CC BY
9ных спеисерах, однако их локализация, как правило, не совпадает. Эти результаты соответствуют данными систематики, т.к. перечисленные виды относятся к различным подродам: A. elatum - подрод Melanocrommyum (Webb et Berth.) Rouy, A. obliquum - подрод Polyprason Radic по классификации N. Friesen с соавт. [2006, цит. по Серегин, 2007]. Вероятнее всего, инсеции/делеции в в межгенных спеИсерах не связаны с особенностями экологии произрастания видов и отражают лишь их независимую эволюцию. Наибольшие отличия были обнаружены в хп-геноме A. paradoxum: найден ряд существенных структурных отличии (в том числе, делеции с суммарным размером около 3 500 п.н.), локализованных, в основном, в пределах одного участка генома размером около 10 000 п.н.
В хп-геноме A. elatum обнаружена делеция гена infA, кодирующего фактор инициации трансляции 1. Большинство (но не все) изученные виды покрытосеменных несут функциональный ген infA в хп-геноме. Существует предположение, что наличие мутаций в этом гене может быть ассоциировано с формированием мутантного (хлорофилл-недостаточного) фенотипа, в частности у ячменя [Landau et al., 2007]. При этом, на примере нескольких видов показано, что отсутствие функционирующего гена
Библиографический Серегин А.П. Род Allium L. (Alliaceae) во флоре восточной Европы. // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Москва: 2007. 27 с. von Kohn С., Kielkowska A., Havey M.J. Sequencing and annotation of the chloroplast DNAs and identification of polymorphisms distinguishing normal male-fertile and male-sterile cytoplasms of onion. // Genome, 2013. V. 56. P. 737-742.
infA в хп-геноме может компенсироваться экспрессией его копии в ядерном геноме.
У двух видов, A. elatum и A. paradoxum, были найдены инсерции в последовательностях интрона I генов ycf3: 5 п.о. для A. elatum и 11 п.о. для A. paradoxum. Ген ycf3 найден в хп-геномах зеленых водорослей и сосудистых растений, кодирует белок, участвующий в сборке белкового ансамбля фотосистемы I и состоит из 3х экзонов, разделенных двумя интронами. Наличие первого интрона необходимо для сплайсинга белка ycf3. На примере мутант-ных растений табака было показано, что делеция первого интрона гена ycf3 приводит у растений, выращиваемых в условиях недостаточной освещенности к образованию мутантного фенотипа (недостаток хлорофилла, отставание в росте) [Petersen, 2011]. В работе Landau et al., 2009 показано, что в ячмене формирование мутатного фенотипа может быть обусловлено двумя точечными мутациями в интроне I гена ycf3, он проявляется при повышенных температурах выращивания, а также зависит от характера освещения. Можно предположить, что обнаруженные инсерции в ycf3 у A. elatum и A. paradoxum могут быть ассоциированы с особенностями его экспрессии при различных условиях произрастания.
список (References)
Landau A, Paleo A.D., Civitillo R., Jaureguialzo M., Prina A.R. Two infA gene mutations independently originated from a mutator genotype in barley // Journal of Heredity, 2007. V. 98. N 3. P. 272-276. Petersen K., Schöttler M.A., Karcher D., Thiele W., Bock R. Elimination of a group II intron from a plastid gene causes a mutant phenotype // Nucleic Acids Res. 2011. V. 39. N 12. P. 5181-5192.
Plant Protection News, 2016, 3(89), p. 23-24
THE QUEST FOR EVOLUTIONARY CHANGES IN PLANTS ADAPTED TO HIGH-ALTITUDE HABITATS: THE NEXT-GENERATION SEQUENCING AND COMPARATIVE ANALYSIS OF CHLOROPLAST GENOMES OF SOME ALLIUM SPECIES M.S. Belenikin, A.A. Krinitsina, M.D. Logacheva, C.V. Kuptsov, A.S. Speranskaya
Lomonosov Moscow State University, [email protected]
In this study, the chloroplast DNA (cpDNA) extraction, next-generation sequencing sequencing and chloroplast genome assemlyng reported for Allium species: A. elatum Regel., A. obliquum L., A. paradoxum (M. Bieb.) G. Don. Comparative analysis cpDNA of these species to A. cepa L. provides insights to the divergence of chloroplast sequences of Allium species. Comparison of protein-coding regions of cpDNA sequences reveals potentially functional significant insertions in ycf3 of A. elatum and A. paradoxum, and infA gene loss in cpDNA of A. elatum.
