CC BY
12
УДК 632.6.04+58.073
РОЛЬ НЕКОТОРЫХ ПРИРОДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ И ВАН АДАТА АММОНИЯ В РЕГУЛЯЦИИ ВЗАИМООТНОШЕНИЙ MELOIDOGYNE ARENARIA -ТОМАТЫ
Байчева О.1, Самалиев X.1, Зиновьева С. В.2, Удалова Ж. В.2,3, Салкова Д.4 1 Сельскохозяйственный Университет, Пловдив, Болгария ([email protected]) 2 Центр паразитологии, ИПЭЭ РАН 3 ВНИИП -филиал ФГБНУ ФНЦ ВИЭВ РАН ([email protected]) 4 ИЕМПАМ, Б АН, София, Болгария
Введение. Одним из актуальных направлений исследований в области защиты растений является изучение естественных физиологических механизмов, позволяющих растениям выжить и развиться в состоянии стресса, в том числе и под влиянием фитопаразитических нематод. Особое значение в таких процессах отводится веществам специализированного обмена растений и, в частности, стероидным шикозидам. Среди таких соединений особая роль принадлежит адаптогенам, веществам, обладающим антиоксид антными свойствами, с одной стороны, и повышающими неспецифический иммунитет, с другой. Фуростаноловые гликозиды (ФГ) - вещества растительного происхождения, которые не обладают нематицидными свойствами, однако являются мощными антиоксидантами и активизируют неспецифические защитные реакции в растениях. Хитозан природный продукт, аминополисахарид, который является компонентом хитиназы, соединение с элиситорными свойствами. Установлено, что хитозан и его производные и в частности низкомолекулярные, обладают антиоксидантной активностью. Эти соединения защищают организм от влияния свободных радикалов. Хитозан и его производные находят широкое применение в медицине, ветеринарии и растениеводстве. Он оказывает влияние на синтез фитоалексинов, отвечающих за защитные реакции растений в состоянии стресса. Биологическая роль ванадия (V) зависит от состава соединений с его участием и от способа применения. Роль ванадия в метаболизме растений еще недостаточно выяснена. Известно, что его соединения обладают антинеопластическим воздействием. Недостаток ванадия сказывается отрицательно на синтезе хлорофилла. Ванадий является стабилизатором, препятствующим вынесению белков. Он способствует включению азота в метаболизм растений. Установлено, что очень низкие концентрации ванадия обладают высокой биологической активностью. Не выявлена фитотоксичность ванадия за исключением очень высоких концентраций. Ванадий не накапливается в надземных органах [4], но меняет структуру клеточных стенок [5]. Целью наших исследований является возможность применения природных продуктов (ФГ и производного хитозана К-(2-гидрокси-3-метоксибензил)-К-пиридоксхитозан) и ванадата аммония в
41
процессе регуляции взаимоотношений в системе Meloidogyne arenaria - томаты с целью активизировать естественные защитные механизмы растений.
Материалы и методы. Эксперименты были проведены в лабораторных условиях. Растения выращивали на стерилизованной пропариванием почве. Семена томата cv. Tiny Tim были замочены в 0.1% водном растворе адаптогена-ФГ, ОД мг/мл растворе элиситора хитин-хитозанового олигомера Г^-(2-гидрокси-3-метоксибензил)-К-пиридоксхитозан (для краткости КьЯг-хитозан), время экспозиции 2 ч. Контроль - вода. В экспериментах с солью ванадиевой кислоты были использованы три возрастающие концентрации NH4VO3 (0.01 мг/100мл Н2О, 0.1 мг/100мл Н2О, 0.13 мг/ЮОмл Н2О). Анализировали следующие параметры развития галловой нематоды: срок развития одной генерации, формирование яйцевых мешков, число яиц в оотеках и наличие самцов. В экспериментах с применением ванадатом аммония исследовали содержание микроэлементов (Zn, Mn, Mg, Fe и Си) в тканях растений атомно-абсорбционным спектрометрией. Заражение экспериментальных растений проводили внесением под корень 2000 инвазионных личинок М. arenaria.
Результаты и обсуждение. В таблице 1 представлены сроки развития одной генерации, формирование оотек, наличие самцов и фертильностъ самок.
Таблица 1
Срок розвития одной генерации, формирования оотек и наличие самцов
Исследованные Исследаванные галлы=40 Варианты экспериментов
параметры Контроль NH4VO3 КьКг-хитозан ФГ
Срок развития 30-32 35-40 30-40 37-40
одной генерации
Срок формирования 30 37-40 35 36
яйцевых мешков
Наличие самцов 12 14 14 17
Ср. число яиц в 464 405 340 330
оотеке НСР(р=о.о5)=38
Обработка растений ФГ, модифицированным хитозаном и NH4VO3 приводит к увеличениям в сроках развития одной генерации, сроках формирования оотек и увеличению числа самцов. Эти результаты являются индикатором эффективности обработок. При оценке среднего числа яиц в оотеках установлено достоверное снижение плодовитости в 1,40 раза для ФГ, в 1,36 раза для модифицированного хитозана и в 1,15 раза при обработке NH4VO3 (табл.1). Полученные результаты показывают, что все соединения затрудняют этапы развития Meloidogyne arenaria. Изменения минерального состава тканей растений отражают интенсивность напряженности взаимоотношений растения и нематоды. В наших исследованиях показано, что паразитирование галловой нематоды M.arenaria вызывает серьёзные нарушения минерального баланса в растениях. Обработка растений ванадатом нормализовала минеральный состав,
42
нарушенный при заражении. Наиболее удачной концентрацией раствора ванадата была 0.13 мг/ЮОмл НгО. Обработка растений вызывает утолщение клеточных оболочек корневых клеток, затрудняет внедрение инвазионных личинок в корень и таким образом уменьшает развитие галлов (рис. 1).
Рис.1. Уплотнение клеточных оболочек после применение ванадия
Экспериментально установлено, что ванадий не накапливается в надземных органах и что особенно важно - в плодах (рис. 2).
Рис. 2. Содержание ванадия в растительных органах и почве после обработки растений растворами ванадата аммония
Заключение. Таким образом, показано, что ванадат аммония можно отнести к числу абиогенных индукторов защитных реакций. Полученные данные по применению производного хитозана и ФГ согласуются с данными полученными ранее на других системах растение-хозяин - седентарная нематода. Модификация хитин-хитозанового олигомера открывает широкие возможности для увеличения элиситорных свойств этого вещества, что было показано в экспериментах на томате, зараженном южной галловой нематодой [3]. Одним из перспективных классов соединений являются вещества с
43
адаптогенными свойствами, в число которых входят фуростаноловые гликозиды, которые в разнообразных системах растения - седентарные паразитические нематоды, как показали многочисленные биохимические и морфо-физиологические исследования, индуцируют в растениях неспецифический иммунитет [1, 2].
Литературе: 1.Васильева И.С., Удалова Ж.В., Зиновьева С.В., Пасешниченко В.А.//Прикл. Биох. и микробиология.- 2009.- Т.45, № 5,- С.357-369. 2.Удалова Ж.В. Автореферат канд. дисс...2000, 21с. 3. Удалова Ж.В, Васюкова Н.И, Герасимова Н.Г. и др//Сб. «Теория и практика борьбы с паразитарными болезнями».-2011.-Вып. 12.-С.521-524. 4.Damianova, А., Baicheva, О., Salkova, D., Lihareva, N., Proceegings book, part II. International Symposium on Trace Elements in Human.New Perspectives. Greece, 2003, P. 1072-1078. 5,Mizinska-Boevska,Y., Baicheva, O., Salkova, D., Georgieva, K., Comptes rendus de L'Academie bulgare des Sciences, 2004.V.57. N12, P.103-108.
The role of some natural compounds and ammonium vanadate in the regulation of relationship of Meloidogyne arenaria - tomatoes. Baicheva O., Samaliev H., Zinovieva S., Udalova Zh., Salkova D. Agriculture University, Mendeleev Str., Plovdiv, Bulgaria, Centre of Parasitology of A.N. Severtsov Institute of Ecology and Evolution of RAS, All-Russian K.I. Skryabin Scientific Research Institute of Fundamental and Applied Parasitology of Animals and Plants.
Summary. Influence of adaptogene - furostanol glycosides, extracted from Dioscorea deltoidea, elicitor - chitosan derivative and NH4VO3 on the life cycle of Meloidogyne arenaria was investigated. The mineral content of Zn, Mn, Mg, Fe, Cu, as well as content of vanadium in the plant organs was fixed by means of atomic absorption spectrometry method. Three increasing concentration of NH4VO3 were used in the experiments (0.01 mg/100 ml H20; 0.1 mg/100 ml H20 and 0.13 mg/ml H20). Positive effect of the treatment (particularly positive effect of 0.13 mg /ml H20) was registered. The treatment with high concentrations made the mineral contents of invaded plants near to that of controls. Increasing of vanadium in the above ground plant organs and especially in fruits was not revealed. The usage of furostanol glycosides and chitosan derivative inhibited development of the parasite. The obtained results proved possibility of using natural composition for normal development of plants under root-knot nematode infection.
