Изменение активности антиоксидантной ферментной системы и фрагментации ДНК Pisum sativum L. при апоптозе и некрозе под действием двухвалентных ионов магния и экстракта триходермы

Козявина, Ксения Николаевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Изменение активности антиоксидантной ферментной системы и фрагментации ДНК Pisum sativum L. при апоптозе и некрозе под действием двухвалентных ионов магния и экстракта триходермы
ВАК РФ 03.01.05, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "Изменение активности антиоксидантной ферментной системы и фрагментации ДНК Pisum sativum L. при апоптозе и некрозе под действием двухвалентных ионов магния и экстракта триходермы"

На правах рукописи

Козявина Ксения Николаевна

ИЗМЕНЕНИЕ АКТИВНОСТИ АНТИОКСИДАНТНОЙ ФЕРМЕНТНОЙ СИСТЕМЫ И ФРАГМЕНТАЦИИ ДНК Pisum sativum L. ПРИ АПОПТОЗЕ И НЕКРОЗЕ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ДВУХВАЛЕНТНЫХ ИОНОВ МАГНИЯ И ЭКСТРАКТА ТРИХОДЕРМЫ

Специальность 03.01.05 - физиология и биохимия растений

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

оочьО 7070

Воронеж, 2С10

004607070

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Орловский государственный аграрный Университет»

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Павловская Нинель Ефимовна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор

Попов Василий Николаевич

кандидат биологических наук, доцент Соколенко Галина Григорьевна

Ведущая организация: Государственное научное учреждение

«Государственный научный центр Российской Федерации Всероссийский научно-

исследовательский институт растениеводства имени Н.И. Вавилова Российской академии сельскохозяйственных наук»

Зашита состоится 25 июня 2010 года в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.038.02 при Воронежском государственном университете по адресу: 394006, г. Воронеж, Университетская пл., 1, аудитория 335.

С диссертацией можно ознакомиться в зональной научной библиотеке ГОУ ВПО «Воронежский государственный университет».

Автореферат разослан 24 мая 2010 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Брехова Л.И.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. К настоящему времени сложилось представление о двух типах гибели животных и растительных клеток: некрозе и апоптозе. Некроз и апоптоз — вид гибели клетки, характеризующийся как общими чертами (необратимым прекращением ее жизнедеятельности, гидролизом белков цитоплазмы, потерей генетической информации и т.д.), так и особенностями (специфическими изменениями митохондрий, межнуклеосомным распадом ДНК и др.)

Апоптоз - следствие действия на клетку различных факторов эндогенной и экзогенной природы, он осуществляется и контролируется генетическими, иммунными, гормональными и другими механизмами. Однако начальные, пусковые механизмы процесса остаются малоизученными.

Некроз как вид гибели клеток генетически не контролируется. Некрозу предшествует период некробиоза, морфологическим субстратом которого являются дистрофические изменения.

Апоптоз стал актуальной научной проблемой во многих областях биологии (морфологии, радиобиологии, биохимии, генетике, иммунологии, вирусологии и др.). Эта проблема постепенно решается и в медицине (онкологии, гематологии и т.д.) (Лушников, Абросимов, 2001), и в исследовании растений (Ванюшин и др., 1987 -2009).

Гибель клеток имеет большое значение для эмбриогенеза, морфогенеза, дифференцировки, как отклик на неблагоприятные факторы среды, а также инструмент иммунного ответа. Широко известны примеры апоптоза у растений -развитие ксилемы, флоэмы, формообразование листьев (лопасти, перфорации, например, у монстеры), прорастание пыльцевой трубки (гибель клеток пестиков на пути трубки) (Дьяков и др.,2001).

Для некроза и апоптоза существуют общие факторы, которые переключают апоптоз на некроз, например, внутриклеточная концентрация АТФ и НАД. Некоторые процессы апоптоза регулируются гормонами (стимулируются гибберелловой и подавляются абсцизовой кислотами). Перекись водорода в малых концентрациях - индуктор апоптоза, а в высоких - ведет к некрозу. Апоптоз, в отличие от некроза, подавляется также ингибиторами синтеза белка и является энергозависимым процессом - для него необходимо пополнение клеток АТФ. Поэтому в случае истощения клеток АТФ, а также при избыточной продукции активных форм кислорода клетки устойчивого растения, которые в норме претерпевали бы апоптоз, погибают по пути некроза.

Изучение апоптоза у растений - относительно новая и потому еще слабо изученная область науки. В России единственной пока школой, занимающейся проблемой апоптоза, является МГУ им. М.В. Ломоносова (Ванюшин и др., 19872009; Скулачев, 1999-2009, Самуилов,2009).

К сожалению, исследования апоптоза у животных и растений слабо связаны друг с другом, несмотря на то, что в этих процессах есть много общих черт.

При патогенезе растения развили, видимо, несколько путей взаимодействия с патогеном и различные системы зашиты. Клетки, непосредственно атакованные паразитом, погибают по механизму апоптоза, но запускают, в свою очередь, гибель окружающих клеток другими путями. Реакция растений зависит от внешних факторов (например, дозы воздействия) и резервов самой клетки.

Изучение механизмов запрограммированной и спонтанной гибели клеток растения и базированная на полученных данных разработка средств управления

\ V,./

\ I

обеими формами гибели клеток растения имеют крайне важное значение как для фундаментальной, так и для прикладной биотехнологии. Контроль над некрозом и апоптозом позволит повышать устойчивость растений к патогенам, увеличивать урожайность сельскохозяйственных культур, ускорять или увеличивать синхронность созревания урожая, обеспечит возможность управлять длительностью вегетационного периода и упростит работу селекционеров.

В связи с огромным значением бобовых растений в питании населения и кормлении животных, а также создании новой системы земледелия, снижающей энергозатраты на производство экологически чистой растениеводческой продукции, все большее значение приобретают исследования механизмов устойчивости растений к болезням и вредителям и создания новых средств защиты. В связи с этим нами разрабатываются приемы, позволяющие проводить диагностику устойчивости, исследовать механизмы индуцирования и усиления иммунитета, создавать новые экологически безопасные средства защиты на основе природных компонентов (Павловская и др., 2002-2009 г). В годы эпифитотий от корневых гнилей погибает основная часть урожая (50-70%), но до настоящего времени средств защиты от патогена на горохе не создано.

Цель и задачи исследования. В данной работе поставлена цель изучить реакцию различных по устойчивости сортов гороха к возбудителю корневых гнилей Fusarium oxysporum и индуцированный апоптоз, а также исследовать возможность усиления иммунитета с помощью солей магния и вытяжек из гриба - антагониста патогенов - Trichoderma.

В связи с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Выделить из колеоптилей пшеницы индуктор апоптоза и изучить его влияние на фрагментацию ДНК и линейные профили электрофореграмм здоровых и инфицированных Fusarium oxysporum проростков гороха.

2. Изучить влияние ионов Mg2* на активность компонентов антиоксидантной системы здоровых и индуцированных фактором апоптоза проростков гороха.

3. Установить влияние Mg2* на активность компонентов антиоксидантной системы здоровых и инфицированных Fusarium oxysporum проростков гороха.

4. Влияние экстрактов гриба Trichoderma на активность компонентов антиоксидантной системы здоровых и индуцированных фактором апоптоза проростков гороха.

5. Влияние экстрактов гриба Trichoderma на активность компонентов антиоксидантной системы здоровых и инфицированных Fusarium oxysporum проростков гороха.

6. Влияние возбудителя корневых гнилей, ионов Mg2* и гриба Trichoderma на рост и развитие проростков гороха.

7. Влияние ионов Mg2'на устойчивость и урожайность гороха.

Научная новизна.

- Впервые изучено изменение фрагментации ДНК у различных по устойчивости к Fusarium oxysporum сортов гороха на действие индуктора апоптоза, выделенного из колеоптилей пшеницы, возбудителя корневых гнилей, и время их действия.

- Установлена возможность индуцирования апоптоза у гороха, который выражается в деградации ДНК по принципу фрагментации на нуклеотиды, имеющей вид некой «лестницы», а под влиянием заражения фузариозом подобной фрагментации ДНК не наблюдается, и разрушение идет бессистемное.

- Установлено, что устойчивые сорта гороха оказались менее восприимчивыми и к индуктору апопгоза и инфицированию возбудителем корневых гнилей, что проявляется в более раннем исчезновении признаков поражения по сравнению с восприимчивыми сортами.

- Активность антиоксидантных ферментов является маркером на апоптоз и некроз. Апоптоз гороха сопровождается резким снижением активности фермента супероксиддисмутазы, а при некрозе активность фермента повышается.

- Показано положительное влияние вытяжки триходермы и ионов магния на снижение нагрузки неблагоприятных факторов у обеих групп гороха, выражающееся в исчезновении признаков деградации ДНК уже на 5-ый день прорастания семян и увеличении активности СОД, пероксидазы и каталазы.

- Оба фактора: Mg:* и метаболиты триходермы повышают активность всех антиоксидантных ферментов у устойчивых и восприимчивых сортов гороха.

Практическая значимость.

- Устойчивые сорта гороха Т-206 и Dun-Dale имеют более мощную корневую систему, чем восприимчивые Смарагд и 139-04, а также большую длину и массу проростков, что может служить признаком для отбора устойчивых форм гороха в селекционном процессе.

- Под влиянием предпосевной обработки семян гороха ионами магния и вытяжкой из триходермы увеличивается длина и масса всех корешков, включая боковые. Данный прием можно использовать в производстве.

- Предпосевная обработка семян гороха одним Mg:, а также совместно с пленкообразователем Эпок увеличивает длину проростков от 13,5 до 35,7%, высоту растений, снижает поражаемость гороха корневыми гнилями, повышает количество бобов и семян на 12-24 %, а урожай на 4-5%.

Положения, выносимые на защиту.

- Индуцированный апоптоз у гороха, вызванный действием индуктора из колеоптилей пшеницы, выражается в деградации ДНК по принципу фрагментации на нуклеотиды, имеющий вид некой «лестницы», а под влиянием заражения фузариозом подобной фрагментации ДНК не наблюдается, разрушение идет бессистемное.

- Активность антиоксидантных ферментов является маркером на апоптоз и некроз. Активность пероксидазы у восприимчивой формы гороха значительно ниже активности у устойчивой формы, что является одним из факторов ослабленного иммунитета неустойчивых генотипов гороха.

- Экстракт триходермы и ионы магния снижают нагрузку неблагоприятных факторов у проростков обеих групп гороха, выражающуюся в исчезновении признаков деградации ДНК и увеличении активности СОД, пероксидазы и каталазы.

- Вытяжка из триходермы и ионы магния стимулируют рост корней и побегов, повышают их массу. Ионы магния повышают иммунитет гороха к корневым гнилям, улучшают структуру урожая и повышают общую урожайность семян гороха.

Работа выполнена в ФГОУ ВПО «Орловский государственный аграрный университет» Орловском региональном биотехнологическом центре сельскохозяйственных растений в период с 2005 - 2010 гг. на инновационном оборудовании в рамках ФЦП «05.02.03.01. Изучить биологическую и хозяйственную эффективность новых фитоиммуномодуляторов против вредителей и болезней зернобобовых культур». Полевые исследования влияния ионов магния на устойчивость и урожайные данные гороха проводились в лаборатории

агротехнологии и иммунитета и в лаборатории семеноведения в ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт зернобобовых и крупяных культур» РАСХН. Автор считает своим приятным долгом выразить глубокую благодарность научному руководителю д.б.н., профессору Павловской Н.Е., к.с.-х.н. Борзенковой Г.А. за предоставленный материал различных по устойчивости сортов гороха и испытания на инфекционном фоне и к.с.-х.н. Ерохину А.И. за испытания влияния магния на агрономические признаки гороха. Автор приносит искреннюю благодарность сотрудникам Орел ГАУ к.с.-х.н., доценту Гагариной И.Н., к.с.-х.н., доценту Горьковой И.В. за помощь и ценные советы.

Апробация работы

Материалы диссертации докладывались и обсуждались на международных, региональных и университетских конференциях. Они были представлены на московской международной научно-практической конференции «Биотехнология: экология крупных городов», где работа «Реакция различных по устойчивости к Fusarium oxysporum сортов гороха на индукторы апоптоза» была отмечена на конкурсе молодых ученых дипломом (Москва, 15-17 марта 2010); региональной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов, студентов «Роль молодых ученых и специалистов в повышении эффективности растениеводства» (Орел, 2009), Всероссийской научно-практической конференции «Роль новых направлений селекции в повышении эффективности растениеводства» (Орел, 2009).

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 12 научных трудов, в т.ч. в журналах, рекомендованных ВАК РФ для публикации кандидатских диссертаций - 2 публикации.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объект исследования. Горох Pisum sativum, устойчивые и восприимчивые к Fusarium oxysporum образцы: устойчивый сорт Dun Dale и устойчивая форма Т-206; восприимчивый к корневым гнилям сорт Смарагд и форма 139-04. В полевых условиях влияние солей магния испытаны на среднеустойчивых районированных сортах гороха Софья и Фараон.

Лабораторные исследования проводились на водных культурах. Для создания необходимых условий выращивания использовалась программируемая климатокамера «Фитотрон» производства компании Biokom. Выращивание производилось при температуре 25°С.

Для получения ингибитора апоптоза из отделенных от проростков пшеницы колеоптилей получали экстракт при измельчении колеоптилей и дальнейшем центрифугировании. Растения гороха перед помещением на проращивание замачивали в полученном экстракте в течение двух часов.

Для заражения грибами Fusarium oxysporum семена гороха погружают в культуральную жидкость гриба на 2 часа. Зараженные семена переносят во влажную камеру для проращивания.

Обработка ионами проводилась в двух концентрациях MgSO.lO'H MgSO. lO^

Для получения суспензии из гриба Trichoderma брали 1 г выращенного мицелия и растворяли в 1 литре дистиллированной воды. В 1 мл суспензии обнаружено 167 колоний, далее готовили концентрацию раствора 105 и К) 4 %. Растения гороха перед помещением на проращивание замачивали в полученных суспензиях в течение двух часов.

Выделение и электрофоретический анализ состояния ДНК производились с помощью набора реагентов и методики, разработанных предприятием Biokom. Фотографии гелевой пластины получают на ультрафиолетовом трансиллюминаторе (Biokom), используя способность комплекса бромистого этидия с ДНК светиться в ультрафиолетовом свете (Шевелуха и др., 2003).

Для определения каталазы в растениях была использована методика А.И. Ермакова (1987) с модификациями JI.E. Иваченко (1997).

Пероксидазную активность растений определяли колориметрическим методом Бояркина с модификациями (Плешков, 1985).

