Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ВЛИЯНИЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА ПОРАЖАЕМОСТЬ БУРОЙ РЖАВЧИНОЙ И БАЛАНС ЭНДОГЕННЫХ ЦИТОКИНИНОВ РАСТЕНИЙ ПШЕНИЦЫ

ВАК РФ 03.00.12, Физиология и биохимия растений

Автореферат диссертации по теме "ВЛИЯНИЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА ПОРАЖАЕМОСТЬ БУРОЙ РЖАВЧИНОЙ И БАЛАНС ЭНДОГЕННЫХ ЦИТОКИНИНОВ РАСТЕНИЙ ПШЕНИЦЫ"

А -ЗОЪЗб

МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЁНЙНА И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА

На правах рукописи

ЛАРИНА Светлана Юрьевна

УДК 582.4 : 632.4+577.175.8

ВЛИЯНИЕ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ НА ПОРАЖАЕМОСТЬ БУРОЙ РЖАВЧИНОЙ И БАЛАНС ЭНДОГЕННЫХ ЦИТОКИНИНОВ РАСТЕНИЙ ПШЕНИЦЫ

03.00.12 — Физиология растений 06.01.11 — Защита растений от вредителей и болезней

Автореферат диссертации на соискание" ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА 1991

*

/

Работа ьыпо~нена в лаборатории иммунитета растений к вредным организмам В1 союзного научно ис_ кдоватсльско-"0 ьнсти^та зашиты ра^тиши и в лаборатории физиологии иммунитета ранений I .,ааного ботанического сада АН СССР

Научный р\ководитель—доктор биологических паук, про фессор Н. Н. Гусева.

Научный консультант — доктор биологических наук Ю. М. Плотникова.

Официальные I пгюнеиты доктор биологических наук, старший научный сотрудник А. *Л. Умнов; кандидат биологи чееких наук, „сц^нт Т. В. Карнаухова.

Ведущее учреждение—Москозский государственный университет им М В Ломоносова

Зашита диссертации состоится

1992 г в « » час на заседании специализированного совета Д 120 35 07 в Московской сельскохозяйственной академии им К А Тимирязева

Адрес 127550 г Москва, И 550, у л Тимирязева, 49, сектор защиты дгссертаций

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА

Автореферат разослан

^ . .1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета — кандидат биологических наук,

доценг / ). - •

/ 1 А. С. Лосева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность теми. Бурая ржавчина пшеницы, вызываемая грибом Puccinia recóndita Rob.ex Desra.f.sp.tritiai (Erikes), почти регулярно приводит к заметным потерям урожая /Воронкова, 1980/. При развитии эпифитотии бурой ржавчины в фазе цветения происходит снижение урожайности в 2 раза /Гусева, 1978/.

Борьба с ржавчинными заболеваниями весьма затруднена. Применение пестицидов не'всегда надежно защищает урожай, но может вызывать загрязнение окружающей среды. Наиболее надежным и экологически безопасным способом защиты является выращивание устойчивых сортов. В связи с этим перспективны исследования физиолого-биохими-ческих особенностей защитных реакций растения и средств нападения патогена, на разных этапах развития заболевания /Гусева, 1986; Андреев, Плотникова, 1989/. Одна из важнейших проблем в исследовании ржавчинных заболеваний заключается в выявлении гормональной регуляции метаболитических процессов, патогенеза / Daly, Knoche, 1976; Dekhuljzen, 1976; Pegg, Г976, 1981; Scott.Chakravorty, 1982/.

В настоящее время выявлено участие индолилуксусной кислоты-. /ИУК/ И цитокининов /ЦТК/ в патогенезе стеблевой ржавчины пшеницы /Артеменко и др., 1980; Умнов и др., 1978, 1981, 1984; Музыкантов,' 1988; Умнов, 1990; wieee, Grambow, 1986/. В последнее время появились сообщения . об исследованиях ЦТК, гибберел-линов и ИУК в патогенезе бурой ржавчины пшеницы /Попова, 1988; Чкаников и др.'1990/.' Однако, экзогенное действие фйтогорконов на развитие бурой ржавчины пшеницы и на баланс'эндогенных ЦТК в патогенезе этого заболевания изучено недостаточно.' Неизвестным остается также и спектр ЦТК,растений пшенииы, различающихся по устойчивости к бурой ржавчине. *, ,,/,■ """'' Цель и задачи исследования. Целью настоящей.работы являлось ис-

ЦЕНТРАЛЬНАЯ НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА Моск. сел'.скохоз. академии №1. К. А. Ти!.ч<рязсза. ,

и»в. ^АJMK

следование гормональных аспектов внедрения гриба Р.recóndita и способов снижения развития бурой ржавчины пшеницы путем воздействии физиологически активными веществами /ФАВ/ на баланс ЦТК растения-хозяина и самого патогена.

В задачи исследования входило:

- изучить качественный и количественный состав ЦТК в урадоспорах P.recondita и влияние гормонов гриба на баланс эндогенных ЦТК растения-хозяина на ранних этапах патогенеза;

- изучить влияние ФАВ на статус ЦТК даровых и пораженных бурой ржавчиной растений пшеницы, различающихся по устойчивости;

- выявить влияние ФАВ на ростовые процессы возбудителя бурой ргавчины пшеницы in vltro ;

- исследовать влияние ФАВ на проявление симптомов и развитие болезни у контрастных по устойчивости сортов и изогенных линий пшеницы;

- исследовать влияние ФАВ с ярко выраженной цитокининовой активностью - дроппа на содержание хлорофилла в здоровых и зараженных P.recondita растениях пшеницы.

