Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Экзогенное воздействие витаминов и антивитаминов на развитие ответной реакции у растений, пораженных вертициллезом

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Экзогенное воздействие витаминов и антивитаминов на развитие ответной реакции у растений, пораженных вертициллезом"

РГ6 од

1 и Ш !£33 АКАДЕМИЯ НАУК БЕЛАРУСИ

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙБОТАНИКИим. В.Ф.КУПРЕВИЧА

На правах рукописи

ТРУНЕНКОВ ИВАН ПАВЛОВИЧ УДК 581.198:616.003.725+633.162:632.961

ЭКЗОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ВИТАМИНОВ' И АНТИВИТАМИНОВ НА РАЗВИТИЕ ОТВЕТНОЙ РЕАКЦИИ 7 РАСТЕНИЙ, ПОРАЖЕННЫХ ВЕРТЙЦИЛЛЕЗОМ

03.00.12 - физиология растений

■ АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Минск 1993

Работа выполнена на кафедре ботаники Владимирского государственного педагогического института им. П.И.Лебедева-Полянского и в лаборатории агрохимии Владимирского научно-исследовательского института сельского хозяйства.

Научные руководители -.доктор биологических наук,профессор ЩТвГф^^ЕоЩ,' доктор биологически наук 3.Я.СЕРОВА

Официальные оппоненты: доктор биологических наук.профес-

С9Р А.Р.Утоненко_:_

кандидат.. биологических наук М.А.ТйТОва______

Ведущее учреждение - Московская сельскохозяйственная академия им. К.А.Тимирязева

Защита состоится " цря 1993 г. в 14 часов

на заседании специализированного совета К.006.04.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата биологических наук при Ордена Трудового Красного Знамени Институте 'экспериментальной ботаники им.В.Ф.Купревича

АН Беларуси / 220072, г.Минск,ул. Ф.Скорюш,27./

*

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной бноблвотеке им.Я.Колоса АН Беларуси.

. Автореферат разослан О-пглОЛ-Х 1993 года. 1 Ученый секретарь

специализированного совета И.В.Рогульченко

кандидат биологических наук ' ■ . -

ОБШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Введение

Актуальность темы» Вертицнллез сельскохозяйственных культур широко распространен на территории всех географических зон страны, Он вызывает остановку роста более чем 600 видов растений

/ овошных,плодовых,технических и т.д. /. Разработка эффективных мер борьбы с данным заболеванием сопряжена с познанием физи-

олого-биохимических условий, в которых формируется ответная реакция растений на внедрение патогенов,сопровождающаяся образованном разнообразных метаболитов / белков,гормонов,фенолов, витаминов / как факторов,контролирующих жизнеспособность патогенов.Наименее всего в этом плане изучены витамины,хотя значение их в формировании устойчивости подчеркивалось рядом исследователей /[Deftigo ,1940;IlaoeelbrJc ,1952; Филиппов, 1958;Токин,1966; Сухоруков,1952,1961 Д968;Ёггс1п ot al ,1968;HeitafuBs, Bonner f 1969; Хисарова,1976;Huang,3uang ,1986./.

Поскольку витамины выполняют функции кофакторов ферментов , они непосредственно лричастны к катализу разнообразных химических реакций-синтезу,гидролизу,окислению,восстановлений,переносу групп и .следовательно, к регулированию жизненно важных процессов растений, в том числе и к реагировании на болезнь.

Однако эта функция витаминов изучена слабо.Исследования в этом направления фрагментарны и касаются в основном рассмотрения экзогенного влияния витаминов на внешнее проявление растением устойчивости к заражению. Возможность же использования их в качестве регуляторов развития болезни в литературе не рассматривалась, Ничего не известно также о регуляторной функции антивитаминов в защите от данного заболевания,хотя они в последнее время стали широко использоваться в сельском хозяйстве как фунгицида и гербициды*

Цель и задачи исследования.Основной целью наших исследований являлось сравнительное изучение влияния экзогенных " витаишов • биотина,тиамина,пантотеновой кислоты '.и их алтисоединений • на особенности взаимоотношений,возникающих после поражения тканей хлопчатника,льна,томата возбудителем вертициллезкого вилтаТ'ег -Hcilllun dahlia в »определение зависимости этого действия с проявлением данными растениями болезнеустойчивости,выявление общности и различий в развитии симптомов гипо - и гапервитаминоза на здоровых л инокулированннх растениях.

Б соответствии с поставленной целью необходимо было решить следующие задачи:

1/ оценить влияние витаминов и антивитаминов на интенсивность роста,дыхания,содержания хлорофилла в здоровых и зараженных ^¿а-Ы1ае растениях льна,хлопчатника .томата. х

2/ исследовать особенности гипо- и гипервитаминозного состояния в тканях здоровых и больных растений.

3/ изучить индивидуальное и совместное воздействие витаминов и антивитаминов на степень проявления растениями устойчивости к ^ ЛаШ1ае .