Для определения активности супероксиддисмутазы (СОД) была использована модифицированная методика (Giannopolities and Ries, 1977) с использованием фотореактора (Гринблат, 2007). Активность ферментов выражалась в величине оптической плотности Е, деленной на массу навески, в условных единицах.

В полевых исследованиях обработка семян гороха Фараон и Софья была проведена растворами сульфата магния с концентрацией 104 M за 3-4 дня до посева. В качестве пленкообразователя использован полимер Эпок в 1% концентрации. Объем раствора для обработки семян 10 литров на 1 тонну. За контроль были приняты необработанные семена.

Проращивание обработанных семян проведено в рулонах фильтровальной бумаги по ГОСТ -12038-84.

Полевые опыты были заложены на темно-серых лесных почвах с мощностью гумусового горизонта - 25-30 см. Содержание гумуса в почве - 4,2-4,6%, РН -солевой вытяжки - 5,0-5,2. Размер делянок - 10 м2, размещение делянок -рендомизированное.

Растения гороха сортов Фараон и Софья обрабатывали сульфатом магния в концентрации 10 4М в фазе бутонизации - начало цветения.

Учет урожая - поделяночный. Урожайные данные приведены к стандартной влажности и 100% чистоте. Результаты опытов по урожайности обрабатывали математически - методом дисперсионного анализа в Exel с расчетом наименьшей существенной разницы.

Статистическая обработка данных. Лабораторные опыты проводили в 3 кратной биологической повторности, аналитическое определение для каждой пробы - в трех повторностях. Достоверность экспериментальных данных оценивали методами математической статистики с привлечением современных программных средств. Расчеты, построение графиков и их описание осуществляли с помощью приложений Microsoft Office Word 7 и Excel 7 для Windows 98 и пакета прикладных программ «Statistica. 7,0».

Результаты и обсуждение.

1. Выделение из колеоптилей пшеницы индуктора апоптоза и изучение его влияния на фрагментацию ДНК здоровых и инфицированных Fusarium oxysporum проростков гороха

ДНК колеоптилей пшеницы в процессе развития проростков подвергаются деградации, которые на электрофореграммах выглядят как некая «лестница» (Ванюшин, 2001; Гринблат, 2007).

Нашими данными установлены изменения структуры ДНК, выделенной из 2-, 4-, 5-7-, 8- и 10-дневных проростков гороха восприимчивого сорта гороха Смарагд, полученные в результате воздействия ионами магния, вытяжкой из триходермы, а

также под воздействием индуктора апоптоза, выделенного из колеоптилей пшеницы, и при заражении возбудителем болезни гороха Fusarium oxysporum.

По электрофореграмме и темпорально рассчитанным линейным профилям 2-дневных проростков наблюдается типичная для апоптоза картина — лестницеобразные пятна на электрофореграмме, связанные с особой (апоптотической) формой деградации ДНК, когда наступает фаза межнуклеосомной фрагментации ДНК, крупные фрагменты хроматина атакуются эндонуклеазами в области межнуклеосомных спейсеров, которые по сравнению с ассоциированной с октамерами гистонов нуклеосомной ДНК более доступны действию эндонуклеаз. При электрофоретическом разделении в агарозном геле такая ДНК выглядит в виде некой лестницы (Ванюшин, 2001).

Подобная картина наблюдается и в случае обработки семян гороха Mg2' и вытяжкой триходермы. Заражение фузариозом в этот срок не повлияло на структуру ДНК ни в контрольных проростках, ни под влиянием Mg2', ни под влиянием 1 метаболитов триходермы.

Рисунок 1 - Электрофореграмм

«»»»в» .-» mm.mm'm *»"я* «* «ж - ДНК, выделенной из 5-дневных

проростков гороха сорта Смарагд:

1 - контроль (индуктор апоптоза);

2 - контроль (Fusarium oxysporum); I :: 3-контроль (вода); 4-MgSCVlО'3;

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 13 14 15 5-MgS0440"3 +Fusarium oxysporum;

6-MgSCVlО*3 + индуктор апоптоза: 7 -- MgSOj-lO"4; В ~ MgSCVl О"4 + Fusarium 1 oxysporum; 9 - MgSCVl (Г1 + индуктор iUlOHTO'iiU 10-Trichoderma 10"%; ,

II- Trichoderma 10"3 % + Fusarium , | oxysporum: ¡2 - Trichoderma ИГ % т

ншуктор апоптоза: 13 - Trichoderma КГ1 %; 14 - Trichoderma l(i' % + Fusarium : oxysporum; 15 - Trichoderma KT1 % +

индуктор апоптоза '

На 5-ые сутки прорастания наблюдаются большие изменения в структуре ДНК под влиянием индуктора апоптоза (рис.1: 1, 7, 10, 13, 16). На линейных профилях это хорошо видно (рис.2: 3,6,9). На электрофореграмме ДНК зона действия фузариоза у контрольного варианта ярко выражена (рис. 1:2). На линейном профиле (рис.2:2) это выглядит как выпуклая кривая, резко падающая вниз, что связано с наблюдающимся проявлением некроза в виде желтых пятен на проростках гороха. Ионы магния и I вытяжка из триходермы замедляют развитие некроза, что проявляется в (рис.1: 6,9,12,15) слабо выраженной деградации ДНК в виде бесформенного пятна и линейных профилях (рис.2:5,8), приближающихся к контрольному варианту без | инфицирования (рис.2:1).

Ни магний, ни вытяжка из триходермы не изменяют деградации ДНК. i Заражение фузариозом в этот срок также не повлияло на структуру ДНК ни в контрольных проростках (рис. 1:2), ни под влиянием Mg21 (рис. 1:6,9), ни под | влиянием метаболитов триходермы (рис.1:11,14); (1:12,15). i

I. Контроль вода

2. Контроль Fusarium oxysporum

3. Контроль индуктор апоптоза

4. Контроль Mg2*-10 4 М

5. Mg2* + Fusarium oxysporum

6. Mg: + индуц. апоптоз

8. Вытяжка триходермы + Fusarium oxysporum

9. Вытяжка триходермы индуц. апоптоз

7. Вытяжка триходермы 10-"%+ вода

Рисунок 2 - Линейные профили электрофореграмм ДНК 5-дневных проростков

гороха сорта Смарагд: 1 - контроль вода; 2 - контроль зараженные Fusarium oxysporum:3 - контроль индуктор апоптоза;

4 - контроль с Mg21; 5 - зараженные Fusarium oxysporum + Mg2 +; 6 - индуцированные вытяжкой колеоптилей пшеницы + Mg2t; 7 - контроль с вытяжкой триходермы 10"4 %; 8 - зараженные Fusarium oxysporum + вытяжка триходермы К)"4 %; 9 - вытяжка триходермы 10'4% + индуцированные вытяжкой колеоптилей пшеницы

На 7-е сутки и на электрофореграммах и на линейных профилях ДНК гороха сорта Смарагд продолжается снижение влияния индуктора апоптоза на проростки гороха. Очевидная лестница наблюдается только в колеоптилях пшеницы. Во всех прочих вариантах и под влиянием ионов магния, и под влиянием вытяжки триходермы на электрофореграммах наблюдается слабое свечение «лестницы». По электрофореграмме и темпорально рассчитанным линейным профилям в случае инфицирования возбудителем корневых гнилей можно наблюдать следующее: по монотонному убыванию высот пиков на линейных профилях хорошо заметно, что ДНК быстро разрушается без межнуклеосомной фрагментации, которая приводила бы к сегментированным электрофореграммам. Электрофореграмма ДНК дает на линейном профиле пики, слабо превышающие шумовой предел, что говорит о

глубокой бессистемной деструкции. Под влиянием ионов магния и активных веществ триходермы деструкция ДНК замедляется, что отражается и на линейном профиле ДНК. Особенно значительное положительное влияние оказали метаболиты триходермы, практически способствующие оздоровлению гороха от фузариоза.

Ионы магния и особенно вытяжка из триходермы восстанавливает нормальный статус и оздоравливают растение гороха. Подобная закономерность проявляется и на другой восприимчивой к заболеваниям форме гороха 139-04.

У устойчивого сорта гороха Dun Dale на 5-е сутки в отличие от восприимчивого сорта Смарагд заканчивается действие индуктора апоптоза и ифицирование фузариозом под влиянием вытяжки из триходермы, а под влиянием ионов магния действие обоих факторов в этом возрасте сохраняется. На линейных профилях сохраняется видимое действие индукторов апоптоза и фузариума на деградацию ДНК. Экстракт триходермы оказал восстанавливающее действие на проростки: деградация ДНК прекращается. На 7-е сутки у колеоптилей пшеницы происходит окончательная деградация ДНК, выражающаяся в исчезновении большинства «ступеней лестницы». На линейном профиле хорошо заметно убывание высот пиков, что указывает на быстро разрушающуюся ДНК. Некроз же после заражения возбудителем корневых гнилей продолжает разрушать ДНК гороха. Происходит дальнейшее снижение воздействия инфицирования под влиянием ионов магния. Под влиянием активных веществ триходермы некроз у гороха не проявляется. Это подтверждают и линейные профили.

На 10-е сутки происходит полное восстановление проростков гороха и от влияния индукторов апоптоза и инфицирования возбудителем фузариоза. Электрофореграммы опытных образцов ДНК имеют обычную картину здоровых растений. Однако у колеоптилей пшеницы к этому времени произошло бессистемное разрушение ДНК, что отразилось на исчезновении четко выраженной «лестницы». Под влиянием заражения фузариумом некроз продолжает разрушать проростки, что отражается на деградации ДНК. Линейные профили ДНК четко характеризуют происходящие изменения. Исчезают «ступеньки лестницы», а обработанные индуктором апоптоза и фузариозом растения под влиянием ионов магния и вытяжки из триходермы восстанавливают свой здоровый статус.

Таким образом, устойчивый сорт гороха Dun Dale и форма Т-206 оказались менее восприимчивыми и к индуктору апоптоза, и инфицированию возбудителем корневых гнилей, что проявляется в исчезновении признаков поражения на более раннем этапе прорастания гороха, а именно на 5-е сутки, по сравнению с восприимчивым сортом Смарагд и формой 139-04, у которых выздоровление начинается с 7-дневного возраста проростков. Вместе с тем, показано положительное влияние метаболитов триходермы и ионов магния на снижение нагрузки неблагоприятных факторов.

2. Влияния индуктора апоптоза и Fusarium oxysporum на антиоксидантную систему гороха

2.1. Влияние нонов Mg1* на активность компонентов антиоксидантной системы здоровых и индуцированных фактором апоптоза проростков гороха

Изучение активности супероксиддисмутазы в проростках восприимчивого сорта гороха Смарагд показало, что у здоровых проростков в процессе прорастания активность фермента повышается незначительно от величины плотности Е-150 у.е. у 2-дневных до 260 у.е. - у 10-дневных (рис.3,А). Под влиянием обработки семян индуктором апоптоза, выделенным из колеоптилей пшеницы, активность СОД плавно снижается от 580 у.е. - у 2-дневных проростков - до 200 у.е. - у 10-дневных. Это может служить одним из признаков апоптоза.

Смарагд сод

139-04 СОД

1400 1200 1000 800 ' 600 400 200 0

2-е 4-е 5-е 7-е сутки

-конт вода -юнт.апоп -Мд 10-3 -МдЧ

800 700 600 500 400 300 200 100 а

2-е 4-е 5-е 7-е 8-э 10-е сутки

-конт.еода -кэнт.апоп -Мд 10-3 -Мд-4

1200 1000 800 ■ 600 400 200 О

Т-206 сод

ж —»— конт. вода

1/ • конт.апоп

у —Мд 10-3

■ и _r:(—

Мд-4

Г 1 ( 1 1 1

2-е 4-э 5-е 7-е 8-е 10-е сутки

Рисунок 3 - Активность СОД восприимчивого сорта гороха Смарагд (А) и формы 139-04 (Б); устойчивой формы Т-206 (В) и сорта гороха Dun Dale (Г). (n=3; Р <0,05)

Индуцированное снижение активное™ супероксиддисмутазы приводит к накоплению супероксидных радикалов, что способствует супероксидной деструкции компонентов клетки. Контролируемую внутриклеточными химическими механизмами супероксидную деструкцию компонентов клетки можно считать одной из «подпрограмм» апоптоза: известно, что при инкубации проростков пшеницы в присутствии экзогенных сильных гидрофобных перехватчиков супероксид-радикала в колеоптилях на фоне резко пониженного содержания супероксида (Шорнинг и др., 2000) апоптозная фрагментация ДНК блокируется полностью.

Под влиянием ионов магния в обеих концентрациях 10J и I О1 М после 5-го дня прорастания семян гороха происходит резкая активизация СОД - активности от 100 у.е. - у 2-дневных проростков до 1000-1300 у.е. - у 10-дневных, что способствует, видимо, снижению уровня свободных радикалов, накапливающихся в результате запрограммированной смерти клеток (апоптоза) и фрагментации ДНК, наблюдаемых ранее. Процесс поступления магния в растения зависит от степени обеспеченности растений другими катионами (Полевой В.В., 1989).

Эта тенденция сохраняется и у восприимчивой формы гороха 139-04. Эффект апоптоза выражается в плавном снижении активности СОД от 2-х до 10 дней прорастания с 700 у.е. до 100 у.е., а под влиянием ионов магния активность СОД повышается с 120 у.е. у 2-дневных до 600-650 у.е.-у 10-дневных (рис.3,Б).

У устойчивой формы гороха Т-206 активность СОД у индуцированных индуктором апоптоза проростков снижается примерно в таких же параметрах, как и у восприимчивых сортов - от 500 у.е. - у 2-дневных - до 150 у.е. - у 10-дневных (рис.3,В). Ионы магния способствуют повышению активности СОД от 100 до 1100 у.е. от 2 до 10 дней прорастания индуцированных агюптозным фактором проростков.

У сорта гороха Dun Dale тенденция сохраняется. При апоптозе активность СОД падает, что подтверждает тот факт, что активность СОД выступает как маркер программируемой смерти (рис.3,Г). Ионы магния оказывают реанимирующее действие и прерывают апоптоз.