Научная новизна и практическая значимость результатов исследования. Выявлен качественный и количественный состав ЦТК гриба P.recondita и показано влияние этих гормонов на баланс ЦТК сортов и изогенных линий пшеницы, различающихся по устойчивости. Изучено действие фитогормонов и ФАВ различной природы на степень развития заболевания. Получены оригинальные данные по влиянию ФАВ на баланс ЦТК растений пшеницы, различающихся по устойчивости. Исследовано влияние ФАВ /АЕК, дроппа, кинетина, фузикокцина/ на рост Р.recóndita la vitro

Установлено, что гриб P.recondita выделяет в инфекционную капли при прораотании и внедрении в листья растения-хозяина цитокини-

,ны широкого спектра, что изменяет гормональный статус растения. I Обнаружено, что сорта и изогенные линии пшеницы, устойчивые к патогену, активнее метаболизируют внесенные грибом ЦТК. Спектр ЦТК устойчивой линии серии Тэтчер ближе к спектру ЦТК гриба, по сравнению с восприимчивой линией, что может служить своеобразным маркером устойчивости. Обработки такими ФАВ, как АБК, дропп, ки-нетин, базуран влияют на степень развития заболевания.

Выявлено, что обработка семян и листьев пшеницы дроппом заметно влияет: на содержание хлорофилла, а также на значение отношения' Хл"а"/Хл"в" /и некоторые параметры структуры урожая.

Положения и выводы диссертации, расширяющие представления о физиологии взаимоотношений патогена и растения-хозяина, а также о влиянии ряда ФАВ на баланс ЦТК растения-хозяина и самого возбудителя, могут быть использованы в учебно-методическом процессе при подготовке лекций по физиологии больного растения, фитопатологии

и микологии в университетах и с.-х. институтах. .....

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на производственных совещаниях лаборатории иммунитета растений к вредным организмам ВИЗР /г.Ленинград,,1988, 1989, 1990/, на 1-й Всесоюзной школе-семинаре по ИФА фитогормонов /г.Уфа, 1989/, межлабораторном семинаре ГБС АН СССР /г.Москва, 1990/, научно-практической конференции "Физиолого-биохимические и генетико-селекционные основы.иммунитета с.-х. растений к грибным болезням" /г.Уфа, 1990/, на конференции молодых ученых ВИЗР "Экологические проблемы зад-иты растений" /г.Ленинград, 1990/.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 работ.

. Структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 147 страницах:машинописного текста, состоит.из введения, обзора лите- . ратуры, экспериментальной,части, включающей главу, посвященную

материалам и методам иссчедования и 5 глав результагов исследования, обсуждения результатов, выводов, списка литературы и прило-■ítíh/H. Диссертация включает II таблиц и 24 рисунка. Список литераторы содерчлт 251 "название, среди них 149 иностранных.

ЭКСПЕИЩЕЬТАЛЬНМ ЧАСТЬ Объекты и мотоды исследования Объектами исследования слукили уредоспоры гриба Puccinia recóndita Hob. ex Desm.r.sp. trltlol ( Erikas. ) /штамм расы №151 из дербентской популяции возбудителя/, здоровые и зараженные растения гшеницы сортов Саратовская 29 /восприимчивый, тип реакции 3*;/, Саратовская 46 /устойчивый, тип реакции 0I;/, и изоген-нь.х линий серии Тэтчер - ЬгП /0;/, Lr2o /3+;/, Использованные сорта и изогенные линии пшеницы относятся к виду Triticum aestl-vum . Заражению подвергали 7-8 суточные проростки с достаточно развернувшимся первым листом.

Выделение и очистку эндогенных цитокининов проводили по модифицированной методике Ван Онкелена и Де Грифа / Onkelen van, De Greef, 1980/. Раетчтельный материал фиксировали кипящим 9&% этанолом, ЦТК экстрагировали. ВО? этанолом, этанол отгоняли под вакуумом. Водную фракцию очищали последовательно нерастворимым поливинилпирролидоном /"Поликлар AT", США/, гексаном, диэтиловым эфиром и экстрагировали НТК водо-насыщенным бутанолом. Бут ал ол вн-паривали досуха, а остаток переводили в метанол. Метанолышй экстракт хроматографировали на колонке ВЭШС "Ультраофер fip-ia" в линейном градиенте растворителя водаг-ацетонитрил 0-100$, в течение 30 мин. /хроматограф Waters 501 США/. Скорость тока растворителя 4 мл/мин., количество фракций - 15. Элюат выпаривали досуха и переводили в Ь0% этанол из расчета I г сырой массы в 2 мл.

Для исследования ЦТК в водной среде, на которой прорастали урв-4

доспоры, их рассеивали в чашки Петри /I мг/мл/. Через 3 часа от- . фильтрованный экстракт фиксировали этанолом. Этанол отгонялипод вакуумом и ЦТК экстрагировали водо-насшценным бутанолом. Далее проводили ВЭЖХ как указано выше.

