CC BY
7ключевую роль в развитии внутриклеточного симбиоза. Для выяснения того, как растения различают столь сходные по структуре сигнальные молекулы, большой интерес представляет поиск, а также изучение структурной организации и функционирования рецепторов растений, отвечающих за связывание ХОС.
У отдельных растений, таких как рис и арабидопсис, были выявлены первые рецепторные белки, контролирующие реакции растений на ХОС. Среди них OsCERKl риса, и ^/CERKl арабидопсиса. Известно, что .4/CERK1 араби-допсиса контролирует развитие только защитных реакций, поскольку это растение не формирует симбиоз с грибами арбускулярной микоризы. Напротив, OsCERKl риса выполняет двойную функцию - контролирует развитие как защитных, так и симбиотических реакций при формировании комплексов с различными ко-рецепторами. Бобовые растения представляют особый интерес для изучения рецепторов к ХОС, поскольку способны взаимодействовать как с фитопатогенными грибами, так и вступать в симбиоз с грибами АМ. Однако таких рецепторов в настоящее время у бобовых растений не выявлено.
Объектом наших исследований был горох посевной Pisum sativum L. На основании проведенного филогенетического анализа наиболее близким гомологом CERK1 у модельного бобового растения Medicago truncatula Gaertn., геном которого в настоящее время расшифрован, является рецептор MtLYK9. Мы предположили, что ген MtLyk9, а также его гомолог у гороха может кодировать рецептор, контролирующий развитие ответных реакций на ХОС.
На первом этапе работы был проведен поиск и идентификация полноразмерной последовательности гена Lyk9 у гороха. Для изучения функции гена PsLyk9 у гороха была получена генетическая конструкция для РНК-интерференции. У трансгенных растений гороха линии Finale, трансформированных данной конструкцией, подавление экспрессии гена PsLyk9 составило около 80 %. У растений с подавленной экспрессией гена PsLyk9 было выявлено снижение уровня экспрессии генов, кодирующих защитные ферменты и белки (PsPAL2 и PsPR10), в ответ на обработку хитоолигосахаридами (ХОС, n=8). Более того, нами было выявлено у таких растений увеличение уровня заболеваемости при заражении слабопатогенным штаммом грибов Fusarium culmorum (Wm.G.Sm.) Sacc. 891.
Вместе с тем, у растений с подавленной экспрессией PsLyk9 в ответ на обработку короткими ХОС (n=5) наблюдалось значительное снижение экспрессии генов, являющихся маркерами развития симбиоза с грибами арбускулярной микоризы (DELLA, NSP2, DRP, RAM1).
Таким образом, на основании полученных данных можно сделать вывод том, что что PsLYK9 контролирует развитие защитных реакций гороха как в ответ на обработку элиситорами (ХОС n=8), так и на заражение фитопато-генным грибом, а также участвует в развитии симбиоза с грибами арбускулярной микоризы и, вероятно, контролирует ответные реакции растения на обработку короткими ХОС (n=5).
Следовательно, рецептор PsLYK9 является CERKl-по-добным рецептором у гороха, который при связывании ХОС контролирует развитие как защитных, так и симбио-тических реакций.
Plant Protection News, 2016, 3(89), p. 94-95
STUDYING RECEPTORS CONTROLLED OF RESISTANCE DEVELOPMENT TO PATHOGENS AND FORMING OF SYMBIOSIS WITH ARBUSCULAR MYCORRHIZAL FUNGI IN PEA
I.V. Leppyanen, N.A. Vishnevskaya, E.A. Dolgikh
All-Russia Institute for Agricultural Microbiology, dol12helen@yahoo.com The main goal of the work was to identify and study the function of receptor kinase PsLYK9 - a candidate for the role of the receptor to chitooligosaccharide signals in Pisum sativum L. Consequently, the new receptor kinase PsLYK9 was found in pea. The plants with the suppression of this gene expression as a result of RNA interference were more susceptible to infection with phytopathogenic fungus Fusarium culmorum (Wm.G.Sm.) Sacc. 891. Reducing resistance to infection correlates with reduced expression of genes encoding protective proteins and enzymes (PsPR10, PsPAL2). However, in plants with repressed PsLyk9 expression a significant decrease in the expression levels of genes that are markers of symbiosis with arbuscular mycorrhizal fungi (DELLA, NSP2, DRP, RAMI) was observed. These results allow us to conclude that PsLYK9 is the most likely homolog to plant receptor CERK1, in which the formation of complexes with various co-receptors controls the development of resistance to phytopathogens and formation AM symbiosis. The study of the principles of such receptor operation will be further a basis for the development of evidence-based approaches to the manipulation of the resistance system of legume plants or increasing symbiotic efficiency.
