Реакция растений картофеля на кратковременные низкотемпературные обработки при заражении нематодой: физиолого-биохимический аспект

Лаврова, Виктория Витальевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Реакция растений картофеля на кратковременные низкотемпературные обработки при заражении нематодой: физиолого-биохимический аспект
ВАК РФ 03.01.05, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Реакция растений картофеля на кратковременные низкотемпературные обработки при заражении нематодой: физиолого-биохимический аспект"

На правах рукописи

ЛАВРОВА Виктория Витальевна

РЕАКЦИЯ РАСТЕНИЙ КАРТОФЕЛЯ НА КРАТКОВРЕМЕННЫЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ ОБРАБОТКИ ПРИ ЗАРАЖЕНИИ НЕМАТОДОЙ: ФИЗИОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКИЙ АСПЕКТ

03.01.05 — «Физиология и биохимия растений»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

2 б ДПР Ш

Санкт-Петербург — 2012

005017783

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте биологии Карельского научного центра Российской академии наук (ИБ КарНЦ РАН)

доктор биологических наук, доцент Сысоева Марина Ивановна

Шнеер Виктория Семеновна

доктор биологических наук, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

Ботанический институт им. В.Л. Комарова Российской академии наук, ведущий научный сотрудник

Гончарова Эльза Андреевна

доктор биологических наук, профессор, ГНУ Всероссийский Научно-Исследоватедьский Институт Растениеводства им. Н.И. Вавилова Российской академии сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник

Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева СО

Защита состоится мая 2012 г. часов на заседании диссерта-

ционного совета Д 002.211.02 при Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Ботанический институт им. В.Л. Комарова Российской академии наук по адресу: 197376, г. Санкт-Петербург, ул. Профессора Попова, д. 2. Тел. (812) 346-47-06, факс (812) 346-36-43.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Федерального государственного бюджетного учреждения науки Ботанический институт им. В.Л. Комарова Российской академии наук

Автореферат разослан апреля 2012 г.

Ученый секретарь ^ЬьЛЛД

диссертационного совета * ^ О. С. Юдина

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Растения в природе постоянно подвергаются действию широкого круга стрессовых факторов - абиотических и биотических. В связи с этим проблема адаптации к комплексному действию факторов разной природы является одной из важных в физиологии растений и находится в фокусе многих современных научно-исследовательских программ. Среди факторов, воздействующих на растения, особое место занимают температура и заражение паразитами.

Выращивание растений картофеля на Севере происходит в условиях нестабильного температурного режима, характеризующегося резкими колебаниями температур в суточном цикле. Помимо этого растения на ранних этапах онтогенеза подвержены заражению различными видами патогенов. В настоящее время одним из наиболее распространенных и высоковредоносных паразитов картофеля является эндопаразит корневой системы - картофельная цистообразующая нематода (Globodera rosto-chiensis Woll.), снижающая урожай на 30-60% и ухудшающая качество клубней (Тихонова и др., 1999; Матвеева, 2004).

В процессе эволюции растения выработали защитные механизмы, позволяющие им противостоять неблагоприятным воздействиям окружающей среды. Так, формирование низкотемпературной устойчивости растений обеспечивается изменениями в экспрессии генов, в частности, COR генов (Колесниченко, Войников, 2003; Трунова, 2007; Thomashow, 1998). Существенное значение имеют изменения степени ненасыщенности жирных кислот липидов, которые позволяют поддерживать текучесть мембран и предотвращать фазовый переход липидов (Лось, 2001; Lyons, Raison, 1973). Не вызывает сомнений и существенная роль фотосинтеза для адаптации растений к низким температурам (Суворова, 2009; Levitt, 1980). В развитии устойчивости к паразитам важную роль играют гены устойчивости (R гены) и метаболический статус растения (Williamson et al., 1996; Huang, 2004). Известно, что температура способна изменять иммунный ответ растений на заражение, но молекулярные механизмы остаются пока мало изученными.

Несмотря на большое количество экспериментальных данных, подтверждающих функционирование в растениях общих систем устойчивости к двум или нескольким факторам различной природы (Кузнецов и др., 1990), механизмы кросс-адаптации, в частности, к действию низкотемпературных обработок и заражению облигатным паразитом, остаются до сих пор не исследованными. В литературе представлены многочисленные данные по влиянию кратковременных ежесуточных снижений температуры на морфометрические показатели растений, а также показана их роль в повышении холодоустойчивости (Марковская, Сысоева,

2004; Мое, Heins, 2000). Однако данные о реакциях растений картофеля на комплексное действие кратковременных ежесуточных снижений температуры и заражение нематодой отсутствуют.

Цель и задачи исследования. Цель работы заключалась в изучении физиолого-биохимических реакций растений картофеля на действие кратковременных ежесуточных снижений температуры (ДРОП) и заражение нематодой, а также в выявлении возможных механизмов кросс-адаптации к действию абиотического и биотического факторов.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие

задачи:

1. Изучить влияние ДРОП на процессы роста и развития растений при заражении G. rostochiensis',

2. Исследовать влияние ДРОП на состояние фотосинтетического аппарата растений при заражении G. rostochiensis-,

3. Изучить изменение содержания и состава жирных кислот общих липидов в листьях растений при действии ДРОП;

4. Исследовать уровень экспрессии холодоиндуцируемых генов и генов устойчивости к заражению G. rostochiensis при действии ДРОП;

5. Изучить влияние предпосадочной ДРОП-обработки семенных клубней на продуктивность растений и качество урожая картофеля при заражении почвы G. rostochiensis.

Научная новизна работы. В результате проведенного исследования получены новые оригинальные данные, углубляющие представления о реакции растений картофеля на комплексное действие абиотического и биотического факторов. Впервые показано, что кратковременные ежесуточные снижения температуры вызывают эффект кросс-адаптации, связанный с повышением холодоустойчивости растений и устойчивости к заражению нематодой. Установлено, что кратковременные периодические низкотемпературные воздействия приводят к экспрессии COR гена cil в листьях картофеля и увеличивают уровень ненасыщенности жирных кислот липидов. Впервые установлено, что ДРОП-обработка является для растения праймингом, способствующим повышению его жизнеспособности и активации защитных реакций в ответ на заражение нематодой, приводя к экспрессии гена устойчивости Н1 и развитию системной устойчивости растений. Выдвинуто предположение, что одним из возможных молекулярных механизмов устойчивости может служить вызываемое суточным температурным перепадом ремоделирование хроматина, которое, в свою очередь, приводит к активации генов устойчивости.

Практическая значимость работы. Результаты могут быть рекомендованы для разработки новых способов повышения устойчивости

растений картофеля к заражению нематодой, основанных на применении периодических кратковременных низкотемпературных обработок. Кроме того, они могут быть использованы при чтении спецкурсов по физиологии растений и фитонематологии.

Апробация работы. Основные материалы диссертации были представлены и обсуждались на XV школе «Актуальные проблемы биологии развития» (Звенигород, 2008); Международных курсах аспирантов «Методы физиологии растений» (Орхус, Дания, 2009); Годичном собрании общества физиологов растений и Международной научной конференции «Физико-химические механизмы адаптации растений к антропогенному загрязнению в условиях Крайнего Севера» (Апатиты, 2009); 13-й Международной Пущинской школе-конференции «Биология - наука XXI века» (Пущино,

2009); Международном симпозиуме «Nematodes in Tropic Ecosystems» (Ханой, Вьетнам, 2009); Международной научной конференции «Plant and Microbe Adaptation to the Cold» (Ос, Норвегия, 2009); XVII Конгрессе федерации Европейских обществ биологов растений (FESPB) (Валенсия, Испания, 2010); Всероссийской конференции «Растение и стресс» (Москва,

2010); конкурсе на лучший инновационный проект по программе «Участник молодежного научно-инновационного конкурса (У.М.Н.И.К)» (Петрозаводск, 2011); 9-м симпозиуме Российского общества нематологов с международным участием «Нематоды естественных и трансформированных экосистем» (Петрозаводск, 2011); Международной конференции «Физиология растений - фундаментальная основа экологии и инновационных биотехнологий» (Нижний Новгород, 2011); 18-ой конференции Европейской ассоциации исследователей картофеля (Оулу, Финляндия, 2011); Школе молодых ученых, посвященной 65-летию КарНЦ РАН «Фундаментальная и прикладная наука в Республике Карелия: современное состояние и перспективы развития» (Петрозаводск, 2011).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 17 работ, в том числе 3 - в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов и списка литературы, включающего 306 наименований, в том числе 216 на иностранном языке. Работа изложена на 131 странице, содержит 22 рисунка и 21 таблицу.

Диссертационная работа выполнялась в 2008-2011 гг. в соответствии с планом НИР ИБ КарНЦ РАН, являясь частью плановых тем «Структурно-функциональные аспекты устойчивости и адаптации растений к действию неблагоприятных факторов внешней среды» (№ гос. per 01 2 00 851647) и «Физиолого-биохимические и молекулярно-генетические механизмы реакции растений на действие неблагоприятных температур и

тяжелых металлов» (№ гос. per. 01201166444), а также частично поддержана грантами РФФИ № 08-04-98833-р_север, № 10-04-00097_а и проекта ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. (№ г.к. П1299).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ГЛАВА 1. Обзор литературы

В главе представлен обзор исследований по влиянию переменных суточных температур и заражения паразитами на физиолого-биохимические показатели растений картофеля. Рассмотрены основные механизмы ответных реакций растений на действие низкой температуры и заражения.

ГЛАВА 2. Объект и методы исследования

Опыты проводили на растениях картофеля (Solanum tuberosum L.), различающихся по устойчивости к заражению картофельной цистообразующей нематодой (Globodera rostochiensis Woll.): сорте Сударыня - устойчивом и сорте Невском - восприимчивом к заражению нематодой. Эксперименты выполнены в камерах искусственного климата и в полевых условиях на опытных участках Агробиологической станции ИБ КарНЦ РАН. Мини-клубни картофеля и клубни элита приобретены в ГНУ «Карельская государственная сельскохозяйственная опытная станция Россельхозакадемии».

Эксперименты в камерах искусственного климата. Растения, полученные из мини-клубней устойчивого и восприимчивого сортов, выращивали в камерах искусственного климата при освещенности 10 клк, фотопериоде (день/ночь) 16/8 ч, температуре воздуха 23 °С. По достижении фазы 3-х листьев часть растений каждого сорта оставляли при 23°С (вариант контроль), а остальные в течение 6 сут подвергали ежесуточным снижениям температуры (с 23 до 5°С) на 2 ч в конце ночного периода (вариант ДРОП), либо выращивали при постоянной низкой температуре 5°С (вариант ПНТ). По окончании температурных обработок проводили анализ морфометрических показателей, холодоустойчивости, жирнокис-лотного состава общих липидов, определяли уровень экспрессии COR и R генов, содержание фотосинтетических пигментов, показатели флуоресценции хлорофилла. На следующий день после завершения температурных обработок часть растений каждого варианта заражали нематодой (10 цист/растение), а часть оставляли незараженными. Далее здоровые и зараженные растения каждого варианта выращивали 1,5 месяца в оптимальных условиях. В течение этого периода измеряли высоту растений, подсчитывали количество листьев, определяли холодоустойчивость, со-

держание фотосинтетических пигментов, показатели флуоресценции хлорофилла. По завершению эксперимента у растений всех вариантов определяли сырую массу надземных и подземных органов. У части зараженных растений срезали надземные органы, а сосуды с корнями в песчаном субстрате оставляли в камере на 1 месяц до завершения жизненного цикла нематоды, после чего проводили подсчет цист на корнях растений и в прикорневой зоне.

Эксперименты в полевых условиях. В полевых условиях работа выполнена на клубнях элита восприимчивого к заражению нематодой сорта Невский. Для проведения исследований было заложено 2 экспериментальных участка с выровненным микрорельефом площадью 20 м2 каждый, с последовательным размещением вариантов. Почва дерново-подзолистая, суглинистая. Опыт проводили с использованием общепринятых для северо-западного региона агротехнических приемов. Естественный фон заражения почвы нематодой составлял 21 циста/ 100 г почвы, что соответствует средней степени заражения. Клубни проращивали стандартным способом на свету, после чего часть из них оставляли при температуре 23°С (вариант контроль), а остальные подвергали в течение 6 сут ежесуточным снижениям температуры (с 23 до 5°С) на 2 ч (вариант ДРОП). На следующий день после завершения температурных обработок клубни всех вариантов высаживали в почву. Через 75-80 дней после посадки определяли сырую массу надземных и подземных органов. По окончании эксперимента (90 дней после посадки) измеряли массу клубней, определяли содержание в них крахмала и витамина С и оценивали зараженность растений цистами нематоды.

Сухую массу растений и органов измеряли путем высушивания в термостате при 105°С до постоянного веса и взвешивания на аналитических весах GR-200 (AND, Япония).

Содержание фотосинтетических пигментов определяли в спиртовых экстрактах на спектрофотометре СФ-2000 (Россия) с последующими расчетами по (Lichtenthaler, Wellburn, 1983).

Флуоресценцию хлорофилла измеряли с помощью портативного флуо-риметра с импульсно-модулированным освещением MINI-PAM (Walz, Германия), руководствуясь инструкцией производителя и работами (Корнеев, 2002; Lichtenthaler, Babani, 2004). Измерения проводили на 3-м сверху полностью развернувшемся листе растений, предварительно адаптированных в течение 15 мин в темноте при комнатной температуре. Определяли следующие параметры индуцированной флуоресценции хлорофилла: Fv/Fm - максимальный квантовый выход фотохимической активности ФСП; Ффси - реальный квантовый выход ФСН; qP - коэффициент фотохимического тушения флуоресценции;

NPQ - коэффициент нефотохимического тушения флуоресценции; ETR- скорость транспорта электронов в ЭТЦ.

О холодоустойчивости растений судили по реакции клеток высечек из листьев на 5-мин промораживание в термоэлектрическом термостате ТЖР-02/-20 («Интерм», Россия). В качестве критерия холодоустойчивости использовали температуру гибели 50% палисадных клеток паренхимы (ЛТ50), определяемую по деструкции хлоропластов и коагуляции цитоплазмы (Дроздов и др., 1976).