Следует отметить, что восприимчивые и устойчивые сорта гороха практически не отличаются реакцией СОД-активности на индуктор апоптоза. А___ Б

Смарагд пероксидаза

350 300 250 : 200 * 150 100 50 О

- конт вода

- конт апоп -Mg 10-3 -Mg

4-е 5-е 7-е 8-е 10-е сутки

Т-206 пероксидаза

1200 1000 :' 800 1 600 400 200 0

-кокт вода -кокт.апоп -Mg 10-3 -Mg-4

2-е 4-е 5-е 7-0 8-е 10-е сутки

139-04. пероксидаза

400

350 300 250 . 200 150 100 50

-конт.вода -конт.апоп -Mg 10-3 -Mg -4

2-е 4-е 5-е 7-е 8-е 10-е сутки

Рисунок 4 - Активность пероксидазы проростков восприимчивого сорта гороха Смарагд (А) и формы 139-04 (Б); устойчивой формы гороха Т-206 (В) и сорта Dun

Dale (Г). (n=3; Р <0,05)

Активность пероксидазы в норме у восприимчивого сорта гороха Смарагд (рис.4,А) и формы 139-04 (рис.4,Б) у 2-дневных проростков составляет 100 у.е. и возрастает до 170 у.е. - у 10-дневных. При апоптозе активность пероксидазы имеет колебательный характер с пиком в 7-дневных проростках и снижением активности к 10-му дню. Величина активности у восприимчивых сортов составляет от 100 до 250 у.е. Под влиянием ионов магния активность пероксидазы восприимчивых сортов повышается, начиная со 2-го дня с 175 - 200 у.е., к 10-му дню до 320-350 у.е. Активность ферментов под влиянием ионов магния повышается за счет активации активного центра ферментов по закону Михаэлиса-Ментен, т.к. ионы магния способствуют увеличению синтеза АТФ. Вместе с тем, магний может непосредственно влиять на конформацию фермента и обеспечивает оптимальные условия для его работы (Полевой В.В., 1989).Что касается вытяжки триходермы, то исследованиями Dennis et all.,1971, Grremia et all.,1993, Harman et all., 2000, Suarez, 2001 показано, что разнообразные метаболиты (антибиотики, протеолитические ферменты, ацетальдегиды, терпены и т.д.), составляющие тело триходермы, возможно, также активизируют работу антиоксидантных ферментов.

Активность пероксидазы в норме у устойчивой формы Т-260 (рис.4,В) составляет от 200 до 480 у.е. в течение 10 дней прорастания, у сорта Dun Dale -от 200 до 580 у.е. (рис.4,Г). Действие индукторов апоптоза на активность пероксидазы и у устойчивых и у восприимчивых приводит к снижению активности пероксидазы с обязательным подъемом в 7-дневных проростках.

Однако величина активности пероксидазы у устойчивых сортов на протяжении всего периода измерений значительно выше, чем у восприимчивых. Пик активности в 7-дневных проростках равен 580 у.е - у Т-206, а у Dun Dale - 746 у.е.

Пероксидаза использует накопленные при работе СОД перекиси для окисления фенолов, способствует лигнификации клеточных стенок, тем самым приводит к образованию механического барьера на пути инфекции. Растительные пероксидазы инактивируют вирусные и грибные патогены и участвуют в генерации синглетного кислорода (Роговин и др. 1987).

Роль каталазы строго специфическая и сводится к разложению пероксидов водорода, образующихся в растительных клетках как в нормальных условиях жизнедеятельности, так и при патологии. Уровень активности каталазы показывает состояние метаболизма и при высоких величинах активности фермента может характеризовать нарушение обмена, выражающееся в накоплении агрессивных для растений активных форм кислорода.

Исследованиями установлено, что активность каталазы в норме и апоптозе у восприимчивых сортов гороха, практически мало изменяется при прорастании семян и медленно снижается от 2-х до 10 дней от 19 до 17 у.е. У восприимчивых сортов гороха Смарагд и 139-04 у 2-дневных и 10-дневных проростков активность фермента практически не меняется и равна 18-20 у.е.

У устойчивых сортов активность каталазы в норме несколько выше и составляет у формы Т-206 20 у.е. У сорта Dun Dale активность в норме значительно больше других сортов (26 у.е.) и падает к 10-дневному возрасту проростков до 23 у.е. В случае воздействия индуктором апоптоза активность каталазы колеблется в пределах 19-21 у.е.

2.2. Влияние Mg" на активность компонентов антиоксидантнон системы здоровых и инфицированных Fusarium oxysporum проростков гороха

Изучение влияния обработки ионами магния на антиоксидантную систему гороха, инфицированного возбудителем корневых гнилей, показало различную реакцию восприимчивых и устойчивых сортов. Так, у восприимчивого сорта Смарагд (рис.5,А) и формы 139-04(рис.5,Б) активность СОД меньше (100-200 у.е.), чем у здоровых проростков (от 100 у.е. - у 2-дневных до 400-500 у.е. - у 10-дневных) и мало изменяется на протяжении 10 дней. У устойчивых сортов Т-206 и Dun Dale (рис.5,В,Г) активность СОД здоровых и инфицированных проростков на протяжении 8 дней прорастания практически не изменяется и равна 100-120 у.е. - у Т-206 и 130200 у.е. - у Dun Dale , а к 10-му дню резко возрастает у больных проростков (700-800 у.е.), что указывает на мобилизацию защитных сил клеток устойчивых форм. Ионы магния обеих концентраций активизируют активность СОД у восприимчивых сортов гороха особенно резко к 7-8 дню (до 1200 у.е. - у Смарагда и 700 у.е. - у 139-04), а затем происходит резкий спад активности к 10-му дню прорастания у 139-04у.е. и новому подъему у сорта Смарагд до 800 у.е.

600 400 200

Смарагд СОД

2-е 4-е 5-е 7-е 8-е 10-е сутки

-контр, вода -кон фуэ

-Mg 1

-Mg2

139-04 СОД

2-е 4-е 5-е 7-е 8-е 10-е сутки

-контр, вода -кон фуз -Mg 1 -Mg 2

Т-206 СОД

1200 1000 г —контр, вода —кон.фуз. —*— Mg1 —Mg 2

БОО 400 200 0 {

f/Г

2-е 4-е ь-е 1-е 8-е 10-е сутки

Dun Dale СОД

2-е 4-е 5-е 7-е 8-е 10-е сутки

-контр, вода -кон фуз. -Mg 1 -Mg 2

Рисунок 5 - Активность СОД восприимчивого сорта Смарагд (А), формы 139-04 (Б), устойчивой формы Т-206 (В), сорта Dun Dale (Г), (n=3; Р <0,05)

Активность пероксидазы у восприимчивых сортов гороха в норме повышается от 100 у.е. - у 2-дневных проростков Смарагда до 170 у.е. - у 10-дневных и у формы 139-04 от 100 у.е 180 у.е. - у 2-дневных проростков до 180 у.е. - у 10-дневных. У устойчивых сортов гороха активность пероксидазы в норме у Т-206 возрастает от 180 у.е. - у 2-дневных проростков до 450 у.е. - у 10-дневных, у сорта Dun Dale активность пероксидазы у 2-дневных проростков равна 180 у.е и возрастает к 10-му дню до 580 у.е. При заражении у сорта Смарагд активность пероксидазы колеблется от 170 до 120 у.е., а у формы 139-04 - плавно поднимается от 100 до 170 у.е. Активность пероксидазы у Т-206 резко возрастает от 180 у.е. до 970 у.е. к 10-му дню. У сорта Dun Dale активность пероксидазы колеблется от 190 до 530 у.е.

Ионы магния у восприимчивых сортов активизируют работу пероксидазной системы в 2-2,5 раза, а у устойчивых сортов эта активизация отмечена только на первых сутках воздействия (до 700 у.е. - у Т-206 и 1180 у.е. - у Dun Dale), к 4-му дню прорастания и в дальнейшем происходит резкое падение с дальнейшим подъемом, аналогичным инфицированным проросткам.

Активность каталазы у здоровых проростков восприимчивых сортов ниже (1819 у.е), чем у инфицированных (20-21 у.е.), а ионы магния активизируют работу каталазы до 24-26 у.е.

Реакция устойчивых сортов гороха не столь очевидна. Так, у Т-206 активность каталазы у здоровых проростков самая низкая (20 у.е.), а у инфицированных 21-23 у.е., действие магния в концентрации Ю '% усиливает активность каталазы до 24-25 у.е. В здоровых проростках устойчивого сорта Dun Dale активность каталазы наивысшая (22-25 у.е.), а наименьшая - в инфицированных (19-20 у.е.). Обработка магнием увеличивает активность инфицированных проростков до 23-25 у.е., приближая к контрольным образцам.

2.3. Влияние активного вещества ТпсЬойегта на активность компонентов антиоксидантной системы здоровых и индуцированных фактором аноптоза проростков гороха

А Б

Рисунок 6 - Активность СОД восприимчивого сорта гороха Смарагд (А), устойчивого сорта Dun Dale (Б), (n=3; Р <0,05)

Воздействие метаболитов гриба Trichoderma благоприятно для гороха, что отражается в увеличении активности СОД, пероксидазы и каталазы. Активность СОД повышается у восприимчивых сортов от 100 до 1500 у.е. у сорта Смарагд и доЮОО у.е. - у 139-04.(рис.6,А). У устойчивых сортов повышение активности СОД у Т-206 достигает 1200 у.е., а у Dun Dale - до 1000 у.е. (рис.6,Б). Различия по реакции на концентрацию активного вещества незначительные.

Активность пероксидазы восприимчивых сортов гороха, индуцированных фактором апоптоза под влиянием экстракта триходермы, повышается в большей степени у сорта Смарагд - с 200 у.е. у 2-дневных до 1400 у.е. - у 10-дневных проростков, а у формы 139-04 повышение активности не столь значительно - до 300340 у.е. - у 10-дневных проростков.

У устойчивых сортов гороха Т-206 и Dun Dale активность пероксидазы под влиянием метаболитов триходермы увеличивается до 1000 и 1200 у.е., соответственно.

Активность каталазы у восприимчивых сортов гороха под влиянием экстракта триходермы увеличивается по сравнению с контрольными и индуцированными апоптозным фактором проростков на 5 у.е. Наиболее эффективной оказалась концентрация активного вещества триходермы 10 3%.

У устойчивых сортов гороха реакция каталазы на воздействие апоптозного фактора не однозначна. У Т-206 активность каталазы повышается до 22,7 у.е., а у сорта Dun Dale - выше индуцированных, но ниже контроля.

2.4. Влияние активного вещества Trichoderma на активность компонентов антиоксидантной системы здоровых и инфицированных Fusarium oxysporum проростков гороха

Действие активного вещества триходермы на инфицированные возбудителем корневых гнилей проростки гороха различных по устойчивости сортов показало его положительное влияние, выражающееся в повышении активности СОД независимо от сорта, во-первых, в процессе развития проростков от 100 до 1400 у.е. и, во-вторых, под влиянием вытяжки триходермы у сорта Смарагд и 139-04 - с 5-го дня прорастания, у сорта Dun Dale - с 7-х суток и у формы Т-206 - 8-ых суток. Подобное же влияние оказывает экстракт триходермы и на активность пероксидазы, которая у восприимчивых сортов гороха повышается по сравнению с инфицированными в 3,5 раза у 139-04, в 3 раза у сорта Смарагд (рис.7, А).

Смарагд пер оксид аз а

350 300 255 • _ 200 •>150 >4 00 50 ч 0 —кон.вода - и-- кон.фуз. —Й— триход. 1 —*—триход. 2

2-е 4-е 5-е 7-е 8-е 10-е

сутки

Dun Dale

IfflO 1400 1200 100Q 800 Ш0 400 200

2-е 4-e 5-e 7-e 8-e 10-e сутки

-кон вода -кон фуз. -триход. 1 -триход 2

Рисунок 7 - Активность пероксидазы восприимчивого сорта гороха Смарагд (А); устойчивого Dun Dale (Б), (n=3; Р <0,05)

У устойчивых сортов и активность пероксидазы инфицированных проростков выше, чем у восприимчивых в 3,5-4 раза, а после обработки вытяжкой триходермы повышение активности пероксидазы у Т-206 происходит до величины 1600 у.е., у сорта Dun Dale - до 1400 у.е. (рис.7, Б).

Таким образом, можно сделать вывод, что оба фактора: Mg2 и метаболиты триходермы повышают активность всех антиоксидантных ферментов у устойчивых и восприимчивых сортов гороха. Исключением является нейтральная реакция пероксидазы устойчивых сортов на обработку ионами магния и более высокая концентрация магния на восприимчивые сорта. Активное вещество триходермы в обеих концентрациях оказались более эффективными, чем ионы магния. Концентрация магния 103М более эффективна, чем более низкая концентрация.

3. Влияние возбудителя корневых гнилей на рост и развитие проростков гороха

Исследование устойчивых и восприимчивых к возбудителю корневых гнилей форм и сортов гороха показало их различия в биометрических характеристиках в норме и в ответной реакции на обработку ионами магния и вытяжкой из триходермы.

Так, уже в самом начале прорастания семян у 2-дневных растений длина корешков восприимчивых сортов Смарагд и 139-04 в контрольном варианте составляет 1,0 и 0,9 см, соответственно, тогда как у устойчивых сортов — Т-206 и Dim-Dale - 1,3 и 1,06 см. Инфицирование семян возбудителем корневых гнилей несколько увеличивает рост корешков проростков восприимчивых сортов гороха и снижают - у устойчивых. Обработка ионами магния восприимчивых сортов гороха несколько затормозило рост корешков и у здоровых и у зараженных проростков, а у устойчивых сортов наблюдается увеличение длины корешков под влиянием обработки. Обработка метаболитами триходермы всех .сортов, независимо от устойчивости привела к некоторой стимуляции роста корешков и здоровых, и инфицированных растений гороха.

Влияние экстракта триходермы на массу корешков в этом возрасте оказалось более очевидным, чем при обработке магнием, и в большей степени у устойчивых сортов. При этом на больные растения это влияние оказалось мало выраженным, а стимуляция в накоплении массы корешков у здоровых проростков выразилось более ярко.

Длина корешков у 4-дневных проростков под влиянием обработки ионами магния увеличивается у здоровых проростков на 0,8 см - у восприимчивых сортов

гороха и несколько меньше - у больных. Под влиянием активного вещества триходермы более отзывчивыми оказались здоровые растения. Устойчивые сорта в меньшей степени отозвались и на обработку магнием и на обработку вытяжкой триходермы. Однако, очевидно, что сила роста корешков у устойчивых сортов гороха больше, чем у восприимчивых.

В 4-дневных проростках появились побеги, и наблюдается четкая картина более крупных и по длине и по массе проростков. Выявлена следующая закономерность: у восприимчивых сортов гороха Смарагд и 139-04 длина проростков равна около 0,8 см, а у устойчивых - 1,1-1,2 см.

Масса проростков устойчивых сортов гороха в норме более чем в два раза превышает таковую у восприимчивых. Обработка магнием и вытяжкой триходермы здоровых растений восприимчивых сортов гороха более эффективна, чем обработка зараженных. Стимуляция роста проростков устойчивых сортов гороха под влиянием экстракта триходермы наблюдается и у здоровых и больных растений. Магний в данном возрасте не был эффективен.