УДК 579.64
ВЛИЯНИЕ BACILLUS MEGATERIUM 501 НА РОСТ РАСТЕНИЙ КУКУРУЗЫ
В УСЛОВИЯХ СТРЕССА
Т.О. Лисина, Ю.В. Круглов
Всероссийский НИИ сельскохозяйственной микробиологии, Санкт-Петербург, Пушкин, Россия, lisina-to@yandex.ru
В вегетационном опыте изучено влияние Bacillus megaterium 501 на выживаемость растения кукурузы в условиях высокотемпературного стресса и применения гербицида атразина. Показано, что повышенная температура провоцирует развитие в ризосфере микромицетов Penicillium citrinum и Penicillium rubrum - продуцентов фитотоксинов, вызывающих
96
Вестник защиты растений 3(89) - 2016. Материалы международной конференции
гибель растений. Атразин не оказывал существенного влияния на рост растений и численность фитопатогенов. Установлено, что В. megaterium 501 является антагонистом фитотоксичных микромицетов. Инокуляция почвы культурой В. megaterium 501 оказывала протекторное действие на растения и ускоряла деградацию гербицида атразина.
Ключевые слова: высокотемпературный стресс, гербицид атразин, инокуляция, микромицеты, фитотоксичность.
В практике сельского хозяйства большой проблемой является снижение урожайности растений вследствие поражения их возбудителями заболеваний. На численность фитопатогенных и токсинообразующих почвенных микроорганизмов могут влиять, наряду с другими, гидротермические факторы внешней среды. Известно, что понижение или повышение температуры воздуха на фоне увлажненного грунта приводит к увеличению заболеваемости растений [Доброзракова, 1974]. Остатки гербицидов в почве тоже могут угнетающе действовать на рост и развитие растений, чувствительных к ним, в связи с чем стоит проблема их детоксикации. Кроме химических средств защиты растений все чаще применяются биологические - на основе микроорганизмов - агентов биоконтроля.
Ранее нами был выделен штамм Bacillus megaterium 501 - деструктор ряда пестицидов, стимулятор роста и развития растений, обладающий антифунгальным действием в отношении ряда микромицетов [Лисина и др., 2001, 2004; Круглов, Лисина, 2014]. Показано, что инокуляция этим штаммом повышала устойчивость растений овса и кукурузы при выращивании на почве, загрязненной прометрином, ускоряя его деградацию [ Лисина, 2009)].
В настоящей работе представлены результаты опытов, проведенных с целью изучения влияния B. megaterium 501 на состояние растения кукурузы, выращиваемой на фоне температурного и гербицидного стресса.
Вегетационные опыты проводили при температуре 20±2 и 33±3 C. Дерново-подзолистую почву, увлажненную до 50 % от полной влагоемкости, расфасовывали в керамические сосуды. Схема опыта включала в себя варианты с гербицидом атразином и без него, с инокуляцией и без нее. Атразин вносили в дозах 1.5 и 5 мг/кг (по д. в.). Почву инокулировали 2-х суточной жидкой культурой B.megaterium 501. Исходная нагрузка инокулята составила 1.5х107 КОЕ /г почвы. Семена кукурузы высевали через сутки после внесения гербицида. Оценивали состояние растений и численность B. megaterium 501 в ризосфере, а также содержание атразина в почве.
Через две недели после всходов на стадии 3-х листьев во всех вариантах опыта (и в безгербицидном, в том числе), началось частичное отмирание растений, выращиваемых при 34 C. Через месяц выживаемость растений в контрольных вариантах (без инокуляции) в случае с атраз-ином и без него составила 25 %.