УДК 577.19
ЖАСМОНАТ-ИНДУЦИРОВАННАЯ СИСТЕМА МОБИЛЬНОГО РАНЕВОГО СИГНАЛА РАСТЕНИЯ КАРТОФЕЛЯ МОДУЛИРУЕТ АКТИВНОСТЬ ИНСЕКТИЦИДОВ
Г.В. Беньковская', И.С. Марданшин2
1Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН, Уфа, Россия 2Башкирский НИИ сельского хозяйства, Уфа, Россия, [email protected]
Цель: проверка предположения о синергистическом действии на личинок колорадского жука (Leptinotarsa decemlineata Say) метилжасмоната и ряда химических инсектицидов. Метод: лабораторный эксперимент с введением растворов метилжасмоната в концентрации 110-7М и инсектицидов в диагностических концентрациях (фипронил, дельтаметрин, тиаметоксам) в проводящие пути растений картофеля и содержание на листьях этих растений личинок или яиц колорадского жука вплоть до завершения развития. Результаты: метилжасмонат способен усиливать негативное действие дельтаметрина, полностью подавляя развитие на стадии окукливания, тогда как в сочетании с хорошо известным
«Эколого-генетические основы современных агротехнологий». СПб, 27-29 апреля 2016 г.
25
соединением системного действия тиаметоксамом и фипронилом метилжасмонат снижал их инсектицидную активность. Область применения: разработка новых подходов к оценке эффективности химических и биологических средств контроля численности колорадского жука. Выводы: данные позволяют предположить, что метилжасмонат, индуцируя каскад защитных реакций растения, приводит в действие механизмы, способные модулировать нейротоксическое действие инсектицидов. Очевидна необходимость учета этого влияния при оценке эффективности инсектицидов и прогнозе результатов их применения.
Ключевые слова: колорадский жук, фипронил, дельтаметрин, тиаметоксам, метилжасмонат.
Современные инсектициды, применяемые в большинстве агроценозов, являются ингибиторами (антагонистами) рецепторов, либо их агонистами, нарушающими передачу и проведение нервных импульсов насекомых. Мишени и механизмы их действия изучены в совершенстве, однако остается открытым вопрос о том, как эти вещества, попадая в ткани растений, взаимодействуют с ними. В основном, все представления о такого рода взаимодействиях ограничены понятиями фитотоксичности (имеются в виду непосредственные повреждения растений препаратами) и метаболизма токсикантов в тканях растений. Однако относительно недавно появились сведения о существовании у растений механизмов проведения электрических импульсов, и участия в них мембранных каналов, сходных с такими у животных [DeCoursey, 2013], в связи с чем возникает необходимость новых исследований в этой области.
Фитофаг, повреждая ткани растения, приводит в действие каскад защитных реакций растения, среди которых на первом месте - активация жасмонатного сигнального пути [Farmer, Ryan, 1990]. В результате индуцируется экспрессия генов, кодирующих ингибиторы протеиназ, подавляющие питание и нарушающие пищеварительные процессы фитофага. Предположив, что обработка картофеля метилжасмонатом (МЖ) совместно с инсектицидами, нарушающими работу нейроэндокринной системы колорадского жука может дать эффект их синергистического действия, мы оценили в лабораторных условиях влияние МЖ на чувствительность личинок колорадского жука (II возраст) к ряду инсектицидов. МЖ в сигнальной концентрации (110-7М) и инсектициды (дельтаметрин, фипро-нил, тиаметоксам) в диагностических для личинок этого возраста концентрациях вводили в проводящие пути срезанных растений картофеля, на которых после этого содержали личинок. Предварительные эксперименты по оценке влияния МЖ на продолжительность развития и жизнеспособность колорадского жука показали, что выживание личинок, развившихся на растениях, обработанных МЖ,
снижалось по сравнению с контролем в 3.5 раза. Однако в следующей серии экспериментов мы установили, что МЖ способен усиливать негативное действие дельтаметрина (полностью подавляя развитие на стадии окукливания), тогда как в сочетании с фипронилом и хорошо известным соединением системного действия тиаметоксамом МЖ снижал его инсектицидную активность (табл.).