Новизна работе.Впервые • дано теоретическое обоснование возможности регулирования ответной реакции растений на инфекция „ с помощью экзогенного воздействия витаминов / биотина,тиамина и па-нтотановой кислоты / и их антисоединений. Установлены дифференциальные концентрации данных веществ, которые вызывают в растительных' тканях хлопчатника,льна и томата стимулирование или ингибиро-вание интенсивности роста.дыхания.накопления общей биомассы,хлорофилла,что позволило впервые охарактеризовать физиологическое состояние гипер- и гиповитаминоза и оценить роль данннх явлений для развития совместимых или несовместимых отношений в фитопато-системе,

Новым является обнаружение того,что возникающий в условиях гипервитамилоза антагонизм между витаминным и инфекционным воздействиями нейтрализует токсичность возбудителя вертициллеэного увядания,Основу этого антагонизма составляет достаточно высокая активность ростовых и окислительно-восстановительных процессов в тканях инокулированных растений .благодаря которым сохраняется их жизнеспособность.Напротив, в условиях гипо витаминоза отношения совместного воздействия носят аддитивный характер,обуславливающий полное подавление данных процессов и утрату растениями жизнеспособности.

Практическое значение работы.Полученные результаты позволили

обосновать рекомендации по использованию высоких концентраций эк________антниптумшщв! ^

зогенннх витаминов и средних концентрациям гл^йствё эффективного

защитного средства в борьбе с вертициллезным увяданием хлопчатника,льна,томата.

Развстно в работе положения расширяют представления о роли ви-тамлнов в формирован',ги ■^йтопарази'гкчзсюи отношешп и могут быть Рс1!ол*и?огтнн г. о.пвпку^а.с.чйтаешх на соответствующих кгЛедрах тп-

хникумов п ВУЗов.

Апробация работы.Материалы диссертационной работы апробированы на итоговых научных конференциях Владимирского педагогического института им. П.И. Лебедева-Полянского,научных семинарах отдела физиологии и иммунитета растений Главного ботанического сада РАН / 1981,1983,1585,1950 гг. /.

Публикации.По материалам диссертации опубликовано шесть «статей. Структура и объем работы.Диссертационная работа состоит из введения,обзора литературы,описания объектов и методов исследования , экспериментальной части,включающей 3 глава, обсуждения полученных реэультатов.общих выводов и списка цитируемой литературы / 202 наименований, в т.ч. 107 иностранных /.Работа изложена на 170 страницах машинописного текста.иллюстрирована 16-ю таблицами и 22- мя рисунками. /

Место выполнения работы т Работа выполнялась во Владимирском государственном педагогическом институте им. П.И.Лебедева-Полянского и Владимирском научно-исследовательском институте сельского хозяйства сначала под руководством д.б.н. .профессора В.В.Филиппова,: а-затем под руководством д.б.н. З.Я.Серовой, Постановка темы осуществлена д;б.н. В.В.Филипповым,который руководил получением экспериментального материала.В связи с его смертью анализ эксперимента и написание настоящей диссертации проведен под руководством З.Я.Се-ровой,которой автор приносит благодарность.

Глава 1. Состояние вопроса Из приведенного в главе анализа литературного материала следует, что изменения в содержании витаминов рассматриваются в качестве фактора .обуславливающего определенную степень полноценности / доступности/ элементов растительной клетки для грибного патогена.Поэтому вопрос о регулировании фитопатогенеэа связан о изучением особенностей экзогенного воздействия вятаышов и антивитаминов на возникновение в тканях растений состояния гипо- или гипервптаминоза и обусловленность его соответствующими модификация;.® интенсивности ростовых и окислительно-восстановительных процессов .Отсутствие сведений в указанном направлении обьяоняет необходимость предпринятого нами исследования.

Глава 2. Объекты и методы исследований Объектом исследования слуяили проростки хлопчатника,льна,томата, пораженные возбудителем вертициллезного заболевания . Усл^юцциа

!аЫ1 тс КХеО

' Вырашивание проростков в условиях светокультуры / 10.000 люкс/ проводили на питательном растворе Кнопа.Обработка их витаминами и антивитаминами осуществлялась в течение трех дней.Для этого каждое растение помещали в пробирку, в которой находилась смесь раствора Кнопа с тем или иным исследуемым препаратом. Через три дня • ■смесь сливали и вместо нее снова наливали чистый раствор Кнопа , который меняли еуедлевно.

В зависимости от цели исследования обработку проростков препаратами проводили либо до заражения,либо после него.Если изучали изменения физиолого-биохнмических показателей,инокуляцию растений производили до воздействия на них витаминов и антивитаминов. При выяснении характера проявления проростками устойчивости инфицирований осуществляли после воздействия названных препаратов.

Для инокуляции исполъооеэли 121 Янгиюльокий штам гриба.предоставленный нам Институтом защиты растений Узбекистана.Споровую суспензии / 500 тис. конидий в 1 мл / в объеме 0,0? мл инъецировали в каадое растение.

Для витаминной обработки проростков использовали биотип,панто-теновую кислоту,тиамин в концентрациях 10-5000 мг/л,для антивитаминной обработки применяли гомодестиобиотин.тетрадегидробиотш / антагонисты биотина /, окситиамян / антагонист тиамина/, 5-хлорсалициловую кислоту, w-фенил-л',1ч-$тайилгидразин / антагонисты пантотеновой кислоты / в концентрациях 6-500 ыг/л. Антивитамины синтезированы в Институте органической химии РАН.