У 5-дневных здоровых проростков устойчивых сортов гороха длина корешков либо была выше всех остальных вариантов, либо идентичной, а у восприимчивых сортов обработка магнием и метаболитами триходермы не оказывала существенного превосходства.

Масса корешков не зависит в этом возрасте от устойчивости и имеет примерно одинаковые параметры для всех сортов, за исключением 139-04, у которого самые низкие величины. На массу проростков существенное влияние оказал магний, под влиянием которого этот показатель увеличился у здоровых в 1,5 раз, а у больных - в 1,2 раза, за исключением сорта 139-04. Экстракт триходермы менее эффективен в отношении больных растений, особенно восприимчивых.

У 7-дневных проростков длина корешков не зависит от устойчивости и примерно равна 2,5-3 см., при этом наименьшая - у сорта 139-04. Обработка препаратами способствует оздоровлению зараженных растений. Развитие корневой системы у 7- дневных проростков устойчивых сортов значительно мощнее, чем у восприимчивых.

Подобная тенденция сохранилась и по массе корешков, особенно у устойчивых сортов. Увеличение массы корешков под влиянием обработки магнием и вытяжкой триходермы и у здоровых, и у больных растений гороха произошло в 1,5-2 раза.

Еще более очевидное преимущество устойчивые сорта гороха перед восприимчивыми показали по числу образованных боковых корешков. Количество боковых корешков у 7-дневных здоровых проростков устойчивых сортов гороха примерно в 3 раза больше, чем у восприимчивых. Однако обработка препаратами мало эффективна для всех сортов, за исключением магния для зараженных и у сорта 139-04 и сорта Т-206.

Длина 7-дневного проростка устойчивых сортов гороха в 2 раза больше, чем у восприимчивых сортов. Наиболее эффективным средством, стимулирующим рост проростков всех сортов, оказался магний (исключение сорт Т-206). Но он не был эффективен по отношению к больным растениям сортов 139-04 и Dun Dale, для последнего более актуальным оказался экстракт триходермы.

У 10-дневных проростков подтвердилась тенденция к тому факту, что устойчивые сорта гороха Т-206 и Dun-Dale имеют более мощную корневую систему: значительно превосходят восприимчивые сорта по длине корней (в 3,5-5 раз) (рис.8,А).

А Б В

12 10 8 -6 4 - 2 0 см | 0,6 0,4 0,2 - Т 35 1 30 25 -20 15 10 -5 ш jfc

1 2 3 сор-га гороха 4 0 -J 1 2 сорта горох 3 4 1 2 3 сорта гороха 4

■ контроль вода □ контроль инф. Шобр. магнием Нинф., обр. Мд2+ Кобр, триходермой Нинф. обр. триходермой ■ контроль вода □ контроль инф. а обр магнием, Винф., обр. магнием Нобр. триходермой Нинф., обо. тоиходермой ■ контроль вода □ контроль инф. □ обр. магнием Нинф., обр. магнием Иобр. триходермой аинФ.. обр. магнием

Рисунок 8 - Длина корешков (А), масса корешков (Б), число боковых корешков (В) 10-дневных проростков: сорта гороха: восприимчивые 1 - Смарагд, 2 - 139-4; устойчивые: 3 - Т-206, 4 - Dun-Dale, (n=3; Р <0,05)

Обработка магнием увеличивает длину корней проростков у здоровых и инфицированных растений всех сортов, кроме 139-04, где разница в пределах ошибки. Вытяжка из триходермы оказалась мало эффективной.

Это отразилось и на массе корешков (рис.8,Б), где превосходство устойчивых сортов перед восприимчивыми еще более очевидно. У здоровых проростков масса корешков устойчивых сортов в 2,5-3 раза больше, чем у восприимчивых. Оба препарата повышают накопление массы корешков у устойчивых сортов и в меньшей степени - у восприимчивых.

Число боковых корешков в норме также больше у устойчивых сортов (рис.8, В). На образование боковых корней большее влияние оказал препарат из вытяжки триходермы и только инфицированные проростки восприимчивого сорта 139-04 оказались отзывчивыми на оба препарата.

Рисунок 9 - Длина (А) и масса (Б) 10-дневных проростков сорта гороха: восприимчивые 1 - Смарагд, 2 - 139-4; устойчивые: 3 - Т-206,4 - Dun-Dale, (n=3; Р <0,05)

Не изменилась тенденция превосходства длины проростков устойчивых сортов гороха перед восприимчивыми (рис.9, А). Магний оказал положительное влияние на увеличение длины проростков у восприимчивых сортов, а вытяжка триходермы - на увеличение размера проростков устойчивого сорта Dun-Dale.

Устойчивые сорта превосходят восприимчивые и по массе проростка в 1,5-2 раза (рис.9, Б). И так же, как на длину проростка, у устойчивого сорта гороха Dun-Dale метаболиты триходермы оказали положительное влияние на массу проростка.

сорта гороха

■ контроль вода □ контроль инф. и обр. магнием в инф., обр. магнием Ыобр. триходермой_И инф.,обр, триходермой

1 2 з

сорта гороха

■ контроль вода Вобр. магнием .\обр триходермой

□ контроль инф. Эинф., обр, магнием Винф., обр.

У восприимчивых сортов под влиянием обоих препаратов увеличилась масса проростков восприимчивых сортов Смарагд и 139-04.

4. Влияние ионов магшш на хозяйственно-ценные признаки гороха

4.1. Влияние ионов магния на хозяйственно-ценные признаки гороха на здоровом фоне

Пахотные земли России обеднены микроэлементами: бором, молибденом, кобальтом, цинком и другими элементами питания растений. Микроэлементы почв входят в состав различных соединений, и лишь незначительная их часть представлена подвижными формами, доступными для растений. Воздействие микроэлементами на растение может усилить ростовые процессы и стимулировать развитие.

Проведенные нами исследования на горохе сорта Фараон показали, что длина корешков и проростков на четвертые сутки проращивания семян, обработанных солями магния, превышала длину контрольных проростков - от 13,5 до 21,4%. Большее стимулирующее действие на прорастание семян оказало совместное применение М§2' и пленкообразователя Эпок в 1% концентрации раствора.

Полученные результаты свидетельствуют и о положительном влиянии обработанных семян на высоту растений гороха Фараон. При первом замере высота растений превышала контрольные растения на 34,7%, при втором - 13,0%. Добавление к Мц2 пленкообразователя также увеличивает высоту растений до 17,4%. Отмечено, что наибольшее влияние проявляется в первые периоды роста и развития растений.

Действие М§2 на семена позволяет снизить пораженность корневой системы растений корневыми гнилями (таблица 1).

Таблица 1 - Влияние предпосевной обработки семян М§2+ на пораженность растений и развитие корневых гнилей гороха сорта Фараон (ВНИИ ЗБК, 2009 г.)

Варианты опыта Пораженность растений корневыми гнилями, % Снижение к контролю, % Развитие корневых гнилей, % Снижение к контролю, %

Контроль 65,0 - 41,3 -

Семена, обр. 10"4М 55,0 10,0 36,3 5,0

Семена, обр. Энок+ 10"4М 50,0 15,0 22,5 18,8

Снижение пораженности растений корневыми гнилями падает до 15-18%, в большей степени в опыте с добавлением к Мё2' пленкообразователя.

Зеленая масса растений гороха из обработанных Mg2' семян превышала контрольный вариант на 49,5г, 21,5%, а в варианте с обработкой семян препаратом и пленкообразователем - 61,2 г, или 26,6%. Масса корневой системы по вариантам была выше на 5,3-10,5%.

Наиболее существенное накопление сухой массы растений гороха - до 25-30% отмечено в варианте опыта с обработкой семян и пленкообразователем Эпок-1%.

Обработка семян гороха перед посевом М§2* 104 % способствует повышению полевой всхожести до 5% и увеличению урожайности на 0,14 т/га, или 3,7%. Прибавка в урожае гороха составила к контрольному варианту - 0,20 т/га, или до 5,3% (таблица 2).

Таблица 2 - Влияние предпосевной обработки семян и опрыскивания растений М§2+ на полевую всхожесть и урожайность гороха сорта Фараон (ВНИИ ЗБК, 2009 г.)

Варианты опыта Полевая всхожесть семян, % Урожайность, т/га Приб конт 1вка к юлю

т/га %

Контроль 86 3,78 - -

Семена, обр. Ю^М 91 3,92 0,14 3,7

Семена, обр. Эпок 1% +- КГ4 М 93 3,98 0,20 5,3

Семена, обр. Эпок 1% + ¡У^ Ю-4 М + опрыскивание раст.Мй2+ КГ'М - 4,05 0,27 7,1

Р% - 0.87 НСР05 0,12

Лучшие результаты в увеличении урожая получены в варианте опыта с обработкой семян препаратом и пленкообразователем и опрыскивание растений По сравнению с контрольным вариантом прибавка в урожайности гороха составила- 0,27 т/га, 7,1%.

От действия Р»^2*на семена и растения отмечено повышение количества бобов (в среднем с одного растения) на 9,4-20,3%, количества семян с одного растения - от 11,9 до 24,2% и массы семян - на 3,4 -14,3%

Таким образом, применение М§2* для обработки семян и для опрыскивания растений по вегетации оказало положительное влияние на формирование элементов структуры урожая.

4.2. Влияние ионов магния на хозяйственно-ценные признаки гороха на инфекционном фоне

В этом же году исследовали влияние ионов магния на инфекционном поле в ГНУ ВНИИЗБК. Результаты анализов показали снижение зараженности семян патогенной и сапрофитной микофлорой на 23,5% по сравнению с контролем только в варианте с обработкой семян во 2-й концентрации, что не превышает

показатели химического эталона — винцит, в котором зараженность семян была нулевой, но превышает показатель биоэталона с применением препарата фитоспорин, в котором зараженность превышала контроль на 9,8% .

На снижение развития болезней и, в частности, корневой гнили, обработка семян М§2* оказала положительное влияние. Так, в фазу бутонизации при обработке семян в первой и второй концентрациях развитие болезни уменьшилось на 34,5 и 63,3%, соответственно, по сравнению с контролем, что, однако, ниже показателей химического и биоэталонов (таблица 3).

В фазу плодообразования отмечалась та же тенденция, что и в фазу бутонизации. Применение Мц2' в 1-й и 2-й концентрациях способствовало снижению развития корневой гнили на 23-28% по сравнению с контролем.

По отношению к вредителям, гороховой тле и трипсам, наблюдались изменения их численности под влиянием обработки семян + опрыскивания растений - в период плодообразования. Численность вредителя сократилась на 18-36,8% в вариантах с обработкой семян и на 15,8-43%, по сравнению с контролем, - в вариантах с обработкой семян + опрыскивание.

Процент заселенности бобов трипсами был снижен при обработке семян Мц2' на 13,2 - 25% в вариантах с применением в первой концентрации. При комплексном применении М§2* - процент заселенности снизился на 4,4-8,8% по сравнению с контролем в вариантах с комплексным применением М§2.

Таблица 3 - Влияние Mg2+ на развитие корневой гнили и урожайность (2009 г.)

№ п/п Фаза бутонизации Фаза плодообразования Урожайность, ц/га

Вариант % % % %

поражения развития поражения развития

1 Контроль 80,0 26,7 100,0 38,2 37,8

Обработка семян

2 Mg'*, 10"4 м 63,3 17,5 87,5 21,5 38,5

3 10° м 34,4 9,8 J 100,0 29,4 39,3

Обработка семян + опрыскивание растений

4 Mgz+ 10"*М + Mf Ю"4" М 39,9

НСР05 11,6 2,6 28,5 3,4 1,6

Оценить роль Mg3* на рост и развитие растений гороха наиболее полно позволяет такой показатель как урожайность. В наибольшей степени она повысилась при комплексном применении (обработка семян + опрыскивание растений) Mg2'. В вариантах с комплексным применением Mg2* в первой концентрации урожайность возросла на 6,1 и 5,6%, соответственно, по сравнению с контролем (таблица 3).

Обработка семян Mg2* во 2-й концентрации способствовала увеличению урожайности на 4% по сравнению с контролем, в остальных вариантах с обработкой семян показатели урожайности были на уровне контроля.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Обработка проростков устойчивых и восприимчивых сортов гороха индуктором апоптоза, выделенным из колеоптилей пшеницы, приводит к типичной для апоптоза картине - на электрофореграмме и темпорально рассчитанным линейным профилям ДНК можно наблюдать лестницеобразные пятна на электрофореграмме, связанные с апоптотической формой деградации ДНК. «Лестница» настолько же четко различима, как в случае естественного апоптоза в колеоптиле, на линейных профилях, начиная с 2-х суток, видно волнообразное искажение нисходящей ветви главного пика, являющееся следствием суперпозиции главного и группы малых пиков, появляющейся только в случае лестницеобразных электрофореграмм.

По электрофореграмме и темпорально рассчитанным линейным профилям в контрольных проростках гороха в течение всего периода изучения структура ДНК изменяется очень слабо. Основное различие заключается в увеличении главного пика светимости на линейных профилях, свидетельствующем о накоплении в растущем листе ДНК, не подвергающейся ни апоптозной, ни некрозной деградации.

При некрозе под влиянием заражения Fusarium oxysporum в проростках гороха на электрофореграммах и линейных профилях ДНК имеет бесформенное строение. Можно наблюдать следующее: по монотонному убыванию высот пиков на линейных профилях хорошо заметно, что ДНК быстро разрушается без межнуклеосомной фрагментации, которая приводила бы к сегментированным электрофореграммам. Электрофореграмма ДНК дает на линейном профиле пики, слабо превышающие шумовой предел, что говорит о глубокой бессистемной деструкции.

При апоптозе и некрозе в клетках растений накапливаются активные формы кислорода. В норме и при патогенезе ферменты супероксиддисмутаза (СОД), каталаза и пероксидаза, защищающие аэробную клетку от «самозагрязнения» потоками О; и НгО:, действуют как синергисты. При апоптозе активность каталазы снижается, а активность пероксидазы возрастает как в норме, так и под влиянием стресс-факторов. Активность СОД резко снижается при апоптозе (в клетках

колеоптиля пшеницы), а также в проростках гороха, индуцированных фактором апоптоза.

На основании литературных данных и собственных исследований можно проследить закономерность апоптоза и некроза у гороха.

При апоптозе ДНК на электрофореграммах имеет вид лестницы. Деградация хроматина происходит ступенчато. Активность СОД резко снижается при апоптозе (в клетках колеоптиля пшеницы), а также в проростках гороха, индуцированных фактором апоптоза. Апоптоз сопровождается снижением активности пероксидазы и катал азы.