Таблица. Влияние на жизнеспособность личинок колорадского жука инсектицидных соединений и метилжасмоната
Смертность личинок, Доля
Вариант 10-е сутки с начала развившихся
питания имаго, %
Контроль 63.0 ± 9.5 8.0 ± 2.1
МЖ 45.0 ± 10.3 10.1 ± 3.0
Фипронил 60.0 ± 9.6 2.5 ± 1.3
МЖ + фипронил 40.0 ± 10.0 8.0 ± 2.1
Дельтаметрин 67.5 ± 9.7 10.0 ± 3.3
МЖ + дельтаметрин 72.5 ± 11.2 0
Тиаметоксам 77.5 ± 8.7 0
МЖ + тиаметоксам 67.5 ± 9.3 15.0 ± 3.6
Кроме того, установлено ингибирующее действие МЖ как отдельно, так и в сочетании с фипронилом и дельтаме-трином на репродукцию самок, питавшихся листьями обработанных растений. Выявлено, что в полевых условиях действие МЖ на уровне целого растения в значительной степени зависело от сортовых особенностей. Эти данные позволяют предположить, что МЖ, индуцируя каскад защитных реакций растения, приводит в действие «спящие гены», контролирующие механизмы, способные модулировать нейротоксическое действие инсектицидов. Одним из таких механизмов может быть индукция выделения сесквитерпенов, оказывающих ингибирующее действие на насекомых [Noge et а1., 2011]. Очевидна необходимость учета этого влияния при оценке эффективности инсектицидов и прогнозе результатов их применения.
Работа частично поддержана грантом РФФИ № 15-04-04801-а.
Библиографический список (References)
Noge K., Abe M., Tomogami S. Phenylacetonytrile from the Giant Knotweed, Falloia sachalinensis, infested by Japanese beetle, Popillia japonica, is induced by exogenous methyl jasmonate // Molecules, 2011. V. 16. P. 64816488.
DeCoursey T.E. Voltage-gated proton channels: molecular biology, physiology and pathophysiology of Hv family // Physiol. Rev., 2013. V. 93. P. 599-652. Farmer E.E., Ryan C.A. Interplant communication: airborne methyl jasmonate induces synthesis of proteinase inhibitors in plant leaves // PNAS, 1990. V. 87. P. 7713-7716.
Plant Protection News, 2016, 3(89), p. 24-26
JASMONATE INDUCED SYSTEM OF MOBILE WOUND RESPONSE IN POTATO PLANT
MODULATES THE ACTIVITY OF INSECTICIDES
G.V. Benkovskaya1, I.S. Mardanshin2
1Institute of Biochemistry and Genetics Ufa Scientific Centre RAS 2Bashkir Scientific Institute of Agriculture of RAAS, [email protected]
Aims: to test the assumption about synergistic action of methyl jasmonate and some of chemical insecticides toward the Leptinotarsa decemlineata Say larvae. Methods: feeding of L decemlineata larvae by the leaves of potato from plants infused by methyl jasmonate and insecticide (fipronil, deltametrin or tiamethoxam) during development time to adult eclosion. Results:
methyl jasmonate enhanced the negative impact of fipronil and deltametrin decreasing the number of adult whereas tiamethoxam activity dropped by methyl jasmonate. Application field: development of new approach for effectiveness estimation of chemical and biological tools of Colorado beetle number control. Conclusion: methyl jasmonate induced the defense reactions cascade in plants and activated the mechanisms modulating the neurotoxic influence of insecticides. The necessity is clear of taking into account these effects during evaluation of insecticides effectiveness.
УДК 57.085.2
СОДЕРЖАНИЕ ПОЛИФЕНОЛОВ В КАЛЛУСНЫХ КУЛЬТУРАХ КЛЮКВЫ БОЛОТНОЙ ПРИ МОДИФИКАЦИИ ПИТАТЕЛЬНОЙ СРЕДЫ ЦИТОКИНИНАМИ И ПРЕПАРАТАМИ МИКРОМИЦЕТОВ
Е.В. Березина, М.Н. Агеева, А.А. Брилкина, А.П. Веселов
Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, Россия,
Цель работы - выявить влияние присутствия различных цитокининов, а также культуральной жидкости и мицелия микромицетов в питательной среде на накопление фенольных соединений в каллусных культурах клюквы болотной. Для выращивания каллусов использовали среду Андерсона. Анализировали суммарное содержание фенольных соединений, флавоноидов, катехинов, процианидинов в каллусах. Наиболее интенсивное накопление полифенолов у клюквы болотной отмечено на среде с а-нафтилуксусной кислотой и изопентениладенином. Суммарное накопление полифенолов в присутствии культуральной жидкости выше, чем в присутствии мицелия микромицетов. Результаты исследования дают основу для разработки наиболее оптимальных составов питательных сред с целью получения клеточных линий-продуцентов биологически активных вторичных метаболитов при сохранении естественных популяций растений.