Все исследованные физиолого-биохишческие параметры определяли черзз две и семь недель после инокуляции,т.е. после появления первых симптомов вертициллезного заболевания и при завершении патогенеза .когда начинается гибель растений.

Интенсивность ростовых процессов учитывали по изменению длины стеблей,корней / в мм /,числа образовавшихся на побегах листьев , накопления общей биомассы,которую определяли весивым методом.

Интенсивность дыхания измеряли манометрически на приборе Бар-бурга / Сеыматова,Чулановская ,1965 / и выражали в мкл 02 .поглощенного одним граммом сырой ткани.

Содержание хлорофилла определяли спектрофотометрически по методу Г.Н.Годнева / №2 / и выраяали в мг/г сухой массы ткани.

Повторность всех биохимических анализов четырехкратная,полученные результаты обрабатывали статистически / Басилелич, 1S69/.

Оцьнку степени устойчивости произгодои ттугшлю / . 'untn

Wood ,1967;Соловьева,1972 / и методбм'хемилшинисценции по измерению скорости затухания флуоресценции листьями проростков /Ма-ркарова,1976 /.

Выполнено более 100 искуственных заражений кадцой исследуемой культуры. .

Глава 3. Особенности протекания некоторых"физиологических процессов у пораженных растений при возникновении в их тканях состояния гинервиташноза.

Процесс заражения проростков хлопчатника,льна,томата /табл.1/ вызывает через две недели стимулирование роста корней и стеблей, которое по мере развития болезни снижается,а к концу патогенеза / т. е. через семь недель/ингибируется. Выявленные закономерности" по изменению роста и накопления биомассы,аналогичны изменениям, обнаруженным для льна и томата.Поэтому соответствующие таблицы по данным культурам не приводятся. Экзогенное воздействие витаминов / биотина,пантотеновой кис лоты, тиамина / меняет направленность интенсивности роста,что зависит от концентрации применяемого препарата.

Однако прежде чем выяснить роль названных соединений в отмеченном изменении роста необходимо было подобрать концентрации , под воздействием которых модифицируется протекание"патогенеза > Исходя из общепринятых представлений,что возрастание уровня витаминов в тканях здоровых растений коррелирует с торможением ростовых процессов,мы выявили те концентрации,которые стимулируют или ингибируют его / табл. 1 /. .

Активизирование достигается, при обработке здоровых "растений низкими и средними концентрациями витаминов,что связано, вероятно^ незначительным увеличением общего уровня их в клетках,Резкое торможение роста,свидетельствующее о существенном возрастании этого уровня,достигается при обработке проростков высокими дозами витаминов. Вызываемой'или метаболическое состояние , сопровождающееся гибелью тканей .называются 'гипервитаминным.., -И,наконец обнаружены критические концентрации витаминов,в присутствии которых активизируюиий ростовой эффект здоровых растений сохраняется,однако,намечается тенденция к его спаду.

Для биотина стимулирующими рост проростков дозами являются 10 и 100 мг/л, критической дозой является - 500 мг/л,ингибиру-юшей - 1000 глг/л. Для пантотеновой кислоты и тиамина такими концентрациями являются соответственно 10-500,1000 и 5000 мг/л

Таблица 1

Влияние витаминов на рост и накопление биомассы.здоровых и ино-кулированных V. dahlias .хлопчатника / продолжительность опыта две недели /

Концентрация |фитотоксич-1Длина jДлина |вес сырой массы, витаминов, Ыость,£ ¡корня,мм ¡стебля,км ¡мг

Ш/й_!____L__L-!-

Биотин Здоровые проростки

0 0 99*2 65*2 603*3

10 0 106*1 72*3 657*3

100 0 120*1 77*3 704*7

."500 0 102*1 73*3 662*11

1000 33,8-3,2 52*2 44*2 540*5

Инокулированные проростки

0 0 .'г 72*2. 68*3 571*2

10 0 69-2 71*3 609*6

100 0 69*3 75*2 723*11

600 0 71*3 60*1 685*8

1000 17,5*2 voti 53*1 601*8

гековая кислота Здоровые проростки

0 0 111ч 75*1 691*8

10 0 120*4 80*1 718*10

100 0 125*4 82*1 761*13

500 0 ■ 126*4 78*1 783*10

1000 0 '95*1 65*2 593*9.

5000 40,6*4,3 41*2 39*3 480*7

Инокулированные проростки

0 0 92*2 78*1 660*11

10 0 94*3 78*1 697*14

100 0 98*3 84*2 676*18

500 0 91*2 85*1 659*14

1000 0 84*1 • 76*1 550*8

5000 20*3 60*3 44*2 520*9

/табл.1 /.

Обработка перечисление концентрациями витаминов тканей иноку-лированных растений индуцирует возникновение в них ответной реакции не всегда совпадающей с таковой у здоровых аналогов.Воздействие низких и средних концентраций практически не изменяет, направленность

» Продолжение таблицы 1

'Концентра- |фитотоксичл| Длина | Длина,. ¡Вес сырой массы,

ция витами-!ность,3 ! корня,мм ! стебля,мм !мг

/ I ! • . I ! НОВ.мр/л • ■:■■•■, _•■.■-■■ . ..■__

Тиамия Здоровые проростш

О 0 108±3 . 71±2 " . 596±3£

10 0 110±2 : 72-1 644±6

100 0 И3±3 . 73-3 692±15

500 О 120-А . :75±2 ■ .;731±18

1000 0 - 90±4 . 61±2 606±6.

