiтопатологiчною оцiнкою piвня стшкосп до грибного патогену: толерантний до альтернарюзу - сорт Скарбниця, чутливий - сорт Сирена.
Токсигенш властивосп iзолятiв вивчали у подвiйнiй культуpi (зpiле насiння + культура гриба та iзольованi зародки зpiлого насшня + культура гриба). Фiтотоксичну дш фiльтpатiв культуральнох piдини у концентраци 30 та 50% вiд об'ему середовища тестували на iзольованиx зрших зародках пшеницi. Насiння для дослвдв стеpилiзували 70% спиртом 10 хв, 2,5% розчином гшохлориту натpiю (комерцшний засiб «Бiлизна») - 20 хв, тсля чого промивали розчином 0,01-н НС1 протягом 10 хв та дистильованою водою (4 рази). Для
видшення зрших зародюв та пщготовки цiльного насiння для дослщу чашки nerpi 3Í стерильним насшням попередньо вмiщували на добу до холодильника за температури 2°С.
У процес отримання подвшно'1' культури один мшолопчний гачок 7-денних культур iзолятiв гpибiв роду Alternaría, яю вирощували за 24°С на поживному сepeдовищi Чапека, висiвали в чашки Пeтpi на агаризовану (8 г/л агар-агару) поверхню без додаткових eлeмeнтiв. Одночасно з iзолятами виавали насiння та iзольованi зародки. Дослщш бiосистeми (насiння + культура гриба та iзольованi зародки + культура гриба) культивували за температури 24°С у тeмpявi протягом 10 дiб - вiд проростання до формування паростюв.
Для отримання ФКР iзоляти гpибiв роду Alternaría культивували на рщкому сepeдовищi Чапека з половинним вмютом глюкози (15г/л). Потiм рщину вiддiляли вiд мiцeлiю гриба та стepилiзували, використовуючи фiльтp Millipore ^аметр пор - 0,22 мкм). Стерильш ФКР додавали до поживного середовища MS iз половинним вмiстом вах складових eлeмeнтiв у концентрацп 30 та 50% вщ об'ему. Ьзольоваш зародки культивували на середовищах iз ФКР 10 дiб за температури 24°С.
Оскiльки piвeнь схожостi е важливим iндикатоpом жиrтeздатностi насiння, його можна використовувати як первинний показник реакцп зародка на д^ фактоpiв у культуpi ín vítro та як показник piвня токсигeнностi iзоляту патогена. Кpитepiями для оцiнки реакцп зародюв на вплив патогeнiв та ФКР були piвeнь пророслих (на третю добу культивування) заpодкiв, довжини частин паростка (коршець, колеоптиль) у дослщжуваних зpазкiв пшeницi вiдносно цих показникiв у контpолi.
Результати та обговорення
Двi системи подвшно'1' культури (зрше насiння + культура гриба та iзольованi зародки зpiлого насшня + культура гриба) е однаково шформативними щодо piвня пророслих на третю добу культивування зародюв На рис. 1 наведено даш щодо piвня пророслих на третю добу культивування iзольованих заpодкiв зpiлого насшня сор^в Сирена та Скарбниця при кокультивуванш з 11 ¡золятами rpn6ÍB роду Alternaría.
Рис. 1. Проростання ¡зольованих зародкчв пшениц! в умовах подвшно!' культури з iзолятами гриб1в роду Alternaría (% щодо контролю)
Показник проростання зародюв стiйкого до альтернарюзу сорту Скарбниця - у середньому 52%, що е на 20% вище вiд показника чутливого сорту Сирена (у середньому 32%). 6 iз 11 дослщжуваних iзолятiв виявились високотоксигенними (показник проростання зародив чутливого сорту Сирена - 9-26%, стшкого сорту - 27-43%). Показник piвня пророслих на 3 добу зародив в умовах подвiйноi культури виявляе вщповщнють толерантносп паростюв фiтопатологiчнiй оцiнцi модельних генотитв, що дозволяе прогнозувати використання ще'1' системи для eкспpeс-оцiнки пшенищ на стiйкiсть до альтepнаpiозу.
Даш про довжини частин паростка (коршець, колеоптиль) наведено на рис. 2, 3.
Рис. 2. Вплив гриб1в роду Alternaría на ркт колеоптиля (% щодо контролю)
Рис. 3. Вплив rp^ÍB роду Alternaría на picT головного коршця (% щодо контролю)
Критерш оцiнки довжини частин 10-денного паростка в системi ембрюкультура + патоген е iнформативним для скриншгу iзолятiв, але не для оцшки пшеницi на стiйкiсть, хоча свщчить, за даними Шакiровоi [7], про особливосп патогенезу гемiбiотрофних грибiв.