При выращивании растений кукурузы при температуре 20 °C наблюдалось нормальное их развитие.
Визуальный анализ состояния корневой системы погибших растений выявил наличие грибного мицелия и розовую пигментацию семян, которая отсутствовала у семян здоровых растений. В результате микологического анализа почвы из зоны пораженных растений выделено два доминирующих микромицета: P. citrinum и P rubrum. Последний при выращивании на питательной среде выделял ярко-розовый пигмент. Проведена оценка их фи-тотоксичности с использованием кресс-салата в качестве тест-культуры. Оба микромицета проявили выраженное фитотоксическое действие, но его характер был разным. P. rubrum практически полностью подавлял прорастание семян, под действием P. citrinum происходило редуцирование корешков у проростков. При температуре 20 °C численность грибов была на два порядка ниже, чем при 35 °C.
Полученные результаты приводят к заключению, что эти микромицеты - продуценты микотоксинов, в условиях высокой температуры действительно явились причиной гибели растений.
Инокуляция B. megaterium 501 в 1.5 повышала выживаемость кукурузы, а также способствовала снижению содержания атразина в почве. Выявлена хорошая приживаемость B. megaterium 501 в ризосфере кукурузы. Количественный учет микромицетов из зоны корней пораженных растений показал значительно более высокую их численность в варианте без инокуляции. В связи с этим была проведена оценка антифунгального действия B.megaterium 501 методом газона на агаризованной питательной среде. Радиус зоны подавления роста P. citrinum составил 0.5 см, P. rubrum - более 1см. Отсюда можно сделать вывод, что положительное влияние инокуляции на повышение устойчивости растений к фитотоксичным микромицетам может быть обусловлено антифунгальным действием бациллы.
Полученные данные позволяют сделать заключение, что высокая температура инициирует интенсивное развитие P. rubrum и P. citrinum - продуцентов фитотоксинов, на семенах и корнях кукурузы, вызывая гибель растений. Инокуляция B.megaterium 501, антагониста микромице-тов, оказывает протекторный эффект на растения кукурузы, повышая их выживаемость в этих условиях, а также снижает содержание гербицида атразина в почве.
Библиографический список (References)
Доброзракова Т.Л. Сельскохозяйственная фитопатология. - Л.: Ко-лос,1974-328 с.
Круглов Ю.В., Лисина Т.О. Интродукция в почву Bacillus megaterium 501nf:: факторы, влияющие на выживание, спорообразование и разложение гербицида прометрина //Сельскохозяйственная биология. 2014. N 5. С. 107-112.
Лисина,Т.О., Гаранькина Н.Г., Круглов Ю.В. Влияние интродуцируемых в почву микроорганизмов — деструкторов пестицидов на рост и развитие растений // Прикладная биохимия и микробиология. 2001. Т. 37. N 3. С. 374-378.
Лисина, Т.О., Круглов Ю.В. Бацифор - новый биопрепарат для повышения иммунитета овощных культур //Картофель и овощи. 2004. N 2. С. 30-31.
Лисина, Т.О. Влияние Bacillus megaterium и растений на детоксикацию почвы, загрязненной гербицидом прометрином // Тезисы конф.»Про-дукционный процесс растений: теория и практика эффективного и ресурсосберегающего управления». С.- Петербург. 2009. С.251-262.
Plant Protection News, 2016, 3(89), p. 95-97
THE INFLUENCE OF BACILLUS MEGA TERIUM 501 ON PLANT GROWTH OF MAIZE
UNDER STRESS CONDITIONS T.O. Lisina, Yu.V. Kruglov
All-Russia Institute for Agricultural Microbiology, lisina-to@yandex.ru
The influence of Bacillus megaterium 501 on survival of maize plants in the conditions of a high-temperature stress and use of herbicide atrazine was studied in greenhouse experience. It is shown that the high temperature causes development of Penicillium citrinum and Penicillium rubrum (producers of the phytotoxins causing death of plants) in rizosphere. Atrazine had no effect on growth of plants and number of phytopathogens. It is established that B. megaterium 501 was an antagonist of these micromycetes. Inoculation of the soil by culture of B. megaterium 501 had the protective action to plants and also accelerated atrazine degradation.
УДК 633.854.78:631.523
НАСЛЕДОВАНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ К МИЛДЬЮ ГИБРИДНЫМ ПОТОМСТВОМ ВИНОГРАДА, СКРЕЩИВАНИЯ БЕССЕМЯННОГО НАПРАВЛЕНИЯ
Л.А. Майстренко
Всероссийский НИИ виноградарства и виноделия имени Я.И. Потапенко, Новочеркасск, Россия,
LA-majstrenko@yandex.ru
Целью исследования является выявление доноров и источников устойчивости к милдью для более широкого использования в селекционной работе. Работы выполнялись в корнесобственном гибридном питомнике, сеянцы возделывались в неукрывной культуре, без защиты от болезней, с загущенной схемой посадки (1 х 0.2 м), сеянцы посадки 2010-2011гг без орошения, а 2012-2014гг посадки на капельном орошении. Выявлены: донор по устойчивости к милдью - столовый сорт винограда Талисман и источники высокой устойчивости к болезни - сорта винограда Памяти Смирнова, Илья и перспективная форма Матрёшка. Полученные данные позволят использовать в селекционном процессе проверенные родительские формы для создания новых сортов винограда с высокой устойчивостью к грибным болезням.
Ключевые слова: гибридный питомник, донор, источник, комбинация скрещивания, селекция, толерантность, устойчивость.
В вегетацию 2014 и 2015 годов в июне сложились благоприятные условия для развития милдью. Был проведён гибридологический анализ по степени поражения милдью листьев у сеянцев в гибридных популяциях бессемянного направления селекционных работ 2010-2011 гг. посадки, схема посадки 1 х 0.2 м, без полива. По устойчивости к милдью сорт Талисман подтвердил донорское влияние в 10 комбинациях скрещивания, обеспечив выход высокоустойчивых сеянцев от 17 % (Талисман х 2-7-6-18) до 85 % (Талисман х Марс). Наиболее успешными были комбинации скрещивания, в которых оба родителя имели высокую устойчивость к болезни: Талисман х Эльф (53 %), Талисман х2-7-2-11, Талисман х Памяти Смирнова, Талисман х Золотце. Но, даже с неустойчивым европейским сортом Вита, было выявлено 27 % устойчивых сеянцев и 73 % толерантных.
Впервые в качестве источника устойчивости к милдью выделен бессемянный сорт Памяти Смирнова, в трёх комбинациях скрещивания выделилось устойчивых и толерантных сеянцев: ТалисманхПамяти Смирнова - 41 % устойчивых и 59 % толерантных сеянцев, ЗОС-1 хПамя-ти Смирнова - 31 % и 23 %, 6-1-5- 3х Памяти Смирнова - 17 %. Также были выделены в качестве источника устойчивости к милдью форма Матрёшка и столовый сорт Илья, обеспечившие 100 % выход устойчивых и толерант-
ных сеянцев соответственно по 5 комбинациям скрещивания (табл. 1).
В 2015 году инфекционный фон по милдью был более жёстким. Особенно это проявлялось на молодых сеянцах 2012-2014 гг. посадки, которые возделывались на капельном орошении при схеме посадки 1 х 0.2 м. По устойчивости к милдью сорт Талисман подтвердил свое донорское влияние в 5 комбинациях скрещивания, обеспечив выход устойчивых и толерантных сеянцев от 9 % (Талисман х Красень) до 67 % (Талисман х Кешос). Высокий процент толерантных сеянцев выделен в комбинациях сорта Талисман с сортообразцами Золотце (46 %), Ярушка (32 %), Кишмиш запорожский (25 %).Толерантные к милдью сеянцы выявлены в гибридных популяциях: (Восторг красный х Баклановский)х Памяти Смирнова (38 %), Памяти Кострикина х Золотце (8 % устойчивых и 11 % толерантных) (табл. 2).
Таким образом, в результате проверки на жёстком инфекционном фоне по милдью выделены: в качестве донора устойчивости к милдью сорт Талисман, в качестве источника сорта Памяти Смирнова, Илья и форма Матрёшка.
Рекомендуется шире использовать эти сорта в селекции, т.к. они являются ещё и источниками морозо - и зимостойкости.