5000 25,0±2,5 42±2 33±1. 280±7

Инокулированнне проробтки.

О 0 94±3 , 75-2 631±16

10 0 91-3 77±2 646-15

100 0 80±2 Л 78±2 656±17

500 0 73-3 84±3 634±15

1000 0 66±3 66*3 591-15

5000 - 10,0±5 . . . 44±2 40±1 : . 362±14

реагирования тканей хозяина,свойственную здоровым проросткам» В

обоих случаях интенсивность роста й накопление биомассы не только спивается,но даже несколько стимулируется,

Однако высокие гипервиташнныэ концентрации витаминов оказы- , вают на инокулироваквне растения влияние,отличное от действия их на здоровые растений. Оно заключается в том,что скорость роста отдельных органов / корней,стеблей / превышает ростовую активность обработанных здоровых растений; Таким образом,совместное действие на растения, шфекций. и высоких концентраций вйтаташов способствует снижению вредоносности V* ¿аШад к мобилизации защитных механизмов.Характер взаимодействия патогенеза й гипервитами-ноза неизвестен.Судя по изменений ростовых процессов,отношения между' ними носят скорее ^характер антагонизм ¿ежели синергизма

или аддитивности(

Антагонистические отношения между Патогенезом и гипервитамн-нозом поддерживаются в некоторой-Мере на завершающем этапе болезни / через семь Недель,после инокуляций опытных растений/, что снижает процент их гибели / ом. гл< 5 /.

Совместное действие инфекций:, я высоких концентраций витаминов на интенсивность образования листьев й боковых корней также. з$фе-ктчвкео.че;.' действйе каадого фактора в отдельности.Вероятно.поэ-

Ко-во 60 -рРР-^4

неУ

4020

6040.

20.-

ш

Б . " Т ПК

ГЫ

. . к • :. Б \Т . ПК :

663 .

Ко-во листьев

А

о*.

6 ' 3 •

_

к Б Т ПК

• В

Б—Т1 ш

60 ■

40 . 20

ПК

3 - =

р - — 11

3 - е

Е ■5

К Б Т ПК

Рис 1, Влияние бкотина / Б /.пантотеновой кислоты / ПК / и тиамина / 1000 мг/л на образование листьев и боковых корней у растений хлопчатника / А /,томата / В / и льна. / С / /опыт две недели /, -'

• 1 К - контроль

Ц]- здоровые растения

инокулированные растения тому вредоносность инфекционного воздействия несколько нивелируется / рис. 1 /.

Поскольку развитие гертишшщза в тканях хлопчатника,томата , яыга и обработка их ъитамйиши сопровождается этиолированием, а ' затем й прбурение!.! листьев мн провели изучение изменений в соде-ргачии хлорофилла, цак материальной о<шотш фотосинтеза.Образование 'пигментов'регулируется окислив елы'ю-госстшю.гительшпп, фер- ■

3!

5' |

в

мг/г в .

1,4 ." 1,2 -

0,8

6 1б 1(30 ЬШ 1иш УООО У 1и ' 100" 500' ЮЛ)*"'

Рис. 2. Влияние биотпна и тиамина на содержание хлорофилла в двухнедельных / А / и семинедельных / В / .листьях ; хлопчатника.

- влияние биотина на здоровые растения;

---- влияние биотина на ипокулированные растения;

— влияние тиамина на здоровые растения; ' влияние тиамина на инокулированные растения,

ментами,активная группа которых представлена витаминами.

Нами обнаружены закономерности, схожие с таковыми при изучении ростовых процессов / рис. 2 / . Низкие концентрации витаминов,используемые в начале патогенеза,создают в клетке состояние при котором уровень хлорофилла либо не изменяется,либо несколько повы-шается.В таких условиях сохраняется жизнеспособность тканей хозяина и гриб,как факультатив,не может развиваться.Аналогичная кар-тиН& наблюдается на завершающем этапе болезни.Однако она возникает при обработке инокулированных растений высокими,гипервитаминными концентрациями используемых витаминов. Подобные зависнет,юсти получены для культур томатов и льна.

Интенсивность дыхания листьев проростков хлопчатника под влиянием поражения усиливается.По мере развития инфекции она понижав.-, тся.достигая через семь недель существенного ангнбярсваНия. Воздействие низких концентраций витаминов'поддерживает высокий уро-. вень дыхания.Гипервитамижгае концентрации задерживают степень падения скорости дыхания,вызываемой инфекцией / рис. 3 /. Аналогичная зависимость отмечена при изменении интенсивности дыхания га«.

ней стеблей и корней.

Глава4.Особенности протекания некоторых фязиолого-биохимических,процессов у пораженных растений в условиях гиповитаминоза Повышение уровня витаминов,возникающее при обработке ими пора-

.4000300020001000-

\

ч

О 10 100 500 1000 5000

4000тИкл 02 3000-

2000 1000Н

4 Мг/л •

_Мг/л

0 10 100 500 1000 5000

ТМкЛ Ос

О'10 100 500 1000' 5000'

Стеблей

Ыг/:.