Ключевые слова: фенольные соединения, каллусы, фитогормоны, Oxycoccus palustris, Trichoderma virens, Alternaria alternata.
Актуальные в XXI в. биотехнологии можно с успехом применять для решения задачи получения биологически активных веществ (БАВ), т.к. химический синтез природных соединений нередко очень дорогой, а может быть и вовсе не реализуемым технологически. Однако в условиях in vitro растительные клетки не всегда синтезируют БАВ в большом количестве. Проблему снижения биосинтетического потенциала клеток можно решить несколькими способами: оптимизация состава питательной среды, клеточная селекция, иммобилизация клеток, добавление в среду предшественников либо элиситоров, генетическая инженерия [Shilpa et al., 2010]. Следует учесть, что не только разные виды растений, но даже разные сорта предъявляют различные требования к условиям выращивания in vitro [Ostrolucka et al., 2010], поэтому подбор питательных сред и условий культивирования является важным этапом в биотехнологических работах, особенно в случае решения задачи получения сверхпродукции интересующих метаболитов. Цель работы - выявить влияние присутствия различных цитокининов, а также культуральной жидкости и мицелия микромицетов в питательной среде на накопление фенольных соединений в каллусных культурах клюквы.
Объектом исследования являлись каллусы клюквы болотной (Oxycoccus palustris Pers.). Каллусы культивировали на свету на питательной среде Андерсона. В качестве компонентов, модифицирующих состав базовой среды, использовали фитогормоны по 0.5 мг/л: а-нафтилуксус-ную кислоту (НУК) в сочетании с цитокининами (кинетин (Кин), или 6-бензиламинопурин (БАП), или 2-изопентени-ладенин (иП)); автоклавированный и высушенный мицелий микромицетов Trichoderma virens и Alternaria alternata (50, 500 или 5000 мг/л), культуральную жидкость после их
выращивания (КЖ; 5, 50 или 500 мл/л). В 80 % этанольных вытяжках из каллусных культур определяли содержание суммы растворимых фенольных соединений (СРФС), флавоноидов, катехинов и процианидинов с использованием спектрофотометра иУ-1700 (Shimadzu). Также оценивали частоту каллусообразования, оводненность каллусной ткани и индекс роста по сырой и сухой биомассе.
Максимум каллусообразования выявлен в варианте с НУК/Кин - 84 %. Суммарное содержание растворимых фенольных соединений после 0 пассажа варьировало в пределах от 6 до 18 мг/г сырой массы в зависимости от фитогормонального состава среды. При дальнейшем пассировании (каждые 4 недели) содержание полифенолов, как правило, уменьшалось или имело соответствующую тенденцию.
Анализ еженедельных (в течение 7 недель) измерений содержания фенольных соединений на протяжении 4 пассажа показал, что биосинтетическая способность каллус-ных культур постепенно возрастала, достигая максимума к 5 неделе, после чего снижалась. На 5 неделю (реже на 4 или 6) приходился переход к стационарной фазе роста, что было определено по сырой и сухой биомассе каллусов. Наиболее интенсивное накопление полифенолов у клюквы болотной отмечено на среде с НУК/иП.
К концу 7 пассажа разброс значений в содержании СРФС составлял от 2 до 6 мг/г сырой массы, т.е. заметно снизился по сравнению с 0 пассажем. При этом феноль-ный метаболизм имеющихся культур в течение 7 пассажей оставался нестабильным. С целью возможной стимуляции вторичного синтеза на 8 пассаже каллусы, выращиваемые на среде с НУК/Кин, поместили на среду, дополнительно содержащую препараты микромицетов (мицелий Т. virens и А. alternata или КЖ).