Содержание крахмала и витамина С в клубнях определяли удельно-весовым способом (Пршцепина, 2007) и методом Мурри (Воскресенская и др., 2008).

Определение содержания и состава жирных кислот общих липидов проводили методом газожидкостной хроматографии (Цыдендамбаев, Верещагин, 1980; Пчелкин и др., 2001) на приборе «Хроматэк Кристалл-5000.1» (Россия).

Наличие и уровень экспрессии R генов (генов устойчивости к нематоде HI и Grol-4) и COR гена (гена холодоустойчивости сг7) в листьях анализировали методом аллель-специфической ПЦР и ПЦР в режиме реального времени.

Паразитологические методы. Жизнеспособность личинок нематоды определяли по методу Шеферда (Shepherd, 1962). Заражение растений осуществляли цистами нематоды путем внесения их в прикорневую зону через углубления, сделанные на поверхности песка. Зараженность растений нематодой оценивали по численности самок нового поколения. Для этого цисты выделялись из песчаной культуры методом Сейнхорста (Seinhorst, 1964). Отбор почвенных образцов на экспериментальных участках в полевом опыте проводили согласно «Инструкции по выявлению бледной и золотистой картофельных нематод и мерам борьбы с ними» (1988).

Данные обработаны с использованием стандартных статистических методов. На рисунках и в таблицах приведены средние арифметические значения из 2-3-х независимых опытов и их стандартные ошибки. Достоверность различий между средними оценивали с помощью критерия Стьюдента (при Р < 0,05).

ГЛАВА 3. Реакция растений картофеля на кратковременные ежесуточные снижения температуры и заражение нематодой

Устойчивость растений. Низкотемпературные обработки повысили холодоустойчивость как у устойчивого, так и у восприимчивого к заражению нематодой сорта картофеля (рис. 1). При этом прирост устойчивости после кратковременных низкотемпературных воздействий был на 2° выше,

чем после постоянного действия низкой температуры и более длительное время сохранялся на высоком уровне в последействии (рис. 2), что согласуется с ранее полученными данными для других видов растений (Зувоеуа а а1., 2005). Заражение нематодой восприимчивого сорта картофеля способствовало повышению его холодоустойчивости, причем в сочетании с кратковременными низкотемпературными обработками наблюдался аддитивный эффект (рис. 2).

« -6

X -II)

Сударыня

Сорт

Нсвский

2 <•> -10

=1 На

0 14 21 28

Сутки после эараже«ия

Шпнт ЩКоктроль+зарэж, ■ ДРОП+зараж.ЦпнТ+эарз*

Рис. 2. Прирост холодоустойчивости восприимчивого к заражению нематодой с. Невский в последействии кратковременных (ДРОП) и постоянных (ПНТ) снижений температуры и при заражении нематодой

Рис. 1. Холодоустойчивость устойчивого (а) и восприимчивого (б) к заражению нематодой сортов картофеля при кратковременном (ДРОП) и постоянном (ПНТ) действии низкой закаливающей температуры (5°С).

1 - контроль, 2 - ДРОП, 3 - ПНТ

Анализ заражения растений нематодой показал, что количество цист у растений устойчивого к заражению нематодой с. Сударыня не превышало исходного уровня заражения (10 цист/раст.) (рис. За), что свидетельствует об отсутствии размножения нематоды вследствие развития реакции сверхчувствительности. В то же время на корнях контрольных растений восприимчивого с. Невский средний уровень заражения превысил 100 цист/раст. Однако ДРОП-обработка растений этого сорта снизила уровень заражения на 75% (рис. 36). Аналогичный эффект отмечен и при постоянном действии низкой температуры, хотя уровень заражения по сравнению с контролем снизился только на 25% (рис. 36). Эффект снижения заражения отмечался только в том случае, когда ДРОП-обработку растений проводили до заражения. Низкотемпературная обработка растений после заражения нематодой не оказала влияния на процессы размножения паразита: количество цист на корнях растений, обработанных ДРОП и ПНТ, было сопоставимо с контролем (рис. 36).

температурная обработка температурная обработка

до заражения

после заражения

. 100

о «

к 60 о

о 40 о

О 20

/ 2 3

100 S0 60 40 20

ли

rf]

•tl

100 80 60 40 20

Сударыня

Невский

Сорт

Рис. 3. Уровень заражения нематодой устойчивого (а) и восприимчивого (б) к заражению нематодой сортов картофеля при кратковременном (ДРОП) и постоянном (ПНТ) действии низкой закаливающей температуры (5°С). Исходный уровень заражения - 10 цист/раст.

1 - контроль, 2 - ДРОП, 3 - ПНТ

Полученные результаты свидетельствуют о развитии у растений картофеля сопряженной устойчивости к низкой температуре и биотрофному паразиту под действием ДРОП.

Рост и развитие растений. Заражение нематодой не повлияло на скорость развития растений обоих сортов, но спустя 3 недели вызвало некоторое торможение роста у растений восприимчивого сорта (рис. 4), что является характерным признаком заражения нематодой (Соловьева и др., 1980). Однако после кратковременной низкотемпературной обработки растения восприимчивого к заражению фитопаразитом сорта проявили реакцию, сходную с устойчивым сортом, и ингибирующий эффект заражения проявился лишь через 45 сут после заражения (рис. 4). Заражение восприимчивых растений не повлияло на накопление биомассы, но изменило соотношение наземных и подземных органов в сторону увеличения доли корней (рис. 5). Последнее обычно происходит преимущественно за счет развития мощных боковых корней при заражении нематодой (Fatemy, Evans, 1986). В то же время при ДРОП-обработке, предшествовавшей заражению, изменения соотношения биомасс надземной части и корней не наблюдали (рис. 5).

С. Сударыня Контроль

—-----здоровые растения

----зараженные растения

1001 80 а« во

у К 20 28 }< 45 Сугки «осле чаралош»

СИЗ надземные органы Е££3 подземные органы

здоровые зараженные растения растения

с. Неяскпй

Контроль

? Н 2Н И 45

Сути! «чае адр.'кснк*

2П 2К .15 45 касэармсши

I*. Нсвскт! 100|

30'

Рис. 4. Влияние заражения нематодой на высоту растений устойчивого (а) и восприимчивого (б) к заражению нематодой сортов картофеля

здоровые зараженные эдороаыа зараженные растения растения растения растения

Рис. 5. Влияние заражения нематодой на соотношение биомассы надземных и подземных органов устойчивого (а) и восприимчивого (б) к заражению нематодой сортов картофеля (45-е сут после заражения)

Таким образом, ДРОП-обработка способствовала уменьшению негативного влияния заражения на ростовые процессы у растений.

Состояние фотосинтетического аппарата. Заражение не оказало влияния на содержание пигментов в листьях устойчивого сорта, но вызвало повышение уровня зеленых пигментов к 20-м суткам у восприимчивых растений (рис. 6). В этот период отмечено также повышение функциональной активности ФСП (рис. 7). Вероятно, такая реакция обусловлена характером взаимоотношений между растением и паразитом. Личинки нематоды на ранних этапах развития (до 20-х сут) активно потребляют питательные вещества из растения-хозяина, что, по принципу обратной связи, может поддерживать фотосинтетическую функцию (Соловьева и др., 1980). При переходе паразита к процессу размножения (20-45-е сутки), его трофическая зависимость от растения-хозяина снижается, что приводит к проявлению негативного влияния заражения. У ДРОП-обработанных растений при заражении отмечено снижение содержания зеленых пигментов к 20-м суткам, после чего их содержание восстанавливается до уровня контроля (рис. 6).

Киїїгршь

130 120 110 100

даси

0 2: 29 45 О

Сутки юс« зараженая

- здоровье растения----зараженные растения

го

Рис. 6. Влияние заражения нематодой на содержание зеленых пигментов в листьях устойчивого (а) и восприимчивого (б) сортов картофеля (с. Сударыня: 100% = 9,5 мг/г сух. массы для контроля; с. Невский: 100% = 9,9 мг/г сух. массы для контроля и 10,1 мг/г сух. массы для ДРОП)

В реакции фотосинтетического аппарата на заражение нематодой у растений картофеля, обработанных ДРОП, можно выделить два этапа: первый (до трех недель), когда отсутствуют видимые нарушения на уровне фотохимических реакций, вызванные заражением, и второй этап (до полутора месяцев), когда выявляются нарушения в работе фотосинтетического аппарата (рис. 7).

а «о 20 а

с. Сударыня Контроль

Контроль

с. Неясний

0 » 48

Сутки пост заражения - здоровые расгвми» - - -

ВРОТ

Рис. 7. Влияние заражения нематодой на величину реального квантового выхода ФСІІ (ФФСІІ) в листьях устойчивого (а) и восприимчивого (б) сортов картофеля (с. Сударыня: 100% = 0,671 для контроля; с. Невский ФФСІІ; 100% = 0,703 для контроля и 0,714 для ДРОП)

Полученные результаты, с нашей точки зрения, обусловлены высоким метаболическим статусом растений при действии ДРОП, связанным с повышением уровня гексоз (Марковская и др., 2010). С одной стороны гексозы в условиях заражения способны оказывать ингибирующее влияние на активность генов, ответственных за биосинтез (Bilgin et al., 2010) и/или активируют гены деградации фотосинтетических пигментов (Kariola et al, 2005), что, вероятно, может приводить к снижению их содержания. С другой стороны, высокий уровень гексоз позволяет растениям находиться в активном функциональном состоянии, что, по-видимому, может способствовать росту и развитию растения при паразитировании на нем личинок нематоды.

Жирнокислотный состав общих липидов. Установлено, что исследуемые сорта на фоне сходного качественного жирнокислотного состава общих липидов листьев имеют количественные различия в содержании некоторых жирных кислот (ЖК). Так, для растений устойчивого к заражению сорта по сравнению с восприимчивым характерно более высокое содержание ненасыщенных кислот, а именно 18:2(п-6) и 18:3(п-3), и низкий уровень насыщенных ЖК (рис. 8). Согласно современным исследованиям (Kachroo et al., 2004; Walters et al., 2004) жирнокислотный состав во многом определяет устойчивость растений к заражению фитопатоге-нами, в частности, низкое содержание 18:1(п-9) кислоты и высокий уровень 18:2(п-6) и 18:3(п-3) кислот способствуют активации R генов (генов устойчивости), ответственных за распознавание внедрения паразита и развитие реакции сверхчувствительности, а также принимают участие в формировании системной приобретенной устойчивости за счет активации салицил-зависимых защитных PR генов (Upchurch, 2008). Таким образом, основываясь на полученных результатах и литературных данных, можно предположить, что количественные различия в жирнокислотном составе общих липидов между сортами обусловлены различной их устойчивостью к паразиту. Кроме того, выявлено отсутствие изменений жирнокислотного состава растений устойчивого к заражению сорта при действии пониженных температур, что связано с высоким уровнем ненасыщенности общих липидов. Полученный результат подтверждается данными литературы, свидетельствующими о том, что растения устойчивые к заражению паразитами являются устойчивыми и к действию низкий температур (Gaudet et al., 2011).

Нами показано, что ДРОП-обработка восприимчивых растений вызвала повышение ненасыщенных жирных кислот до уровня сопоставимого с устойчивым сортом. Таким образом, кратковременные ежесуточные снижения температуры за счет снижения 18:0 и 18:1(п-9) кислот и повышения 18:2 (п-6) и 18:3(п-3) ЖК может способствовать поддержанию

структурно-функциональной стабильности мембран хлоропластов (Liu et al., 2008) и митохондрий (Чиркова, 1997) в условиях действия пониженных температур, и подготавливают растения к последующему заражению нематодой, за счет активации R генов, что позволяет им воспринимать внедрение паразита и развивать защитные реакции.

Рис. 8. Содержание (%) насыщенных и ненасыщенных ЖК липидов в листьях устойчивого (а) и восприимчивого (б) к заражению нематодой сортов картофеля

Таким образом, процессы, которые возникают в результате перехода от умеренных к субоптимальным температурам, не оказывающим повреждающего действия на растения, обеспечивают предварительную обработку (прай-минг) растений и подготавливают их к последующим стрессовым условиям

Как правило, активация защитных реакций у растения является энергозатратным процессом, что сказывается на снижении его жизнеспособности (Bolton, 2009; Alcázar, Parker, 2011). Именно такую реакцию мы наблюдали в нашем исследовании по ряду физиологических показателей у растений восприимчивого сорта, в частности торможение роста растений и снижение биомассы надземных органов. В то же время заражение нематодой растений устойчивого сорта не вызвало каких-либо нарушений в физиологических реакциях растений. Интересно, что после кратковременных низкотемпературных обработок растения восприимчивого к заражению фитопаразитом сорта проявили реакцию по целому комплексу физиологических и биохимических показателей, сходную с устойчивым сортом. В частности, ДРОП-обработка позволила в условиях заражения сохранить ростовые процессы и соотношение биомасс надземных и подземных органов на уровне контроля, а также способствовала повышению активности ФСИ. Кроме того, кратковременные ежесуточные

снижения температуры восприимчивых растений изменили соотношение жирных кислот до уровня, сопоставимого с таковым у устойчивых растений, что обусловило не только поддержание жидкостности мембран, необходимой для устойчивости к низким температурам, но и подготовку растения к последующему заражению нематодой за счет участия ЖК в сигнальных путях, ведущих к активации генов устойчивости.

ГЛАВА 4. Механизмы кросс-адаптации растений картофеля

Установлено, что не только постоянное низкотемпературное воздействие, но и кратковременные периодические снижения температуры вызвали экспрессию COR гена с/7 в листьях картофеля (рис. 9). Причем, если для достижения максимального уровня экспрессии гена ci7 при ПНТ требовалось 72 ч низкотемпературного воздействия (Berkel et al., 1994; Kirch et al., 1997), то при периодической кратковременной низкотемпературной обработке подобный эффект достигался уже при 12-часовом суммарном действии низкой температуры (6 сут по 2 ч).