НСГ

О' 10 100 ЬОО 10Ш ЬШ1

Рис.3.Влияние биотина,пантотеновой кислоты и тиашна на интенсивность дыхания листьев двухнедельных / А /и семинедельных /В /, а также корней и стеблей здоровых и инокулированных ^.йаЬНаорас-тенай хлопчатника/ продолжительность опыта две недели /;

- влияние биотина на здоровые растения;

--- влияние биотина на инокулированвые растения;

влияние тиамина на здоровые растения;

...... влияние тиамина на инокулированные растения;

---- влияние пантотеновой кислоты на здоровые расте,-

ния;

-л- влияние пантотеновой кислоты на инокулированные растешщ.

хешгах растений, способствует стимулированию метаболизма.Более глубокое понимание экзогенной функции данных соединений в формировании ответной реакции на болезнь может быть достигнуто изучением альтернативных событий,связанных с созданием'в тканях хозяина состояния гиповитаминоза,характеризующегося низким уровнем витаминов.В естественных условиях такое состояние не возникает , поскольку растителънцг ткани постоянно синтезируют витамины.Поэте;.»/ для индуцирования" эксперимонтаяьног'о.'Типовитаг/иноза'расте-'

Таблица 2

Взаимодействие витаминов и их антисоединений на примере изменения роста корней льна / в мм /

Антагонисты витаминов

Длина корня

в отсу-,'

тствие |Б присутствии антагонистов н витами-! витамшюв нов и их-

антагонистов

!антаго-

-1-

тиами- ¡пантоте-

на 'новой

I

}кислоты

Биотина: Тетрадегидробиотин Гомодестиобпотин

Пантотеновая кислота: ' '„. " .

5-хлорсалпциловая кислота 110*4

я-фенил-и.п-фталилгидра- 110*4

ЗИН

Тиамина:

Окситпамш 110*4

110*4 110*4

54*2 103*4 54*2 61*3

70*4 112*3 85*1 78*2

15*3 25*4 21*3 105*4

89*2 90*5 92-2 120*2

81*4 88±2 116*4 90*2

ния обрабатывают антивитаминами,структурными аналогами витаминов.

Антивитамины замещают в составе ферментов кофактор / витамин/ и подавляют их активность.В результате растение утрачивает жизнеспособность и погибают.

Все попытанные нами антивитамины подавляют рост растений. На примере тест-объекта / корней льна /показано / табл. 2 /,что наиболее эффективны.в своем действии 5-хлорсалицпловая кислота / антивитамин пантотеновой кислоты /,угнетавшая рост корня на 65/?.Наименее эффективны« -фенил- к.и-фталплгвдразин / антивитамин пантотеновой кислоты / и окситпампн / антивитамин тиамина /, в присутствии которых процент ингибирования ростоЕих процессов равен соответственно 20 и 17. 'Тетрадегидро-и гомодестиобпотин / антивитамины биотина / подавляем рост корней льна на 501? и ЗбЯ.

Витамины в разной степени устранят1 ингибирущий ростовой эффект, вызываемый их аналогами.В результате восстанавливается не только рост,ингибироваяный'соответствующим акалоп»м*,но и рост,подавленный антагонистом не свойственным конкретному ви-

I . • Таблица 3

Влияние антивитаминов на рост и накопление.биомассы тканями здоровых и инокулированшх у.йаЬЦаё проростков хлопчатника / продолжительность опыта 2 недели /

|Фитотоксич-|Длина

Концентрация,мг/л

¡Длина

!ность,# !корня,мм ¡стебля,мм

Вес сырой массы, мг

! 1 ! -Г" 2 ! 3 ! ! ! 4 ! 5

Тетрадегидробиотин Здоровые проростки

0 0 94*4 58*2 564*12

10 0 96*4 56*2 587*15

100 0 73*3 45*4 492*14

200 53,8*6,6 49*3 34*2. . 366*12

Инокулировашще проростки

0 0 70*3 63*3 531*12

10 0 83*2 65*3 575*14

100 26,9*2,4 65*2 51*2 ' 466*6

200 93,8*3,2 36*4 30*4 278*10

Гомодестиобиотин Здоровые проростки

0 0 94*4 58*2 564*14

10 0 98*5 63*2 596*17

100 0 78*5 51*3 530*16

200 13,1*2,4 57*3 42*3 404*14

Инокулированные проростки

0 0 70*3 63*3 531*12

10 0 82*3 64*4 574*16

100 10,0*4,6 68*3 51*3 473*16

200 75,0*2,0 51*3 38*4 316*15

5-хлорсалициловая кислота 86*4 Здоровые проростки

0 С 71*3 589*14

5 0 74*2 64*2 634*14

25 0 56*4 42*2 452*13

100 25*4 19*2 16*2 246*6

Инокулированные проростки

0 . п 64*4 77*4 599*8

5 • 0 76*5 70*4 487*11

25 0 41*3 56*3 383*13

ЮС 40*4 15*2 14*2 229*7

Продолжение табл. 3

1 ! 2 ! 3 —1-------. ! 1 4 ! 5

У-й енил- н.и-ф талилгидразин Здоровые проростки

0 0 86*4 71*3 558*14

50 0 94*3 80*3 698*14

250 0 70*3 58*2 461*15

500 0 45*5 36*4 380*19

Инокулированные проростки

0 0 64*4 77*4 559*8

50 0 80*5 70*4 672*11

250 0 64*4 59*3 525*14

500 . 10,0*2 34*4 33*3 270*12

Окситиамин Здоровые проростки

0 0 99*5 71*3 614*17

10 0 107*6 78*3 651*18

100 0 75*4 63*3 506*14

500 0 62*3 55*3 398*15

Инокулированные проростки

. 0 0 75*5 77*3 572*18

10 0 86*4 75*3 ' 625*18

100 ■ 0 61*4 53*5 429*17

500 15*2 44*4 34*5 315*15

таминому / табл. 2/. V'