Активность ЦТК в экстрактах определяли амарантусовым йяответом / В1а(11пб^п,:тьошав, 1973; Мазин и др., 1976, 1982/. В чашку Петри для биотеста помещали экстракт из расчета I г сырой массы /г.с.м./ листьев. Для количественной оценки содержания ЦТК в I : г.с.м..листьев проводили пересчет активности пиков в кг зеатин-эк-вивалента /ЗЭ/ по калибровочному графику, используя формулу Гамбурга-Максимова/Гамбург, Максимов, 1936/.

. Определение длины ростковых трубок у проросших уредоспор Р.ге-еопй^а' проводили после фиксации последних 5% глутаровым альдегидом через 2 часа после начала прорастания, затем препараты фотографировали с помощью фотонасадки ыг-ма^с . При подсчетах с , пленок использовали компьютерную систему Моп-Видеоплан /Австрия/.

Для обработок растений применяли следующие физиологически активные вещества: абсцизовую кислоту /АБК/ /Серва, ФРГ/ - 10~4М и 4хГО~4М; «¿-нафтилуксусную кислоту /НУК/ /Серва, ФРГ/ - 2,5хЮ-4М; кинетин/Хекапол, ЧСФР/, дропп /д.в. тидиазурон/ /Шеринг, ФРГ/ -,5х1СГ5М и 2,5х10~4М; базуран /НЩ.УрО АН СССР/ - 500 мг/л; фузи-кокцин /ФК/ /ВНИИ с.-х. биотехнологии,ХССР/, ФТУС и АТБ /Болгария/ - Проростки пшеницы обрабатывали ФАВ за I сутки до заражения и через I сутки после него. ,

Определение содержания хлорофилла в листьях здоровых и зараженных растений пшеницы под влиянием обработок дроппом проводили спе-ктрофотометрически /Гавриленко и др., 1975; Музыкантов и др., 1979/. • Опыты проводили;в 3-5 кратной повторности. Результаты обрабатывали статистически: рассчитывали ошибки среднего, ошибки опыта, * -критерий Стьюдента, НСР05, коэффициент корреляции г /Журбкц-■ '' ' * > 5

кий, 1968; Доспехов, 1985/.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. Идентификация эндогенных ЦТК при высокоэффективной жидкостной хроматографии /ВЗЖХ/.

Методом хроматографии стандартов было определено среднее время удержания /нт / на колонке "Ультрасфер rp-18 ": зеатина - rt » =21 мин. /объем элюата 72-Ьв мл ~ фракция III/ и эеатин-рибозида - ат =13 мин. /объем элюата 48-64 мл - фракция II/. Кроме этих фракций, в экстрактах присутствовали и другие активные соединения, а также ингибитор биотеста, lio литературным данным / Onkelen van, Ге Qreef, I98Q; íolcota et al., 1980; Вгвгшег, 1981/, а также по анализу характера поведения в градиенте растворителей был сделан вывод о присутствии в экстрактах глюкозидов зеатина и, возможно, Ш1А, их НТ на колонке - 4 мин. /объем элюата 0-16 мл - фракция I/, и, кроме того, были обнаружены трудноподвижные фракции /объем элюата 104-120 ил/, имеющие сродство к ацетонитрилу, что свидетельствует в пользу метилтиопроизводных зеатина и ИЛА: ВТ = »28 мин. - фракция 1У. Анализ изменения активности ЦТК растений пшеницы под влиянием АБК также свидетельствовал в пользу именно таких соединений /табл.3/, так как при обработке АБК часто усиливается катаболизм нуклеиновых кислот /Pllet, 1970/.

2. Влияние заражения Р.гес ondita на баланс эндогенных ЦТК в листьях некоторых сортов и линий, пшеницы, различающихся по устойчивости, на ранней стадии патогенеза

2.1. Цитокишшовая активность проросших уредоспор Р.recóndita Ноо. ex Deam.f.sp.trltlul ( Erlkaa. )

В проросших уредоспорах возбудителя цитокининоьая активность была выявлена практически во всем спектре. Веществ, ингибирушдах биотест, обнаружено не было /рис.1/. Наибольшая активчость НТК

В %% 01

: 160

140

120 100

контроля

.ZG. , ZB ,

Jtei

ьй

х/

нь

г*

й-

l^OiM

liool

ацетонитрила

Условные обозначения: .

вероятность отличия от контроля - 95?

. Щ-: -'99*

И<5 зеатая-глюкозид 2к, - зеатин-рибозад Z - зеатин

МЛ ~ метилтиопроизвод-ные зеатина

Рис.1. Гистограммы цитокининовой активности проросших уредоспор - Puoninia recóndita, /А/; листьев пшеницы сорта Саратовехая 29, здоровых /Ь/ и зараженных P.rocondita /43 час; после инокуляции/ /3/ '

/140-160$ от контроля/ отмечалась во фракции III, причем общее содержание ЦТК составляло в этой фракции 318 нг зеатин-эквивален-та на I г спор. Во фракции II содержание ЦТК составляло 129 нг ЗЭ на I г спор /табл.1/.