Сударыня Невский

Сорт

Рис. 9. Изменение уровня экспрессии COR гена «7 при кратковременном (ДРОП) и постоянном (ПНТ) действии низкой закаливающей температуры (5°С) в листьях устойчивого (с. Сударыня) и восприимчивого (с. Невский) к заражению нематодой сортов картофеля. Уровень экспрессии генов у контрольных растений (при 23 °С) принят за единицу

1 - ДРОП, 2 - ПНТ

Устойчивость растений картофеля к заражению нематодой опосредуется двумя R генами - III и Grol-4 (Skupinova et al., 2002, Gebhardt et al., 2006). Проведенный аллель-специфический ПЦР анализ показал присутствие в

генотипах устойчивого и восприимчивого растений генов HI и Grol-4. Однако, если у растений устойчивого сорта данные гены находятся в активном состоянии и экспрессируются на низком уровне, что является необходимым для быстрого развития защитных реакций при внедрении паразитов (Williamson et al, 2006), то у восприимчивого сорта они неактивны, в результате чего растения подвержены заражению (Skupinova et al., 2002) (табл. 1).

Таблица 1

Уровень экспрессии генов устойчивости HI и Grol-4 в листьях устойчивого (с. Сударыня) и восприимчивого (с. Невский) сортов картофеля по сравнению с экспрессией гена актина при 23°С

Ген Уровень экспрессии, отн. ед.

с. Сударыня с. Невский

HI 0,100±0,030 0

Grol-4 0,060±0,050 0

Нами установлено, что ДРОП-обработка восприимчивых к заражению растений повышает уровень экспрессии гена Н1 в листьях. В то же время экспрессия гена Сго1-4 не изменяется (рис. 10)

1,5

0.5

(«О

I---

2,5

1,5

0,5

(5)

1 щ

Сударыня

Сорт

Сударыня Невский

Рис. 10. Изменение уровня экспрессии генов устойчивости Н1 (а) и йго 1-4 (б) при кратковременном (ДРОП) и постоянном (ПНТ) действии низкой закаливающей температуры (5°С) у устойчивого (с. Сударыня) и восприимчивого (с. Невский) к заражению сортов картофеля. Уровень экспрессии генов у контрольных растений (при 23°С) принят за единицу

1 - ДРОП, 2 - ПНТ

Таким образом, проведенное исследование показало, что кратковременные ежесуточные низкотемпературные воздействия вызывают эффект кросс-адаптации, в основе которого лежат молекулярные механизмы, свя-

занные с повышением экспрессии гена устойчивости к нематоде Н1. Этот ген кодирует рецепторные белки, функции которых заключаются в распознавании метаболитов нематоды и активации сигнальных систем, направленных на запуск защитных реакций, в том числе реакции сверхчувствительности (Воронкова и др., 2007; Наттопё-КоБаск, Капуика, 2007).

ГЛАВА 5. Практическое применение предпосадочной обработки клубней картофеля кратковременными снижениями температуры для повышения продуктивности и качества урожая при заражении нематодой

Предпосадочная ДРОП-обработка клубней более чем в 2 раза повысила устойчивость растений к заражению нематодой: заражение контрольных растений, высаженных в поле со средним уровнем заражения почвы нематодой, составило 600 цист/раст., обработанных ДРОП - 263 цисты/раст., способствовала повышению накопления биомассы надземных и подземных органов на 15 и 20%, соответственно, а также привела к увеличению на 27% продуктивности (табл. 2), преимущественно за счет изменения фракционного состава клубней в сторону преобладания крупной и средней фракции (рис. 11).

Таблица 2

Влияние предпосадочной ДРОП-обрабогки клубней на продуктивность

картофеля

Вариант Число клубней с куста, шт. Масса клубней с куста, г Масса одного клубня, г

Контроль 11±1 293±32,4 26,6±2,3

ДРОП 10±1 400±34,2 36,2±5,4

Рис. 11. Влияние предпосадочной ДРОП-обработки клубней картофеля на фракционный состав клубней картофеля

1 - мелкие клубни (<30 мм в диаметре), 2 -средние клубни, 3 - крупные клубни (>45 мм )

Одними из основных показателей качества клубней являются содержание крахмала и витамина С. Известно, что заражение нематодой вызывает снижение их содержания (Соловьева и др., 1987). В ходе нашего исследования было установлено, что предпосадочная обработка клубней картофеля кратковременными ежесуточными снижениями температуры в

условиях зараженной нематодой почвы привела к увеличению содержания крахмала и витамина С в 1,4 и 3 раза, соответственно, по сравнению с контрольными растениями.

Таким образом, предпосадочная обработка клубней кратковременными ежесуточными снижениями температуры при выращивании на зараженных нематодой почвах повышает продуктивность, улучшает качество урожая за счет увеличения содержания крахмала и витамина С в клубнях, обеспечивая, тем самым, поддержание на высоком уровне пищевой ценности картофеля для человека, и может быть рекомендована для выращивания картофеля на зараженных нематодой полях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Растения подвергаются комплексному действию факторов среды. Отсутствие у большинства из них способности к передвижению с целью избегания неблагоприятных воздействий внешней среды требует наличия адаптивных программ роста и развития в изменяющихся условиях произрастания. Большинство исследований до настоящего времени были сконцентрированы на изучении влияния на растения длительного действия низких температур (Александров, 1975; Удовенко, Гончарова, 1982; Кислюк, 1985; Титов, 1989; Кузнецов, 1992; Войников и др., 2004; Трунова, 2007; Guy, 1990; Thomashow, 1999; Waner, Junttila, 1999; Pienfield, 2005). Однако даже небольшие колебания температуры могут оказать существенное влияние на рост и развитие растений (Franklin, 2010; McCIung, Davis, 2011). Так, перепад температуры всего в 4°С приводит к переключению циркадных часов у растений (Somers et al., 1998). Согласно прогнозам изменения климата суточные температурные флуктуации будут усиливаться (IPCC, 2007), особенно в ранневесенний период (Филатов и др., 2006). В связи с этим, особую важность приобретает проблема изучения не только влияния экстремальных температурных условий, вызывающих у растений повышение устойчивости, но и небольших колебаний суточной температуры.

Взаимовлиянию абиотических и биотических факторов в литературе уделяется много внимания. Абиотический стресс, например озон, усиливает устойчивость к заражению (Park et al., 2001). Однако в большинстве случаев длительное воздействие стрессового абиотического фактора, такого как засуха или нарушение минерального питания, приводит к ослаблению защиты и усиливает восприимчивость растений к патогенам (Grodzhi et al., 2009). Устойчивость к комбинациям различных стрессовых факторов является комплексным процессом, включающим множественные сигнальные пути (Mittler, 2006), и, в частности, одним из ключевых факторов среды, влияющим на активацию защитных путей у растений, является температура (Alcázar, Parker, 2011). Нами

установлено, что экспериментальные воздействия, включающие обработку кратковременными ежесуточными снижениями температуры (ДРОП), вызывают повышение устойчивости к заражению нематодой восприимчивого сорта картофеля. Это дает основание утверждать, что ДРОП-обработка выполняет роль прайминга для растений и делает их более устойчивыми к последующему заражению фитопаразитом. Мобилизацию защитных функций растительного организма, вызванную праймингом, часто связывают с выработкой у растений иммунитета или стресс-устойчивости (Conrath, 2011). И хотя данный феномен известен давно, молекулярные основы прайминга у растений изучены недостаточно. Нами впервые установлено, что ДРОП воздействия привели к экспрессии гена HI - одного из R генов, ответственных за развитие реакции сверхчувствительности и участвующих в повышении устойчивости к заражению нематодой. Согласно одной из гипотез о молекулярном механизме прайминга у растений, активацию защитных генов Moiyr вызывать структурные изменения (ремоделирование) хроматина (Bruce et al., 2007). Так, недавно установлено, что замена гистона Н2А на вариацию H2A.Z является важной в регуляции экспрессии защитных салицил-зависимых PR генов у арабидопсиса (March-Diaz et al., 2008). Структурные изменения в хроматине, по-видимому, служат своеобразной «памятью о прайминге» (van der Burg, Takken, 2009) и способствуют развитию системной устойчивости у растений (Jaskiewicz et al., 2011). Кроме того, именно ремоделирование хроматина, в частности, замена гистона Н2А на вариацию H2A.Z, играет ключевую роль в восприятии растением температурных флуктуации (Kumar, Wigge, 2010). Вышесказанное позволяет нам высказать предположение о том, что в качестве одного из возможных молекулярных механизмов, посредством которого сгенерированные температурными перепадами (ДРОП-обработкой) сигналы инициируют иммунные отклики у растений картофеля в ответ на заражение нематодой, может служить ремоделирование хроматина.

В целом, полученные в результате проведенного исследования экспериментальные данные позволили выявить общие закономерности в реакции ДРОП-обработанных растений на последующее заражение нематодой, тем самым, углубляя и расширяя знания о механизмах устойчивости растений к действию факторов разной природы.

ВЫВОДЫ

1. Кратковременные ежесуточные снижения температуры (ДРОП) способствуют уменьшению негативного влияния заражения на ростовые процессы и позволяют поддерживать соотношение массы надземных и подземных органов на уровне контроля.

2. Обработка растений кратковременными ежесуточными снижениями температуры снижает содержание хлорофиллов в период активного питания личинок нематоды, что обусловлено развитием защитных реакций в ответ на заражение.

3. В реакции фотосинтетического аппарата на заражение нематодой у растений картофеля, обработанных ДРОП, можно выделить два этапа: первый - до трех недель, когда отсутствуют видимые нарушения фотохимических реакций, что свидетельствует о поддержании растений в функционально активном состоянии, и второй - до полутора месяцев, когда эти нарушения выявляются.

4. ДРОП-обработка растений восприимчивого к заражению сорта увеличивает уровень ненасыщенных жирных кислот до уровня у устойчивого сорта, что обеспечивает повышение холодоустойчивости и подготавливает восприимчивые растения к последующему заражению нематодой, позволяя им распознавать внедрение паразита и развивать защитные реакции.

5. Кратковременные ежесуточные снижения температуры вызывают эффект кросс-адаптации, связанный с повышением холодоустойчивости растений и устойчивости к заражению нематодой. В основе этого явления лежит повышение экспрессии СОЯ гена с17 и Я гена Н1 в листьях картофеля. Эффект снижения заражения нематодой отмечается только в случае, когда ДРОП-обработка предшествует заражению.

6. Предпосадочная ДРОП-обработка клубней картофеля при заражении нематодой почвы увеличивает продуктивность, улучшает качество урожая за счет увеличения содержания крахмала и витамина С в клубнях и может быть рекомендована при выращивании картофеля на зараженных нематодой полях.

7. Таким образом, ДРОП-обработка является для растений праймин-гом, способствующим повышению жизнеспособности растительного организма и активации защитных реакций в ответ на заражение нематодой, приводя к развитию системной устойчивости. Один из возможных молекулярных механизмов ДРОП воздействия на растения включает ремоде-лирование хроматина, которое приводит к активации генов устойчивости.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

В изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Сысоева М. И., Лаврова В. В., Матвеева Е. М., Шерудило Е. Г., Топчиева Л. В. Кросс-адаптация растений картофеля к действию низких температур и заражению картофельной цистообразующей нематодой // Физиология растений. Т. 58, № 6. 2011. С. 853-858.

2. Лаврова В. В., Сысоева М. И., Шерудило Е. Г., Топчиева JI. В., Матвеева Е. М. Экспрессия гена с/7 в листьях картофеля при действии кратковременных ежесуточных снижений температуры // Труды КарНЦ РАН. Серия «Экспериментальная биология». № 3. 2011. С. 73-77.

3. Matveeva Е. М., Sysoeva М. I., Lavrova V. V., Sherudilo Е. Q. Influence of infestation by potato cyst-forming nematode on photosynthetic apparatus of potato plants II Russian Journal ofNematology. № 17 (2). 2009. P. 156-157.

В прочих изданиях:

4. Лаврова В. В., Матвеева Е. М., Шерудило Е. Г., Сысоева М. И. Влияние предпосевной низкотемпературной обработки клубней на развитие растений картофеля в условиях здоровых и инфицированных почв // Тез. докл XV Школы «Актуальные проблемы биологии развития» (Звенигород, 19-24 октября 2008 г ) Звенигород, 2008. С. 55-57.

5. Лаврова В. В., Сысоева М. И., Матвеева Е. М., Шерудило Е. Г. Влияние ежесуточных кратковременных снижений температуры на состояние фотосинтетического аппарата растений картофеля при заражении картофельной цистообразующей нематодой // Тез. докл. Междун. научн. конф. «Физико-химические механизмы адаптации растений к антропогенному загрязнению в условиях Крайнего Севера» (Апатиты, 7-11 июня 2009 г.). Апатиты: ООО «КазМ», 2009. С. 189-191.

6. Лаврова В. В. Состояние фотосинтетического аппарата растений картофеля устойчивого и восприимчивого сортов к Globodera rostochiensis при действии ежесуточных кратковременных снижений температуры // Тез. докл. 13-й Междун. Путинской школы-конференции «Биология - наука XXI века» (28 сентября-2 октября 2009 г., г. Пущино). Пущино, 2009. С. 234.

7. Matveeva Е. М., Sysoeva М. I., Lavrova V. V., Sherudilo Е. G. Influence of infestation by potato cyst-forming nematode on photosynthetic apparatus of potato plants // Abstracts of International Symposium «Nematodes in Tropic Ecosystems» (Ha Noi, Vietnam, 17-21 August, 2009). Hanoi, 2009. P. 23.

8. Sysoeva M., Matveeva E., Sherudilo E., Lavrova V. Potato plant responses to temperature drop and phytonematode invasion // Abstracts of the 5th International conference «Plant and Microbe Adaptation to the Cold» (Aas, Norway, 4-8 December 2009). Aas, 2009. P. 70.

9.Сысоева M. И., Лаврова В. В., Марковская Е. Ф., Матвеева Е. М., Шерудило Е. Г. Влияние ежесуточных кратковременных снижений температуры на состояние фотосинтетического аппарата растений картофеля в условиях заражения картофельной цистообразующей нематодой // Труды КарНЦ РАН. Сер. Экспериментальная биология. № 2. 2010. С. 41-46.

10. Sherudilo Е. G., Sysoeva М. I., Matveeva Е. М., Lavrova V. V. Potato plant responses to the combination of temperature drop and phytonematode invasion // Abstracts of XVII Congress of the Federation of European Societies of Plant Biology (FESPB) (Valencia, Spain, 4-9 July 2010). FESPB, 2010. P. 187-188.