При некрозе под влиянием заражения Fusarium oxysporum в проростках гороха на электрофореграммах и линейных профилях ДНК имеет бесформенное строение. Активность СОД и пероксидазы возрастает.

ВЫВОДЫ

1. Выделен индуктор апоптоза из колеоптилей пшеницы, вызывающий апоптоз у проростков гороха. Контроль апоптоза регистрируется наличием фрагментации ДНК, имеющей вид «лестницы». Под влиянием заражения семян гороха фузариозом подобной фрагментации ДНК в виде «лестницы» не происходит. Идет бессистемное разрушение. Ионы магния и особенно вытяжка из триходермы восстанавливают статус здорового проростка гороха устойчивых и восприимчивых сортов.

2. Устойчивые сорта гороха Dun Dale и Т-206 менее восприимчивы к индуктору апоптоза и инфицированию возбудителем корневых гнилей. Показано положительное влияние метаболитов триходермы и ионов магния на снижение нагрузки неблагоприятных факторов.

3. Активность антиоксидантных ферментов является маркером на апоптоз и некроз. Апоптоз гороха сопровождается резким снижением активности фермента супероксиддисмутазы, а при некрозе активность фермента повышается.

4. Апоптоз сопровождается снижением активности пероксидазы с подъемом в 7-дневных проростках. При некрозе активность пероксидазы возрастает, а затем резко снижается у устойчивых сортов и плавно повышается у восприимчивых.

Активность пероксидазы у восприимчивой формы гороха значительно ниже активности у устойчивой формы, что является одним из факторов ослабленного иммунитета неустойчивых генотипов.

5. Проростки устойчивых сортов гороха Т-206 и Dun-Dale имеют более мощную корневую систему, чем восприимчивые Смарагд и 139-4, а также большую длину и массу проростков.

6. Магний и вытяжка триходермы повышают массу корешков здоровых растений, увеличивают число боковых корешков у зараженных фузариумом проростков гороха всех сортов.

7. Предпосевная обработка семян гороха только одними ионами Mg2', а также совместно с пленкообразователем Эпок увеличивает длину корешков и проростков по сравнению с контрольными на 10,7-18,9 %.

8. Mg2* увеличивает высоту растений до 34,7%, зеленую массу - на 21,5-26,6 %, способствует снижению пораженности растений корневыми гнилями от 10 до 15%. Количество бобов в среднем с одного растения увеличивается на 20,3%, количество семян - от 11,9 до 24,2 % и масса семян до 14,3 %. Лучшие результаты получены от совместной обработки семян Mg2* и пленкообразователем Эпок.

9. Наибольшая урожайность гороха получена в варианте опыта с обработкой семян Mg2*, пленкообразователем и опрыскиванием растений. Ее превышение над уровнем контроля составило - 0,27 т/га (7,1 %).

10. На инфекционном фоне под влиянием обработки семян солями магния и особенно совместно с опрыскиванием растений в период вегетации гороха происходит снижение поражения корневыми гнилями на 23-28 %, процент заселенности бобов трипсами снижается на 13,2-25 %.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Павловская, Н.Е. Проявление апоптоза и некроза у различных по устойчивости к корневым гнилям сортов гороха [Текст]/ Н.Е. Павловская, К.Н. Козявина, И.Н. Гагарина, И.В. Горькова // Достижения науки и техники АПК. -2010. -№3,- С. 20-23.

2. Павловская, Н.Е. Влияние индукторов апоптоза и инфицирования грибом Fusarium oxysporum на антиоксидантную систему гороха Pisum sativum [Текст]/ Н.Е. Павловская, К.Н. Козявина, И.Н. Гагарина, И.В. Горькова // Известия Санкт-Петербургского аграрного университета. - 2010. - № 18. - С. 90-95.

Статьи и материалы конференций:

3. Козявина, К.Н. Выделение индукторов апоптоза из растительных объектов /К.Н. Козявина, А.Ю. Гагарина, Н.Е. Павловская, И.Н. Гагарина, И.В. Горькова [Текст]// Материалы региональной научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов, студентов «Роль молодых ученых и специалистов в повышении эффективности растениеводства». - Орел. - 2009. - С. 97-98.

4. Козявина, К.Н. Запрограммированная и спонтанная гибель клеток у гороха [Текст]/ К.Н. Козявина, Н.Е. Павловская, И.Н. Гагарина, И.В. Горькова // Материалы XIII международной научно-производственной конференции. - Белгород. - 2009. -С. 18.

5. Козявина, К.Н. Инновационные технологии в изучении явлений апоптоза [Текст]/ К.Н. Козявина, Н.Е. Павловская, И.Н. Гагарина, И.В. Горькова // Вестник Орел ГАУ. - 2009. - № 4 (19). - С. 14-17.

6. Козявина, К.Н. Реакция различных по устойчивости к Fusarium oxysporum сортов гороха на индукторы апоптоза [Текст]/ К.Н. Козявина, Н.Е. Павловская // Материалы Московской международной научно-практической конференции «Биотехнология: экология крупных городов». - М.: ЗАО «Экспо-биохим-технологии», РХТУ им. Д.И. Менделеева. - 2010. - С. 210 - 211.

7. Павловская, Н.Е. Выделение индукторов апоптоза [Текст]/ Н.Е. Павловская, И.Н. Гагарина, К.Н. Козявина, А.Ю. Гагарина // Материалы И Международной интернет-конференции «Фундаментальные и прикладные исследования в АПК на современном этапе развития химии. - Орел. - 2009. -С. 107-109.

8. Павловская, Н.Е. Проявление апоптоза и некроза у пшеницы и гороха [Текст]/ Н.Е. Павловская, А.И. Гринблат, К.Н. Козявина, И.Н. Гагарина, И.В. Горькова // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Роль новых направлений селекции в повышении эффективности растениеводства. -Орел.-2009.-С. 240-248

9. Павловская, Н.Е. Растительные индукторы апоптоза [Текст]/ Н.Е. Павловская, К.Н. Козявина, И.Н. Гагарина, И.В. Горькова, А.Ю. Гагарина // Материалы Международной научно-практической конференции молодых ученых «Теоретические основы применения биотехнологии, генетики и физиологии растений в современной селекции растений и растениеводстве». - Брянск. - 2009. -С. 196-201.

10. Павловская, Н.Е. Рекогносцированное исследование индуцированного апоптоза биологических объектов [Текст]/ Н.Е. Павловская, И.Н. Гагарина, И.В. Горькова, К.Н. Козявина, А.Ю. Гагарина // Сборник трудов Всероссийской научно-практической конференции «Биотехнология. Биомедицинская инженерия и технология современных социальных практик». - Курск. - 2009. - С.76-78.

11. Павловская, Н.Е. Усиление иммунитета растений гороха при обработке солями магния [Текст]/ Н.Е. Павловская, К.Н. Козявина, И.Н. Гагарина, И.В. Горькова // Организация и регуляция физиолого-биохимических процессов. -Воронеж.-2009.-Вып. П. - С. 160-162.

12. Парахин, Н.В. Нанодиагностики апоптоза [Текст]/ Н.В. Парахин, Н.Е. Павловская, И.Н. Гагарина, И.В. Горькова, К.Н. Козявина // Материалы пятого Московского международного конгресса «Биотехнология: состояние и перспективы развития». - М.: ЗАО «Экспо-биохим-технологии», РХТУ им. Д.И. Менделеева. -2009.-ч. 1.-С. 480-481.

Подписано в печать 19.05.2010г. Формат 60x90/16. Бумага офсетная. Гарнитура Тайме. Усл. печ. л. 1,5. Заказ 235. Тираж 100 экз.

Отпечатано в издательстве Орел ГАУ, 2010, Орел, Бульвар Победы, 19

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Козявина, Ксения Николаевна

Введение.

1. Литературный обзор.

1.1. Запрограммированная смерть клетки, или апоптоз, и некроз — «сверхчувствительность».

1.1.1. Отличия апоптоза от некроза.

1.1.2. Механизмы апоптоза и сверхчувствительности у растений.

1.2. Активные формы кислорода и их значение для клеток в норме и патологии.

1.2.1. Антиоксидантная система в борьбе с активными формами кислорода.

1.3. Защита растений от вредителей и болезней.

1.3.1. Роль биотехнологии в защите растений.

1.3.2. Индуцирование иммунитета у растений.

1.3.3. Иммунизация биологически активными препаратами.

1.3.3.1. Роль макроэлемента магния в метаболизме растений

1.3.3.2. Гриб Trichoderma и его роль как антагониста патогенным организмам.

1.4. Механизм устойчивости гороха к возбудителю корневых гнилей и разработка средств защиты от патогена Fusarium oxysporum.

2. Объекты и методы исследования

3. Экспериментальная часть.

3.1. Выделение из колеоптилей пшеницы индуктора апоптоза и изучение его влияния на фрагментацию ДНК здоровых и инфицированных Fusarium oxysporum проростков гороха.

3.2. Влияние индуктора апоптоза и Fusarium oxysporum на антиоксидантную систему гороха

3.2.1. Влияние ионов Mg~ на активность компонентов антиоксидантной системы здоровых и индуцированных фактором апоптоза проростков гороха.

3.2.2. Влияние Mg на активность компонентов антиоксидантной системы здоровых и инфицированных Fusarium oxysporum проростков гороха.

3.2.3. Влияние активного вещества Trichoderma на активность компонентов антиоксидантной системы здоровых и индуцированных фактором апоптоза проростков гороха.

3.2.4. Влияние активного вещества Trichoderma на активность компонентов антиоксидантной системы здоровых и инфицированных Fusarium oxysporum проростков гороха.

3.3. Влияние возбудителя корневых гнилей на рост и развитие проростков гороха.

4. Влияние ионов магния на хозяйственно-ценные признаки гороха.

4.1. Влияние ионов магния на хозяйственно-ценные признаки гороха на здоровом фоне.

4.2. Влияние ионов магния на хозяйственно-ценные признаки гороха на инфекционном фоне.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Изменение активности антиоксидантной ферментной системы и фрагментации ДНК Pisum sativum L. при апоптозе и некрозе под действием двухвалентных ионов магния и экстракта триходермы"

К настоящему времени сложилось представление о двух типах гибели животных и растительных клеток: некрозу и апоптозу. Существует две противоположные точки зрения на некроз. Согласно одной точке зрения некроз (омертвение, отмирание) — это смерть, гибель части ^кивого организма, необратимое прекращение жизнедеятельности его элементов-согласно другой - некроз - это не смерть, а посмертные изменения погибшей клетки (Лушников Е.Ф., Абросимов А.Ю., 2001). Некроз и апоптоз — вид гибели клетки, характеризующийся как общими чертами (необратимым прекращением ее жизнедеятельности, гидролизом белков цитоплазмы потерей генетической информации и т.д.), так и особенностями (специфическими изменениями митохондрий, межнуклеосомным распадом ДНК и др.)

Апоптоз - следствие действия на клетку различных факторов эндогенной и экзогенной природы. Установлено, что апоптоз осуществляется и контролируется генетическими, иммунными, гормональными и другими механизмами. Однако, начальные, пусковые механизмы процесса остаются малоизученными.

Апоптоз стал актуальной научной проблемой во многих областях биологии (морфологии, радиобиологии, биохимии, генетике, иммунологии, вирусологии и др.). Эта проблема постепенно решается и в медицине (онкологии, гематологии и т.д) и в исследовании растений. Апоптоз возник у прокариот, по всей видимости, как защита от вирусов или от повреждающего действия активных форм кислорода (АФК) - их называют эликсирами смерти из-за универсальности. В ходе эволюции расширились функции апоптоза. Гибель клеток имеет большое значение для эмбриогенеза, морфогенеза, дифференцировки, как отклик на неблагоприятные факторы среды, а также инструмент иммунного ответа. выводы

2. Устойчивые сорта гороха Dun Dale и Т-206 менее восприимчивы к индуктору апоптоза и инфицированию возбудителем корневых гнилей. Показано положительное влияние триходермы и ионов магния на снижение нагрузки неблагоприятных факторов.

Широко известны примеры апоптоза у растений - развитие ксилемы, флоэмы, формообразование листьев (лопасти, перфорации, например у монстеры), прорастание пыльцевой трубки (гибель клеток пестиков на пути трубки) ( Дьяков Ю.Т., Озерецковская O.JL, Джавахил В.Г., Багирова С.Ф., 2001).

Для некроза и апоптоза существуют общие факторы, которые переключают апоптоз на некроз, например, внутриклеточная концентрация АТФ и НАД. Некоторые процессы апоптоза регулируются гормонами (стимулируются гибберелловой и подавляются абсцизовой кислотами). Перекись водорода в малых концентрациях - индуктор апаптоза, а в высоких - ведет к некрозу. Апоптоз, в отличие от некроза, подавляется ингибиторами синтеза белка и является энергозависимым процессом — для него необходимо пополнение клеток АТФ. Поэтому в случае истощения клеток АТФ, а также при избыточной продукции активных форм кислорода клетки устойчивого растения, которые в норме претерпевали бы апоптоз, погибают по пути некроза.

Изучение апоптоза у растений — относительно новая и потому еще слабо наполненная данными область науки. В России единственной пока школой, занимающейся проблемой апоптоза, является МГУ им. М.В. Ломоносова (Ванюшин Б.Ф. и др., 2001-2009; Скулачев В.П., 1999-2009; Самуилов В.Д., 2009).

При патогенезе растения развили, видимо, несколько путей взаимодействия с патогенном и различные системы защиты. Клетки, непосредственно атакованные паразитом, погибают по механизму апоптоза, но запускают в свою очередь, гибель окружающих клеток другими путями.

Реакция растений зависит от внешних факторов (например, дозы воздействия) и резервов самой клетки.

Изучение механизмов запрограммированной и спонтанной гибели клеток растения и базированная на полученных данных разработка средств управления обеими формами гибели клеток растения имеют крайне важное значение как для фундаментальной, так и для прикладной биотехнологии. Контроль над некрозом и апоптозом позволит повышать устойчивость растений к патогенам, увеличивать урожайность сельскохозяйственных культур, ускорять или увеличивать синхронность созревания урожая, обеспечит возможность управлять длительностью вегетационного периода и упростит работу селекционеров.

Вместе с тем, до настоящего времени не созданы средства защиты бобовых и в частности, гороха, от корневых гнилей, в годы эпифитотий, уносящих более 50-70% урожая, слабо изучены механизмы устойчивости растений и, в первую очередь, апоптоза и некроза.

В данной работе поставлена цель изучить реакцию различных по устойчивости сортов гороха к возбудителю корневых гнилей Fusarium oxysporum и индуцированный апоптоз, а также исследовать возможность усиления иммунитета с помощью солей магния и вытяжек из гриба-антагониста патогенов — Trichoderma.