Таблица I

Содержание ЦТК /нг ЗЭ/г.с.м./ в уредоспорах Р.recóndita , здоровых я зараженных листьях пшеницы

Образец

Содержание ЦТК в объемах элюата Дш/

-Всего

0-24 24-48 48-72 72-96 9&-I20

Проросшие уредоспоры 10 44 129 318 26 527

Сорт Саратовская 29

/здоровые листья/ 3,2 0 0 0,3 0 3,5

-"- —"-, заражение 48 ч 2,2 0 3,5 2,3 6,0 14,0

Сорт Саратовская 46

/здоровые листья/ 0 0 0 0 0,3 0,3

--"-, заражение 48 ч 6,2 0,2 0,8 0,2 0 7.4

Линия Ьг 20 *

/здоровые листья/ 0.4 0,3 0 0 0,5 1.2

-"- -"-, заражение 48 ч 13,6 5,3 7,0 25,5 2,5 53,9

Линия Ьг 1

/здоровые листья/ 0,5 1.3 2,6 0 4,4 8,8

-"- заражение 48 ч 14,0 7,3 13,6 21,1 II ,9 67,9

НСР05 » 0,9 нг ЗЭ/г.с.м.

Как следует из таблицы I, общее содержание ЦТК проросших уре-доспор /527 нг ЗЭ/г/ в 100-200 раз превышает их содержание в здоровых листьях пшеницы, что, по мнению А.М.Умнова /1990/ и М.С.Фурсовой о сотр. /1991/ является вполне достаточным для воздействия на гормональный статус растения-хозяина.

2.2 Влияние заражения P.recondita на баланс цитокининов в листьях восприимчивых и устойчивых растений пшеницы на ранней стадии патогенеза Первый этап развития P.recondita в тканях растения-хозяина /1-2 суток после инокуляции/ является для патогена накгэлее критическим. Именно в этот период патоген должен обеспечить для своего развития достаточный приток метаболитов, что наблюдается в . совместимой комбинации /Умнов, 1990/. Выделение ЮТ из прорастающих уредоспор привело к резкому увеличению цитокининовой активности в больных листьях пшеницы восприимчивого сорта Саратовская 29: тан, ЦТК активность фракции' II возросла с 0 до 160$ от контроля, фракции ЛИ - со 120$ до 160$, фракции 1У - с 0 до 170$ /рис.1/. Общее содержание ЦТК возросло в 4 раза /табл.1/. Коэффициент корреляции г1.. свидетельствовал о тесной связи спектров ЦТК гриба и больных листьев пшеницы этого сорта /табл.2/.

В то же время, в листьях пшеницы .устойчивого сорта Саратовская 46. было отмечено значительное увеличение активности ЦТК только во фракции I - с 0 до 165$ от контроля /рис.2/. Общее содержание ЦТК достигало 7,4 нг ЗЭ/г сырой массы листьев, при этом 84> приходилось на долю фракции I /табл.1/. Коэффициент корреляции показал отсутствие достоверной связи между спектрами ЦТК гриба и растения-хозяина в этой комбинации /табл.2/.

Весьма тесная корреляционная связь уежду спектрами ЦТК патогена и зараженных листьев пшеницы отмечалась у изогенных линий серии Тэтчер /табл.2/. При этом содержание ЦТК в зараженных листьях линий Хг2о: и Ьг1 достигало десятков нг ЗЭ/г /табл.1/. В то же время, относительное увеличение уровня гормонов при заражении у восприимчивой линии Lr2c было в•40 раз, тогда как у устойчивой линии ' - только б 7,7 раза /табл.1/.-Крома того, спектр

542

£ от контроля •JG „

2R

лжЖшаКгЫ

ч

160

юс 200

I6Q 160

140

120 100

Рис.2, Гистограммы активности ЦТК здоровых и зараженных. Р.recóndita листьев пшеницы сорта Саратовская 46 /А, Б/ и изогенной линии Lr 1 /В, Г./

Таблица 2

'. Коэффициент- корреляции г между активностью ЦТК в экстрактах проросших уредоспо^Р.recóndita здоровых и зараженных листьев пшеницы /фрак-

"."'■ Коэффициент корреляции

г<| между уредоспорами и зараженными листьями с.Саратовская 29 • • .

г2 с.Саратовская 46

г3 . линии Ьг 2с ' ,

■ ■' • " • *

г4 - •• "

лин"л Ьг 1

г между уредоспорами и здоровыми листьями ^ линии Ьг 1

линии Ьг 2с между зараженными листьями с.Саратовская 29 и ? здоровыми, обработанными АШ • '

между уредоспорами и здоровьям листьями ' Гадикии 1г 2с, обработанной базуранон_- - ;

.. г tíaKT. ''теор.Об

0,810 3,90 ' 2,31

0,387 1,19 2,31

0,842 4,42 2,31

0,827 4,15 2,31

0,670 2,57 2,31

0,420 1,31 2,31

0,651 2,44 2,31 •

0,850 4,54 2,31'

Ц'Г.1 здоровых листьев линии Lri был близок к спектру ЦТК уредо-С1. >? /pnc.¿, табл.?/, а спектр UTK здоровых листьев линии br¿o h соответствовал спектру UTK P.reoondlta /табл.2/.

lio данным Э.Ь.Псшвой /1988/, интенсивное заражение растений •.аениин возбудителен бурой ржавчигн через I сутки после цнокуля-приводило к резкому возрастанию активности ЦТК в совместимой « jw6*uiw¿ut, в то хе время, устойчивый сорт реагировал заметным с(ижениеч активности ЦТК, что в какой-то степени совпадает с нашими разуль.а.ыля. Вероятно, „.„тсГ'.иы-е к бурой ржавчине растения границы croco 1нн как мэтаболпировагь вносимое патогеном ЦТК до менее активных сгнзанных J>op", так и ^знъше "реагировать" на гри-6,it.e UTK, поскольку спектр ro¡ -оков при этом меняется сравнительно мало. Возможно, чю изменен/л ers: rpa ITTF pjcTt ния в сторону грибных гормонов играет определенную роль в пат«1енезе Р.recóndita , в этом случае, спектр ЦТК растения-хозяина и его изменение под влиянием патогена может являться своеобразным биохимическим маркером устойчивости растения.