11. Lavrova V. V., Sysoeva M. I., Matveeva E. M., Sherudilo E. G. Effect of temperature drop on potato plant responses to biotrophic pathogen // Abstracts of SEB Annual Main Meeting (Prague, Czesh Republic, 30 June - 3 July, 2010). 2010. P. 358-359.

12. Лаврова В. В., Сысоева М. И., Матвеева Е. M., Шерудило Е. Г., Топчиева Л. В. Кросс-адаптация растений картофеля к действию кратковременных низкотемпературных обработок и заражению картофельной цистообразуюшей нематодой // Тез. докл. Всерос конф. «Растение и стресс». (Москва, 9-12 ноября 2010 г.). М., 2010. С. 213-214.

13. Матвеева Е. М., Сысоева М. И., Шерудило Е. Г., Лаврова В. В. Реакция растений картофеля на кратковременные низкотемпературные воздействия при разных дозах заражения облигатным фитопаразитом // Нематоды естественных и трансформированных экосистем. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2011. С. 78-80.

14. Лаврова В. В., Сысоева М. И., Шерудило Е. Г., Топчиева Л. В., Матвеева Е. М. Экспрессия гена с/7 в листьях картофеля при кратковременных снижениях температуры // Матер, докл. Междунар. конф. «Физиология растений - фундаментальная основа экологии и инновационных биотехнологий» (Нижний Новгород, 4-10 июля 2011 г.). Ч. 2. Нижний Новгород, 2011. С. 402-403.

15. Lavrova V., Sysoeva M., Matveeva E., Sherudilo E., Topchieva L. Cross-adaptation of potato plants to temperature drop and nematode invasion // Abstracts of the 18th Triennial Conference of the European Association for Potato Research (Oulu, Finland, 24-29 July 2011). Helsinki, 2011. P. 141.

16. Matveeva E., Sysoeva M., Sherudilo E., Lavrova V. Temperature drop at early stages of ontogenesis as an effective tool to increase potato plant resistance to obligate parasite invasion // Abstracts of the 18th Triennial Conference of the European Association for Potato Research (Oulu, Finland, 24-29 July 2011). Helsinki, 2011. P. 145.

17. Sysoeva M., Lavrova V., Matveeva E., Sherudilo E. The effects of pre-planting treatments of seed tubers by a temperature drop on the productivity and quality of potato // Abstracts of the 18th Triennial Conference of the European Association for Potato Research (Oulu, Finland, 24-29 July 2011). Helsinki, 2011. P. 139.

Формат 60x84 '/16. Бумага офсетная. Гарнитура «Times». Уч.-изд. л. 1,1. Усл. печ. л.1,3. Подписано в печать 24.03.12. Тираж 100 экз. Изд. № 282. Заказ № 36.

Карельский научный центр РАН Редакционно-издательский отдел 185003, Петрозаводск, пр. А. Невского, 50

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Лаврова, Виктория Витальевна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Влияние суточных переменных температур и заражения на физиодого-биохимические показатели растений.

1.1.1. Рост и развитие.

1.1.2. Фотосинтетический аппарат.

1.1.3. Продуктивность растений.

1.1.4. Жирнокислотный состав липидов.

1.2. Механизмы реакций растений на действие низкой температуры и заражение.

1.2.1. Молекулярные механизмы реакции растений на действие низкой температуры.

1.2.2. Молекулярные механизмы реакции растений на заражение

1.2.3. Сигнальные пути регуляции взаимодействия растений и фитонематод.

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Краткая характеристика объекта исследования.

2.2. Схемы постановки экспериментов.

2.2.1. Эксперименты в камерах искусственного климата.

2.2.2. Эксперименты в полевых условиях.

2.3. Методы исследований.

ГЛАВА 3. РЕАКЦИЯ РАСТЕНИЙ КАРТОФЕЛЯ НА КРАТКОВРЕМЕННЫЕ ЕЖЕСУТОЧНЫЕ СНИЖЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И

ЗАРАЖЕНИЕ НЕМАТОДОЙ.

3.1. Устойчивость растений.

3.2. Рост и развитие растений.

3.3. Состояние фотосинтетического аппарата.

3.4 Жирнокислотный состав общих липидов.

ГЛАВА 4. МЕХАНИЗМЫ КРОСС-АДАПТАЦИИ РАСТЕНИЙ КАРТОФЕЛЯ

4.1. Оценка растений на наличие Я генов.

4.2. Экспрессия Я генов.

4.3. Экспрессия COR гена.

ГЛАВА 5. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ПРЕДПОСАДОЧНОЙ

ОБРАБОТКИ КЛУБНЕЙ КАРТОФЕЛЯ КРАТКОВРЕМЕННЫМИ СНИЖЕНИЯМИ ТЕМПЕРАТУРЫ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПРОДУКТИВНОСТИ И КАЧЕСТВА УРОЖАЯ ПРИ

ЗАРАЖЕНИИ НЕМАТОДОЙ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Реакция растений картофеля на кратковременные низкотемпературные обработки при заражении нематодой: физиолого-биохимический аспект"

Актуальность проблемы. Растения в природе постоянно подвергаются действию широкого круга стрессовых факторов - абиотических и биотических. В связи с этим проблема адаптации к комплексному действию факторов разной природы является одной из важных в физиологии растений и находится в фокусе многих современных научно-исследовательских программ. Среди факторов, воздействующих на растения, особое место занимают температура и заражение паразитами.

Выращивание растений картофеля на Севере происходит в условиях нестабильного температурного режима, характеризующегося резкими колебаниями температур в суточном цикле. Помимо этого растения на ранних этапах онтогенеза подвержены заражению различными видами патогенов. В настоящее время одним из наиболее распространенных и высоковредоносных паразитов картофеля является эндопаразит корневой системы -картофельная цистообразующая нематода (Globodera rostochiensis Woll.), снижающая урожай на 30-60% и ухудшающая качество клубней (Тихонова и др., 1999; Матвеева, 2004).

В процессе эволюции растения выработали защитные механизмы, позволяющие им противостоять неблагоприятным воздействиям окружающей среды. Так, формирование низкотемпературной устойчивости растений обеспечивается изменениями в экспрессии генов, в частности, COR генов (Колесниченко, Войников, 2003; Трунова, 2007; Thomashow, 1998). Существенное значение имеют изменения степени ненасыщенности жирных кислот липидов, которые позволяют поддерживать текучесть мембран и предотвращать фазовый переход липидов (Лось, 2001; Lyons, Raison, 1973). Не вызывает сомнений и существенная роль фотосинтеза для адаптации растений к низким температурам (Levitt, 1980; Суворова, 2009). В развитии устойчивости к паразитам важную роль играют гены устойчивости (R гены) и метаболический статус растения (Williamson et al., 1996; Huang, 2004). Известно, что температура способна изменять иммунный ответ растений на заражение, но молекулярные механизмы остаются пока мало изученными.

Несмотря на большое количество экспериментальных данных, подтверждающих функционирование в растениях общих систем (механизмов) устойчивости к двум или нескольким факторам различной природы (Кузнецов и др., 1990), механизмы кросс-адаптации, в частности, к действию низкотемпературных обработок и заражению обли-гатным паразитом, остаются до сих пор не исследованными. В литературе представлены многочисленные данные по влиянию ежесуточных кратковременных снижений температуры на морфометрические показатели растений, а также показана их роль в повышении холодоустойчивости (Марковская, Сысоева, 2004; Мое, Heins, 2000). Однако данные о реакциях растений картофеля на комплексное действие кратковременных ежесуточных снижений температуры и заражение нематодой отсутствуют.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить влияние ДРОП на процессы роста и развития растений при заражении G. rostochiensis;

2. Исследовать влияние ДРОП на состояние фотосинтетического аппарата растений при заражении G. rostochiensis;

3. Изучить изменение содержания и состава жирных кислот общих липидов в листьях растений при действии ДРОП;

Научная новизна работы. В результате проведенного исследования получены новые оригинальные данные, углубляющие представления о реакции растений картофеля на комплексное действие абиотического и биотического факторов. Впервые показано, что ежесуточные кратковременные ежесуточные снижения температуры вызывают эффект кросс-адаптации, связанный с повышением холодоустойчивости растений и устойчивости к заражению нематодой. Установлено, что кратковременные периодические низкотемпературные воздействия приводят к экспрессии COR гена с/7 в листьях картофеля и увеличивают уровень ненасыщенности жирных кислот липидов. Впервые установлено, что ДРОП-обработка является для растения праймингом, способствующим повышению его жизнеспособности и активации защитных реакций в ответ на заражение нематодой, приводя к экспрессии гена устойчивости Н1 и развитию системной устойчивости растений.

Выдвинуто предположение, что одним из возможных молекулярных механизмов устойчивости может служить вызываемое суточным температурным перепадом ремоделирование хроматина, которое, в свою очередь, приводит к активации генов устойчивости.

Практическая значимость работы. Результаты могут быть рекомендованы для разработки новых способов повышения устойчивости растений картофеля к заражению нематодой, основанных на применении периодических кратковременных низкотемпературных обработок. Кроме того они могут быть использованы при чтении спецкурсов по физиологии растений и фитонематологии.

Настоящая работа выполнена в лаборатории экологической физиологии растений Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института биологии Карельского научного центра Российской академии наук (ИБ КарНЦ РАН) в период прохождения аспирантской подготовки (2008-2011 гг.) в соответствии с планом НИР ИБ КарНЦ РАН, являясь частью плановых тем «Структурно-функциональные аспекты устойчивости и адаптации растений к действию неблагоприятных факторов внешней среды» (№ гос. регистрации 01.2.00 851647) и «Физиолого-биохимические и молекулярно-генетические механизмы реакции растений на действие неблагоприятных температур и тяжелых металлов» (№ гос. регистрации 01201166444), а также частично поддержана грантами РФФИ № 08-04-98833-рсевер, № 10-04-00097а и проекта ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. (№ г.к. П1299).

Благодарности. Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю д.б.н., доценту М.И. Сысоевой и научному консультанту к.б.н., с.н.с. лаборатории паразитологии растений и животных ИБ КарНЦ РАН Е.М. Матвеевой за постоянное внимание и поддержку на всех этапах работы, чл.-корр. РАН А.Ф. Титову за ценные советы и замечания при написании диссертации, к.б.н. Е.Г. Шерудило и Л.В. Топчиевой за помощь в проведении экспериментальной работы. Особая благодарность директору ГНУ «Карельская государственная сельскохозяйственная опытной станции Россельхозакадемии», д.б.н. З.П. Котовой за предоставление посадочного материала.

Заключение Диссертация по теме "Физиология и биохимия растений", Лаврова, Виктория Витальевна

ВЫВОДЫ

2. Обработка растений кратковременными ежесуточными снижениями температуры снижает содержание зеленых пигментов в период активного питания личинок нематоды, что обусловлено развитием защитных реакций в ответ на заражение.

5. Кратковременные ежесуточные снижения температуры вызывают эффект кросс-адаптации, связанный с повышением холодоустойчивости растений и устойчивости к заражению нематодой. В основе этого явления лежит повышение экспрессии COR гена с/7 и R гена Н1 в листьях картофеля. Эффект снижения заражения нематодой отмечается только в случае, когда ДРОП-обработка предшествует заражению.

7. Таким образом, ДРОП-обработка является для растений праймингом, способствующим повышению жизнеспособности растительного организма и активации защитных реакций в ответ на заражение нематодой, приводя к развитию системной устойчивости. Один из возможных молекулярных механизмов ДРОП воздействия на растения включает ремоделирование хроматина, которое приводит к активации генов устойчивости.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Растения подвергаются комплексному действию факторов среды. Отсутствие у большинства из них способности к передвижению с целью избегания неблагоприятных воздействий внешней среды требует наличия адаптивных программ роста и развития в изменяющихся условиях произрастания. Большинство исследований до настоящего времени были сконцентрированы на изучении влияния на растения длительного действия низких температур (Александров, 1975; Удовенко, Гончарова, 1982; Кислюк, 1985; Титов, 1989; Кузнецов, 1992; Войников и др., 2004; Трунова, 2007; Guy, 1990; Thomashow, 1999; Waner, Junttila, 1999; Penfield, 2005). Однако даже небольшие колебания температуры могут оказать существенное влияние на рост и развитие растений (Franklin, 2010; McClung, Davis, 2010). Так, перепад температуры всего в 4°С приводит к переключению циркадных часов у растений (Somers et al., 1998). Согласно прогнозам изменения климата суточные температурные флуктуации будут усиливаться (IPCC, 2007), особенно в ранневесенний период (Филатов и др., 2003). В связи с этим, особую важность приобретает проблема изучения не только влияния экстремальных температурных условий, вызывающих у растений повышение устойчивости, но и небольших колебаний суточной температуры.

Взаимовлиянию абиотических и биотических факторов в литературе уделяется много внимания. Абиотический стресс, например озон, усиливает устойчивость к атаке патогена (Park et al., 2001). Однако в большинстве случаев длительное воздействие стрессового абиотического фактора, такого как засуха или нарушение минерального питания, приводит к ослаблению защиты и усиливает восприимчивость растений к патогенам (Grodzhi et al., 2009). Устойчивость к комбинациям различных стрессовых факторов является комплексным процессом, включающим множественные сигнальные пути (Mittler, 2006), и, в частности, одним из ключевых факторов среды, влияющим на активацию защитных путей у растений, является температура (Alcázar, Parker, 2011). Нами установлено, что экспериментальные воздействия, включающие обработку кратковременными ежесуточными снижениями температуры (ДРОП), вызывают повышение устойчивости к заражению нематодой восприимчивого сорта картофеля. Это дает основание утверждать, что ДРОП-обработка выполняет роль прайминга для растений и делает их более устойчивыми к последующему заражению фитопаразитом.