ФКР усiх iзолятiв у концентрацп 30 та 50% вiд об'ему живильного середовища виявляли фiтотоксичну актившсть щодо паросткiв пшеницi чутливого сорту Сирена. Для спи кого сорту Скарбниця токсичною виявилась концентращя 50% (рис. 4, 5).
Рис. 4. Вплив ФКР iзолятiв гриб1в роду Alternaría у концентрацп 30 та 50 % на picT
колеоптиля (% щодо контролю)
Рис. 5. Вплив ФКР iзолятiв гриб1в роду Alternaría у концентрацп' 30 та 50 % на ркт
головного коршця (% щодо контролю)
Аналiз та узагальнення отриманих даних дозволяе рекомендувати дану систему як для оцшки токсигенносп iзолятiв, так i для оцшки толерантносп експлантiв до дп ФКР. Селективною концентрацiею його може служити концентращя 30%.
Висновки
Результати даних дослщжень можна використовувати для побудови тест-системи ín vítro для первинного скриншгу iзолятiв гpибiв роду Alternaría на токсигеншсть та добору толерантних до альтернарюзу форм озимо'1' м'яко'1' пшeницi. Було розроблено умови проведення роботи ín vítro та ввдбрано для подальших дослiджeнь найбiльш токсигeннi iзоляти.
Список лггератури
1. Бабаянц О.В. Видовой состав и вредоносность микробиоты колосьев озимой пшеницы южной степи Украины // Актуальные проблемы иммунитета и защиты сельскохозяйственных культур от болезней и вредителей: Тез. докл. Междунар. научно-практической конференции СГ1-НЦНС, 11-14 вересня 2007 р. - Одеса: КП ОМД, 2007 р.
- С. 42.
2. Ганнибал Ф.Б., Левитин М.М. Видовое и внутривидовое разнообразие токсигенных грибов рода Alternaría // Успехи медицинской микологии: Материалы IV Всероссийского конгресса по медицинской микологии. - М.: Национальная академия микологии, 2006. - Т. VII. - С. 7-8.
3. Ганнибал Ф.Б. Токсигенность и патогенность грибов рода Alternaría для злаков // Лаборатория микологии и фитопатологии им. А.А. Ячевского ВИЗР. История и современность / Под ред. А.П. Дмитриева. - СПб: ВИЗР, 2007. - С. 82-93.
4. Ганнибал Ф.Б. Виды рода Alternaría в семенах зерновых культур в России // Микология и фитопатология. - 2008. - Т. 42, Вып. 4. - С. 359-368.
5. Никифорова Е.А. Фитопатологическое состояние семян озимой мягкой пшеницы в зоне южной степи Украины // Актуальные проблемы иммунитета и защиты сельскохозяйственных культур от болезней и вредителей: Тез. докл. Междунар. научно-практической конференции СГ1-НЦНС, 11-14 вересня 2007 р. - Одеса: КП ОМД, 2007 р.
- С. 17.
6. Ткачёва А.А., Поляков А.В., Бирюкова Н.К. Усовершенствованный метод оценки селекционного материала огурца на устойчивость к фузариозному увяданию // Проблемы научного обеспечения овощеводства юга России: Матер. Междунар. научно-практической конференции КНИИОКХ РАСХН, 4-7 сентября 2004 г. - Краснодар, 2004 г. - С. 70-75.
7. Шакирова Ф.М. Неспецифическая устойчивость растений к стрессовым факторам и её регуляция. - Уфа: Гилем, 2001. - 160 с.
ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ РАСТЕНИЙ ПШЕНИЦЫ К ФИТОПАТОГЕНАМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОВМЕСТНЫХ КУЛЬТУР
И.В. МАКСИМОВ, доктор биологических наук;
О.Б. СУРИНА, кандидат биологических наук;
Н.Б. ТРОШИНА, доктор биологических наук Учреждение Российской академии наук Институт биохимии и генетики Уфимского
научного центра РАН, Уфа, Россия
Введение
Сложность оценки устойчивости растений к патогенам в полевых условиях связана с их многообразием. В связи с этим в исследованиях фитоиммунологов используются способы культивирования конкретных патогенов на растениях, поражаемых органах и каллусной культуре. Причем сроки оценки устойчивости растений с начала опыта могут занимать длительный период, связанный как с онтогенезом растений, так и с периодом вегетации. Например, возбудители твердой и пыльной головни пшеницы развиваются в растениях бессимптомно вплоть до формирования у них генеративных органов, что