3. Влияние физиологически активных веществ на б!ланс ЦТК

здоровых и зараженных P.reoondlta растений пшеницы 3.1 Влияние АБК и заражения P.reoondlta на гормональный статус растений пшеницы Известно, чго гормоны-антагонисты цнтокининов могут препятствовать повышению уровня ЦТК в растениях и даже снижать его. Особенно это касается АБК а антицитокининов из группы пиримидинов" / В aha et al., 1983; Haoht, I960/. Однако, в наших опытах, обработка АБК /4xIC"'W здоровых листьев пшеницы сорта Саоатовс-кая 29 приводила к значительному увеличению уровня ЦТК /табл.З/. При атом спектр ЦТК обработанных АБК здоровых листьев пшеницы этого сорта приближался к спектру ЦТК зараженных грибом, но не

Обработанных гормоном листьев /табл.2/. Как отмечалось выше, r«t-кой сдвиг гормонального статуса мог неблагоприятно повлиять Hi развитие патогена. В случае двойного стресса содержание ЦТК в О t~ льных листьях сорта Саратовская 29 возросло еще на порядок и 'оставило болео ЬСО нг ЗЭ/г, причем 1ГГК приходилось на фр ;килю 1У /табг.З/.

а то жа время, обработка АЕК листьев тпаницы сорта Саратонс.кон 46 не приводила к чьметному изменению уровня ЦТК в и vobux ,чо-тьях - он оставался такой же низкий /табл.3/. В c^v tie ааоажвния актлйность ЦТК снижалась нлже порога чувствительности буотмст-д, л, кро«/я тою, загетно во зр .стала активность ингиб.гго? о в C»ioxt г-: а.

Таблиц'» vi

Влияние АБК /АхЮ~Н'У ш. содержание ЦТК /нг ГзЭ/г.с.м./ в здоровых и зараженных P.recondita листьях гианици

Образец Содержание» 1ГГК в объемах .з"юата /мя/ Всвго

0-24 24-48 48-72 72-96 96-120

Сорт Саратовская 29

здоровые листья + АЕК 3,0 0 3,5 1.3 5,0 12,8

заражение 48 ч + АЕК 0 3,0 40 4.0 276 323,0

Сорт Саратовская 46-

здоровые листья + АвК 0 0 0,1 0 0 0,1

заражение 48 ч + АЗС 0 0 0 0 0 0

Таким образом, при совместимой комбинации наблюдавтод весьма резкие сдвиги в гормональном баланса растения-хочяина, связанны?, вероятно, о усиленным катаболизмом тРЖ и освобождением НТК. Это усиление катаболизма тРНК вызвано, по-видимому, повышением активности нуклеаз /Чигрин, 1986/. Устойчивый же сорт даже в условиях двойного стресса способен поддерживать свой гормональный статус.

3.2. Влияние веществ с цитокининовой активностью и заражения

Р.гесошШа на баланс ЦТК растений пшеницы Вещества с цитокининовой активностью /дропп, кинетин/ не только проникали в ткани листа и обнаруживались в экстрактах, но также заметно повышали активность ЦТК ряда других фракций за счет, вероятно, своих метаболитов и влияния на синтез ЦТК. Максимальная цитокининовая активность при обработке листьев дроппом /5хЮ~5М/ наблюдалась во фракциях с объемом элюата 48-64 мл, кинетином -72-88 мл. При этом общая активность ЦТК здоровых листьев пшеницы сорта Саратовская 29, обработанных дроппом, была в 1,3 раза выше, чем зараженных /табл.4/. Активность ЦТК зараженных р.гесоп<11^а и.обработанных дрог.том листьев во фракции 1У была даже ниже, чем зараженных листьев без обработки. На 230^ понизилась активность ЦТК во фракции I.

' ' . ' • Таблица 4 „

Влияние дроппа /5хЮ~^М/ и кинетина /2,5х10~4М/ на.суммарную активность ЦТК. /выражено как суммарный прирост: , пигмента о'етацианина по фракциям/ здоровых и зараженных Р.гесопсИЪа листьев пшеницы

Суммарная активность ПУК /% то/

Образец контролю/ во фракциях /мл/ __ всего

0-24 24-48 48-72 72-95 96-120

Сорт Саратовская 29

здоровые листья + дропп +325 +160 +940 +265 +190 +1880

заражение 48 ч + дропп +95 +135 +910 +185+125+1450' Сорт Саратовская 46

здоровые листья + кинетин +160 +170 +520 +960 ч360 +2170

заряжение 48 ч + кинетин +175 +225 , +325 +875 - +310 +2210

Обработка кинетином /2,БхЮ-^М/ листьев пшеницы сорта Саратове-! кая 46 приводила к повышению активности ЦТК в ряде фракций/табл. 4/

Наиболее заметные сдвиги отмечались во фракции с объемом элюата 24-48 мл и фракции 1У. В первом случав активность ЦТК была больше в больных листьях, а во втором - в здоровых. Некоторое снижение /относительно здоровых, обработанных гормоном растений/ актитоо-ти ЦГК в больных листьях, вероятно, объясняется частичным метаболизмом ЦТК, вносимых грибом и обработкой.

