| Popis: |
Химические пестициды значительно снижают потери урожая от фитопатогенов, однако интенсивное применение этих ксенобиотиков связано с целым рядом нежелательных последствий для окружающей среды. Одной из стратегий защиты сельскохозяйственных культур, способствующих снижению пестицидной нагрузки в агроценозах, может быть индуцирование системной устойчивости растений (СУ) к болезням с помощью биогенных элиситоров, в роли которых выступают молекулярные паттерны (Microbe Associated Molecular Pattern – МАМР) микроорганизмов [1]. Исследование разнообразия почвообитающих микромицетов, населяющих ризосферу пшеницы и томата, позволило нам выделить непатогенные изоляты фузариевых грибов и идентифицировать у двух из них элиситоры белковой природы, а именно: цистеин-содержащий белок СS20EP Fusarium oxysporum СS-20, индуцирующий СУ к вилту томата [2], а также выделенные из мицелия или культуральной жидкости F. sambucinum FS-94 индукторы СУ к корневым гнилям злаковых или септориозу колоса (далее IP74 и ЕC/E74 соответственно) [3, 4]. Исследование механизмов действия этих белков показало, что они относятся к элиситорам МАМР-типа и индуцируют такие неспецифические защитные ответы растений, как обратимое изменение ионного обмена на плазмалемме, активацию и прайминг салицилат-зависимой сигнальной системы растений [2, 4, 5], усиление экспрессии генов антимикробных пептидов и прайминг генов, кодирующих белки PR-1 и PR-5 – медиаторы системной приобретенной устойчивости [3, 4, 6]. Однако до сих пор защитный эффект этих элиситоров был продемонстрирован только на двух сортах яровой пшеницы и одном сорте томата. Между тем, для разработки технологии их применения важно располагать данными, подтверждающими, что неспецифичность механизмов действия СS20EP, IP74 и ЕC/E74 обеспечит защиту разных сортов растений от соответствующих патогенов. В связи с этим мы исследовали уровень защитного эффекта IP74 и EP74 на 6 сортах яровой и 2 сортах озимой пшеницы при поражении их возбудителями фузариозной корневой гнили (Fusarium spp.) или септориоза колоса (Parastagonosporum nodorum), а также эффективность СS20EP против васкулярного вилта (F. oxysporum f. sp. lycopersici – FOL) на трех сортах томата.Для выделения CS20EP и IP74 из мицелия грибов использовали экстракцию буферными растворами и эксклюзионную хроматографию [2, 3]. ЕC/E74 выделяли из фильтрата культуральной жидкости с помощью ультрафильтрации [4]. Защитный эффект IP74 против фузариозной корневой гнили оценивали на проростках пшеницы, выращенных из обработанных элиситором инфицированных семян (по 200 семян каждого сорта). Эффективность защитного действия CS20EP оценивали после обработки им корней растений томата (12 растений/сорт) и последующей их инокуляции микроконидиями патогенных изолятов FOL F37 или Fot3 [2, 5]. EP74 наносили на вторые листья выращенных до стадии трех листьев проростков пшеницы (25 растений/сорт), за сутки до опрыскивания растений суспензией спор P. nodorum. Опыты повторяли трижды. Элиситоры использовали в виде водных растворов (500 мкг белка/мл), а контрольные образцы растений и семян обрабатывали водой. Распространенность корневой гнили (ISN%), степень развития болезней (DI%) и средний балл поражения растений, выращенных в контролируемых условиях, определяли, как описано ранее [2–5]. Обработку результатов проводили с помощью программы STATISTIСA 6.1.Установлено, что эффективность защиты пшеницы и томата элиситорами МАМР-типа изолятов FS-94 и СS-20 не зависела от сорта обработанного растения.Проростки всех 8 сортов пшеницы, выращенные из контрольных семян, были поражены фузариозной корневой гнилью. Хотя проявление болезни у разных сортов (особенно в случае яровой пшеницы) варьировало в довольно широких пределах, обработка семян IP74 изолята FS-94, приводила к достоверному снижению числа проростков с симптомами корневой гнили и степени их поражения у всех сортов пшеницы. Суммарная биологическая эффективность защиты в результате сокращения числа пораженных проростков и ослабления симптомов заболевания была не ниже 75%, лишь незначительно различалась от сорта к сорту и не зависела от уровня исходной семенной инфекции.Анализ динамики развития септориоза на листьях проростков пшеницы, которые за сутки до инокуляции P. nodorum обрабатывали ЕC/E74, показал, что данный элиситор препятствует развитию заболевания на всех использованных в опытах сортах, а индуцированная ими СУ вносит существенный вклад в защитный эффект. Так, подавление болезни на необработанных листьях третьего яруса после нанесения ЕC/E74 на вторые листья составляло 40–45%, что было лишь на 5–8% ниже уровня защитного эффекта на обработанных листьях второго яруса (45–55%), обусловленного локальной устойчивостью.Контакт корневой системы проростков томата с CS20EP, предшествующий заражению растений патогенными изолятами FOL, приводил к значительному ослаблению симптомов вилта и одинаково эффективно сдерживал его развитие как на восприимчивых ко всем расам возбудителя сортах томата, так и на относительно устойчивом сорте Благовест.Продемонстрированное в данном исследовании отсутствие сортовой специфичности защитного эффекта биогенных элиситоров свидетельствует о перспективности их использования в системах интегрированной защиты пшеницы и томата от вызывающих серьезные потери урожая фитопатогенных грибов. |