Мобилизацию защитных функций растительного организма, вызванную праймингом, часто связывают с выработкой у растений иммунитета или стресс-устойчивости (Conrath, 2011). И хотя данный феномен известен давно, молекулярные основы прайминга у растений изучены недостаточно. Нами впервые установлено, что ДРОП воздействия привели к экспрессии гена HI - одного из R генов, ответственных за развитие реакции сверхчувствительности и участвующих в повышении устойчивости к заражению нематодой. Согласно одной из гипотез о молекулярном механизме прайминга у растений активацию защитных генов могут вызывать структурные изменения (ремоделирование) хроматина (Bruce et al., 2007). Так, недавно установлено, что замена гистона Н2А на вариацию H2A.Z является важной в регуляции экспрессии салицил-зависимых генов у арабидопсиса (March-Diaz et al., 2008). Структурные изменения в хроматине, по-видимому, служат своеобразной «памятью о прайминге» (van der Burg, Takken, 2009) и способствуют развитию системной устойчивости у растений (Jaskiewicz et al., 2011). Кроме того, именно ремоделирование хроматина, в частности, замена гистона Н2А на вариацию H2A.Z, играет ключевую роль в восприятии растением температурных флуктуаций (Kumar, Wigge, 2010). Вышесказанное позволяет нам высказать гипотезу о том, что в качестве одного из возможных молекулярных механизмов, посредством которого сгенерированные температурными перепадами (ДРОП-обработкой) сигналы инициируют иммунные отклики у растений картофеля в ответ на заражение нематодой, может служить ремоделирование хроматина.

Как правило, активация защитных реакций у растения является энергозатратным процессом, что сказывается на снижении его жизнеспособности (Bolton, 2009; Alcázar, Parker, 2011). Именно такую реакцию мы наблюдали в нашем исследовании по ряду физиологических показателей у растений восприимчивого сорта, в частности уменьшение высоты растений со снижением биомассы надземных органов. В то же время заражение нематодой растений устойчивого сорта не вызвало каких-либо деструктивных нарушений в физиологических реакциях растений. Интересно, что после кратковременной низкотемпературной обработки растения восприимчивого к заражению фитопаразитом сорта проявили реакцию по целому комплексу физиологических и биохимических показателей, сходную с устойчивым сортом. В частности, ДРОП-обработка позволила в условиях заражения сохранить ростовые процессы и соотношение биомасс надземных и подземных органов на уровне контроля, а также способствовала повышению активности ФСН и интенсивности фотосинтеза.

Кроме того, кратковременная низкотемпературная обработка восприимчивых растений изменила соотношение жирных кислот соответствующее устойчивым растениям, что обусловило не только поддержание жидкостности мембран, необходимую для устойчивости к низким температурам, но и подготовку растения к последующему заражению нематодой, позволяя им распознавать внедрение паразита и развивать ответные защитные реакции. Следует обратить внимание на то, что, повышая экспрессию COR гена с/7, ДРОП-обработка способствовала повышению холодоустойчивости растений, которая сохранялась в последействии в течение длительного времени и сопровождалась устойчивостью к заражению фитопаразитом, что свидетельствует о развитии кросс-адаптации.

Таким образом, процессы, возникающие в результате перехода от умеренных к субоптимальным температурам, которые сами по себе не оказывают повреждающего действия на растения, обеспечивают предварительную обработку (прайминг) растений и подготавливают их к последующим стрессовым условиям.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Лаврова, Виктория Витальевна, Петрозаводск

1. Аксенова Н.П., Константинова Т.Н., Ложникова В.Н., Голяновская С.А., Сергеева Л.И. Влияние длины дня и фитогормонов на клубнеобразование у картофеля в культуре in vitro II Физиология растений. 2009. Т 56. № 4. С. 500-508.

2. Александров В.Я. Клетки, макромолекулы и температура. Л.: Наука, 1975. 330 с.

3. Анисимов A.A., Фузина Е.К., Добрякова Л.А., Лиховидова Е.В. Суточная периодичность передвижения ассимилятов // Доклады АН СССР. 1962. Т. 146. С. 1441-1444.

4. Антонова В.В., Маркова Л.В., Нюппиева К.А. Некоторые особенности жирнокислотного состава липидов в листьях растений семейства Solanaceae И Тез. докл. конф. «Соврем, проблемы эволюц. Биохимии и происхождения жизни». Петрозаводск, 1984. С. 91-94.

5. Баранов В.Д., Устименко Г.В. Мир культурных растений. Справочник / Изд-во: Мысль, 1994. 483 с.

6. Бернштейн И.Я., Каминский Ю.Л. Спектрофотометрический анализ в органической химии / Л.: Химия, 1986. 199 е.

7. Войников В.А., Боровский Г.Б., Колесниченко A.B., Рихванов Г.Е. Стрессовые белки растений / Иркутск: Изд-во института географии СО РАН, 2004. 141 с.

8. Воскресенская О.Л., Трошева Н.П., Скочилова Е.А. Физиология растений: Учебное пособие / Йошкар-Ола: Map. гос. ун-т., 2008. 148 с.

9. Груздева Л.И., Матвеева Е.М. Расширение ареала картофельной цистообразующей нематоды на Северо-Западе России // Труды центра паразитологии. T. XLVI: Биоразнообразие и экология паразитов. 2010. С. 71-80.

10. Демин И.Н. Участие Д12-ацил-липидной десатуразы в формировании устойчивости растений картофеля к гипотермии: Автореф. дисс. . канд. биол. наук. М., 2010.25 с.

11. Дроздов С.Н., Курец В.К., Будыкина Н.П., Балагурова Н.И. Определение устойчивости растений к заморозкам // Методы оценки устойчивости растений к неблагоприятным условиям среды / Л.: изд-во «Колос», 1976. С. 222-228.

12. Ермакова И.П. Физиология растений: Учебник для студ. Вузов / М.: Академия, 2005. 640 с.

13. Ефременко Т.С., Боровикова А.Н., Дудик O.P., Гуськова Л.А., Маковская С.А. Инструкция по выявлению золотистой и бледной картофельных нематод и мерам борьбы с ними // Государственный агропромышленный комитет СССР, 1998. 46 с.

14. Жуковский П.М. Культурные растения и их сородичи. 1971. Изд-во: Колос. 751 с.

15. Зиновьева C.B., Васюкова H.И., Ильинская Л.И., Варламов В.П., Озерецковская О.Л., Сонин М.Д. Влияние хитозана на взаимоотношения в системе растение-паразитические нематоды // Докл. РАН. 1999. Т. 367. №6. С. 845-847.

16. Зиновьева C.B. Молекулярные механизмы взаимодействия растений и паразитических нематод: теоретические и прикладные аспекты // Паразитические нематоды растений и насекомых / Под ред. Сонина М.Д. М.: Наука, 2004. С. 50-85.

17. Инструкция по выявлению золотистой и бледной картофельных нематод и мерам борьбы с ними / М.: Агропромиздат. 1988. 35 с.

18. Кислюк И.М. Адаптивные и деструктивные реакции растительных клеток на изменение температуры. Автореф. дис. д.б.н. Л., 1985. 40 с.

19. Колесниченко A.B., Войников В.К. Белки низкотемпературного стресса / Отв. ред. В.К. Войников / Иркутск: Арт-Пресс, 2003. 196 с.

20. Колупаев Ю.Е., Карпец Ю.В. Активные формы кислорода при адаптации растений к стрессовым температурам // Физиология и биохимия культ, растений. 2009. Т. 41. №2. С. 95-108.

21. Корнеев Д.Ю. Информационные возможности метода индукции флуоресценции хлорофилла / К.: Альтпресс, 2002. 188 с.

22. Котова З.П. Эколого-физиологическая характеристика районированных в Карелии сортов картофеля. Автореферат диссер . канд. биол. наук. 2003. 24 с.

23. Коченова Р.П. Об определении параметров динамической модели формирования урожая гречихи // Труды ВНИИ сельскохозяйственной метеорологии. 1986. № 18.С. 53-59.

24. Кравченко A.B. Конспект флоры Карелии / Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2007. 403 с.

25. Кузнецов Вл.В., Хыдыров Б.Т., Рощупкин Б.В., Борисова H.H. Общие системы устойчивости хлопчатника к засолению и высокой температуре // Физиол. раст. 1990. Т. 37. С. 987-996.

26. Кузнецов Вл. Индуцибельные системы и их роль к стрессовым факторам: Автореф. дисс. докт. биол. наук Кишинев, 1992. 74 с.

27. Лось Д.А. Восприятие сигналов биологическими мембранами: сенсорные белки и экспрессия генов // Соросовский Образовательный журнал, 2001. Т. 7. № 9. С. 14-22.

28. Лось Д.А. Молекулярные механизмы холодоустойчивости растений // Вестник РАН. 2005. Т. 75. №4. С. 338-345.

29. Любищев А. А. Дисперсионный анализ в биологии / М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1986.200 с.

30. Маркаров A.M., Головко Т.К., Табаленкова Г.Н. Морфофизиология клубнеобразующих растений / СПб.: Наука, 2001. 208 с.

31. Марковская Е.Ф., Сысоева М.И., Харькина Т.Г., Шерудило Е.Г. Влияние кратковременного снижения ночной температуры на рост и холодостойкость растений огурца // Физиология растений. 2000. Т. 47. № 4. С. 511-515.

32. Марковская Е.Ф., Сысоева М.И. Роль суточного температурного градиента в онтогенезе растений. М.: Наука, 2004. 119 с.

33. Марковская Е.Ф., Сысоева М.И., Шерудило Е.Г. Феномен ежесуточного кратковременного влияния низких закаливающих температур на жизнедеятельность растения // Онтогенез. 2008. Т. 39. № 5. С. 323-332.

34. Марковская Е.Ф., Шерудило Е.Г., Галибина H.A., Сысоева М.И. Роль углеводов в реакции теплолюбивых растений на кратковременные и длительные низкотемпературные воздействия // Физиол. раст. 2010. Т. 57. № 5. С. 687-694.

35. Матвеева М.А., Якубович Т.Н., Попова С.П. Борьба с картофельной нематодой // О методах выявления картофельной нематоды в СССР (материалы симпозиума, Тарту). 1973. С. 11-12.

36. Матвеева Е.М. Диагностика цистообразующих нематод рода Globodera (Nematoda: Tylenchida) // Паразитические нематоды растений и насекомых / Под ред. Сонина М.Д. М.: Наука, 2004. С. 119-136.

37. Медведев П.Ф., Сметанникова А.И. Кормовые растения европейской части СССР: Справочник. / Л.: Колос. Ленингр. отделение, 1981. 336 с.

38. Медведев С.С. Физиология растения: Учебник / СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2004. 336 с.

39. Мелик-Саркисов О.С., Цоглин Л.Н., Венедиктов П.С., Николаева Е.К., Андреенко Т.И., Четвериков А.Г. Фотосинтетический аппарат растений картофеля, инфицированных и свободных отХ-вируса картофеля // Физиология растений. 1987. Т. 34. Вып. 2. С. 380-389.

40. Мельничук Г.Д., Костюк В.И., Куликова Н.Т. Физиология и биохимия картофеля на Кольском севере / Апатиты, 1997. 162 с.

41. Мерзляк М.Н., Чивкунова О.Р., Лехимена Л., Белевич Н.П. Ограничения и дополнительные возможности спектрофотометрического анализа пигментов в экстрактах листьев высших растений // Физиология растений. 1996. Т. 43. № 6, С. 926-936.

42. Мокроносов А.Т. Донорно-акцепторные отношения в онтогенезе растений // Физиология фотосинтеза. М., 1982. С. 235-250.

43. Назаров С.К., Головко Т.К. Распределение ассимилятов у растений картофеля // Серия препринтов научных докладов Коми филиала АН СССР. 1983. № 92. 20с.

44. Назарова Н.В. Вредоносность золотистой картофельной нематоды // Защита и карантин растений. 2003. № 12. С. 34.

45. Нестеренко Т.В., Тихомиров A.A., Шихов В.Н. Индукция флуоресценции хлорофилла и оценка устойчивости растений к неблагоприятным факторам // Журнал общей биологии. 2007. Т. 68. № 6. С. 444-458.

46. Новицкая Г.В., Сальникова Е.Б., Суворова Т.А. Изменение ненасыщенности жирных кислот липидов растений озимой и яровой пшеницы в процессе закаливания // Физиология и биохимия культ. Растений. 1990. Т. 22. С. 257-264.

47. Новицкая Г.В., Суворова Т.А., Трунова Т.И. Липидный состав листьев в связи с холодостойкостью растений томатов // Физиология растений. 2002. Т. 47. № 6. С. 829-835.

48. Палкин Ю.Ф. Влияние температуры воздуха и грунта на рост, развитие и продуктивность огурца в контролируемых условиях фитотрона // Агрофизиологические основы овощеводства в пленочных теплицах в Восточной Сибири. Иркутск, 1986. С.64-92.

49. Покровский A.A. Биохимические методы исследования в клинике. M.: Медицина. 1969. 287 с.

50. Понин И.Я., Гладкая P.M. Порог вредоносности картофельной нематоды // Борьба с картофельной нематодой (материалы симпозиума, Тарту). 1973. с. 37-38.

51. Прищепина Г.А. Технология хранения и переработки продукции растениеводства с основами стандартизации. Часть 1. Картофель, плоды и овощи. Учебное пособие. Барнаул: АГАУ, 2007. С. 21-23.

52. Пчелкин В.П., Кузнецова Э.И., Цыдендамбаев В.Д., Верещагин А.Г. Определение позиционно-видового состава запасных триацилглицеринов растений медом неполного химического деацилирования // Физиология растений. 2001. № 48. С. 809-816.

53. Пшеченков К.А., Зейрук В.Н., Еланский С.Н., Мальцев C.B. Технологии хранения картофеля / Изд-во: Картофелевод, 2007. 192 с.

54. Рийспере У.Р., Рийспере А.Ю. О влиянии некоторых экзогенных факторов на развитие и формирование соотношения полов у картофельной нематоды // Борьба с картофельной нематодой (материалы симпозиума, Тарту). 1973. С. 67-70.

55. Розенцвет O.A. Липидный состав растений как показатель их адаптивных возможностей к различным экологическим условиям. Диссер. . доктора биол. наук. Тольятти, 2006.

56. Рубин А.Б., Арциховская Е.В., Аксенова В.А. Биохимия и физиология иммунитета растений. Высш. школа. 1975. 320 с.

57. Рубин А.Б., Кренделева Т.Е. Регуляция первичных процессов фотосинтеза // Успехи биологической химии. 2003. Т. 43. С. 225-266.