Таким образом, заметное снижение /относительное и даже абсолютное/ активности ЦТК в экстрактах из листьев пшеницы сорта Саратовская 29 могло коррелировать с усилением активности ферментов, метаболизирующих вносимые грибом и ооработкой ЦТК, Такого же общего снижения активности ЦТК в листьях пшеницы сорта Саратове»ая 46 отмечено не было, хотя в ряде фракций тенденция к такому снижению имела место. Полученные результаты дают возможность предполагать также снижение развития Р.recóndita под влиянием обработки дроппом, но не кинетином.

3.3. Влияние препарата базуран и заражения recóndita на баланс эндогенных ЦТК растений пшеницы изогенной линии Lr2o серии Тэтчер Предварительные опыты по оценке цитокининовей активности базу-рана в амарантусовом биотесте показали, что при концентрациях препарата от1мг/л до 100 мг/л достоверной активности ЦТК обнаружено не было. В то же время, обработка базураном в концентрации 500 да/л здоровых растений линии Lr2o приводила к резкому увеличению содержания ЩК в листьях: так, содержание ЦТК возросли во фракции II с 0 до 10,6 нг ЗЭ/г, во фракции 1У о 0,5 до 5,7 нг 33 на I г сырой массы. Общее содержание ЦТК увеличилось в 16 раз /табл.1 п 5/.

Обработка базураном и заражение Р.recóndita не приводили к дальнейшему росту содержания ЦТК в больных листьях - общео содер-

. "канне ЦТК уменьшилось на 10$ по сравнению о больными, необработанными препаратом листьями. Особенно сильно /на 35#/ снизилось содержание ЦТК во фракции III /зеатина/ /табл.1, 5/.

Таблица 5

Влияние базурана /500 мг/л/ на содержание ЦТК /нг ЗЭ/г.с.м./ в здоровых и зараженных P.racondita листьях пшеницы линии Ьг2о серии Тэтчер. '

* Образец Содержание ЦТК в объемах элюата /мл/ Всего

0-24 24-48 48-72 72-96 96-120

линия • .

здоровье листья -с базуран 2,6 0,4 10,6 0,2 5,7 19,5

заражение 48 ч + базуран 17,6 2,2 7.5 16,7.' ,4,8 48,8

Таким образом, базуран, с одной стороны, повышает содержание ЦТК и, особенно, зеатин-рибозидную активность листьев пшеницы, а ' с другой - несколько снижает активность НТК при заражении ржавчиной, что может влиять на устойчивость и продуктивность растения. Этот препарат триазоловой природы может быть перспективен как индуктор синтеза ЦТК и,,соответственно, способствовать усилению синтеза хлорофилла, белка и таким образом повышать устойчивость рао-тенкя к различного рода стрессовым воздействиям.

4. Влияние физиологически активных веществ на прорастание

. уредоспор и скорость роста P.recondltain vitro Физиологически активные вещества с цитокининовой и антицитоки-ниновой-активностью могли влиять на баланс ЦТК патогена уже иаса-нагх начальных этапах его развития, т.е. при прорастании уредоспор.АЫС во всех случаях эффективно подавляла прорастание уредоспор, тогда

Таблица Б

Влияние некоторых физиологически активных веществ на рос овые процессы P.reoondlta 1л vitro

на прорастание уредоспор на рост ростковых трубок

Серия опытов

Вариант %% проросших уредо- Вариант _спор от контроля_

:ина ростковых трубок от контроля/

чода

/контроль/ АБК /4x10"7М/ АБК /4x10-% дротп /5rI0"V дропп

вода

/контроль/

АЕК AxIO-V

дропп

/5xI0~V кинетин

/5x10^/

100

46* 44++ 158*

142 100

63* 87*

83*

зода

/контроль/ АБК /4хЮ~^М/ дропп /5xI0~V кинетин /5x10"%/ фуэикокцин

/иг5«/

100

78+ 124* 87

94

+ - Различие с контролем достоверно при Р=0,05 +-»• - Различие с контролем достоверно при Р=0,01

% прорастания уредоспор на воде: в I серии опытов - 38%

во П - 80-952

.как дропп заметно стимулировал прорастание уредоспор,- частично потерявших всхожесть. В случае свежесобранных спор с высокой жизнеспособностью, дропп и кинетин несколько подавляли их прорастание /табл.6/. Возможно, это связано с уровнем эндогенных ЦТК уре-доспор: снижение уровня.гормонов ниже определенного порога, вызванное как искусственно /например,, гормоном-антагонистом/, так и естественный образом /например, распад за'счет ферментов/, могло способствовать потерй жизнеспособности спор; Кроме подавления .-прорастания уредоспор, АЕК заметно /на 22£/ замедляла скорость роста гриба, что выражалось в образовании коротких ростковых трубок. Дропп, напротив, резко усиливал скорость роста P.recondlta ■ /тас!л.С/. Кинетик а йузикокцин в этом случае не' проявили заметно--го действия. "

Эти данные свидетельствуют, что такие <îAB, как АБК к дропп, оказывают противоположное влияние на ростовые процессы Р.гееon-dtta уие на самых ранних этапах развития патогена.и,, тем самым, могут влиять на его способность к инфицированию растения-хозяина. 5. Влияние физиологически активных веществ на степень