В связи с поставленной целью решались следующие задачи: 1. Выделить из колеоптилей пшеницы индуктор апоптоза и изучить его влияние на фрагментацию ДНК и линейные профили электрофореграмм здоровых и инфицированных Fusarium oxysporum проростков гороха.

2 42. Изучить влияние ионов Mg на активность компонентов антиоксидантной системы здоровых и индуцированных фактором апоптоза проростков гороха.

243. Установить влияние Mg на активность компонентов антиоксидантной системы здоровых и инфицированных Fusarium oxysporum проростков гороха.

4. Изучить влияние экстрактов гриба Trichoderma на активность компонентов антиоксидантной системы здоровых и индуцированных фактором апоптоза проростков гороха.

5. Изучить влияние экстрактов гриба Trichoderma на активность компонентов антиоксидантной системы здоровых и инфицированных Fusarium oxysporum проростков гороха.

6. Изучить влияние возбудителя корневых гнилей на рост и развитие проростков гороха.

2 47. Изучить влияние ионов Mg на устойчивость и урожайность гороха.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Заключение Диссертация по теме "Физиология и биохимия растений", Козявина, Ксения Николаевна

выводы

6. Магний и триходерма повышают массу корешков здоровых растений, увеличивают число боковых корешков у зараженных фузариумом проростков гороха всех сортов.

7. Предпосевная обработка семян гороха только одними ионами Mg2+, а также совместно с пленкообразователем Эпок увеличивает длину корешков и проростков по сравнению с контрольными на 10,7 - 18,9 %.

Л I

8. Mg увеличивает высоту растений до 34,7 %, зеленую массу — на 21,5 - 26,6 %, способствует снижению пораженности растений корневыми гнилями от 10 до 15 %. Количество бобов в среднем с одного растения увеличивается на 20,3 %, количество семян — от 11,9 до 24,2 % и масса семян до 14,3 %. Лучшие результаты получены от совместной обработки семян Mg2+ и пленкообразователем Эпок.

9. Наибольшая урожайность гороха получена в варианте опыта с обработкой семян Mg" , пленкообразователем и опрыскиванием растений. Ее превышение над уровнем контроля составило - 0,27 т/га (7,1 %).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Обработка проростков устойчивых и восприимчивых сортов гороха индуктором апоптоза, выделенном из колеоптилей пшеницы, приводит к типичной для апоптоза картине — на электрофореграмме и темпорально рассчитанным линейным профилям ДНК можно наблюдать лестницеобразные пятна на электрофореграмме, связанные с апоптотической формой деградации ДНК и хроматина. "Лестница" не настолько четко различима, как в случае естественного апоптоза в колеоптиле, тем не менее на линейных профилях, начиная с 5-х суток, видно волнообразное искажение нисходящей ветви главного пика, являющееся следствием суперпозиции главного и группы малых пиков, появляющейся только в случае лестницеобразных электрофореграмм.

При апоптозе и некрозе в клетках растений накапливаются активные формы кислорода. В норме и при патогенезе ферменты супероксиддисмутаза (СОД), каталаза и пероксидаза, защищающие аэробную клетку от «самозагрязнения» потоками О2" и Н2Ог , действуют как синергисты. При апоптозе активность каталазы снижается, а активность пероксидазы возрастает, как в норме, так и под влиянием стресс-факторов. Активность СОД резко снижается при апоптозе (в клетках колеоптиля пшеницы), а также в проростках гороха, индуцированных фактором апоптоза.

Отсюда можно выстроить модель апоптоза и некроза у гороха:

ДНК на электрофореграммах имеет вид лестницы. Деградация хроматина при апоптозе происходит ступенчато под действием индуцированных различными факторами (например, каспазами), эндонуклеаз, которые сначала атакуют хроматин в областях относительно протяженных розеточных петель (доменов) с высвобождением крупных 50-300 lcb фрагментов.

После этого наступает фаза межнуклеосомной фрагментации ДНК, крупные фрагменты хроматина атакуются эндонуклеазами в области межнуклеосомных спейсеров, которые по сравнению с ассоциированной с октамерами гистонов нуклеосомной ДНК более доступны действию эндонуклеаз. При электрофоретическом разделении в агарозном геле такая ДНК выглядит в виде некой лестницы (Ванюшин Б.Ф., 2001).

На линейных профилях электрофореграмм виден переход основной массы ДНК в другую область — смена изоэлектрической точки с 3 по 5-е сутки жизни колеоптиля, затем, в связи с интрануклеосомным расщеплением, линейные профили в 7-е - 9-е сутки жизни колеоптиля представляют собой группы пиков, расположенных по убыванию площади («лестница» ДНК), к 11-м суткам ДНК деградирует настолько, что эффект «лестницы» становится уже не заметен, а общая интенсивность электрофореграммы падает, и линейный профиль представляет собой множественную суперпозицию пологих слабо разрешенных пиков светимости вследствие перехода деградации ДНК в терминальную фазу с неспецифической и глубокой деградацией ДНК нуклеазами.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Козявина, Ксения Николаевна, Орел

1. Аверьянов А. А. Активные формы кислорода и иммунитет растений / А. А.Аверьянов// Успехи современной биологии. 1991. Т. 3. С. 722-737.

2. Агол В. И. Генетически запрограммированная смерть клетки /В. И. Агол // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. № 6. С. 20-24.

3. Акимова Г. П. Изменение активности и каталитических свойств пероксидазы корней гороха на начальных этапах инфицирования Rhizobium leguminosarum / Г. П. Акимова, М. Г. Соколова, JI. В. Нечаева // Агрохимия. 2004. № 1. С. 86-90.

4. Активные формы кислорода в проростках гороха при взаимодействии с симбиотическими и патогенными микроорганизмами / Г.Г.Васильева, А.К.Глянько, Н.В.Миронова, Т.Е.Путилина, Г.Б.Лузова // Прикладная биохимия и микробиология. 2007. Том 43. № 2. С. 240-245.

5. Алексидзе Г. Я. Модель организации на мембране телакоидов цикла Кельвина с участием лектина фитосистемы / Г. Я. Алексидзе, А.И. Литвинов, Э. И. Выскребенцева // Физиология растений. 2002. №1. С. 148-154.

6. Алексидзе Г. Я. Субклеточная локализация лектинов в корнеплоде сахарной свеклы разного возраста / Г. Я. Алексидзе, Э.И. Выскребенцева // Физиология растений. 1986. Т. 33. Вып. 2. С. 213-220.

7. Андреева В.А. Фермент пероксидаза: Участие в защитном механизме растений / В.А. Андреева М. : Наука, 1988. 128 с.

8. Анисимов, В.Н. Современные представления о природе старения / В. Н. Анисимов // Успехи современной биологии. 2000. Т. 120. № 2. С. 146-164.

9. Антонюк Л. П. О роли агглютинина зародышей пшеницы в растительно-бактериальном взаимодействии / Л. П. Антонюк, В. В. Игнатов // Физиология растений. 2001. № 3. С.427-433.

10. Бакеева JI.E. Программируемая клеточная смерть у растений: ультраструктурные изменения в устьичных клетках гороха Воздействие цианидом. / JI. Е. Бакеева, Е. В. Дзюбинская, В. Д. Самуилов // Биохимия. 2005. Т. 70. № 9. С. 1177-1185.

11. Баталова Т.С. Научные основы создания ассортимента средств защиты растений и способов их применения на важнейших с.х. культурах / Т. С. Баталова, А. А. Попова. Л.: 1983.

12. Белозерская Т.А. Окислительный стресс и дифференцировка у грибов. / Т.А. Белозерская, Н.Н.Гесслер // Прикладная биохимия и микробиология. 2007. Т. 43. № 5. С. 565-575.

13. Бенкен И. И. Антипитательные вещества белковой природы в семенах сои / И.И.Бенкен, Т.Б.Томилина // Бюллетень ВИР. 1989. Т.149. С. 3-10.

14. Бенкен И. И. Влияние ингибитора протеиназ из фасоли на фитопатогенные грибы / И. И. Бенкен, В. В. Мосолов, Н. В. Федуркина // Микология и фитопатология. 1976. Т. 10. Вып. 3. С. 198-201.

15. Бердышев Г.Д. Эколого-генетические факторы старения и долголетия / Г. Д. Бердышев. Л. : Наука, 1977. 203 с.

16. Биологический энциклопедический словарь, /гл. ред. М. С. Гиляров; редкол. : А. А. Бабаев, Г. Г. Винберг, Г. А. Заварзин и др. — 2-е изд., исправл. М.: Сов. Энциклопедия, 1986.

17. Борисова, Н. Н. Субмитохондриальное распределение лектиновой активности в осевых органах проростков кормовых бобов разного возраста / Н. Н. Борисова, Э. И. Выскребенцева // Физиология растений. 1997. №3. С. 317-331.

18. Борные микроудобрения нового поколения Гранубор Натур и Солюбор ДФ. ЗАО АК «ХИМПЭК», эксклюзивный дистрибьютор компании BORAX в России. Проспект. С.8.

19. Ванюшин Б.Ф. Апоптоз у растений / Б. Ф. Ванюшин // Успехи биологической химии. 2001. Т. 41. С. 3-338.

20. Ванюшин Б.Ф. Молекулярно-генетические механизмы старения / Б.Ф. Ванюшин, Г.Д. Бердышев. М.: «Медицина», 1977. 295 с.

21. Вкоронцова М.А. Физиологическая регенерация / М.А. Вкоронцова, Л.Д. Лиознер. М.: Советская наука, 1955. 508 с.

22. Влияние обработки листьев пшеницы донором окиси азота на антиокислительный метаболизм при стрессе, вызванном алюминием / Чжан X., Ли Я.Х., Ху Л.Ю., Ван С.Х., Чжан Ф.К., Ху К.Д. // Физиология растений. 2008. том 55. №4. С. 523-528

23. Гагарина И.Н. Белковый комплекс семян фасоли и испытание биологической активности его компонентов : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяственных наук / И.Н. Гагарина; (Орлов, гос. аграрный ун-т). Орел, 2005. 23 с.

24. Граскова И.А. Пероксидаза как компонент сигнальной системы клеток картофеля при патогенезе кольцевой гнили / И.А. Граскова, Г.Б. Боровский // Физиология растений. 2004. Т. 51. № 5. С. 692-697.

25. Гринблат, А.И. Биоинформационная модель апоптоза и некроза растений: дис. на соиск. степени к. с.-х. н. / Гринблат Антон Иванович. Орел, 2007. С. 22

26. Гунин А.Г. Клеточный цикл, апоптоз. Электронный ресурс. / Веб-сайт кафедры гистологии чувашского госуниверситета, 2001. — Режим доступа: http://www.histol.chuvashia.com, свободный. — Загл. с экрана, (дата обращения 03.06.2008)

27. Деви, С.Р. Антиокислительная активность растений Brassica jyncea, подвергнутых действию высоких концентраций меди / С.Р. Деви, М.Н. Прасад // Физиология растений. 2005. Т. 52. №2. С. 233-237.

28. Дмитриев А.П. Сигнальные молекулы растений для активации защитных реакций в ответ на биотический стресс / А.П. Дмитриев // Физиология растений. 2003. Т 50. № 3. С.465-474.

29. Дьякон Ю.Т. Что общего в иммунитете растений и животных? / Ю.Т. Дьякон, С.Ф. Багирова//Природа. 2001. № 11. С. 1-10.

30. Ермаков, И.П. Физиология растений : учебник для студ. вузов / И.П. Ермаков.- М.: «Академия», 2005. 640 с.

31. Запрометов М.Н. Основы биохимии фенольных соединений / М.Н. Запрометов. М.: Высшая школа, 1974. 212с.

32. Запрометов М.Н. Фенольные соединения / М.Н.Запрометов. М.: Наука, 1993. - 270с.

33. Захаренко В.А., Мельников Н.Н., Новожилов К.В. В стороне от от реальной жизни // Защита и карантин растений. 2000. №6. С. 27-29.

34. Защита зерновых культур от корневых гнилей. Рекомендации. Изд. М., Агропромиздат, 1986 г. С. 3,4

35. Зотиков В.И. Ресурсосберегающие технологии производства гороха. Методические рекомендации / В.И. Зотиков, Г.А.Борзенкова. М.: ФГУН «Росинвормагротекс», 2009. 40 с.

36. Зотиков В.И., Повышение продуктивности и устойчивости агроэкосистем /В.И. Зотиков, А.Д. Задорин. Орел. 2007. 197 с.

37. Инновационные технологии в изучении явлений апоптоза / Н.Е. Павловская, К.Н. Козявина, И.Н. Гагарина, И.В. Горькова, А.И. Гринблат // Вестник ОрелГАУ. №4(19). С. 14-17.

38. Калашников Д.В. О некоторых результатах применения препарата Эмистим во Вьетнаме // Аграрная Россия. Научно-производственный бюллетень. 1999 г. №2. С. 47.

39. Кения М.В., Роль низкомолекулярных антиоксидантов при окислительном стрессе / М.В. Кения, А.И. Лукаш, Е.П. Гуськов // Успехи современной биологии. 1993. Том 113. С. 456-470.

40. Кириченко Е.В. Влияние лектинов бобовых растений на проявление симбиотических свойств / Кириченко, Е.В., С.М. Маменченко // Физиология растений. 2000. №2. С. 221-225.

41. Кирнов М.Д. Апоптоз в клетках первого листа и колеоптиля проростков пшеницы: межнуклеосомная фрагментация ДНК и синтезтяжелых» фрагментов ДНК нуклеосомной длины / М.Д. Кирнов, Александрушкина Н.И., Ванюшин Б.Ф. // Биохимия. 1997. Т.62. С. 1008.

42. Ковалев В.М. Теоретические основы оптимизации формирования урожая / Ковалев В.М. Москва: МСХА. 1997 г.

43. Колупаев Ю.Е. Индукция теплоустойчивости колеоптилей пшеницы ионами кальция и ее связь с окислительным стрессом / Ю.Е. Колупаев, Акинина Т.Е., Мокроусов А.В. // Физиология растений. 2005. Том 52. №2. С.227-232.

44. Конарев А.В. Ингибиторы ферментов как генетические маркеры / Конарев А.В. // Аграрная Россия. 2002. № 3. С. 44-51.

45. Косенко J1.B. Сортовые различия углевод связывающих свойств лектинов из семян Vicia Jabe / J1.B. Косенко // Физиология растений. 2002. Т. 49. № 6. С. 859-864.

46. Косенко JI.B. Сравнительная характеристика углеводсвязывающих свойств лектинов из семян бобовых растений // Физиология растений. 2002. Т. 49. № 5. С. 718-724.

47. Кузнецов И. Поговорим о микроэлементах / И. Кузнецов // Экология и жизнь. 2007. №3. С.74-77.