58. Симаков Е.А., Анисимов Б.В., Склярова Н.П., Яшина И.М., Еланский С.Н. Сорта картофеля, возделываемые в России. Ежегодное справочное издание / М.: Агроспас, 2010. 128 с.

59. Симаков E.A., Анисимов Б.В, Склярова Н.П., Яшина И.М., Еланский С.Н. Сорта картофеля, возделываемые в России: ежегодное справочное издание / М.: Агроспас, 2009. 92 с.

60. Соловьёва Г.И., Потаевич Е.В., Кучко JI.A., Васильева А.П. Цистообразующая картофельная нематода и меры борьбы с ней // Петрозаводск: Карелия, 1980. 24 с.

61. Соловьева Г.И., Богданова А.П., Потаевич Е.В., Макарычева И.В., Клыкова В.В. Комплекс мероприятий по защите картофеля от картофельной цистоообразующей нематоды (Методические рекомендации). Петрозаводск: Карельский филиал АН СССР, 1987. С. 13.

62. Спиридонова Е.А. Морфо-физиологические реакции растений на кратковременные снижения температуры в условиях разных фотопериодов. Автореф. дисс. . к.б.н. Санкт-Петербург, 2011. 18 с.

63. Суворова Г.Г. Фотосинтез хвойных пород в условиях Сибири. Новосибирск: Академич. изд-во «ГЕО». 2009. 196 с.

64. Табаленкова Г.Н., Головко Т.К. Продукционный процесс культурных растений в условиях холодного климата / СПб.: Наука, 2010. 231 с.

65. Тектониди И.П., Михалин С.Е. Влияние микроорганизмов на урожайность и качество картофеля // Вопросы картофелеводства. Актуальные проблемы науки и практики. Научные труды ВНИИКХ им. А.Г. Jlopxa, 2006. С. 431-436.

66. Титов А.Ф. Устойчивость активно вегетирующих растений к низким и высоким температурам: закономерности варьирования и механизмы: Автореф. дисс. . докт. биол. наук. М., 1989. 42 с.

67. Тихонова Л.В., Марьяновская М.В., Масюк Ю.А., Яшина И.М. Биоэкологический метод борьбы с глободерозом картофеля эффективное звено интегрированной защиты растений // Аграрная Россия. 1999. № 3А. С. 22-28.

68. Трунова Т.И. Растение и низкотемпературный стресс. М.: Наука, 2007. 54 с.

69. Удовенко Г.В., Гончарова Э.А. Влияние экстремальных условий среды на структуру урожая сельскохозяйственных растений. JL: Гидрометеоиздат, 1982. 144 с.

70. Физиологические и биохимические методы анализа растений: Практикум. -Калининград, 2000. 59 с.

71. Филатов H.H., Назарова Л.Е., Сало Ю.А., Семенов A.B. Динамика и прогноз изменения климата Восточной Фенноскандии // Гидроэкологические проблемы Карелии и использование водных ресурсов / Петрозаводск: Карельский НЦ РАН, 2003. С. 33-39.

72. Цоглин Л.Н., Андреенко Т.Н., Розанов В.В., Мелик-Маркисов О.С., Четвериков А.Г. Фотосинтетический аппарат растений картофеля при длительном действии вирусной инфекции. Физиология растений. Т. 34. Вып.6. 1987. С. 1103-1111.

73. Цыганов Э.П. Метод прямого метилирования липидов после ТСХ без элюирования с силикагеля // Лабораторное дело. 1971. № 8. С. 490-493.

74. Цыдендамбаев В.Д., Верещагин А.Г. Исследование липидов корня сахарной свеклы в связи с функцией сахаронакопления // Физиология растений. 1980. № 27. С. 778-784.

75. Черепанов С.К. Сосудистые растения России и сопредельных государств / СПб.: Мир и семья, 1995. 992 с.

76. Чиркова Т.В. Клеточные мембраны и устойчивость растений к стрессовым воздействиям // Соросовский Образовательный Журнал. 1997. № 9. С. 12-17.

77. Чиркова Т.В. Физиологические основы устойчивости растений: Учебное пособие студентов биологических факультетов вузов / СПб.: СПбГУ, 2002. 244 с.

78. Шакирова Ф.М. Неспецифическая устойчивость растений к стрессовым факторам и ее регуляция / Уфа: Гилем, 2001. 160 с.

79. Шамонин М.Г. Организация мероприятий по выявлению картофельной нематоде и борьбе с ней в СССР // Борьба с картофельной нематодой. Материалы симпозиума. Тарту, 1973. С. 3-5.

80. Adams S.R., Valdes V.M., Fuller D. The effects of day and night temperatures on Chrysanthemum morifolium: investigating the safe limits for temperature integration // J. Hort. Sei. and Biotechio. 2009. V. 84. N 6. P. 604-608.

81. Ahmed N., Abbasi M.W., Shaukat S.S., Zaki M.J. Physiological changes in leaves of mungbean plants infected with Meloidogyne javanica II Phytopathol. Mediterr. 2009. V. 48. P. 262-268.

82. Alcazar R., Parker J.E. The impact of temperature on balancing immune responsiveness and growth in Arabidopsis II Trends in Plant Science. 2011. V. 16. N 12. P. 666-675.

83. Altenbach D., Robatzek S. Pattern Recognition Receptors: From the Cell Surface to Intracellular Dynamics // MPMI. 2007. V. 20. N. 9. P. 1031-1039.

84. Amadioha A.C. Changes in the biochemical composition of stored potato tubers during pathogenesis by Rhizoctonia bataticola //Archives of Phytopathology and Plant Protection. 1999. V. 32. N 2. P. 151-159.

85. Aro E.-M., Hundal T., Carlberg I., Andersson B. In vitro studies on light induced inhibition of photosystem II and D1-protein degradation at low temperatures // Biochim. Biophys. Acta. 1990. V. 1019. P. 269-275.

86. Badea C., Basu S.K. The effect of low temperature on metabolism of membrane lipids in plants and associated gene expression // Plant Omics Journal. 2009. V. 2. N. 2. P. 78-84.

87. Bakken A.K., Moe R. Height and quality control in Christmas begonia by growth-retarding temperature regimes // Acta Agric. Scand. Sect. B, Soil and Plant Sci. 1995. V. 45. P. 283-292.

88. Ballvora A., Hesselbach J., Niewohner J., Leister D., Salamini F., and Gebhardt C. Marker enrichment and high-resolution map of the segment of potato chromosome VII harboring the nematode resistance gene Grol II Mol. Gen. Genet. 1995. V.249. P. 82-90.

89. Bari R., Jones J.D.G. Role of plant hormones in plant defence responses // Plant Mol Biol. 2009. V. 69. P. 473—488.

90. Barkan L., Vijayan P., Carlsson A.S., Mekhedov S., Browse J. A Suppressor of fabl Challenges Hypotheses on the Role of Thylakoid Unsaturation in Photosynthetic Function // Plant Physiology, 2006. V. 141. P. 1012-1020.

91. Bendahmane A., Farnham G., Moffett P., Baulcombe D.C. Constitutive gain-of-function mutants in a nucleotide binding site-leucine rich repeat protein encoded at the Rx locus of potato // Plant Journal. 2002. V. 32. P. 195-204.

92. Bilgin D.D., Zavala J.A., Zhu J., Clough S.J., Ort D.R., DeLucia E.H. Biotic stress globally downregulates photosynthesis genes // Plant, cell and environment, 2010. V. 33. P. 1597-1613.

93. Bligh E.G., Dyer W.J. A rapid method of total lipid extraction and purification // Canad. J. Biochem. Physiol. 1959. V. 37. P. 911-919.

94. Bolton M.D. Primary metabolism and plant defense—Fuel for the Fire // MPMI. 2009. V. 22, N. 5.P. 487-497.

95. Bonas U., Lahaye T. Plant disease resistance triggered by pathogen-derived molecules: refined models of specific recognition // Current Opinion in Microbiology. 2002. V. 5. P. 44-50.

96. Bonfig K.B., Schreiber U., Gabler A., Roitsch T., Berger S. Infection with virulent and avirulent P. syringae strains differentially affects photosynthesis and sink metabolism in Arabidopsis leaves // Planta. 2006. V. 225. P. 1-12.

97. Borm T.J.A. Construction and use of a physical map of potato. PhD thesis, Wageningen University, the Netherlands. 2008.

98. Borrás-Hidalgo O. Basic insight in plant-pathogen interaction // Biotecnología Aplicada. 2004. V. 21. P. 1-4.

99. Borrell A.K., Incoll L.D., Simpson R.J., Dalling M.J. Partitioning of dry matter and the deposition and use of stem reserves in a semi-dwarf wheat crop // Ann. Bot. 1989.V. 63. P.527-539.

100. Bostock R. Signal crosstalk and induced resistance: Straddling the line between cost and benefit // Annu. Rev. Phytopathol. 2005. V. 43. P. 545-580.

101. Branch C., Hwang C.-F., Navarre D.A., Williamson V.M. Salicylic Acid Is Part of the Mi-1-Mediated Defense Response to Root-Knot Nematode in Tomato // MPMI. 2004. V. 17. N4. P. 351-356.

102. Brodie B.B. Classical and molecular approaches for managing nematodes affecting potato 11 Can. J. Plant Pathol. 1999. V. 21. P. 222-230.

103. Brouwer R. Distribution of dry matter in the plant // Neth. J. Agr. Sci. 1962. V. 10. P. 361-376.

104. Bruce T.J.A., Matthes M.C., Napier J.A., Pickett J.A. Stressful "memories" of plants: Evidence and possible mechanisms // Plant Science. 2007. V. 173. P. 603-608.

105. Bruce T.J.A, Pickett J.A. Plant defence signaling induced by biotic attacks // Current Opinion in Plant Biology. 2007. V. 10. P. 387-392.

106. Burke J.J., O'Donova T. Effect of seed treatment and harvest date on the yield and quality of ware potatoes. Crops Research Centre, Oak Park, Carlow, Ireland. 1998.

107. Castro M.S., Fontes W. Plant Defense and Antimicrobial Peptides // Protein and Peptide Letters. 2005. V. 12. P. 11-16.

108. Carta L.K., Handoo Z.A. Guidelines for Isolation and Identification of Regulated Nematodes of Potato (Solatium tuberosum L.) in North America // Revista Mexicana de FITOPATOLOGIA. 2005. V. 23. N. 2. P. 211-222.

109. Cartea M.E., Migdal M., Galle A.M., Pelleiter G., Guerche P. Comparison of sense and antisense methodologies for modifying the fatty acid composition of Arabidopsis thaliana oilseed//Plant Science. 1998. V. 136. P. 181-194.

110. Chandra-Shekara A.C., Venugopal S.C., Barman S.R., Kachroo A., Kachroo P. Plastidial fatty acid levels regulate resistance gene-dependent defence signalling in Arabidopsis IIPNAS. 2007. V. 104. N. 17. P. 7277-7282.

111. Christie W.W. Preparation of ester derivatives of fatty acids for chromatographic analysis // Advances in lipid methodology Two / Ed. Christie W.W. Dundee, 1993. P. 69-111.

112. Conrath U. Molecular aspects of defense priming // Trends in Plant Science. 2011. V. 16. N. 10. P. 524-531.

113. Cook R.J. The molecular mechanisms responsible for resistance in plant-pathogen interactions of the gene-for-gene type function more broadly than previously imagined // Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1998. V. 95. P. 9711-9712.

114. Cooper A.J. Partitioning of dry matter by the tomato // J. Hort. Sci. 1972. V. 47. P. 137-140.

115. Coquoz J.-L., Buchala A., Metraux J.-P. The Biosynthesis of Salicylic Acid in Potato Plants//Plant Physiol. 1998. V. 117. P. 1095-1101.

116. Creelman R.A., Mullet J.E. Jasmonic acid distribution and action in plants: Regulation during development and response to biotic and abiotic stress // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1995. V. 92. P. 4114-4119.

117. Cuijpers L.H.M., Vogelezang J.V.M. DIF and temperature Drop for short-day pot plants // Acta Hort. 1992. V. 327. P. 25-40.

118. De Palma M., Grillo S., Massarelli I., Costa A., Balogh G., Vigh L., Leone A. Regulation of desaturase gene expression, changes in membrane lipid composition and freezing tolerance in potato plants // Mol Breeding. 2008. V. 21. P. 15-26.

119. Devis E.L., Hussey R.S., Baum T.J., Bakker J., Schots A., Rosso M.-N., Abad P. Nematode parasitism genes // Annu. Rev. Phytopathol. 2000. V. 38. P. 365-396.

120. Devis E.L., Hussey R.S., Baum T.J. Getting to the roots of parasitism by nematodes // TRENDS in Parasitology. 2004. V. 20. N 3. P. 134-141.

121. Dropkin V. The necrotic reaction of tomatoes and other hosts resistant to Meloidogyne: reversal by temperature // Phytopathology. 1969. V. 59. P. 1632-1637.

122. Ebrahim M.K.H., Vogg G., Osman M.E.H., Komor E. Photosynthetic performance and adaptation of sugarcane at suboptimal temperatures // J. Plant Physiol. 1998. V. 153. P. 587— 592.

123. Edreva A. Pathogenesis-related proteins. Research progress in the last 15 years. General and Applied Plant Physiology. 2005. V. 31. P. 105-124.

124. Erb M., Lenk C., Degenhardt J., Turlings T.C.J. The underestimated role of roots in defense against leaf attackers // Trends in Plant Science. 2009. V. 14. N. 12. P. 653-659.

125. Erwin J. E., Heins R. D., Karlsson M. G. Thermomorphogenesis in Lilium longiflorum II Am. J. Bot. 1989. V. 76. P. 47-52.

126. Essmann J., Bones P., Weis E., Scharte J. Leaf carbohydrate metabolism during defense // Plant Signaling & Behavior. 2008. V. 3. N. 10. P. 885-887.

127. Fatemy F., Evans K. Effects of Globodera rostochiensis and water stress on shoot and root growth and nutrient uptake of potatoes // Revue Nematol. 1986. V. 9. N 2. P. 181-184.

128. Filkowski J., Yeoman A., Kovalchuk O., Kovalchuk I. Systemic plant signal triggers genome instability // Plant J. 2004. V. 38. P. 1-11.