развития бурой ржавчины пшеницы ■ ,

Учитывая действие P.reoondlta на баланс ЦТК растения-хозяина и возможное действие ФАВ на развитие патогена как вэктофитной, так и в эндефитной стадиях /воздействие на баланс ЦТК/, были исследованы эффекты ряда ФАВ на степень развития заболевания. Из данных табл.7 следует, что АЕК, дропп и базуран в большинстве случаев подавляли развитие бурой ржавчины, а кинетин стимулировал развитие заболевания. Производные дкфенилмочевины АТБ /№-/3-окся-карбон1Ш{екид/-)£-аллилтизмэчевина/ и ФТУС /^с-фекил-.'^-/4-оксйкар-бэнилфенил/тиомочзвиыа/ подавляли развитие бурой ржавчины на сорте Саратовская 29, но несколько стимулировали ее развитие на ли-

Таблица 7

Влияние обработок физиологически активные веществами на интенсивность развития бурой ргавчины у сортов и линий пшеницы, различающихся по устойчивости /в от контроля/

Вариант

с.Саратовская 29 с.Саратовская 46 линия Ьг 2с линия 1г 1

Физиологически активные вещества

АЕК

кинетин дропп базуран НУК §К $ТУС АТБ

Ю^М 4x10"*%! 5хЮ-5М г.бхЮ^М 5хЮ_5М 500мг/л 2,5x10^10^1 Ю_5М Ю-5М

73,9 44,7++

69,4+ 46, С++

76,2 50,0+

О О

143,7++ 95,9 86,3 128,9* 93,0 109,2 хл хл

47,4++ Ш,2 112,1 88,3 82,3 79,3+

119,3 55,2++ 123,0 -

47,8й" 62,6м' 98,1 103,4 126,2++ 115,1

хл 0 0 -

+ - Различие с контролем достоверно при Р*0,05 ++ - Различие с контролем достоверно при Р=0,01 хл - Появление массовых хлорозов О - Нет реакции на заракение - - Нет данных

жни Ьг2о .причем стимулирующий эффект ФТУС был более сильным. Кинетин в концентрации 5х10~5М увеличивал количество пустул на листьях восприимчивого сорта Саратовская 29 на 44$, а при концен-тра.цш его в 5 раз выше заметно возрастала интенсивность развития заболевания и на устойчивом сорте Саратовская 46. Ауксин '¿-НУК не проявил заметного стимулирующего или ингибирукицего действия на развитие заболевания! что, вероятно, связано с тем,',что ауксины не играют заметной роли в патогенезе бурой ржавчины пшеницы /Чка-ников и др., 1990/. .

Обработка растений шеницы данными ФАВ не приводила к изменению типа реакции растения на заражение, менялась только интенсивность развития заболевания..

6. Влияние обработок дроппом на содержание хлорофилла • в здоровых и'пораженных бурой ржавчиной-растениях пшеницы сорта Саратовская 29 :

В литературе отмечается положительное влияние дроппа. на синтез хлорофилла, скорость роста листьев и продуктивность ячменя и некоторых многолетних злаков /Чернядьев и др., 1987; Tsenova • 1987/. Однако, его действие на содержание хлорофилла при заражении пшеницы P.recondita остается неизвестным. В нашем вегетационном опыте дропп также повышал содержание хлорофиллов "а" и "в'* в 1-ом листе как при обработке листьев, так и при обработке семян /на 0-12%/. В зараженных листьях наблюдалось последовательное снижение содержания хлорофилла /до 67$ от контроля через 22 суток после инокуляции/. При обработке листьев пшеницы дрэппом /5хМ_5У и последующем заражении p.recondita содержание хлорофилла через 2-е суток после инокуляции в 1-ом листе возрастало на 15-20$, а на более•поздних этапах патогенеза во флаг-листе снижалось на 30& Наоборот, при обработке семян дроппом /2,5хЮ~4М/, в больных ли-

стьях на первых этапах патогенеза содержание хлорофилла снижалось на ВД«, а в стадии массового спороношеная его содержание преныыа-ло зараженный контроль на 26-38$ и недостоверно уступало здоровому контроля. Отношение Хл"а"/Хл"в" в больных листьях было несколько ниже, чем в здоровых, а при обработках дроппом и заражении Р. recóndita оставалось на уровне здорового контроля.

Эти данные свидетельствуют о том, что обработкой семян дроппом можно влиять на синтез хлорофилла и, вероятно, за счеа воздействия дроппа на баланс ЦТК, повышать устойчивость ротосинтетичзско-го аппарата к стрессам, в том числе и к заражеьию Р.recóndita . Эю должно было сказаться и на продуктивности растения. Дгйстш-телг,но, при обработках семян дроппом как у здоровых, так и у Сольных растений достоверно возрастало число колосков на I колосе, масса 1000 зе^ен, по сравнению с необработанными растениями. Кроме того, у здоровых растений заметно увеличивалась продуктивная кустистость /табл.8/.