Как и в случае витаминов,нами подобраны / табл.3 / концентрации аналогов,при которых в разной степени ингибируется активность ростовых и окислительно-восстановительных процессов здоровых растений. Состояние гиповитаминоза достигалось обработкой проростков енсокими концентрациями / 200,500 мг/л / антивитаминов:, и проявлялось оно в повышенной гибели опытных растений.Это связано,по-видимому,с инги-бированием антивитаминами активности ряда ферментов,в гозультате чего ингибируется скорость протекания метаболических пуЬей и меняется их направленность. Последнее сопряжено с синтезом метаболитов, токсичных для растений.

Действие антивитаминов аналогично действию возбудителя вертицил-леза.Поэтому при совместном влиянии этих факторов на растения происходит складывание обоих эффектов.Такая аддитивность ведет к значительно <*ляыпей гибели пораженных растений,чем при действии одной

12

96-

3i

Ко-во

К

ТДГБ ГДТБ

20

Смй

15 -10 -

5 •

Tire

даь

60 45.

3015-

Ко-во

Ск

ТДГБ

ШБ

Рис.4.Влияние тетрадегидробиотина / ТДГБ / и гомодестиобио-тина / ГДТБ / в концентрации 200 мг/л на площадь,/"В /.численность листьев / А / и боковых корней / С / хлопчатника / продолжительность опыта семь недель /: к-контроль; Ц-здороше растения; в -инокулированные растения.

инфекции.

Интенсивность роста,накопление биомассы,образование листьев и боковых корней хлопчатника/ табл. З.рис. 4 / подавляется под влияние« исследуемых антивитаминов сильнее в пораженных растениях,чем в здоровых.Такой ке эффект наблюдается и для тканей томата п льна.Степень данного пода^ения зависит от концентрации используемых соединений. Высокие концентрации оказывают наиболее ингибг.^угтай эДфект по сравнению с низкими / 5,10,25 мг/л / и средними / 50,100 мг/л /. Более того,антивитамины в низких и средних концентрациях устраняют ингибируюшее действие, оказываемо^ высокими концентрациями, и в этом плане на--итягинн,которые дякРИДкрут тормозгакий эффект, выз-

помнма^т гул

ванный соотгетствушими антагонистами.

способность,свойст-

А

К

к Таблица 4

Совместное действие гомодестиобиотина / ГДТБ /,тетрадегидроби-отина /ТДГБ /и и-фенил- г,и< -4талилгидразкна / ФГ / на рост корня и стебля здоровых и инокулированных проростков хлопчатника / продолжительность две недели /

Антагонисты, по 100 мг/л

Здоровые проростки

|Инокулированпые проростки

длина кор- ¡длина стеб-]длина кор- ¡длина стеб-ня.мм !ля,мм • 1ня,мм ¡ля,мы

Без антивитаминов 105±7 95±5 94±5 79±4

ГДТБ 91±5 65±4 91±5 64±4

ТДГБ 84-5 59±5 86±5 64±4

ГДТБ+ТДГБ 43±6 44±4 55±4 37±2

ТДГБ+ФГ 54±6 36±4 65±4 43±3

ГДТБ+ТДГБ+ФГ 64±6 30±4 34±4 26±2

венную низким и средним концентрациям витаминов, следует учесть при разработке мер защиты с вертициллезным увяданием.

Комплексное действие антивитаминов / табл.. 4 / приобретает характер синергизма и усиливает оказываемый ими по отдельности эффе-. кт. Тем не менее,степень изменения активности ростовых процессов зависит от уровня'синергического действия,возникающего при совместном' использовании данных соединений.Более низкий уровень,обусловленный применением двух антивитаминов с низкими концентрациями , связан с изменением метаболизма растений в сторону возникновения у него защитных свойств по отношению к У.<1&1й1ае о чем свидетельствует более низкая степень подавления ростовых процессов у пораженных растений.Однако более высокий уровень синергизма,возникающий вследствие совместного применения трех антивитаминов / в низких концентрациях / подавляет активность ростовых процессов и как-результат - защитную функцию исследуемнх растений.л

Характер изменения ростовых процессов в условиях снйкенця содержания витаминов,возникающих при обработке их соответствующими аналогами,коррелирует со снижением количества хлорофилла и интенсивности дыхания / рис.5,рис.6 /.

К ГДГБ ТДГБ ХС ФГ О

Рис.5. Влияние тетрадегвдробиотина АДГБ,200:мг/л /,гомо-дестиобиотина / ГДГБ,200 мг/л /\ 5-хлорсалициловой кислоты/ ХС , 50. мг/л /,»-фенил-н,г1-фталилгидразина /ФГ.500 мг/л /.и окситиа-мина / 0,500 мг/л / на содеряание хлорофилла в листьях двухнедельных / А / и семинедельных / В / здоровых и инокулированных растений хлопчатника:. К-контроль; □-здоровые растения; §^инркули-рованные растения.

Глава 5. Устойчивость растений в условиях гипер - и гиповитаминоза.

Состояние гипервитаминоза.возникающее при обработке растений высокими концентрациями витаминов,с1.?собстгует развитию устойчивости ктг.<1аи1ае . И действительно,оценка устойчивости приведенная нами по учету числа здоровых,погибших и выживщих с симптомами растений,а также по изменению скорости затухания флуоресценции подтвердило это положение / табл. 5 /.

Инфекционный процесс в начале своего развития не вызывает полной гибели растений хлопчатника.Однако по мере его развития число их достигает 78^.Воздействие биотина / 1ПП0 мг/л сразу после инокулирорпния проростков снижает процент гибели с 78 до 43, т.е.

8000 №л 02 6000-

40002000

8000 1 6000

4000 2000.

0 10- 50 100 200

0 10 50 7§ 1Ш

8000

6000 4000 -

2000-

Мкл 0

'2

О

"10 ¿0 100 200

Рис.6.Влияние антагонистов биотина,тиамина / А /.пантотеновой кислоты / В /на интенсивность дыхания листьев и гомодестиобиотинаг тет^агидробиотина на интенсивность дыхания Корня здоровых и ино-кулированных 7ЛаЫ1ав проростков хлопчатника/продолжительность ■опыта две недели/: — влияние гомодестиобиотина на здоровые про-рос?ки; —влияние гомодестиобиотина на иноку лировашше проростки; —'влияние тетрадегидробиотина на здоровые проростки\ —-влияние тетрадегидробиотииа на инокуляррванйые проростки; — влияние 5--*лорсалицйловой кислоты на здоровые-проростки; -— влияя

ние 5-хлорсалйциловоЙ кислоты на йнокулированныб проростки; ---

влияние л-фенил,-'!, ^-фталилглдразпна на.здоровые проростки; • -— влияние я-фенил -й.м-фталих-.-чщразин^ на инокулированнне проростки — *-влияние окситкамииа на здоровые проростк"; —л*-влияние ок-ситиашна ча иноку лированные^ проростки. , ■ .

повышает устойчивость их на 35$,паралельно под влиянием биотина возрастает скорость затухания флуоресценции в ткянях растет.: ,' что является показателем возрастания уровня фенольннх соединений считаипег-ося фактором 'болезнеустойчивости.Увеличение срока воздействия'. бгптина до 3-6 дней способствует дальнейшему снижении чис.та погибших растений на 50^.Аналогичное действие .;а проявление

Таблица 5

Влияние витаминов на устойчивость хлопчатника к заражению v. <1аМ1а<* .

Битами-,___Динамика ^ учета посаженных растений

ны и их|По внешним признакам боле-¡По скорости затухания флуорес-

концен-!ниД ' ■ ._!ценши,Ь:ка _■

траотя, | здоровые | больные } погибшие | контроль/здоро | пораженные мг/л !растения;растения1растения!вые растения/ ¡растения

Биотин а ?

0 7 15 78 52,7^1,4 16,1±1,5

10 е 22 72 54,2±1,2 53,4±1,0 19,8-1,3

100 9 22 69 19,4^1,2

1000 5 51 44 50,3—1. Ч7,2±1,7

Пантотеновай кислота

0 6 14 78 46,5-1,2 49,2±1,7 1С,1±1,3

1000 7 52 41 32^0*1,8

5000 5 24 61 . Тиамин 49,1±1,6 32,0±1»6

0 8 14 78 48,5±1<2 16,1±1,3

1000 8 63 29 55^4±1,3 27.0±1,5

5000' 6 33 . 61 49,2±1,4 28,4-1,7

; Таблица 6

Влияние антагонистов биотияа на устойчивость к заражению "Ч. ааН11ав растений хлопчатника . ,

Антаго-!_______ Динамика учёта пораженных растений

нисты, | По внешним признакам бо- j По скорости затухания йлуо-

ут/л I лезня^ ' ' . ! гёспенаий.№.а)_.

|здоровые{больные !погибшие|контроль/йдоро(пораженные 'растения'растения*растения!рые рас?ения/ 'растемш

Те»рэдегидробиотий

0 6 1.1' 83 51,2±1,7 15,3-1,6

10 30 , о 61 54»2-1»6 22,2±3,8

•100 35 " 7 58 ■55,4*1,3 ?5,2*1Д

200 . 0 • • -.0 100 50,3*1,9 • • Р

Гп" ■одесткобиотлн

С 6 /вз 51,2-1,7 15,3-1,6

•п с 53' • - ■21,4-1,4

устойчивости хлопчатника оказывают тиамин и пантотеновая кислота. Воздействие витаминов на растения льна и томата приводит к тому же эффекту.

Уровень гиповитаминоза,создаваемый при обработке растений низкими концентрациями антивитаминов,также способствует большему выживанию растений в условиях развивающейся вертицяллезной инфе,-кции по срагнешго с растениями,не подвергшимся этим воздействиям / табл. 6 /.Устойчивость возрастает примерно на 40$.

вывода

1. Инфицирование проростков хлопчатника,льна,томатов спорами возбудителя вертициллезного увядания Yerticillium dahliaa Kleb, вызывает в их тканях в период начального развития патогена некоторое стш-улирование интенсивности роста.дыхания,накопления биомассы, повышение содержания хлорофилла,сменяющегося по мера развития болезни снижением активности данных процессов и разрушением хлорофилла.

2.Экзогенная обработка инокулированных растений витаминам! и антивитаминами пленяет направленность физиологических процессов, что¿сопрякено с соответствующим изменением степени совместимости, проявляющейся через конкретный уровень устойчивости хлопчатника, льна,томата к V.aahliae

3. Характер физиологического реагирования тканей хлопчатника, льна,томата на развитие внедрившейся инфекции теснейшим образом зависит от концентрации экзогенных витаминов и антивитаминов,используемых для обработки растений.Выявлены концентрации витами- • нов,создающие в клетках растений крайние метаболические состояния: гипер- и гиповитаминоза и обсуждена роль этих статусов в формировании защитных свойс.'в,предотвращающих развитие вертициллезного заболевания.

4. Установлено,что зкзоге.лше витамины/ биотин,пантотеновая кислота,тиамин / более токсичны для здоровых растений,нежели для пораженных V.dahllae .При обработке последних низкими - п средними концентрациями витаминов не происходит оущественног изменения в той направленности ростовых и окислительно-восстя-новителышх процессов.которые возникают под влиянием инокулирога-ния тканей растени!1.Напротив, при воздействии высо. их концентраций .создающих в рпстителпшх клптках состояние гипер .итаминопа.

выявлена дифференциальная каргтаа.В отличие от здоровых растений, которые полностью погибают в условиях гипервитаминоза,инокулиро-ванные растения выживают,что обусловлено антагонизмом между инфекционным и гипервитаминным воздействия!,га,основу которого составляет сохранившаяся на достаточном уровне активность ростовых и окислительно-; осстановителышх процессов,а также способность к синтезу биомассы.

5. Характер экзогенного воздействия антивитаминов отличается от аналогичного влияния витаминов. Обработка растений низкими и средними концентрациями антивитаминов способствует поддержанию на должном уровне процессов роста.дыхания,формирования биомассы, накопления хлорофилла в инокулированных тканях растений. 3 результате резко снижается гибель растений и возрастает число выживших.Напротив,обработка пораженных растений высокими концентрациями антивитаминов,создающими в клетках состояние гиповитаминоза, „едет к резкой их гибели.Это следствие аддитивности воздействий инфекции и антивитаминов,основу которого составляет почти полное подавление активности перечисленных процессов.

6. Высокие концентрации витаминов,создающих в инокулированных тканях хлопчатника,льна,томата состояние гипервитаминоза,а также низкие и средние концентрации антивитаминов можно рекомендовать в качестве защитного средства в борьбе с вертициллезным увяданием. Преднкфекционная обработка витаминами растений способствует повышению устойчивости на ь0%, а антивитамин^ш-на 75%.

,1 СПИСОК РАБОТ .ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1.ТрунонеЕ::ов И.П. .Фабричный Б.П. .Шалавина И.Ф. «Кострова С.М., Гольд!арб Я.Л..Филиппов Р.В. Влияние тетрадегидробиотина и соединений,родственных дестиобиотину,на некоторые показатели роста и содержание хлорофилла в листьях проростков томатов и льна.//Уч. записки Сорил " сизиология растений ".- 1971. - Т.31.Владимир.-с. 25-31. ^ .

2.Труиеш:ов И.П..Пискунов У.Д. Влияние биотина и его антагонистов на некоторые физиологические пропессы здоровых и инфицирога-нных •'(;гг.1С1Ы1иа алНИле гЦео. проростков хлопчатника.// 5изи-о.-огия растений. - 1??^.- Т.19,вып.2. - с.32-35.

3.Пискунов .Труяонков И.П. Влияние бноткна и его структурных пиаг.огоп ;;а рост дыхание проростков льна.// Б:юл. науки. -Г"3. - -.0. - ' - '

4.'Груненков И.П.,11лскунов М.Д. Влияние паитотеновой кислоты и ее антагонистов на растения хлопчатника .зараженные Verticillxuia dahliae Kleb. .// Физиология растений. - 1974. - Т.21,вып.3. -с. 42-45.

5.Влияние витаминов группы В в условиях гипорвиташшоза на устойчивость растений хлопчатника к v.daluiua .// Бвлетень ГБС.-1991. - 161. - с.74-79.

6. Влияние антивитаминов биотина.тиамина и пантотеновой кислоты на устойчивость растений хлопчатника к v.daiuiae,., // Бюлетень ГБС. - 1992. - 163. - с.48-53.

¡одппсано к печати -¿У.СЧ.Мг. Формат 6Ü х 84 I/I6 . Заказ

игглгьвгча "Белорусе::-.ш Э^п'-лоиедия'' име.ш Петрусч Брони /г. Минск, '». '¿.Оиср'.пш, Тл-Л/

сл. тч. ' 1ирг.ч ic'o

Отпечатано'ив piTHnpin-.'« на-