129. Fishwick M.J., Wright A.J. Comparison of methods for the extraction of plant lipids //Phytochemistry. 1977. V. 16. P. 1507-1510.

130. Flor H.H. Current status of the gene-for-gene concept // Annual Review of Phytopathology. 1971. V. 9. P. 275-296.

131. Flora J.P. The effects of temperature on the durability of resistance of soybean to soybean mosaic virus. MS thesis in Plant Pathology. 1997. 58 pp.

132. Floryszak-Wieczorek J., Stroinski A. Postinfectional Changes of Lipid Metabolism in Potato Tuber Resistant and Susceptible to Phytophthora infestans // Journal of Phytopathology. 1986. V. 116. P. 135-146.

133. Fowler S., Thomashow M.F. Arabidopsis transcriptome profiling indicates that multiple regulatory pathways are activated during cold acclimation in addition to the CBF cold response pathway II Plant Cell. 2002. V. 14. P. 1675-1690

134. Foyer C.H., Descourvieres P., Kunert K.J. Protection against oxygen radicals an important defence mechanism studied in transgenic plants // Plant Cell Environ. 1994. V. 17. P.507-523.

135. Franklin K.A. Plant chromatin feels the heat // Cell. 2010. V. 140. P. 26-28.

136. Gebhardt C., Valkonen J.P.T. Organization of genes controlling diseases resistance in the potato genome // Ann. Rev. Phytopathol. 2001. V. 39. P. 79-102.

137. Gebhardt C., Bellin D., Henselewski H., Lehmann W., Schwarzfischer J., Valkonen J.P.T Marker-assisted combination of major genes for pathogen resistancein potato // Theor. Appl. Genet. 2006. V. 112. P. 1458-1464.

138. Giebel J. Biochemical mechanisms of plant resistance to nematodes: a review // J. Nematology. 1974. V. 6. N. 4. P. 175-184.

139. Grande R.I. Carbon partitioning in mature leaves of pepper: effects of daylength // J. Exp. Bot. 1985. V. 36. P. 1749-1759.

140. Grimstad S.O. The effect of a daily low temperature pulse on growth and development of greenhouse cucumber and tomato plants during propagation // Scientia Hortic. 1993. V. 53. P. 53-62.

141. Grimstad S.O. Low-temperature pulse affects growth and development of young cucumber and tomato plants // J. Hortic. Sci. 1995. V. 70. N 1. P. 75-80.

142. Grodzkia W., McManusb M., Kmzekc M., Meshkovad V., Mihalciuce V., Novotnyf J., Turcanif M., Slobodyan Y. Occurrence of spruce bark beetles in forest stands at different levels of air pollution stress // Environmental Pollution. 2004. V. 130. P. 73-83.

143. Grube R.C., Radwanski E.R., Jahn M. Comparative Genetics of Disease Resistance Within the Solanaceae II Genetics. 2000. V. 155. 873-887.

144. Gurr S.J., McPherson M.J., Scollan C., Atkinson H.J., Bowles D.J. Gene expression in nematode-infected roots // Mol. Gen. Genet. 1991. V. 226. P. 361-366.

145. Guy C.L. Cold acclimation and freezing stress tolerance: Role of protein metabolism // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1990. V. 41. P. 187-223.

146. Hall A.E. Assimilate source-sink relationship in Capsicum annuum L. I. The dynamics of growth in fruiting and deflorated plants // Austr. J. Plant Physiol. 1977. V. 4. P. 623-636.

147. Hammond-Kosack K.E., Jones J.D.G. Resistance Gene-Dependent Plant Defense Responses // Plant Cell. 1996. V. 8. P. 1773-1791.

148. Hammond-Kosack K.E., Jones J.D.G. Plant disease resistance genes // Ann. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1997. V. 48. P. 575-607.

149. Hammond-Kosack K.E., Kanyuka K. Resistance genes (R genes) in plants // Encyclopedia of Life Sciences. 2007. P. 1-21.

150. Heinz E., Roughan P.G. Similarities and differences in lipid Metabolism of chloroplasts isolated from 18:3 and 16:3 plants // Plant Physiol. 1983. V. 72. P. 273-279.

151. Herbers K., Meuwly P., Frommer W.B., Metraux J., Sonnewald U. Systemic acquired resistance mediated by the ectopic expression of invertase: possible hexose sensing in the secretory pathway // Plant Cell. 1996. V. 8. P. 793-803.

152. Hermanova V., Barta J., Curn V. Wild Potato Species: characterization and biological potential for potato breeding // Czech J. Genet. Plant Breed. 2007. V. 43. N 3. P. 73-81.

153. Higgins V.J., Lu H., Xing T., GelliA., Blumwald E. The gene-for-gene concept and beyond: Interactions and signals // Canadian J. Plant Pathology. 1998. V. 20. P. 150-157.

154. Hofius D., Tsitsigiannis D.I., Jones J.D., Mundy J. Inducible cell death in plant immunity // Seminars in Cancer Biology. 2007. V. 17. P. 166-187.

155. Huang J.-C. Cloning of genes involved in the early response of wheat towards Russian wheat aphid infestation // MS in the Faculty of Natural and Agricultural science. 2004. Ill p.

156. Huang X., Li J., Bao F., Zhang X., Yang S. A Gain-of-function mutation in the Arabidopsis disease resistance gene RPP4 confers sensitivity to low temperature // Plant Physiol. 2010. V. 154. P. 796-809.

157. Hugly S., Somerville C.R. A role of membrane lipid polyunsaturate in chloroplast biogenesis at low temperature // Plant Physiol. 1992. V. 99. P. 197-202.

158. Hurd R. D., Gay A. P., Mountifield A. C. The effect of partial flower removal on the relationship between root, shoot and fruit growth in the indeterminate tomato // Ann. Appl. Biol. 1979. V. 93. P. 77-89.

159. Hurry V., Huner N., Selstam E., Gardestrom P., Oquist G. Photosynthesis at low growth temperatures // In: Photosynthesis: A Comprehensive Treatise. A.S. Raghavendra (Ed.): Cambridge University Press, 1998. P. 238-249.

160. Iba K. Acclimative response to temperature stress in higher plants: Approaches of Gene Engineering for Temperature Tolerance // Ann. Rev. Plant Biol. 2002. V. 53. P. 225-245.

161. Iorizzo M., Mollov D.S., Carputo D., Bradeen J.M. Disease resistance gene transcription in transgenic potato is unaltered by temperature extremes and plant physiological age // Eur. J. Plant Pathol. 2011. V. 130. P. 469-476.

162. IPCC (2007). Climate Change 2007: Climate Change Impacts, Adaptation and Vulnerability. Fourth Assessment Report, Intergovernmental Panel on Climate Change.

163. Jamieson G.R., Reid E.H. The fatty acid composition of fern lipids // Phytochemistry. 1975. V.14. P.2229-2232.

164. Jan N., Hussain M., Andrabi K.I. Cold resistance in plants: A mystery unresolved // Electronic Journal of Biotechnology. 2009. V.12 N. 3. P. 1-15.

165. Janssen R., Bakker J., Gommers F.J. Selection of virulent and avirulent lines of Globodera rostochiensis for the HI resistance gene in Solanurn tuberosum ssp. andigena CPC 1673 // Revue Nernatol. 1990. V. 13. N. 3. P. 265-268.

166. Jaskiewicz M, Conrath U, Peterhansel C. Chromatin modification acts as a memory for systemic acquired resistance in the plant stress response // EMBO. 2011. V. 12. P. 50-55.

167. Jaworski J.G., Stumpf P.K. Fat metabolism in higher plants. Properties of a soluble stearyl-acyl carrier protein desaturase from maturing Carthamus tinctorius // Arch. Biochem. Biophys. 1974. V. 162. P. 158-165.

168. Jiao H.J., Wang S.Y., Civerolo E.L. Lipid Composition of Citrus Leaves from Plants Resistant and Susceptible to Citrus Bacterial Canker // Journal of Phytopathology. 1991. V. 135. P. 48-56.

169. Jones J.T., Perry R.N. Plant-parasitic nematodes small animals, big impact // Biologist. 2004. V. 51. N. 3. P. 155-159.

170. Jones D.A., Takemoto D. Plant innate immunity direct and indirect recognition of general and specific pathogen-associated molecules // Current Opinion in Immunology. 2004. V. 16. P. 48-62.

171. Joudu J., Eremeev V., Lohmus A., Laaniste P. Thermal treatment of seed potato tubers. In: Potatoes today and tomorrow. 15th Triennial Conference of the EAPR (Wenzel G., Wulfert I., eds). 2002.14-19 July, Hamburg, Germany. 254 pp.

172. Kachroo P., Shanklin J., Shah J., Whittle E.J., Klessig D.F. A fatty acid desaturase modulates the activation of defense signaling pathways in plants // PNAS. 2001. V. 98. N. 16. P. 9448-9453.

173. Kachroo A., Lapchyk L., Fukushige H., Hildebrand D., Klessig D.F., Kachroo P. Plastidial fatty acid signaling modulates salicylic acid and jasmonic acid mediated pathways in the Arabidopsis ssia2 mutant // Plant Cell. 2003. V. 15. P. 2952-2965.

174. Kachroo A., Venugopal S.C., Lapchyk L., Falcone D., Hildebrand D., Kachroo P. Oleic acid levels regulated by glycerolipid metabolism modulate defense gene expression in Arabidopsis II PNAS. 2004. V. 101. N. 14. P. 5152-5157.

175. Kancheva R., Borisova D., Iliev I., Yonova P. Chlorophyll fluorescence as a quantitative measure of plant stress // New Developments and Challenges in Remote Sensing, Z. Bochenek (ed.). 2007. P. 37-43.

176. Kariola T., Brader G., Li J., Palva T. Chlorophyllase 1, a damage control enzyme, effects the balance between defense pathways in plants // The plant cell. 2005. V. 17. P. 282-294.

177. Karlsson M.G., Heins R.D., Erwin J.E., Berghage R.D. Development rate during four phases of chrysanthemum growth as determined by preceding and prevailing temperatures // J. Amer. Soc. Hort. Sci. 1989. V. 114. P. 234-240.

178. Kirch H.H., Berkel J., Glaczinski H., Salamini F., Gebhardt C. Structural organization, expression and promoter activity of a cold-stress-inducible gene of potato (Solanum tuberosum L.) // Plant Molecular Biology. 1997. V. 33. P. 897-909.

179. Kodama H., Hamada T., Horiguchi G., Nishimuri M, Iba K. Genetic enhancement of cold tolerance by expression of a gene for chloroplast co-3 fatty acid desaturase in transgenic tobacco // Plant Physiol. 1994. V. 105. P. 601-605.

180. Kort J., Ross H., Rumpenhorst H.J., Stone A.R. An international scheme for the identification of pathotypes of potato cyst nematodes Globodera rostochiensis and G. pallida II Nematologica. 1977. V. 23. P. 333-339.

181. Kumar S.V., Wigge P.A. H2A.Z-containing nucleosomes mediate the thermosensory response in Arabidopsis// Cell. 2010. V. 140. P. 136-147.

182. Langton F.A., Horrige J.S. The effect of average sub- and supra-optimal temperatures on the flowering of Chrysanthemum morifolium II J. Hort. Sci. & Biotech. 2006. V. 81. N 3. P.335-340.

183. Laxalt A.M., Munnik T. Phospholipid signalling in plant defence // Current Opinion in Plant Biology. 2002. V. 5. P. 1-7.

184. Levitt L Responses of plants to environmental stresses. In: Physiological Ecology. T.T. Kozlowski, ed.: Academic Press, New York, 1980. P. 347-448.

185. Leyva A., Jarillo J.A., Salinas J., Martinez-Zapater J.M. Low Temperature Induces the Accumulation of Phenylalanine Ammonia-Lyase and Chalcone Synthase mRNAs of Arabidopsis thaliana in a Light-Dependent Manner // Plant Physiol. 1995. V. 108. P. 39-46.

186. Lichtenthaler H.K., Wellburn A.R. Determinations of total caratenoids and chlorophylls a and b of leaf extracts in different solvents // Biochemical Society Transactions. 1983. V. 11. P. 591-592.

187. Lyons J.M., Wheaton T.A., Pratt H.K. Relationship between the physical nature of mitochondrial membranes and chilling sensitivity in plant // Plant Physiology. 1964. V. 39. P. 62-268.

188. Lyons J.M. Chilling injury in plants // Ann. Rev. Plant Physiol. 1973. V. 24. P. 45-466.

189. Lyons J.M., Raison J.K. Oxidative activity of mitochondria isolated from plant tissues sensitive and resistant to chilling injury // Plant Physiol. 1970. V. 45. P. 386-389.

190. March-Diaz R., Garcia-Dominguez M., Lozano-Juste J., Leon J., Florencio F.J., Reyes J.C. Histone H2A.Z and homologues of components of the SWR1 complex are required to control immunity in Arabidopsis II Plant J. 2008. V. 53. P. 475-487.

191. Martin G.B., Bogdanove A. J., Sessa G. Understanding the functions of plant disease resistance proteins // Ann. Rev. Plant Biol. 2003. V. 54. P. 23-61.

192. Matsuda O., Iba K. Trienoic fatty acids and stress responses in higher plants // Plant Biotechnology. 2005. V. 22. P. 423-430.

193. McClung C.R., Davis S.J. Ambient thermometers in plants: From physiological outputs towards mechanisms of thermal sensing // Current Biology. 2010. V. 20. N 24. P. 10861092.

194. McHale L., Tan X., Koehl P., Michelmore R.W. Plant NBS-LRR proteins: adaptable guards // Genome Biology. 2006. V. 7. P. 212-222.

195. Meyers B.C., Kaushik S., Nandety R.S. Evolving disease resistance genes // Current Opinion in Plant Biology. 2005. V. 8. P. 129-134.

196. Mine Т., Hiyoshi Т., Kasaoka K., Ohyama A. CIP353 encodes an AP2/ERF-domain protein in potato (Solanum tuberosum L.) and responds slowly to cold stress // Plant Cell Physiol. 2003. V. 44. N 1. P. 10-15.

197. Mittler R. Abiotic stress, the field environment and stress combination // Trends Plant Sci. 2006. V. 11. P. 15-19.

198. Мое R., Heins R. D., Erwin J. Stem elongation and flowering of the long-day plant Campanula isophylla Moretti in response to day and night temperature alternations and light quality //Scientia Hortric. 1991. V. 48. P. 141-151.