Таблица 8

Влияние обработок дроппом и заражения Р.recóndita на структуру урожая пшеницы сорта Саратовская 29 /вегетационный опыт, НЭХ "Снегири"/

4.1 ело колос- Масса 1000 Число нормаль-Вариант ков на I зерен /г/ но развитых _колосе_колосьев_

»Здоровые растения Оез обработка /контроль/ 10,0 2в,7 ¿,3+0,7

То же + заражение 11.7 30,0 -

Дрипп, обраоотка семян 12,7 34,3 3,7+0,7*

То же *■ заражение 13,3 37,1 _

Дропп, опрыскивание лиегьев 8,9 27,2 2,8+0,8

То де + заражение 11,0 28,2 -

11СР05 г.3 3,9 21

- различие с контролем достоверно при Р=0,05

'выводы .

1. Возбудитель бурой ржавчины пшеницы запасает в уредоспорах и выделяет в инфекционную капли и пораженные растения значительное ■количество ЦТК - в 100-200 раз превышающее их содержание в листьях пшеницы. ' -

2. Под влиянием P.recondita в листьях пшеницы восприимчивого сорта резко возрастает содержание ЦТК уже в инкубационный период развития заболевания, а их спектр изменяется и приближается.к . спектру UTIÍ патогена, что свидетельствует о прямом внесении гормонов P.recondita в листья пшеницы.

3. Внесенные Р.recóndita ЦТК не в состоянии резко изменить гормональный статус растений устойчивого сорта: растение-хозяин способно метаболизировать их с образованием связанных форм /глю-козвдов/.

4. Спектр ЦТК здоровых растений изогенной линии Lr1 серии Тэтчер, устойчивой к данному штаылу P.recondita , является

более близким к спектру ЦТК патогена, чем спектр восприимчивой линии 1>г2с , что по-видимому, имеет значение для конечного про- ' явления свойства устойчивости- при заражении спектр ЦТК у линии Lrl сдвигается в сторону спектра ЦТК патогена не так сильно, как у линии Lr2c . .

• 5. Выявлены различия в реакции растений пшеницы на "двойной: стресс" /обработка физиологически активным веществом + заражение/: устойчивый сорт при обработке АБК поддерживает свой гормональна статус, тогда как в совместимой комбинации происходит, резкое увеличение содержания ЦТК, связанное, вероятно, с процессами катаболизма нуклеиновых кислот.. Под действием веществ с .цитокини- • новой активностью /дропп,. кинетак/ отмечено повышение.уровня ЦТК • в листьях пшвнтек-, но. в условиях "двойного стресса" дропп-способен

частично понижать активность грибных ЦТК /труляоподвижные фракции/, что может быть связано с общим подавлением развития лабэлч-вания. Кпнетин не оказывал заметного влияния ьа 5алане НТК растений пшеницы в условиях "двойного стресса" и это приводило к увеличению интенсивности развития буроt ржавчины.

6. Препарат триазоловой природы - базуран индуцирует резкое увеличение активности UTK у здоровых растений пленицы, а также изменяет спекгр ЦТК, который приближается к спектру 1ГГК уредоспор. При "двойном стрессе" активность Шл несколько снижается, особенно во фракции зеатина. Вероятно, это изменение спектра ЦТК способствовало уьаеньыению развития бурор ржавчины.

?. АЫС подавляет прорастание уредоспор P.reoondlta и даледдя-ет рост образующихся роегковых трубок, следствием чего является подавление развития заболевания. Вещество с ьитопичиновоЛ активностью - дропп, напротив, ускоряет рост ростковых трубок хриба, а также способен стимулировать прорастание уредоспор. Фузикокшш не влияет на скорость роста P.recondlta и интенсивность развития заболевания.

Методические рекомендации

1. Для поиска источников устойчивости и анализа гибродов rue-ницы на устойчивость к P.reoondita целесообразно использовать в качестве одного из маркеров качественный состав /спектр/ ЦТК.

2. Предложена модифицированная методика очистки и определения ЦТК из растительного материала, сочетающая БЭЯХ и биотестированиа.

Работы, опубликованные по теме диссертации:

1. Ларина С.Ю., Музыкантов В.П. Участие цитокининов в патогенезе стеблевой и бурой ржавчины пиеницы// Экол. проблемы защиты раст.: Тез. докл. конф. молодых ученых. -Л., 1990. -С.28Ь.

2. Музыкантов Ь.П., Ларина С.А)., Гусева H.a. Цитокинины в патогенезе стеблевой и бурой ржавчины пшеницы// Облигатный параэи-

Тизм. Патофизиологические аспекты. -М.: Наука, 1991. -С.41-47.

3. Ларина С.Ю., Музыкантов В.П., Рункова Л.В. Влияние Физиологи чоски активных веществ на развитие бурой ржавчины на некоторых сортах и изогенкых линиях пшеницы// Там же. -С.47-51.

". 4. Музыкантов В.П., Ларина С.Ю. Цитокинины в растениях пшеницы, -различающихся по устойчивости к бурой ржавчине// Вопросы теории и практики защиты интродуцированных растений от вредителей, болезней и сорняков.: Тез. докл. Х1У раб. совещания руководителей служб защиты растений бот. сацов СССР. -Киев, 1991. -С.16-17.

5. Ларина С.Ю..Музыкантов В.П. Влияние абсцизовой кислоты на развитие бурой ржавчины пшеницы и баланс эндогенных цитокиников// Тез. докл. 2-го съезда ВОФР. -М., 1991. -

Объем 1Чг п л

Заказ 2493

Тираж 100

Типография Чосковскон с х академии им К А Тимирязева 127550, Москва И 550, Тимирязевская ул, 44