48. Кук Дж.У. Регулирование плодородия почвы. / У.Дж.У Кук М.: Колос. 1970 С. 3-41

49. Курдюков В.В. Последствие пестицидов на растительные и животные организмы. М.: Колос, 1982. 128 с.

50. Лабораторно-практические занятия по с.-х. биотехнологии: метод, указ. / Е. А. Калашникова, С. В. Дегтярев, Е. 3. Кочиева; под Ред. В. С. Шевелухи. М. : Изд-во МСХА, 1996. 90 с.

51. Лагучев С.С. О физиологической смерти клеток тела / С.С. Лагучев // Успехи соврем, биол. 1963. Т. 56. С. 274-283.

52. Лахтин В.М. Лектины регуляторы метаболизма / В.М. Лахтин // Биотехнология. 1986. №6. С. 66-79.

53. Лозановская И.Н. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении / И.Н. Лозановская, Д.С. Орлов, Л.К. Садовникова. М.: Колос, 1992. 269 с.

54. Лукаткин А.С. Вклад окислительного стресса в развитие повреждения в листьях теплолюбивых растений. Образование активированных форм кислорода при охлаждении растений / А.С. Лукаткин // Физиология растений. 2002. Том 49. С. 697-702.

55. Лушников Е.Ф., Гибель клетки (апоптоз) / Е.Ф. Лушников, А.Ю. Абросимов. М.: Медицина, 2001. 192 с.

56. Лысенко Н.Н. Теоретические основы природоохранного использования химических средств защиты растений / Н.Н. Лысенко. Орел: изд-во ОрелГАУ, 2002. 94 с.

57. Лэмб М. Биология старения / М. Лэмб. М.: Мир, 1980. 206 с.

58. Метелица Д.И. Инициирование и ингибирование свободнорадикальных процессов в биохимических пероксидазных системах / Д.И. Метелица, Карасёва Е.И. // Прикладная биохимия и микробиология. 2007. Том 43. № 5. С. 537-564.

59. Методические рекомендации по оценке устойчивости генотипов гороха к возбудителям фузариоза и аскохитоза с помощью биохимических тестов / Н.Е. Павловская, О.А. Шалимова, Е.Ф. Азарова, P.M. Андрюхина. Орел, 2002. 21 с.

60. Методы биохимического исследования растений / под ред. Е. А. Ермакова. М.: Агропромиздат, 1987. С. 42-43.

61. Морозов Н.В. Активность антиокислительных ферментов в клубнях картофеля при повышении агрессивности фитофторы / Н.В. Морозов, JI.A. Ганеева, B.C. Валиев//Плодородие. 2007. №4. С. 18-19.

62. Москвич И.А. Защитная роль ингибиторов протеаз из семян подсолнечника современных сортов / И.А. Москвич // Известия вузов: Пищевая технология. 2003. № 2-3. С. 105-106.

63. Национальный стандарт Российской Федерации. Семена сельскохозяйственных растений. Сортовые и посевные качества. Общие технические условия. Изд. Москва. Стандартинформ, 2005. С. 1-19

64. Обухова JI.K. Молекулярные механизмы замедления старения антиоксидантами / J1. К. Обухова, Н. М. Эмануэль // Итоги науки и техники. ВИНИТИ. Общие проблемы биологии." 1984. Т. 4. С. 44-80.

65. Обухова Л.К. Свободнорадикальные механизмы старения в биологической эволюции / Л.К. Обухова // Итоги науки и техники. ВИНИТИ. Общие проблемы биологии. 1986. Т. 5. С. 36-68.

66. Общая и молекулярная фитопатология / Ю.Т. Дьяков, О. Л. Озерецковская, В.Г. Джавахил, С.Ф. Багирова // М.: Общество фитопатологов, 2001. 301 с.

67. Озерецковская О.Л. Индуцирование устойчивости растений / О.Л. Озерецковская // Аграрная Россия. 1999. № 1. С.4-9.

68. Озерецковская О.Л. Индуцирование устойчивости растений биогенными элиситорами фитопатогенов / О.Л. Озерецковская // Прикладная биохимия и микробиология. 1994. Т.ЗО. № 3. С. 325-339.

69. Окислительные процессы на начальных стадиях взаимодействия клубеньковых бактерий (rhizobium leguminosarum) и гороха (pisum sativum 1)

70. А.К. Глянько, Г.П. Акимова, JLE. Макарова, М.Г. Соколова, Г.Г. Васильев // Прикладная биохимия и микробиология. 2007. Т. 43. № 5. С.576-582.

71. Павловская Н.Е. Белковый комплекс зернобобовых культур и пути повышения его качества / Н.Е. Павловская, П.И. Шумилин, А.Д. Задорин, З.А. Правдюк, О.А. Шалимова. ОрелГАУ, 2003. 216 с.

72. Павловская Н.Е. Морфо-биохимические особенности устойчивости гороха {Pisum sativum L.) к гороховой зерновке Bruchus pisorum L. / Н.Е. Павловская, К.Ю. Зубарева, Е.Ф. Азарова. Орел, 2009. 280 с.

73. Павловская Н.Е. Фрагментация ДНК под влиянием естественного и индуцированного апоптоза у растений / Н.Е. Павловская, А.И. Гринблат, Е.В. Курулева// Сорбционные и хроматографические процессы. 2007. Вып. 2. Т.7. С. 309-314.

74. Павловская Н.Е., Биохимия фасоли / Н.Е. Павловская, И.Н. Гагарина, М.И. Мирошникова. Орел, 2008. 280 с.

75. Павловская Н.Е., Исследование механизмов иммунитета гороха к Fusarium oxysporum / Н.Е. Павловская, Даниленко А.Н. // Сорбционные и хроматографические процессы. 2005. №5. С. 610-620.

76. Перекисное окисление липидов в антиоксидантной системе защиты в хлоропластах гороха при тепловом шоке / JI.H. Курганова, А.П. Веселов, Т.А. Гончарова, Ю.В. Синицина // Физиология растений. 1997. Т.44. С.725-730.

77. Планк Я.Е., Устойчивость растений к болезням (пер. с англ.) / Я.Е. Планк, Ван Дер. М., 1986.

78. Платонова Н.А. Приемы повышения посевных качеств и урожайных свойств семян гороха : автореферат диссертации на соискание ученойстепени кандидата с.-х. наук / Н.А. Платонова, г. Санкт-Петербург . 1994 г. 20 с.

79. Плешков Б.П. Практикум по биохимии растений : учеб. пособие для студентов высш. с.-х. учеб. заведений по специальности "Агрохимия и почвоведение" / Б. П. Плешков. Изд. 3-е, доп. и перераб. М. : Колос, 1985. 255 с. : ил., табл.

80. Плотникова Л.Я. Участие активных форм кислорода в защите линий пшеницы с генами устойчивости видов рода Agropiron от бурой ржавчины / Л.Я. Плотникова// Физиология растений. 2009. Том 56. №2. С. 200-209.

81. Полевой В.В. Физиология растений / В.В. Полевой. Москва: Высшая школа, 1989. 464 с.

82. Полесская О.Г., Влияние солевого стресса на антиоксидантную систему растений в зависимости от условий азотного питания / Е.И. Каширина, Н.Д. Алехина // Физиология растений. 2006. Т. 53. № 2. С. 207214.

83. Программируемая клеточная смерть у растений: действие ингибиторов синтеза белка и структурные изменения в устьичных клетках гороха / Е.В. Дзюбинская, Д.Б. Киселевский, Л.Е. Бакеева, В.Д. Самуилов // Биохимия. 2006. Т.71. № 4. С. 493-504.

84. Продукты перекисного окисления липидов как возможные посредники между воздействием повышенной температуры и развитием стресс-реакции у растений / Л.Н.Курганова, В.П. Веселов, Ю.В Синицина, Е.А. Еликова // Физиология растений. 1999. Т.46. С. 218-222.

85. Реакция хлорофильных мутантов подсолнечника на действие повышенной температуры и окислительного стресса / Е.В. Машкина, А.В. Усатов, В.А. Даниленко, Н.С. Колоколова, Е.П. Гуськов // Физиология растений. 2006. Том 53. № 2. С. 227-234.

86. Роговин В.В. Пероксидаза сомы. / В.В. Роговин, Р.А. Муравьев, Л.А. Пирузян // Известия Академии НССР. серия биол. № 5 С. 665-666.

87. Роль систем антиоксидантной защиты при адаптации дикорастущих видов растений к солевому стрессу / А.В. Карташов, Н.Л. Радюкина, Ю.В. Иванов, П.П. Пашковский, Н.И. Шевякова, Вл.В Кузнецов // Физиология растений. 2008. Т. 55. №4. С. 516-522.

88. Рубин Б.А., Биохимия и физиология иммунитета растений / Б.А. Рубин, Е.В. Арциховская. М., 3-е изд., 1981.

89. Сайт о модульном омоложении на основе теории В.В. Скулачева Электронный ресурс. / В. В. Скулачев [и др.]. М., 2006. - Режим доступа: http://www.starenie.ru/texnologii/modulnoe.php, свободный. - Загл. с экрана, (дата обращения 05.01.2009)

90. Самади Л., Обнаружение апоптозных телец в обработанных никелем клетках кончика корня Allium сера / Л. Самади, Бейбуди Б.С. // Физиология растений. 2005. Т. 52. № 1. С. 151-153.

91. Самуилов В.Д. Программируемая клеточная смерть у растений / В.Д. Самуилов // Соросовский образовательный журнал. 2001. Том 7. № 10.

92. Связанные со старением деградация ДНК и эндонуклеазная активность в листьях гороха нормального и афильного генотипов / Н. Александрушкина, Э. Коф, А. Середина, А. Борзов, Б. Ванюшин // Физиология растений. 2008. Т. 55. № 1. С. 27-36.

93. Скулачев В.П. Альтернативные функции клеточного дыхания / В.П. Скулачев // Соросовский образовательный журнал. 1998. № 8. С. 2-7.

94. Скулачев В.П. Законы биоэнергетики / В.П. Скулачев // Соросовский образовательный журнал. 1997. № 1. С. 9-14.

95. Скулачев В.П. Кислород в живой клетке: добро и зло / В.П. Скулачев //Соросовский образовательный журнал. 1996. № 3. С. 4-16.

96. Скулачев В.П. Кислород и явления запрограммированной смерти /

97. B.П. Скулачев//Биохимия. 1999. Т. 64. С. 1418-1426.

98. Скулачев В.П. Эволюция, митохондрии и кислород / В.П. Скулачев // Соросовский образовательный журнал. 1999. № 9.

99. Способ ускоренной оценки устойчивости сортов гороха к Bruchus pisorum L.: патент №2279210 / Голышкин JI.B., Павловская Н.Е., Азарова Е.Ф., Зубарева К.Ю., Жук Г.П.; заявитель и патентообладатель Орел. ВНИИЗБК. опубл. 10 июля 2006 г. Бюл.№ 19

100. Тарчевский И.А. Элиситор-индуцируемые сигнальные системы и их взаимодействие / И.А. Тарачевский // Физиология растений. 2000. Том 47. №2. С. 321-328.

101. Титов У.В. Распределение лектинов по тканям винограда / У.В.Титов, О.С.Соколова, А.Д. Володарский // Физиология растений. Т. 39. Вып. 1. 1992. С.40-47.

102. Тянь К. Гибель клеток и метаболизм активных форм кислорода в зародышевых осях семян сои при ускоренном старении / К. Тянь, С. Суп, И. Лэй // Физиология растений. 2008. Том 55. № 1. С. 37-35.

103. Уманский С.Р. Апоптоз: молекулярные и клеточные механизмы /

104. C.Р. Уманский //Молекулярная биология. 1996. Т. 30. Вып. 3. С.487-502.

105. Ультраструктурная патология клетки: http: / www.pathology.dn.ua / yandexearch?text=pathology%2Cdn.ua&lr=10 (дата обращения 25.11. 2006)

106. Участие пролина в системе антиоксидантной защиты у шалфея при действии NaCl и параквата / H.JI. Радюкина, А.В. Шашукова, Н.И. Шевякова, Вл.В. Кузнецов // Физиология растений. 2008. Т. 55. С. 721-730.

107. Хочачка П., Стратегия биохимической адаптации / П. Хочачка, Сомеро Дж. М.: Мир, 1977.

108. Чайлахян М.Х. Регуляция цветения высших растений / М.Х. Чайлахян. М.: «Наука», 1988. 558 с.

109. Шкляев Ю.Н. Магний в жизни растений. Сиглы хранения (пер.с нем.) / Ю.Н. Шкляев . М.: Колос, 1975. 400 с.

110. Школьник М.Я. Микроэлементы в жизни растений / М.Я. Школьник. Л., 1974. 324 с.

111. Шорнинг Б. Ю. Действие антиоксидантов на рост и развитие растений / Б. Ю. Шорнинг и др. // Известия РАН, Серия биол. 1999. № 1. С. 30.

112. Шорнинг Б. Ю. Необходимость образования супероксида для развития проростков пшеницы / Б. Ю. Шорнинг и др. // Биохимия. 2000. Т. 65. С. 1612-1617.

113. Щербень Э.П. Исследование токсичности некоторых веществ для Ckadoctra / Э.П. Щербень // Экспериментальная водная токсикология. 1986. С.137.

114. Юсупова З.Р. Активность пероксидазы в различных клеточных фракциях при инфицировании пшеницы Septoria nodorum Berk / З.Р. Юсупова, P.M. Хайрулин, И.В. Максимов // Физиология растений. 2006. Том 53. № 6. С. 910 917.

115. Ярилин А.А. Апоптоз и его место в иммунных процессах /А.А. Ярилин // Иммунология. 1996. Т.6. С. 10-23.

116. Н202 усиливает CN-индуцированный апоптоз в листьях гороха / В.Д. Самуилов, Д.Б. Киселевский, С.В. Синицын, А.А. Шестак, Е.М. Лагунова, А.В. Несов // Биохимия. 2006. Т.71. № 4. С. 481-492.

117. Able A.J. Role of Reactive Oxygen Species in the Response of barley to Pathogens / A.J. Able // Protoplasma. 2003. V. 221. P. 137-143.

118. Apostol I. Rapid Stimulation of an Oxidative Burst during Elicitation of Cultured Plant Cells /1. Apostol , P.F. Low Heinsle // Plant Physiol. 1989. V.90. -P.109-111.

119. Appoptosis in Plants: Specific Features of Plants and Agents of Agents/ B.F. Vanyshin, I.E. Bakeeva, V.A. Zamyatnina, N.L. Alecsandrushkina // Int. Rev. ytology ( A Survey of Cell Biology). 2004. V. 233. P. 135-179.