199. Мое R., Mortensen L. M. Thermomorphogenesis in pot plants // Acta Hortic. 1992. V. 305. P. 19-25.

200. Мое R., Willumsen К., Ihlebekk I.H., Stupa A.I., Gromsrud N.M., Mortensen L.M. DIF and temperature drop responses in SDP and LDP, a comparison // Acta Hortic. 1995. V. 378. P. 27-33.

201. Мое R., Heins R.D. Thermo- and photomorphogenesis in plants // Adv. Floriculture Res. Agric. Univ. of Norway. 2000. Rep. N 6. P. 52-64.

202. Molinari S., Loffredo E. The role of salicylic acid in defence response of tomato to root-knot nematodes // Physiol. Mol. Plant Pathol. 2006. V. 68. P. 69-78.

203. Montensano M., Brader G., Palva T. Pathogen derived elicitors: searching for receptors in plants // Molecular plant pathology. 2003. V. 4. N 1. P. 73-79.

204. Moore L.D., Orcutt D.M. Free sterol and total lipids in stems of susceptible and resistant tobacco cultivars colonized by Phytophthora parasitica var. nicotianae II Phytopathology. 1982. V. 72. P. 1048-1051.

205. Mortensen L.M., Мое R. Effects of various day and night temperature treatments on the morphogenesis and growth of some greenhouse and bedding plant species // Acta Hortic. 1992. V. 327. P. 77-86.

206. Mulder A., van der Wal A.F. Relationship between potato cyst nematodes and their principal host. I. A literature review // Potato Research. 1997. V. 40. N 3. P.317-326.

207. Mullin B.A., Brodie B.B. Effect of host resistance on second-stage juveniles and adult males of Globodera rostochiensis II J. of nematology. 1988. V. 20. N 3. P. 335-339.

208. Murphy D.J. The molecular organization of the photosynthetic membranes of higher plants // Biochimica et Biophysica Acta. 1986. V. 864. P. 33-94.

209. Nagarajan S., Bansal K. Growth and distribution of dry matter in a heat tolerant and a susceptible potato cultivar under normal and high temperature // J. Agronomy and Crop Sci. 1990. V. 165. P. 306-311.

210. Nandi, В., Kundu, K., Banerjee, N. and Sinha Babu, S. P. 2003. Salicylic acid-induced suppression of Meloidogyne incognita infestation of okra and cowpea // Nematology. N 5. P. 747-752.

211. Navarre D.A., Mayo D. Differential characteristics of salicylic acid-mediated signaling in potato // Physiological and Molecular Plant Pathology. 2004. V. 64. P. 179-188.

212. Nishida I., Murata N. Chilling sensitivity in plants and cyanobacteria: The Crucial Contribution of Membrane Lipids // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1996. V. 47. P. 41-568.

213. Ouellet F. Cold Acclimation and Freezing Tolerance in Plants // Encycl Life Sci.2007.

214. Park J. M., Paek K. H. Recognition and response in plant-pathogen interactions // J. Plant Biology. 2007. V. 2. N 50. P. 132-138.

215. Penfield S., Josse E.M., Kannangara R., Gilday A.D., Halliday K.J., Graham I.A. Cold and light control seed germination through the bHLH transcription factor SPATULA // Current Biology. 2005. V. 15. P. 1998-2006.

216. Pieterse C.M.J., Ton J., van Loon L.C: Cross-talk between plant defence signaling pathways: boost or burden? // AgBiotechNet. 2001. V. 3. P. 1-8.

217. Pinthus M., Meiri J. Effects of the reversal of day and night temperatures on tillering and on the elongation of stem and leaf blades of wheat // J. Exp. Bot. 1979. V. 30. P. 319-326.

218. Rahimi S., Perry R. N., Wright D. J. Identification of pathogenesis-related protein induced in leaves of potato plants infected with potato cyst nematodes, Globodera species // Physiological and Molecular Plant Pathology. 1996. N 49. P. 49-59.

219. Rehman S., Postma W., Tytgat T., Prins P., Qin L., Overmars H., Vossen J., Spiridon L.-N., Petrescu A.-J., Goverse A., Bakker J., Smant G. A Secreted SPRY Domain-Containing

220. Protein (SPRYSEC) from the Plant-Parasitic Nematode Globodera rostochiensis Interacts with a CC-NB-LRR Protein from a Susceptible Tomato // MPMI. 20099. V. 22. N 3. P. 330-340.

221. Rensink W.A., Hart A., Liu J., Ouyang S., Zismann V., Buell C.R. Analyzing the potato abiotic stress transcriptome using expressed sequence tags // Genome. 2005. V. 48. P. 98605.

222. Rensink W.A., Iobst S., Hart A., Stegalkina S., Liu J., Buell C.R. Gene expression profiling of potato responses to cold, heat, and salt stress // Funct. Integr. Genomics. 2005. V. 5. P. 201-207.

223. Rorat T., Irzykowski W., Grygorowicz W.J. Identification and expression of novel cold induced genes in potato (Solanum sogarandinum) II Plant Science. 1997. V. 124. P. 69-78.

224. Rorat T., Grygorowicz W.J., Berbezy P., Irzykowski W. Isolation and expression of cold specific genes in potato (Solanum sogarandinum) // Plant Sci. 1998. V. 133. P. 57-67.

225. Rorat T. Changes in gene expression in wild potato {Solanum sogarandinum) during cold acclimation // Acta Physiologiae Plantarum. 2001. V. 23. N. 1. P. 117-126.

226. Routaboul J.-M., Fischer S.F., Browse J. Trienoic fatty acids are required to maintain chloroplast function at low temperatures // Plant Physiology. 2000. V. 124. P. 1697-1705.

227. Ryslava H., MUller K., Semoradova S., Synkova H., Cerovska N. Photosynthesis and activity of phosphoenolpyruvate carboxylase in Nicotiana tabacum L. leaves infected by potato virus A and potato virus Y // Photosynthetica. 2003. V. 41. P. 357-363.

228. Santen K. Pathogenesis-Related Proteins in Barley // Doctoral thesis. 2007. 44 pp.

229. Schans J., Arntzen F.K. Photosynthesis, transpiration and plant growth characters of different potato cultivars at various densities of Globodera pallida II Europ. J. Plant Pathology. 1991. V. 97. N5. P. 297-310.

230. Schneider A., Salamini F., Gebhardt Ch. Expression Patterns and Promoter Activity of the Cold-Regulated Gene ci27A of Potato // Plant Physiol. 1997. V. 113. P. 335-345.

231. Seinhorst J.W. Methods for the extraction of Heterodera cysts from not previously dried soil samples //Nematologica. 1964. V. 10. P. 87-94.

232. Sfakianaki M., Sfichi L., Kotzabasis K. The involvement of LHCII-associated polyamines in the response of the photosynthetic apparatus to low temperature // J. Photochemistry and Photobiology. 2006. V. 84. P. 181-188.

233. Shah J. Lipids, Lipases, and Lipid-Modifying Enzymes in Plant Disease Resistance // Annual Review of Phytopathology. 2005. V. 43. P. 229-260.

234. Shepherd A.M. The emergence of larvae from cysts in the genus Heterodera. CAB, Bucks, UK, 1962. 90 pp.

235. Skupinova S., Vejl P., Sedlak P., Domkarova J. Segregation of DNA markers of potato (Solarium tuberosum spp. tuberosum L.) resistance against Rol pathotype Globodera rostochiensis in selected F1 progeny // Rostlinna Vyroba. 2002. V. 48. P. 480-485.

236. Somers D.E., Webb A.A., Pearson M., Kay S.A. The short-period mutant, tocl-1, alters circadian clock regulation of multiple outputs throughout development in Arabidopsis thaliana II Development. 1998. V. 125. P. 485^94.

237. Sonoike K. The different roles of chilling temperatures in the photoinhibition of PSI and PSII // J. Photochem. Photobiol. B: Biol. 1999. V. 48. P. 136-141.

238. Spychalla J.P., Desborough S.L. Fatty Acids, Membrane Permeability, and Sugars of Stored Potato Tubers // Plant Physiol. 1990. V. 94. P. 1207-1213.

239. Swarbrick P.J., Schulze-Lefert P., Scholes J.D. Metabolic consequences of susceptibility and resistance in barley leaves challenged with powdery mildew // Plant, Cell and Environment. 2006. V. 29. P. 1061-1076.

240. Sysoeva M.I., E.G. Sherudilo, E.F. Markovskaya, L.A. Obshatko, E.M. Matveyeva. Temperature drop as a tool for cold tolerance increment in plants // Plant Growth Regul. 2005. V. 46. P. 189-191.

241. Takken F.L.W., Albrecht M., Tameling W.IL. Resistance proteins: molecular switches of plant defence //Cur. Opin. Plant Biol. 2006. V. 9. P. 383-390.

242. Talarczyk A., Hennig J. Early defence responses in plants infected with pathogenic organisms // Cellular and Molecular Biology Letters. 2001. V. 6. P. 955-970.

243. Thomashow M.F. Role of cold-responsive genes in plant freezing tolerance // Plant Physiol. 1998. V. 118. P. 1-7.

244. Thomashow M.F. Plant cold acclimation: Freezing tolerance genes and regulatory mechanisms // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1999. V. 50. P. 571-599.

245. Tibbitts T.W., Bennett S.M., Cao W. Control of continuous irradiation injury on potatoes with daily temperature cycling // Plant Physiol. 1990. V. 93. V. 409-411.

246. Tippmann H.F., Schluter U.S., Collinge D.B. Common themes in biotic and abiotic stress signaling in plants // Floriculture, Ornamental and Plant Biotechnology. 2006. V. 3. P. 5267.

247. Tjus S.E., Moller B.L., Scheller H.V. Photosystem I is an early target of photoinhibition in barley illuminated at chilling temperatures // Plant Physiol. 1998. V. 116. P. 755-764.

248. Tollenaar M. Response of dry matter accumulation in maize to temperature // Crop Science. 1989. V. 29. № 5. P. 1239-1246.

249. Tseng M.J., Li P.H. Alterations of gene expression in potato {Solanum commersonii) during cold acclimation // Physiol. Plant. 1990. V. 78. P. 538-547.

250. Upchurch R.G. Fatty acid unsaturation, mobilization, and regulation in the response of plants to stress // Biotechnology Letters. 2008. V. 30. N. 6. P. 967-977.

251. Vayda, M.E. Environmental stress and its impact on potato yield. In: Potato genetics (Ed. Bradshaw, J.E and Mackay, G.R.), CAB International, Wallingford, 1994. P. 239-262.

252. Wang S.Y., Maas J.L. Relation on membrane lipid content in strawberry root to red stele (Phytophthora fragariae) resistance // Acta Horticulturae. 1997. P. 863-867.

253. Wang X., Li W., Li M., Welti R. Profiling lipid changes in plant response to low temperatures // Physiologia Plantarum. 2006. V. 126. P. 90-96.

254. Wang Y., Bao Z., Zhu Y., Hua J. Analysis of temperature modulation of plant defense against biotrophic microbes //MPMI. 2009. V. 22. P. 498-506.

255. Wanner L.A., Junttila O. Cold-induced freezing tolerance in Arabidopsis // Plant Physiol. 1999. V. 120. P. 391-399.

256. Went F. W. Plant growth under controlled conditions. 2. Thermoperiodicity in growth and a fruiting of the tomato // Am. J. Bot. 1944. V. 31. P. 135-150.

257. Williamson V.M., Hussey R.S. Nematode pathogenesis and resistance in plants // Plant Cell. 1996. V. 8. P. 1735-1745.

258. Williamson V.M. Plant nematode resistance genes // Current Opinion in Plant Biology. 1999. V. 2. P. 327-331.

259. Williamson V.M., Kumar A. Nematode resistance in plants: the battle underground // Trends in Genetics. 2006. V. 22. P. 396-403.

260. Wojtaszek P. Oxidative burst: an early plant response to pathogen infection // Biochem. J. 1997. V. 322. P. 681-692.

261. Wu Q., Liu T., Liu H., Zheng G. Unsaturated fatty acid: Metabolism, synthesis and gene regulation // African Journal of Biotechnology, 2009. V. 8. N. 9. P. 1782-1785.

262. Yaeno T., Matsuda O., Iba K. Role of chloroplast trienoic fatty acids in plant disease defense responses // The Plant Journal, 2004. V. 40. P. 931-941.

263. Yang S., Hua J. A. Haplotype-Specific resistance gene regulated by BONZAI1 mediates temperature-dependent growth control in Arabidopsis // The Plant Cell. 2004. V. 16. P. 1060-1071.

264. Yang Y., Shah J., Klessig D.F. Signal perception and transduction in plant defense responses // Genes and development. 1997. V. 11. P. 1621-1639.

265. Zalunskaite I., Rugienius R., Vinskiene J., Bendokas V., Gelvonauskiene D., Stanys Stanys V. Expression of COR gene homologues in different plants during cold acclimation // Biologija. 2008. V. 54. N. 1. P. 33-35.

266. Zhang C., Tian S. Crucial contribution of membrane lipids' unsaturation to acquisition of chilling-tolerance in peach fruit stored at 0°C // Food Chemistry. 2009. V. 115. P.405-411

267. Zhu Y., Qian W., Hua J. Temperature modulates plant defense responses through NB-LRR-proteins // PLoS Pathog. 2010. V. 6. P. 1-12.

268. Zhu B, Chen T.H.H., Li P.H. Expression of an ABA-responsive osmotin-like gene during the induction of freezing tolerance in Solanum commersonii II Plant Мої. Biol. 1993. V. 21. P. 729-735.

269. Zhu B., Chen T.H.H., Li P.H. Activation of two osmotin-like protein genes by abiotic stimuli and fungal pathogen in transgenic potato plants // Plant Physiol. 1995. V. 108. P. 929-937.

Информация о работе

Лаврова, Виктория Витальевна
кандидата биологических наук
Петрозаводск, 2012
ВАК 03.01.05

Диссертация

Реакция растений картофеля на кратковременные низкотемпературные обработки при заражении нематодой: физиолого-биохимический аспект - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы