doi: 10.15389/agrobiology.2020.1.97rus
УДК 582.663.2:577.19:632
ДЕЙСТВИЕ АМАРАНТИНА НА СТРЕССОУСТОЙЧИВОСТЬ ТОМАТОВ (Lycopersicon esculentum Mill.), ИНВАЗИРОВАННЫХ ГАЛЛОВОЙ НЕМАТОДОЙ (Meloidogyne incognita)
М.С. ГИНС1, В.К. ГИНС1, П.Ф. КОНОНКОВ1, Ж.В. УДАЛОВА2, 3, С.В. ЗИНОВЬЕВА2
Галловые нематоды рода Meloidogyne — седентарные паразиты, поражающие корневую систему растений. Заражение ими вызывает биогенный стресс, который связан с изменениями дыхательных процессов, снижением фотосинтеза, появлением в тканях высоко реактивных радикалов кислорода с образованием токсичных промежуточных продуктов, вызывающих окислительный стресс. Высокая биологическая активность амарантина, выделенного из A. tricolor, в сочетании с антиоксидантными и антифидантными свойствами делают его перспективным фактором стрессоустойчивости растений при инвазии паразитическими нематодами. В настоящей работе мы впервые показали адаптогенные свойства амарантина в отношении растений томатов зараженных галловой нематодой. Целью работы была оценка влияния амарантина на морфофизиологические и фотосинтетические характеристики растений томата при заражении их галловой нематодой Meloidogyne incognita (Kofoid & White, 1919) Chitwood 1949, а также изучение морфофизиологических показателей нематод из растений, обработанных амарантином. Исследования проводили в 2016-2017 годах на растениях томатов (Lycopersicon esculentum Mill.) гетерозисного гибрида F1 Карлсон со степенью устойчивости к M. incognita 30 %. Амарантин выделяли из свежесобранных листьев амаранта (A. tricolor L.) сорта Валентина. О влиянии амарантина на жизнеспособность нематод судили по двигательной активности личинок II возраста в водных растворах 2,0; 1,0; 0,75; 0,5 мг/мл в опытах in vitro. Также in vitro определяли действие различных концентраций амарантина (1,0; 0,5 и 0,1 мг/мл) на прорастание семян томата, для чего их замачивали в водных растворах вещества в течение 3 ч. Проращивание осуществляли во влажной камере при 25 °С. Развитие проростков оценивали через 3, 5 и 7 сут. Влияние амарантина на томаты и галловую нематоду исследовали в условиях лабораторной теплицы. Перед посадкой семена замачивали в растворах амарантина (0,5 и 1,0 мг/мл) в течение 3 ч. Рассаду в фазу 3-4 настоящих листьев опрыскивали растворами амарантина в тех же концентрациях и одновременно заражали нематодой (3 тыс. личинок/растение). Эффективность воздействия амарантина учитывали на 40-е сут после инвазии корней нематодами. Содержание хлорофиллов и каротиноидов оценивали по спектрам поглощения этанольных экстрактов листьев на 10-е и 40-е сут. Установлено, что при концентрации от 1,0 мг/мл и ниже амарантин обладает нематостатическим действием. Концентрация 2,0 мг/мл была летальной для M. incognita. Обработка семян амарантином в концентрациях 1,0 и 0,5 мг/мл стимулировала прорастание. На 5-е и 7-е сут средняя длина корешка у проростков, обработанных амарантином (1,0 мг/мл), превышала показатель в контроле на 10 и 18 % (р ≤ 0,05). В условиях теплицы опрыскивание вегетирующих растений 0,5 и 1,0 мг/мл водными растворами амарантина привело к снижению численности нематод на корнях. Число половозрелых самок в 1 г корня было соответственно в 2,1 и в 1,3 раза меньше по сравнению с контролем. Самки нематод из таких растений были мельче (в 1,2 раза в обоих вариантах обработки) и имели в оотеках на 15-20 % меньше яиц (р ≤ 0,05). В зараженных растениях томата комплекс защитных механизмов, индуцированных действием экзогенного амарантина, включал стабилизацию фотосинтетических процессов, накопление антиоксидантов-каротиноидов, переключение нециклического транспорта электронов от воды на участке ФСI на псевдоциклический, стимуляцию ростовых процессов. Таким образом, амарантин можно рассматривать в качестве нового биогенного индуктора, который в условиях защищенного грунта оказывает протективный эффект посредством активации общих неспецифических систем стрессорного ответа растения на инвазию фитопатогенов, а также обладает ростостимулирующими свойствами.
Ключевые слова: амарантин, антиоксидант, адаптогены, Amaranthus tricolor L., сорт Валентина, Meloidogyne incognita, томаты, хлорофилл, каротиноиды, окислительный стресс, электронный транспорт.
Согласно современным представлениям, фитопатогены — это факторы стресса, которые вызывают комплексные защитные реакции растений, включающие как неспецифические (общие для разных типов стрессоров), так и специфические компоненты (1). Вместе с тем биогенный стресс, индуцированный фитопатогенами, имеет ряд особенностей, отличающих его от стресса, вызванного абиогенными экстремальными факторами. Это в полной мере относится и к фитопаразитическим нематодам, которые оказывают на растения многофакторное воздействие физической и химической природы (2).
Нематоды, особенно седентарные, к которым относятся галловые нематоды Meloidogyne, — опасные паразиты сельскохозяйственных растений, наносящие ущерб свыше 80 млрд евро в год (3). При инвазии растений нематодами возникают симптомы, характерные для эффектов таких экстремальных факторов, как засуха, холод, минеральное голодание. Заражение нематодами влияет на дыхательный газообмен,приводит к снижению фотосинтеза, появлению в тканях высокореактивных радикалов кислорода с образованием токсичных промежуточных продуктов, вызывающих окислительный стресс (4-6).
Среди факторов, способствующих выживанию растений при биогенном стрессе, в том числе обусловленном поражением фитопаразитическими нематодами, важную роль отводят веществам специализированного обмена. Они могут действовать на патоген как токсины, влиять на ростовые, линочные процессы и вылупление личинок; известно, что эти метаболиты обладают антифидантными и адаптогенными свойствами, изменяют состояние внутриклеточных мембран, нормализуют процессы фотосинтеза и интенсивность общего обмена у зараженных растений (7-10).
Амарант относится к числу сельскохозяйственных культур, для которых характерен богатый состав низкомолекулярных метаболитов, проявляющих защитное и иммуностимулирующее действие на живой организм (11, 12). Высокое содержание детеррентов, в том числе алкалоида амарантина, делает амарант малопривлекательным для многих фитопатогенов (13). Данные о поражаемости растений амаранта фитонематодами малочисленны и противоречивы. При испытании 10 видов амаранта на устойчивость к галловым нематодам в условиях Южной Африки не было выявлено образцов, устойчивых к Meloidogyne incognita раса 2 и Meloidogyne javanica (14). Однако имеются данные, указывающие на высокую степень устойчивости гибридов амаранта к галловой нематоде (15). Следует отметить положительный результат, полученный при введении растений амаранта в севооборот для борьбы с галловой нематодой M. javanica на пасленовых и тыквенных культурах (16). Противоречивость данных, по-видимому, связана с большим разнообразием видоспецифических свойств, включая состав и содержание вторичных метаболитов растений этого рода, насчитывающего до 90 видов.
Среди метаболитов красноокрашенных растений амаранта Amaranthus tricolor L., снижающих последствия окислительного стресса в растительном организме, выделяют фиолетово-красный бета-цианиновый пигмент амарантин. Показана способность амарантина обезвреживать супероксид-анионы (O2·-), свободные радикалы и хелатировать ионы двухвалентного железа (17). Экзогенно введенный амарантин увеличивает перенос электронов по нециклическому пути (реакция Хилла) в изолированных хлоропластах (18). Обнаружена способность амарантина участвовать в защитно-приспособительных реакциях в ответ на фотостресс, стимулировать рост растений и прорастание семян, а также положительный эффект при воздействии экстремальных температур и засухи (12). Амарантин проявлял защитное действие при обработке листьев огурца, пораженных сокососущим насекомым трипсом (13).
Высокая биологическая активность амарантина, выделенного из A. tricolor, в сочетании с антиоксидантными и антифидантными свойствами делают его перспективным фактором стрессоустойчивости растений при инвазии паразитическими нематодами.
В настоящей работе впервые показано адаптогенное действие амарантина при нематодной инвазии у растений томата, что выражается в активации энергетического обмена и восстановительных процессов.
Наше целью была оценка влияния амарантина на морфофизиологические и фотосинтетические характеристики растений томата при заражении галловой нематодой Meloidogyne incognita, а также изучение морфофизиологических показателей у нематод из растений, обработанных амарантином.
Методика.Исследования проводили в 2016-2017 годах на растениях томатов (Lycopersicon esculentum Mill.) гетерозисного гибрида F1 Карлсон со степенью устойчивости 30 % к Meloidogyne incognita (Kofoid & White, 1919) Chitwood 1949. Амарантин выделяли из свежесобранных листьев амаранта (A. tricolor L.) сорта Валентина селекции Всероссийского НИИ селекции и семеноводства овощных культур (авторы В.К. Гинс, П.Ф. Кононков, М.С. Гинс) (12). В опытах использовали лиофильно высушенный порошок амарантина.
О влиянии амарантина на жизнеспособность нематод судили по двигательной активности личинок II возраста в водных растворах (2,0; 1,0; 0,75; 0,5 мг/мл) в опытах in vitro. Контролем служили нематоды, помещенные в дистиллированную воду. Повторность опыта 3-кратная для каждого варианта (по 20 личинок). В эксперименте использовалась галловая нематода, культивируемая в лабораторных условиях на корнях восприимчивого сорта томата (первоисточником служил материал из совхоза «Тепличный», г. Москва). Личинок M. incognita получали из выделенных яйцевых мешков нематод, обитающих в корнях зараженных растений томата (19). Подвижность особей оценивали через 24 и 48 ч. Личинок инкубировали в термостате во влажной камере при 25 °С.
Также in vitro определяли действие различных концентраций амарантина (1,0; 0,5 и 0,1 мг/мл) на прорастание семян томата, для чего их замачивали в водных растворах вещества в течение 3 ч. В качестве контроля использовали семена, замоченные в дистиллированной воде. В каждом варианте было по 20 семян. Проращивание осуществляли во влажной камере при 25 °С. Развитие проростков оценивали через 3, 5 и 7 сут.
Влияние амарантина на томаты и галловую нематоду исследовали в условиях лабораторной теплицы. Перед посадкой семена замачивали в растворах амарантина (0,5 и 1,0 мг/мл) в течение 3 ч. Рассаду в фазу 3-4 настоящих листьев опрыскивали растворами амарантина в тех же концентрациях и одновременно заражали нематодой (3 тыс. личинок/растение). Контролем служили здоровые и зараженные растения, обработанные водой. Растения выращивали в отдельных вазонах объемом 1 л (по 10 шт. в варианте). Эффективность воздействия амарантина оценивали на 40-е сут после инвазии корней нематодами. Учитывали степень зараженности корня по 5-балльной шкале (1-10 % — 1 балл; 11-35 % — 2 балла; 36-70 % — 3 балла; 71-100 % — 4 балла), наличие сингаллов (число галлов/г корня), массу надземной части и корней, а также морфофизиологические показатели, служащие индикаторами состояния популяции паразита: размеры самок и их плодовитость (число яиц в оотеке) (20).
Содержание хлорофиллов и каротиноидов оценивали по спектрам поглощения этанольных экстрактов листьев (21) на 10-е и 40-е сут после инвазии растений галловой нематодой и некорневой обработки зараженных растений водным раствором амарантина в концентрации 0,5 мг/мл (спектрофотометр Solar PB2201, ЗАО «СОЛАР», Белоруссия).
Для выделения хлоропластов 1 г листьев растирали в среде следующего состава: 0,3 M сахароза; 0,1 M NaCl; 0,01 M MgCl2; 0,05 M трис-буфер; 1 % бычьего сывороточного альбумина (БСА) (pH 7,5). Профильтрованный через полотно гомогенат осветляли 3 мин при 250 g (центрифуга MPW 251, «MPW Med. Instruments», Польша), осаждая неразрушенные клетки и их крупные фрагменты. Повторное центрифугирование надосадочной жидкости проводили при 1000 g в течение 10 мин. Осадок хлоропластов суспендировали в среде следующего состава: 0,3 M сахароза; 0,025 M NaCl; 0,01 M MgCl2; 0,05 M трис-буфер (pH 7,5).
Потенциальную способность электрон-транспортной цепи (ЭТЦ) осуществлять перенос электронов воды на феррицианид калия или молекулярный кислород оценивали в условиях раздельного функционирования каждого из этих акцепторов по скорости восстановления O2. Фотовосстановление O2 определяли по его поглощению с реагентом реакции Меллера (адреналином), обладающим способностью взаимодействовать с супероксидным анион-радикалом на восстановительном участке фотосистемы. В реакционную среду вносили адреналин (0,3 мМ) (ФГУП «Московский эндокринный завод», Россия) или феррицианид калия (0,5 мМ). Концентрацию кислорода определяли амперометрически на полярографе Universal polarograf OH-105 («Radelkis», Венгрия) в ячейке объемом 1,2 мл с закрытым платиновым электродом, pH реакционной среды 7,8. Суспензию хлоропластов освещали белым светом (осветитель ЛЭТИ-60, ОАО «Казанский оптико-механический завод», Россия). Концентрацию хлорофилла рассчитывали по формуле Арнона.
Данные обрабатывали с помощью дисперсионного анализа (ANOVA) в программе STatistica 6.0 («StatSoft, Inc.», США). В таблицах приведены средние значения (M) и стандартные ошибки средних (±SEM). Достоверность различий оценивали по t-критерию Стьюдента. Различия считали статистически значимыми при р ≤ 0,05.
Результаты. Обработка семян амарантином в концентрациях 1,0 и 0,5 мг/мл стимулировала прорастание. Семена в опыте проросли на 2-3 сут раньше контрольных. На 5-е и 7-е сут средняя длина корешка у проростков, обработанных амарантином (1,0 мг/мл), превышала показатель в контроле на 10 и 18 % (р ≤ 0,05) (табл. 1), в этом варианте также раньше образовывались и развернулись семядольные листья.
Также было выявлено нематостатическое действие амарантина в концентрациях от 0,5 до 1,0 мг/мл (табл. 2). Личинки в этих растворах теряли подвижность, но восстанавливали ее после выдерживания в дистиллированной воде. В 1,0 мг/мл растворе амарантина утрата подвижности нематод наступала через 24 ч. Выдерживание нематод в 0,5 мг/мл водном растворе в течение 48 ч приводило к потере подвижности ~ 50 % личинок. Летальной для личинок была концентрация амарантина 2 мг/мл.
Аналогичные свойства ранее были отмечены у алкалоида физостигмина со схожей с амарантином структурой. Это соединение, выделенное из Calabar bean (сем. Fabaceae), в концентрации 1,0 мг/мл обладало нематостатическим действием на мигрирующую нематоду Ditylenchus dipsaci. Предобработка проростков гороха раствором сульфата физостигмина (0,03 мг/мл) в значительной мере предохраняла растения от заражения нематодой. Возможно, что механизм действия амарантина на нематод аналогичен действию физостигмина (22).
Внекорневая обработка вегетирующих растений водными растворами амарантина в концентрации 0,5 и 1,0 мг/мл приводила к снижению численности паразитирующих на корнях нематод, а также влияла на их морфофизиологические характеристики. На растениях, обработанных растворами амарантина, число половозрелых самок в расчете на 1 г корня на 40-е сут было меньше по сравнению c контролем в 2,1 и 1,3 раза при концентрации соответственно 0,5 и 1,0 мг/мл. Самки нематод из корней обработанных растений оказались в 1,2 раза мельче, а число яиц в их оотеках уменьшалось на 15-20 % по сравнению с контролем (табл. 3).
Балл заражения у растений, обработанных амарантином, был существенно ниже, чем у контрольных. Особенно эффективен оказался раствор в концентрации 0,5 мг/мл, при обработке которым число галлов было в 2 раза меньше, чем на корнях контрольных растений. Зараженные растения, обработанные амарантином в концентрации 0,5 и 1,0 мг/мл, превосходили контрольные по массе надземной части соответственно на 32 % (р ≤ 0,05) и 10 %. Масса корней у зараженных растений, на которых было обнаружено значительное число галлов и даже сингаллов, оказалась заметно больше, чем у здоровых. Соотношение их массы к массе надземных органов (стебля и листьев) также отличалось от показателя у здоровых растений. При воздействии амарантина соотношение массы корня к массе надземных органов было сопоставимо с показателями у незараженных растений, что свидетельствует о нормализации обменных процессов и физиологического состояния томатов.
К числу важных показателей, отражающих физиологический статус растений, относится содержание в хлоропластах фотосинтетических пигментов. В листьях томатов, зараженных нематодой, на 10-е сут количество хлорофиллов увеличилось на 13 %, каротиноидов — на 10 % (табл. 4). Возможно, повышение содержания фотосинтетических пигментов было реакцией на окислительный стресс, вызванный внедрением галловой нематоды в корневую систему. Суммарное содержание хлорофиллов и каротиноидов у здоровых и обработанных амарантином растений было практически одинаковым. На 40-е сут наблюдали снижение количества фотосинтетических пигментов в листьях у всех исследуемых растений (р ≤ 0,05). При этом содержание хлорофиллов в зараженных нематодой растениях уменьшилось на 12 %, каротиноидов — на 15 %, а в обработанных амарантином зараженных растениях эти показатели снизились соответственно на 8 и 5 % по сравнению с незараженными.
Более низкое содержание хлорофиллов и каротиноидов в хлоропластах при заражении галловой нематодой (биогенный стресс) указывает на изменения в работе фотосинтетической цепи электронного транспорта у С3-растений томата. В фотосинтетических системах, кроме основной цепи переноса электронов от воды к НАДФ или искусственному акцептору (нециклический электронный транспорт), работает цепь псевдоциклического транспорта электронов: H2O → ФС2 → ФС1 → O2 → H2O. Псевдоциклический транспорт выступает как альтернативный путь переноса электронов, который приводит к восстановлению молекулярного кислорода и образованию супероксид-аниона и H2O2 (23). Известно, что усиление переноса электронов на кислород может происходить в условиях снижения количества окисленного НАДФ или ингибирования темновых реакций фотосинтеза, а также при действии неблагоприятных факторов. Например, в листьях при дефиците воды в хлоропластах перераспределяется поток электронов, связанных с восстановлением CO2 и O2 (24, 25).
В хлоропластах, выделенных из листьев зараженных растений, резко усиливался (до 67 % при р ≤ 0,05) перенос электронов к молекулярному кислороду по псевдоциклическому пути и снижался — по нециклическому (до 80 % по сравнению с незараженными растениями) (табл. 5). Обработка листьев зараженных растений водным раствором амарантина в концентрации 0,5 мг/мл приводила к уменьшению переноса электронов на молекулярный кислород до 36 % по сравнению со здоровыми растениями, и, соответственно, в хлоропластах усиливался перенос электронов (до 30 %) по нециклическому пути (реакция Хилла).
Обработка амарантином растений, зараженных галловой нематодой, оказывала ауксиноподобное действие: стимулировала рост надземной массы и корней, влияла на содержание хлорофиллов и каротиноидов, а также на скорость переноса электронов по нециклическому и псевдоциклическому пути. Этот факт указывает на то, что молекула амарантина уникальна по своим функциональным свойствам (12, 26).
Заражение растений томата галловой нематодой может ослаблять фотосинтез, в том числе первичные процессы фотосинтеза в тилакоидных мембранах. В хлоропластах при развитии окислительного стресса усиливается фотоокисление, что, возможно, становится причиной переключения потока электронов на участке ФСI с нециклического на псевдоциклический перенос электронов от воды. С псевдоциклическим транспортом электронов связано образование активных форм кислорода (АФК) — супероксидого радикала и H2O2, что усиливает окислительный стресс в хлоропластах. Свободнорадикальное окисление приводит к разрушению органических молекул, следствием чего может быть нарушение метаболизма и даже гибель растений (27). В регуляции количества АФК принимает участие природная антиоксидантная система, представленная низко- и высокомолекулярными соединениями. Мы показали, что в зараженных растениях томата комплекс защитных механизмов, индуцированных действием экзогенного амарантина, включает накопление антиоксидантов-каротиноидов, переключение нециклического транспорта электронов от воды на участке ФСI на псевдоциклический, стимуляцию ростовых процессов. Все это в целом приводит к повышению устойчивости растений томата к галловой нематоде.
Аналогичные данные были получены при изучении действия природного адаптогена — фуростаноловых гликозидов, выделенных из культуры клеток Dioscorea deltoidea Wall, на системе паразит—хозяин M. incognita—томаты. Обработка семян и вегетирующих растений томата фуростаноловыми гликозидами заметно снижала поражаемость паразитическими нематодами (7). Препарат оказывал действие на пигментный фонд фотосинтетического аппарата, активность фермента пероксидазы, стимулировал процессы перекисного окисления липидов. Характер изменений в составе хлоропластных пигментов, отмеченный при обработке растений и амарантином, и фуростаноловыми гликозидами, свидетельствует, что эти соединения поддерживают гомеостаз растительной клетки, стимулируя фитоиммунитет самого растения.
Отметим, что исследования, касающиеся поиска природных соединений с нематицидными свойствами, достаточно обширны. Данные о влиянии веществ, полученных из растительного сырья и относящихся к разным классам соединений, на паразитических нематод и устойчивость к ним растений приведены в обзоре D.J. Chitwood (10). Так, индукцию системной устойчивости растений к галловой нематоде отмечали в водных экстрактах из свежих листьев лимонной травы Cymbopogon flexuosus Steud. (28) и при обработке надземной части растений масляным экстрактом из семян Argemone mexicana L. (29). Кресс водяной, а также хрен обыкновенный проявляют антагонистические свойства в отношении M. incognita. Фитопрепараты на их основе имеют высокую нематостатическую активность (подавляют вылупление личинок из яиц и парализуют инвазионные личинки), оказывают стимулирующее и стабилизирующее действие на развитие культурных растений. Предобработка фитопрепаратами, содержащими вещества специализированного обмена с нематицидными свойствами, положительно влияет на ростовые процессы и фотосинтез и негативно — на рост и развитие галловой нематоды.
Таким образом, амарантин обладает адаптогенными свойствами, что проявляется в ослаблении негативных биохимических и функциональных сдвигов при реакциях растений томата на стресс, вызванный инвазией нематодами, и активации синтеза соединений, приводящих к улучшению энергетического обмена и восстановительных процессов. Амарантин в концентрации 1,0 и 0,5 мг/мл, с одной стороны, стимулирует прорастание семян и ростовые процессы у растений томата, образование хлорофиллов и каротиноидов, с другой — ингибирует подвижность личинок нематоды и угнетает их развитие в растениях, что отражается на морфометрических и популяционных показателях нематод. Следовательно, амарантин можно рассматривать в качестве нового биогенного индуктора, который в условиях защищенного грунта активирует общие неспецифические системы стрессорного ответа на инвазию фитопатогенов, чем обеспечивает протективный эффект, и при этом обладает ростостимулирующими свойствами.
1. Всхожесть и развитие корешков у проростков томата (Lycopersicon esculentum Mill.) гетерозисного гибрида F1 Карлсон при обработке семян раствором амарантина в разной концентрации (n = 20, in vitro) |
|||||
Вариант |
Время после замачивания |
||||
3-и сут |
5-е сут |
7-е сут |
|||
проросло |
проросло |
длина корешка, см (M±SEM) |
проросло |
длина корешка, см (M±SEM) |
|
0,1 мг/мл |
0 |
40 |
0,95±0,220 |
100 |
3,34±0,510 |
0,5 мг/мл |
0 |
50 |
1,22±0,280 |
100 |
2,86±0,090 |
1,0 мг/мл |
40 |
60 |
1,55±0,430 |
100 |
3,49±0,280* |
Контроль (вода) |
0 |
40 |
1,40±0,470 |
100 |
2,96±0,460 |
* Различия с контролем статистически значимы при р ≤ 0,05 |
2. Число подвижных личинок галловой нематоды (Meloidogyne incognita) II возраста в растворах амарантина разной концентрации (M±SEM) |
||||
Вариант |
Время после обработки, ч |
В конце эксперимента после помещения в воду |
||
0 |
24 |
48 |
||
0,5 мг/мл |
20±0,6 |
20±0,6 |
11±1,8 |
19±0,6 |
0,75 мг/мл |
20±1,2 |
18±3,0 |
9±3,6 |
17±3,0 |
1,0 мг/мл |
20 |
2±1,2 |
0 |
15±4,1 |
2,0 мг/мл |
20 |
0 |
0 |
2±1,2 |
Контроль (вода) |
20 |
20 |
19±0,6 |
19±0,6 |
3. Рост гетерозисного гибрида томата (Lycopersicon esculentum Mill.) F1 Карлсон при заражении галловой нематодой (Meloidogyne incognita) и развитие нематод на 40-е сут после обработки вегетирующих растений растворами амарантина в разной концентрации (n = 10, M±SEM, вегетационный опыт) |
||||||
Вариант |
Масса, г |
Балл заражения |
Число самок/г корня |
Размер самок (длина×ширина), мм×мм |
Число яиц в оотеке |
|
надземных органов |
корней |
|||||
Амарантин, 0,5 мг/мл |
32±1,1* |
2,8±0,40 |
2 |
324±39,0* |
0,300±0,0100* |
93±12,0* |
Амарантин, 1,0 мг/мл |
27±2,4 |
2,9±0,60 |
3 |
544±54,0 |
0,298±0,0070* |
90±17,0* |
Контроль (зараженные растения, вода) |
24±1,1 |
3,1±0,70 |
4 |
684±46,0 |
0,354±0,0110 |
146±22,0 |
Контроль (здоровые |
29±2,8 |
2,4±0,30 |
– |
– |
– |
– |
Примечание. Прочерки означают отсутствие данных в указанном варианте. |
4. Содержание хлоропластных пигментов в листьях гетерозисного гибрида томата (Lycopersicon esculentum Mill.) F1 Карлсон при обработке раствором амарантина в зависимости от времени после заражения галловой нематодой (Meloidogyne incognita) (n = 10, M±SEM, вегетационный опыт) |
||||||
Вариант |
Время после заражения |
|||||
0-е сут |
10-е сут |
40-е сут |
||||
хлорофиллы |
каротиноиды |
хлорофиллы |
каротиноиды |
хлорофиллы a + b |
каротиноиды |
|
Амарантин, 0,5 мг/мл |
2,35±0,087 |
0,80±0,025 |
2,63±0,121 |
0,90±0,018 |
2,31±0,074* |
0,77±0,011* |
Контроль (зараженные растения, вода) |
2,29±0,030 |
0,79±0,042 |
2,50±0,089 |
0,83±0,045 |
2,11±0,144 |
0,60±0,035 |
Контроль (здоровые растения, вода) |
2,30±0,139 |
0,81±0,035 |
2,65±0,145 |
0,91±0,057 |
2,40±0,108* |
0,80±0,014* |
* Различия с зараженным контролем статистически значимы при р ≤ 0,05. |
5. Электронный транспорт по нециклическому (реакция Хилла) и псевдоциклическому пути (реакция Меллера) у гетерозисного гибрида томата (Lycopersicon esculentum Mill.) F1 Карлсон на 40-е сут после заражения галловой нематодой (Meloidogyne incognita) при обработке раствором амарантина (n = 3, M±SEM, вегетационный опыт) |
||
Вариант |
Реакция Хилла, мкмоль O2·мг-1 хлорофилла·ч-1 |
Реакция Меллера, мкмоль O2·мг-1 хлорофилла·ч-1 |
Амарантин, 0,5 мг/мл |
26±3,0* |
17±2,0* |
Контроль (зараженные растения, вода) |
13±2,0* |
22±3,0* |
Контроль (здоровые растения, вода) |
64±4,0 |
12±2,0 |
* Различия со здоровым контролем статистически значимы при р ≤ 0,05. |
ЛИТЕРАТУРА
- Тарчевский И.А. Катаболизм и стресс у растений. М., 1993.
- Zinovieva S.V. Co-adaptation mechanisms in plant-nematode systems. Parazitologiia, 2014, 48(2): 110-130.
- Blok V.C., Jones J.T., Phillips M.S., Trudgill D.L. Parasitism genes and host range disparities in biotrophic nematodes: the conundrum of polyphagy versus specialization. BioEssays, 2008, 30(3): 249-259 (doi: 10.1002/bies.20717).
- Зиновьева С.В., Васюкова Н.И., Озерецковская О.Л. Биохимические аспекты взаимодействия растений с паразитическими нематодами (обзор). Прикладная биохимия и микробиология, 2004, 40(2): 133-143.
- Лаврова В.В., Матвеева Е.М., Зиновьева С.В. Активность компонентов антиоксидантной системы в корнях растений картофеля при кратковременном снижении температуры и инвазии паразитическими нематодами. Доклады Академии наук, 2017, 476(5): 592-595 (doi: 10.7868/S0869565217290254).
- Molinari S. Bioassays on plant—nematode interactions. In: Plant bioassays /S.S. Narwal (ed.). Studium Press, LLC, Texas, 2009.
- Vasil’eva I.S., Udalova Zh.V., Zinov’eva S.V., Paseshnichenko V.A. Steroid furostanol glycosides: a new class of natural adaptogenes (review). Applied Biochemistry and Microbiology, 2009, 45(5): 463-472 (doi: 10.1134/S0003683809050019).
- Зиновьева С.В., Удалова Ж.В., Васильева И.С., Ванюшкин С.А., Пасешниченко В.А. Роль изопреноидных соединенийвадаптации растенийкбиогенному стрессу,вызванному паразитическими нематодами(обзор). Прикладная биохимия и микробиология, 2001, 37(5): 533-541.
- Удалова Ж.В., Зиновьева С.В. Соединения из высших растений с нематицидными свойствами. Нетрадиционные сельскохозяйственные, лекарственные и декоративные растения, 2006, 1(3): 44-46.
- Chitwood D.J. Phytochemical based strategies for nematode control. Annual Review of Phytopathology, 2002, 40: 221-249 (doi: 10.1146/annurev.phyto.40.032602.130045).
- Гинс М.С., Гинс В.К., Мотылева С.М., Куликов И.М., Медведев С.М., Пивоваров В.Ф., Мертвищева М.Е. Идентификация метаболитов с антиоксидантными свойствами в листьях овощного амаранта (Amaranthus tricolor L.). Сельскохозяйственная биология, 2017, 52(5): 1030-1040 (doi: 10.15389/agrobiology.2017.5.1030rus).
- Gins M.S., Kononkov P.F., Gins V.K., Lysenko G.G., Desalen' T.L., Bravova G.B. Physicochemical properties and biological activity of amaranthine in Amarantus caudatus L. plants. Applied Biochemistry and Microbiology, 1998, 34(4): 409-413.
- Солнцев М.К., Францев В.В., Караваев В.А., Полякова И.Б., Школьников Д.Ю., Буренина А.А., Гинс М.С., Гинс В.К. Люминесцентные показатели листьев огурца, пораженных трипсом и обработанных амарантином. Collection of Scientific Papers, Faculty of Agriculture in Ceske Budejovice. Series for Crop Sciences, 2004, 21(2): 209-212.
- Steyn W.P., Daneel M.S., Slabbert M.M. Evaluation of Amaranthus species for their host suitability to the root-knot nematodes, Meloidogyne incognita race 2 and Meloidogyne javanica in South Africa. Acta Hortic., 2013, 1007: 403-407 (doi: 10.17660/ActaHortic.2013.1007.45).
- Kimaru S.L., Kimenju J.W., Onyango C.M., Kilalo D. Effect of root knot nematodes on the growth of indigenous leafy vegetables in Kenya. African Crop Science Conference Proceedings, 2013, 11: 293-296.
- Bafokuzara N.D. Influence of six vegetable cultivars on reproduction of Meloidogyne javanica. Journal of Nematology, 1983, 15(4): 559-564.
- Гинс М.С., Гинс В.К., Кононков П.Ф., Любицкий О.Б., Васильева О.В. Возможные механизмы антиоксидантной активности бета-цианинов амаранта. Вестник российской сельскохозяйственной науки, 2005, 4: 50-53.
- Ptushenko V.V., Gins M.S., Gins V.K., Tikhonov A.N. Interaction of amaranthin with the electron transport chain of chloroplasts. Russian Journal of Plant Physiology, 2002, 49(5): 585-591 (doi: 10.1023/A:1020220430690).
- Hussey R.S., Barker K.R. A comparison of methods of collecting inocula of Meloidogyne spp., including a new technique. Plant Disease Reporter, 1973, 57: 1025-1028.
- Зиновьева С.В., Удалова Ж.В. Анализ адаптивных изменений ряда морфо-физио-логических показателей у Meloidogyneincognita (Kofoid et White, 1919) Chitwood, 1949 в зависимости от устойчивости растений. В cб: Морфо-физиологические адаптации паразитических нематод к растениям. М., 1994: 9-15.
- Lichtenthaler H.K. Chlorophylls and carotenoids: pigments of photosynthetic biomembranes. Methods in Enzymology, 1987, 148: 350-382 (doi: 10.1016/0076-6879(87)48036-1).
- Bijloo J.D. The “pisum” test: A simple method for the screening of substances on their therapeutic nematicidal activity. Nematologica, 1965, 11(4): 643-644 (doi: 10.1163/187529265X00816).
- Asada K. The water-water cycle as alternative photon and electron sink. Phil. Trans. R. Soc. Lond. B., 2000, 355(1402): 1419-1431 (doi: 10.1098/rstb.2000.0703).
- Kuvykin I.V., Vershubskii A.V., Ptushenko V.V., Tikhonov A.N. Oxygen as an alternative electron acceptor in the photosynthetic electron transport chain of C3 plants. Biochemistry Moscow, 2008, 73: 1063-1075 (doi: 10.1134/S0006297908100027).
- Golding A.J., Johnson G.N. Down-regulation of linear and activation of cyclic electron transport during drought. Planta, 2003, 218: 107-114 (doi: 10.1007/s00425-003-1077-5).
- Gandía-Herrero F., Gandía-Carmona F. Biosynthesis of betalains: yellow and violet plant pigments. Trends in Plant Science, 2013, 18(6): 334-343 (doi: 10.1016/j.tplants.2013.01.003).
- Луцкий М.А., Куксова Т.В., Смелянец М.А., Лушникова Ю.П. Свободно-радикальное окисление липидов и белков — универсальный процесс жизнедеятельности организма. Успехи современного естествознания, 2014, 12(1): 24-28.
- Tiyagi S.A., Ahmad A., Alam M.M. Control of root-knot, reniform and stunt nematodes by root dip in leaf extract of lemongrass. International Pest Control, 1990, 32(3): 70-71
- Das S., Sukul N.C. Nematicidal effect of the oil from the seeds of Argemone mexicana. Environment and Ecology, 1988, 6(1): 194-197.