120. Arora Y.K. Interrelation between Peroxidase, Polyfenoloxidase Activities and Phenolic Content of Wheat Resistance to Loose Smut / Y.K. Arora, D.S. Wagle // Biochem, Physiol, Pflanz. 1985. P.75-80.

121. Asada K. The Water-Water Cycle in Chloroplasts: Scavenging of Active Oxygens and Dissipation of Excess Photons / Asada K. // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1999. V. 50. P. 601-639.

122. Bakeeva L.E. Apoptosis in the Initial Leaf of Etiolated Wheat Seedlings: Influence of the Antioxidant Ionol (BHT) and Peroxides / L.E. Bakeeva, V.A. Zamyatnina Shorning B.Yu., B. F. Vanyushin // Biochemistry (Moscow). Vol. 66. No. 8. 2001. P. 850-859.

123. Baker С. I. Active Oxygen in Plant genesis / С. I. Baker, E.W. Orlandi// Annu. Rev. Phytopathol. 1995. V.33. P. 290-321.

124. Beckman К. B. The free radical theory of aging matures / К. B. Beckman, B. N. Ames // Physiol. Rev. 1998. Vol. 78. P. 547-581.

125. Biochemical aspects of resistance of pea (Pisum sativum L.) to fungal disease // 3-rd European Conference on grain legumes/ Shalimova O.A., Pavlovskaya N.E. // 14-19 November, 1998. Valladolid, Spain, 1998. P.486-487.

126. Bjorlcsten, J. Crosslinkage and the aging process / J. Bjorksten // Theoretical aspects of aging. Ed. M. Rockstein.: New York, 1974. P. 43-59.

127. Blokina O. Antioxidants. Oxidative Damage and Oxygen Deprivation Stress: A Review / O. Blokina, E. Virolainen, K.V. Fagerstedi // Ann. Bot. 2003. V.91. P.179-194.

128. Boiler T. Ptrception and Fransduction Elisitor Sienals in Host- Pathologen Interactions / T. Boiler, A. J. Eds Slusaren, R.S.S. Frazer van Loon L. S. .: Dordrect, 2000. P. 189-230.

129. Boiler T. Chemoreception of signals in plant cells / T. Boiler // Ann. Rev. Plant Physiol / Plant Mol. Biol. 1995. V.46. P. 189-214.

130. Boudel A.M. Biochemistry and Molecular Biology of Lignification /A.M. Boudel, C. Lapierre, J. Grima Pettenati //Nen Phyt. 1995. V. 129. P. 203-236.

131. Chamnongpol, P. Defense activation and enhanced pathogen tolerance induced by H202 in transgenic tobacco / P. Chamnongpol et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1998.-Vol. 95.-P. 5818-5823.

132. Cheeseman J.M. Hydrogen Peroxide and Plant Stress: A Challenging Relationship / J.M. Cheeseman // Plant Stress / Global Sci. Books. 2007. P.4-15.

133. Coffey M.D. Peroxidase Activity and Induced Lagnifieation in Rusted Flax Interactions Varying in Their Degree of Incompatibility /M.D. Coffey, D.S.M. Cassidy // Can. J. Bot. 1984. V. 62. P.134-141.

134. Constitution and inductor effect and resistance jf pea plants/ 3-rd European Conference on Grain Legumes /O.A.Shalimova, N.E. Pavlovslcay // 14-19 November, 1998. Valladolid, Spain. P. 486-487.

135. Cruiclcshank J.A.M. Studies on phytoalexins. III. The isolation, assay, general properties of a phytoalexin from Pisum sativum L. / J.A.M. Cruickshank, D.R. Perrin//Austral. J. Biol. Sci. 1965. V.18. №4. P.336-348.

136. Cytochemical Detection of Cell Wall Bound Peroxidase in Rust Infected Broad Bean Leaves / B.P. Medeghin, G. Lorenzini, F. R. Baroni, C. Nali, E. Sgarbi //J. Phytopathol. 1994. V. 140. P. 319-325.

137. Dennis C. Antagonistic properties of species group of Trichoderma. II. Production of volatile antibiotics / C. Dennis, J.Webster // Trans. Br. Micol. Soc. 1971. N57. P. 41-48.

138. Drew M.C. Senecence: what is it ? / M. C. Drew, C.-J. He, P. W. Morgan// Trends Plant Sci. 2000. Vol. 5. P. 122-127.

139. Dual Action of the Active Oxygen Species during Plant Stress Responses / J. Dat, S. Vandenabeele, E. Vranjva, M. van Montagu, D. Inze, F. van Breusegem // Cell Mol. Life Sci. 2000. V. 57. P. 779-795.

140. Fukuda H. Tracheary element differentiation / H. Fukuda // Plant Cell. 1997. Vol. 9. P. 1147-1156.

141. Fukuda H. Xylogenesis: initiation, progression, and cell death /Н. Fukuda // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1996. Vol. 47. P. 299-325.

142. Geetha H. M. Expression of Oxidative Burst in Cultured Cells of Pearl Miller Cultivars against Sclerospora graminicola Inoculation and Elisitor Treatment / H. M. Geetha, ITS. Shetty // Plant Sci. 2002. V. 163. P. 653-660.

143. Godiard L. Perception and response in plant disease resistance / L.Godiard et al. // Curr. Opin. Genet. Dev. 1994. Vol. 4. P. 662-671.

144. Groover A. Programmed cell death of plant, tracheary elements differentiating in vitro / A. Groover et al. // Protoplasma. 1997. Vol. 196. P. 197211.

145. Groover A. Tracheary element differentiation uses a novel mechanism coordinating programmed cell death and secondary cell wall synthesis / A. Groover, A.M. Jones // Plant Physiol. 1999. Vol. 8. P. 267-271.

146. Guzik T.J. Nitric oxide and superoxide in inflammation and immune regulation / T.J. Guzik, R. Korbut , T. Adamek-Guzik // Journal of Physiology and Pharmacology. 2003. N. 54. P. 469-487.

147. Н2Ог from the Oxidative resistance Response / A. Levine, R. Tenhaken, R. Dixon, C. Lamb//Cell. 1994. V. 79. P.583- 593.

148. Hydrogen Peroxide Is Involved in Collagen-Induced Platelet Activation / P. Pignatelli, F.M. Pulcinelli, L. Lenti, P.P. Gazzaniga, F. Violi // Blood. 1998. V. 91 (2), P. 484-490.

149. Isolation and Characterization of an Endonuclease Synteszed by Barley (Hordeum vulgare L.) Uninucleate Microspores/ S. Marchetti, G. Zaina, C. Chiaba, C. Pappalardo, a. Pitotti //Planta. 2001. V. 213. P.199-206.

150. Jabs T. Initiation of runaway cell, death in an Arabidopsis mutant by extracellular superoxide / T. Jabs, R. A. Dietrich, J. L. Dangl // Science. 1996. Vol. 273. P.1853-1856.

151. Jabs Т. Reactive oxygen intermediates as mediators of programmed cell death, in plants and animals / T. Jabs//Biochem. Pharmacol. 1999. Vol.57. P. 231-245.

152. Jiang M.Y. Effect of Abscisic Acid on Active Oxygen Species. Antioxidative Defense System and Oxidative Damage in Leaves of Maize Seedlings/ M.Y. Jiang , J.H. Zhang // Plant Cell Physiol. 2001. V. 42. P. 12651273.

153. Kerr J.F.R. Apoptosis: a basic phenomenon with wide-ranging implication in tissue kinetics / J.F.R. Kerr, A.H. Wyllie, A.R. Currie // Brit. J. Cancer. 1972. Vol. 26. P. 239- 257.

154. Lokshin, R.A. Senescence processes / R. A. Lolcshin, J. Beaulaton // J. Life Sci. 1975. Vol. 15. P. 1549-1565.

155. Machida Y. Progress in studies of plant homo logs of mitogen-activated protein (MAP) kinase and potential upstream components in kinase cascades / Y. Machida, R. Nishihama, S. Kitakura // Crit. Rev. Plant Sci. 1997. Vol. 16. P. 481-496.

156. Mehdy M.C. Active Oxygen Species in Plant Delense against Pathogens / M.C. Mehdy // Plant Physiol. 1994. V.105. P. 467-472.

157. Mitteler R. Oxidative Stress, Antioxidants and Stress Tolerance / R Mittelerll Trends Plant Sci. 2002. V. 7. P. 405-409.

158. Mittler R. Inhibition of programmed cell death in tobacco plants during pathogen induced hypersensitive response at low oxygen pressure /R. Mittler et al. // Plant Cell. 1996. Vol. 8. P. 1991-2001.

159. Mittler R. Characterization of nuclease activities and DNA fragmentation induced upon hypersensitive response cell death and mechanical stress / R. Mittler, E. Lam // Plant Mol. Biol. 1997. Vol. 34. P. 209-221.

160. Mittler R. Reactive oxygen gene network of plants / R. Mittler, S. Vanderauwera, M. Gollery et al.//Trends Plant Sci. 2004. V. 10. P. 490-498.

161. Mittler R. Transgenic tobacco plants with reduced capability to detoxify reactive oxygen intermediates are hyperresponsive to pathogen infection / R. Mittler et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1999. Vol. 96. P. 14165-14170.

162. Moll U.M. Nuclear and mitochondrial apoptotic pathways of p53. /U. M. Moll, A. Zaika // FEBS letter. 2001. Vol. 493. P. 65-69.

163. NAD(P)H oxidase-dependent platelet superoxide anion release increases platelet recruitment / F. Krotz, HY. Sohn, T. Gloe, S. Zahler, T. Riexinger, T.M. Schiele, B.F. Becker, K. Theisen, V. Klauss, U. Pohl // Blood. 2002. V. 100. P. 917-924.

164. Noctor G. Ascorbate and Glutation: Keeping Active Oxygen under Control / G. Noctor, C.H. Foyer // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 1998. V. 49. P. 249-279.

165. Oren M. Regulation of the p53 tumor suppressor protein / M. Oren // J. Biol. Chem. 1999. Vol. 274. P. 36031-36034.

166. Orzaen D. DNA Fragmentation Is Regulated by Edytene during Carpel Senescence in Pisum sativum / D. Orzaen, A. Granell // Plant J. 1997. V.ll. P.137-144.

167. Programmed Cell Death in cereal Aleurone / A. Fath, P.C. Bethke, J. Londsdale, R. Mesa-Romero, B. Jones // Plant Mol. Biol. 2000. V. 44. P. 255266.

168. Reimers P. J. Increase activity of cationic peroxydase connected with incompatible internatible interaction bacteria Xantomonas orysae pv and Orysa sativa / P. J. Reimers, A. Guo, J. E. Leach // Plant Physiol. 1992. v. 99. № 3. P. 1044-1050.

169. Robertson O.H. Histological changes in the organs and tissues of senile castrated kokanee salmon (Oncorhynchus nerka kennerlyi) /О. H. Robertson, В. C. Wexler // Gen. Сотр. Endocrinol. 1962. Vol.2 P. 458-472.

170. Ryan C.A. Proteinase inhibitors / C.A.Ryan // Biochemistry of Plants.- 1981. P.331-357.

171. Sanders E.J. Programmed cell death in development / E.J. Sanders, M. A. Wride //Int. Rev. Cytol. 1995. Vol. 163. P. 105-160.

172. Scandalios J.G. Oxygen stress and superoxide dismutases /J. G. Scandalios // Plant Physiol. 1993. Vol. 101. P. 7-12.

173. Sen C.K. The general case for redox control of wound repair / C.K. Sen // Wound Repair and Regeneration. 2003. V.l 1. P. 431-438.

174. Signaling in Plant- Microbe Interactions / B. Baker, P. Zipnbryski, B. Staskawiez, S. P. Dinesh-Kymar //Science. 1997. V. 276. P.726-733.

175. Sionov R. V. C-ABL regulates p5-levels under export and ubiquitination / R. V. Sionov et al. // Mol. Cell. Biol. 2001. Vol. 21. P. 5869-5878.

176. Smirnoff N. Ascorbic Acid: Metabolism and Functions of a Multi-Facetted Molecule /N. Smirnoff // Curr. Opin. Plant Biol. 2000. V. 3. P. 229-235.

177. Surface Signaling in Pathogenesis / R.E. Kolattukudy, L.M. Rogers, D.M. Li, C.S. Hwang, M.A. Fleishman // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1995. V.92. P.4080-4087.

178. The Role of Active Oxygen Species in Plant Signal Transduction /F. Van Breusegem, E. Vranova, J.F. Dat, D. Inze // Plant Sci. 2001. V. 161. P. 405-414.

179. Tiedemann A. V. Evidence for a primary role of active oxygen species in induction of host cell death during infection of bean leaves with Botrytis cinerea / A.V. Tiedemann//Physiol. Mol. Plant Pathol. 1997. Vol. 50. P. 151-166.

180. Van Rhee F. PI90 BCR-ABmRNA is expressed at low levels in p210-positive chronimyeloid and acute lymphoblastic leukemias / F. van Rhee et al. // Blood. 1996. Vol. 87. P. 5213-5217.

181. Walters C. Understanding the Mechanism and Kinetics of Seed Aging /С. Walters//Seed Sci. Res. 1998. V. 8. P. 223-244.

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

183. Wright W. E. Nuclear control of cellular aging demonstrated by hybridization of nucleate and whole cultured normal human fibroblasts /W.E.Wright, L. Hayflick//Exp Cell Res. 1975. Vol.96. P. 113-121.

184. Wyshak G. Fertility and longevity in twins, sibs and parents of twins /G. Wyshak//Soc. Biol. 1978. Vol.25. P. 315-330.

185. Yang Т.Е. Analisis of Programmed Cell Death in Wheat Endosperm Reveals Differences in Endosperm Development between Cereals / Т.Е. Yang, D.R. Gallie//Plant Mol. Biol. 1998. V.39. P. 915-926.

186. Пат. 5407454 США, МКИ6А01Н 1/00, CO 7Л 3/00/. Larvicidae Lectins and plant insect resistance based thereon / Cavalieri A., Czapla Т., Howard J. Larvicidae; Опубл. Bred international Inc./ 18.04.95. YRB 47/58.

187. Caracterizacion у deteccion molecular de cepas de Colletotrichum causantes de antracnnosis en fresa. Busqueda de proteasas de Trichoderma implicadas en su biocontrol. / B. Suarez // PhD thesis, University of Salamanca, Spain. 2001. V. 57. P. 41-48.

Информация о работе

Козявина, Ксения Николаевна
кандидата биологических наук
Орел, 2010
ВАК 03.01.05

Диссертация

Изменение активности антиоксидантной ферментной системы и фрагментации ДНК Pisum sativum L. при апоптозе и некрозе под действием двухвалентных ионов магния и экстракта триходермы - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы