CC BY
17
3. Гультяева Е.И., Садовая А.С., Шайдаюк Е.Л. Молекулярно-генетический скрининг новых российских сортов мягкой пшеницы по устойчивости к бурой ржавчине // Вестник защиты растений. - СПб.: ВИЗР.-2014. - С. 26-29.
4. Mains E.B., Jackson H.C. Physiologic specialisation in leaf rust Puccinia triticina Erikss et Henn. // Phytopathology. - 1926. - V.16. - P.89-120.
5. Колесникова Ю.Р. Влияние агроэкологических факторов на продуктивность яровой мягкой пшеницы и развитие возбудителей болезней в условиях Северо-Запада РФ: Автореф. дис... канд. с.-х. наук.- СПб. 2012. -22с.
6. Кулагина Ю.М., Головацкая И.Ф. Влияние селенита натрия на рост и развитие растений пшеницы в зависимости от способа обработки // Вестник Томского государственного университета. (Биология). -Вып. №2 (14).- 2011. -С. 56-64.
7. Савинова Л.Н., Попова А.А., Ланина А.А. Изучение влияния соединений тяжелых металлов на рост и развитие растений // Техносфера, безопасность жизнедеятельности, образование: Межвуз. сб. статей (Междунар. заоч. науч.практ. конференция. 17 апреля 2013 г.). - Тула: Изд. ТГПУ им. Л. Н. Толстого.-2013.- С. 257-265.
8. Горбунова Е.А., Терехова В.А. Тяжелые металлы как фактор стресса для грибов: проявление их действия
на клеточном и организменном уровнях // Микология и фитопатология. -1995. - Т.29. - Вып. 4. - С.63-69.
9. Колесников Л.Е., Павлова М.Н., Колесникова Ю.Р. Биохимический состав зерна у устойчивых и восприимчивых к бурой ржавчине сортов яровой мягкой пшеницы // Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета. - 2014. - № 36. - C.46-50.
10. Школьник М.Я. Микроэлементы в жизни растений. -Л.,1974. -323 с.
УДК 633.32:631 Доктор с.-х наук В.А. ПОЗДНЯКОВ
Соискатель А.В. ПОЗДНЯКОВ
(ГНУ ЛНИИСХ, pozdnyakov39@mail.ru) Зав. лабораторией А.И. ДРИЖАЧЕНКО
(СПбГАУ, drizhachenko @mail.ru)
СПОСОБ ДИФФЕРЕНЦИАЦИИ МНОГОЛЕТНИХ ТРАВ И НЕКОТОРЫХ ВИДОВ РАСТЕНИЙ - РЕЗЕРВАТОВ ПАТОГЕНОВ ПО УРОВНЮ МАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ
Многолетние травы, листовые патогены, магнитная индукция
К настоящему времени накоплено множество экспериментальных данных о влиянии слабых и крайне слабых постоянных, переменных и комбинированных магнитных полей (МП) на уровне земных на биологические системы. Н.А. Белова изучала действие слабых комбинированных магнитных полей (КМП) в режиме параметрического резонанса, а также КМП скрайне слабыми амплитудами переменной компоненты на регенерацию планарий, гравитропическую реакцию в отрезках стеблей растений, образование активных форм кислорода в нейтрофилах мышей [1]. В работе использовались комбинированные магнитные поля (КМП). КМП, состоящее из коллинеарно направленной постоянной BDC и переменной BAC, создавались следующим способом. В качестве постоянной компоненты поля использовали локальное поле Земли в месте расположения тест-системы, а переменную компоненту, направленную параллельно земному полю, создавали с помощью катушечной пары Гельмгольца диаметром 39 см. Величину постоянной компоненты поля BDC определяли с помощью феррозондового магнитометра типа СГК-64М (завод "Геологоразведка") с 0.01 мкТл. Амплитуду и частоту (f) переменной компоненты задавали с помощью генератора ГЗ-112. Амплитуду переменной компоненты поля BAC устанавливали с учетом величины передаточного коэффициента (к =10 мкТл/1В) катушки Гельмгольца. КМП - в режиме магнитного параметрического резонанса (МПР). Значения соотношения амплитуд постоянного и переменного компонентов поля BAC/BDC, а также частоты (f) переменной компоненты поля устанавливали в соответствии с теорией МПР. Н.А. Белова в своей работе не рассматривает проблему дифференциации генотипов многолетних трав и их хозяев - переносчиков патогенов по признаку магнитной индукции.
Имеется значительное количество других работ, выполненных со слабыми на уровне земных магнитными полями на различных иммунологических объектах (кроме многолетних трав) флоры и фауны. Определяющей для рассматриваемого научного направления является работа советского ученого А.Г. Гурвича [2]. Показано, что комбинированные магнитные поля с крайне слабыми
амплитудами переменной компоненты способны оказывать существенное воздействие на свойства биологических тест-систем как животного, так и растительного происхождения [3].
В опытах В.П. Казначеева культуру ткани угнетают вирусами, сулемой, радиацией и затем через оптический канал соединяют с интактной культурой [4]. При этом в последней инициируется угнетение жизнедятельности в виде цитопатического эффекта. Им же использованы колебательно-волновые свойства белков при проведении экспериментов с целью изменения обычного хода ферментативных реакций. Путем дистантных взаимодействий с использованием лазерного излучения была передана устойчивость к канамицину от трансгенных к обычным растениям. О дистантной передачи информации у бактерий сообщает Yu. A. Nikolaev [5].
Целлюлозные клеточные оболочки проводящей системы растений имеют избыточный отрицательный заряд, поэтому в ксилемном соке, поднимающемуся кверху при росте растений, больше катионов, чем анионов. В процессе транспирации постоянно происходит вынос катионов в акропетальном направлении, что приводит к появлению положительного заряда на верхушке как у взрослых деревьев, так и у подроста. В пораженных патогенами растениях клеточные стенки большей частью разрушены, в силу чего электрические и магнитные параметры генотипов искажены. У сосен, зараженных опенком или корневой губкой, потенциал течения почти в 3 меньше, чем у здоровых деревьев, хотя по внешним морфологическим признакам не всегда удается отличить больные растения от здоровых [6].
В.В. Александров и другие применил новый методический поход к изучению фитоценоза древесной растительности— биомагнитный (физиологически оправданный метод), чтобы выявить изменения, приводящие впоследствии к патологии [7].
Поражение многолетних трав листовыми патогенами, как и у других биологический объектов, вызывает в клетках растений стрессовую реакцию.
Устойчивость растения к стрессовому воздействию зависит от фазы онтогенеза. Наиболее устойчивы растения, находящиеся в покоящемся состоянии (в виде семян). Наиболее чувствительны растения в молодом возрасте, в период появления всходов, так как в условиях стресса прежде всего повреждаются те звенья метаболизма, которые связаны с активным ростом. Затем по мере роста и развития устойчивость растений к стрессовым воздействиям постепенно возрастает вплоть до созревания семян.
Электрофизиологическая картина происходящих метаболических реакций в пораженных патогенами и у здоровых многолетних растений злаковых трав и различия в магнитной индукции изучаемых объектов могут быть объяснены разнообразным воздействием гормонов при стрессовых и обычных условиях.
Известно, что величина локального геомагнитного поля Земли постоянна в течение нескольких суток [8]. Авторами были подобраны стандартные условия для экспериментов. Достоверности удалось добиться в ходе более чем годовых наблюдений над растениями овсяницы луговой, клевера раскидистого, различающихся по устойчивости к листовым патогенам, и над их хозяевами - переносчиками болезней.
Оценка селекционного материала по поражаемости патогенами проводили по методике [9].
Для измерения магнитной индукции опытных растений в фазе кущения использовали японский магнитометр Kaise SK 8301. В качестве переменного магнитного поля Вас взяли индукцию испытываемых растений. Постоянное магнитное поле ВDС создаем с помощью катушек Гельмгольца диаметром 16 см, на которые подавали постоянное напряжение через различные типы зарядных устройств, используемых для мобильных телефонов. Магнитная индукция слабых электрических полей измеряли в микротеслах (мкТл). В начале исследования по признаку магнитной напряженности проводили на растениях- хозяевах переносчиках патогенов. Для этого взяли с различных участков питомника ветки ольхи серой (Alnus incana) и ивы белой (Salix alba) с листьями, пораженными болезнями и без них (таблица). Использовали также клевер гибридный ( Trifolium hybridum), овсяницу луговую (Festuca pratensis) и черемуху (Prunus padus). Изучали развитие болезней серой пятнистости или сколекотрихоза (Scolecotrichum graminis Eckl), ржавчины (Puccinia sp.), мучнистой росы (Erysiphe graminis) и антракноза (Kabatiella caulivorum ). Данные патогены поражают многие виды растений. Например, стеблевая ржавчина овса (Puccinia graminis f. sp. avenae) и пшеницы ( Puccinia graminis f. sp tritici) поражают виды Festuca ovina, Lolium perenne, Phleum pratense, а также виды пшеницы, овса и ржи. Промежуточные хозяева -растения барбариса (Berberis vulgaris), B. canadenaia, магонии (Mahonia aquifolium) и Rhamnus
еМкагИеа (крушины) и других близких родов. Урединиостадия возбудителя проходит на различных злаковых травах, где к осени формируются телиоспоры. Последние, прорастая весной, дают базидиоспоры, которые заражают растения промежуточного хозяина. Весенние споры попадают на растения злаков.
Основные положения экологической селекции формирования источ-ников с комплексом биологических и хозяйственно ценных признаков для создания сортов клевера лугового с повышенной адаптивностью к неблаго-приятным факторам среды в Северо - Западном регионе Нечерноземной зоны России нами сформулированы в недавно опубликованной работе [10]. В предлагаемой публикации использован биогеохимический и биоклиматический подход в селекции на толерантность к патогенам при подборе для изучения образцов из разнообразных мест происхождения растений.
В наших экспериментах обнаружены различия в магнитной индукции у восприимчивых и слабо поражаемых растений овсяницы луговой, клевера гибридного и растений - хозяев переносчиков патогенов. При этом особое внимание уделяли созданию благоприятных условий для роста и развития экспериментируемых растений и функционирования грибов.
Электрофизиологическая картина растений различных видов многообразна и определяется различными генетическими и средовыми факторами (таблица). Использовали следующие сокращения: ржавч. - ржавчина (Рысата sp.), мучнист. роса - мучнистая роса (Erysiphe graminis), сет. пятн. - сетчатая пятнистость (БсоксоМсЫт graminis Еск1), б/р - без растений.
Т а б л и ц а. Магнитная индукция в ходе онтогенеза устойчивых (Я) и пораженных (8) листовыми болезнями растений (Вас , мкТл). Белогорка, 2012 - 2013гг .
Культура Патоген Вариант Я Б НСР 05 Дата Стороны света
Овсяница луговая Сет..пятн., ржавч. 1 126,8± 15,2* 98,7±17,6* 16,2 3.10.12 Юг- Север
Стандарт (без растений) Нет 1 630,3 641,6 * 6,4 14.07.13 Юг- Север
Ольха серая Ржавчина 2 620,2 628,9* 7,4 14.07.13 Юг- Север
Ольха серая Ржавчина 3 624,2 640,1* 6,5 15.07.13 Юг- Север
Черемуха Ржавчина 4 620,1 634,1* 6,9 17.07.13 Юг- Север
Ольха серая Ржавчина 5 457,0* 428,3 6,0 23.07.13 Север-Юг
Стандарт (без растений) Нет 6 444,3 443,6 5,6 23.07.13 Север-Юг
Ольха серая, около пруда Ржавчина 6 а 429,1 456,2* 4,8 23.07.13 Юг- Север
Ольха серая, около пруда Ржавчина 6 б 482,4* 422,0 6,2 23.07.13 Север-Юг
Ольха серая, около пруда Ржавчина 7а 418,8 500,9* 6,2 24.07.13 Юг- Север
Ольха серая, около пруда Ржавчина 7б 516,3* 419,6 6,0 24.07.13 Север-Юг
Без растений Нет 8 344,5 347,3 14,0 22.08.13 Юг- Север
Клевер гибридный Мучнистая роса 8а 350,8 359,2* 4,1 22.08.13 Юг- Север
Клевер гибридный Мучнистая роса 8 б 392,0* 348,7 5,6 22.08.13 Север-Юг
В таблице приведены данные по магнитной индукции растений, растущих в различных по увлажнению условиях местообитания: около пруда, остальные кусты взяты на суходоле. Комплекс патогенов из сетчатой пятнистости и ржавчины ингибирует магнитную индукцию у восприимчивых растений овсяницы луговой к листовым патогенам.
Несколько иные показатели у древесных растений, растущих на суходоле. Во втором
варианте таблицы (N 2) пораженное ржавчиной растение ольхи не превышает увеличения магнитной индукции у стандарта без растений (превышение составляло 8,7 мкТл против 11,3мкТл). В третьем варианте изменения в пользу пораженного растения достигли 15,9 мкТл при размещении восприимчивого растения на северной стороне. В опытах использовали свежие, только что срезанные с дерева веточки растений. Защитные реакции и магнитная индукция у пораженных ржавчиной листьев черемухи похожие с вариантом N 3 у ольхи серой.
Индукция растением защитных метаболитов особенно во влажных условиях местообитания способствует активизации метаболических реакций, усилению передвижения гормональных веществ и возникновению дополнительной магнитной индукции. В варианте опыта N 6б у опытных растений с влажного местообитания вновь, как и в варианте N 7б, большая напряженность магнитного поля у здоровых растений. Для определения влияния земного магнитного поля проводили реверсивную перестановку растений R и S по сторонам света: R растение ставили на северной стороне стола, S растение - на южной стороне (варианты N 2, N 3 и N 5 и N 6а и N 6б - по ольхе серой, N 7а и N 7б также по ольхе, но взятой с влажного местообитания). Во всех трех случаях общее превышение по магнитной индукции выше у устойчивого растения, при этом размещение последнего на северной стороне дало достоверно более высокое увеличение индукции над пораженным растением, несмотря на дополнительное наложение параллельного магнитного поля Земли.
Значительное превышение в уровне магнитной индукции у здорового растения клевера гибридного над восприимчивым к мучнистой росе генотипом (43,3 против 8,4 мкТл при смене сторон света) также нивелирует в большой степени влияние параллельного земного магнитного поля.
В наших экспериментах магнитная индукция чаще была выше у Кгенотипов, что позволяет отнести их к более подходящим для формирования перспективных к патогенам образцов многолетних трав. По нашим представлениям их механизм защиты заключается в превалировании синтеза органического вещества над деструктивными процессами.
Л и т е р а т у р а
1. Белова Н.А. Первичные мишени во взаимодействии слабых магнитных полей с биологическими системами. -М., 2011. -29с.
2. Гурвич А.Г., Гурвич Л.Д. Митогенетическое излучение // Л., ВИЭМ. - 1934.
3. Леднев В.В., Белова Н.А., Рождественская З.Е., Тирас Х.П. // Геофизические процессы и биосфера. -2003. - Т. 2. - № 1. - С. 3-11.
4. Казначеев В.П., Михайлова Л.П. Сверхслабые излучения в межклеточных взаимодействиях. -Новосибирск, 1981.
5. Nikolaev Yu..A. Distant interaction in bacterium Pseudomonas fluorescens as a factor of Adhesionregulation //
Biophotonics and Coherent Systems. Proc. 2nd A. Gurwitsch Conf. Add. Contributions (Ed.: L. Beloussov, F.-A. Popp, V. Voeikov, R.van Wijk). - М.: Moscow University Press. - 2000. - P.259.
6. Медведев С. С. Электрофизиология растений. - СПб., 1998. - 184с.
7. Александров В.В., Авраменко Е.Е., Кичигин Е.А., Александров Б.В.. Формирование и развитие магнитоэкологического метода оценки заболеваемости древесной растительности на заповедных и рекреационных территориях Федеральной собственности России // Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине: Труды. 4й Межд. конгр. - 2006. - С. 15 - 20.
8. Бинги В.Н. Магнитобиология. - 2002. - 592с.
9. Хохрякова Т.М., Полозова Н.Л., Вахрушева Т. Е. . Определитель болезней кормовых культур Нечерноземной зоны. -Л., Колос. - 1984. -199с.
10. Поздняков В.А., Дрижаченко А.И., Поздняков А.В. Теоретическое обоснование создания образцов (популяций) овсяницы красной (Festuca rubra L.). Толерантность к патогенам // Научное обеспечение развития АПК в условиях реформирования. - СПб., 2008. - С. 96-97.
