doi: 10.15389/agrobiology.2026.3.498rus
УДК: 634.8:632.4:579.64
Работа выполнена при участии СПбГУ, рег. номер ЕГИСУ НИОКТР: 125022803066-3. Исследование выполнено при финансовой поддержке Кубанского научного фонда и Российского научного фонда в рамках научного проекта № 25-14-20022.
ИНДУКЦИЯ ЗАЩИТНЫХ РЕАКЦИЙ У ВИНОГРАДА И АНТАГОНИСТИЧЕСКОЕ ПОДАВЛЕНИЕ МИЛДЬЮ ЭПИФИТНЫМИ Saccharomyces cerevisiae
М.А. СУНДЫРЕВА1 ✉, Е.О. ЛУЦКИЙ1, М.О. БАРАНОВ1,
А.И. АРБИЧЕВА2, А.Е. МИШКО1, Е.В. ЛОБОДИНА1
Милдью — одно из самых распространенных и вредоносных заболеваний винограда в мире. Высокая восприимчивость к милдью большинства сортов винограда делает необходимой химическую защиту, приводящую к негативным экологическим последствиям, в связи с чем исследование новых средств биоконтроля патогенов растений приобретает все большую актуальность. Дрожжи — один из наиболее интересных и перспективных агентов биоконтроля в силу своих биологических особенностей, широкого распространения, генотипической и фенотипической приспособленности к колонизации и конкуренции за пространство и питательные вещества. В настоящей работе впервые установлено, что Saccharomycescerevisiae, населяющие поверхность ягод винограда, могут быть эффективным агентом биоконтроля милдью за счет стимуляции защитных реакций растений и выраженной антагонистической активности. Целью работы стало исследование стимуляции защитных реакций у винограда при обработке листьев Saccharomycescerevisiae в качестве агента биоконтроля милдью (возбудитель Plasmopara viticola). Работу проводили в ФГБНУ Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия в 2024-2025 годах. Использовали изолят дрожжей S. cerevisiae, выделенный с поверхности ягод винограда (Vitisvinifera) сорта Мерло (с. Молдаванское, Краснодарский край). Использовали листовые диски восприимчивого к милдью сорта винограда ТАНА33 диаметром 2 см в чашках Петри. Их опрыскивали разрешенными против милдью биопрепаратами. Варианты были следующими: Bacillus subtilis (штамм В-10 ВИЗР, препарат Алирин В, ООО «АгроБиоТехнология», Россия) (BS); Bacillusamyloliquefaciens (штамм КС-2, ВКПМ В-11141, препарат БФТИМ, ООО «Биотехагро», Россия) (BA); изолят Saccharomycescerevisiae (6×106 кл/мл) (SC); водный (SC+t) и спиртовой (SC+Sp) экстракты из изолята S. cerevisiae; вода (контроль). Через 24 ч после обработки листовых дисков проводили инокуляцию суспензией спор P. viticola (PV) в концентрации 3×106 спор в 1 мл. Эффективность обработок оценивали на основании развития милдью на листовых дисках: как средний процент площади спороношения или характерных маслянистых пятен на 50 листовых дисках. Спорообразование возбудителя милдью определяли посредством подсчета спор при помощи камеры Горяева. Физиологические параметры, характеризующие иммунный ответ винограда, определяли через 24, 48 и 72 ч после обработок S. cerevisiae и экстрактами культуры, а также через 24, 48 и 72 ч после заражения милдью. Содержание стильбенов (ресвератрола, виниферина, пицеида) определяли методом капиллярного электрофореза на приборе Капель 105М (ООО «Люмэкс», Россия). Содержание перекиси водорода оценивали методом FOX1, содержание малонового диальдегида (МДА) — по реакции с тиобарбитуровой кислотой. Экспрессию защитных генов определяли через 24, 48 и 72 ч после инокуляции P. viticola методом ПЦР в реальном времени (ПЦР-РВ). Относительную экспрессию генов рассчитывали методом 2-ΔΔCt. Установлено, что S. cerevisiae и их экстракты обладали способностью инициировать иммунные реакции винограда, снижали развитие милдью на листьях и число образуемых патогеном спор. Дрожжи и их экстракты компенсировали подавление окислительных процессов со стороны P. viticola и обеспечивали высокое содержание микроботоксичного виниферина, ресвератрола и пицеида. Экстракты дрожжей оказались способны в некоторой степени нивелировать негативные регуляторные эффекты со стороны P. viticola и усиливать иммунный ответ винограда после инфицирования милдью. Водный экстракт способствовал повышению содержания перекиси водорода, малонового диальдегида, стильбенов. При этом экспрессия защитных генов была значительно ниже, чем при обработке листьев живой дрожжевой суспензией. Спиртовой экстракт дрожжей оказывал наименее выраженное иммуноиндуцирующее действие, которое выражалось в увеличении содержания стильбенов, прежде всего пицеида. Наибольшей эффективностью при заражении растений P. viticola обладали живые S. cerevisiae. Иммунный ответ винограда на инфицирование милдью на фоне обработки дрожжами прежде всего отличался высоким уровнем экспрессии защитных генов. Дрожжи S. cerevisiae индуцировали одновременную экспрессию жасмонат (LOX, MYC2) и салицилат связанных (NPR1, PR1) генов, PR-белков и стильбенсинтазы через 24 и 48 ч после заражения. Дрожжевые экстракты стимулировали изменение экспрессии генов MYC2, NPR1 и CHS. При этом положительное воздействие дрожжевых экстрактов на иммунные реакции не способствовало полному подавлению милдью на листовых дисках. Это может быть связано с биологическими особенностями восприимчивого к милдью сорта ТАНА 33. Таким образом, высокая эффективность контроля милдью со стороны S. cerevisiae обеспечивалась не только иммуноиндукцией, но и выраженным антагонистическим подавлением P. viticola.
Ключевые слова: Vitis vinifera, Saccharomyces cerevisiae, Plasmopara viticola, окислительные процессы, стильбеновые фитоалексины, экспрессия генов, антагонистическое подавление, прайминг защитных реакций.
M.A. Sundyreva1 ✉, E.O. Lutskiy1, M.O. Baranov1,
A.I. Arbicheva2, A.E. Mishko1, E.V. Lobodina1
Downy mildew is one of the most common and harmful grape diseases in the world. The high susceptibility to downy mildew of most grape varieties makes chemical protection necessary, leading to negative environmental consequences. In this regard, the study of new biocontrol agents of plant pathogens is becoming increasingly important. Yeasts are one of the most interesting and promising biocontrol agents due to their biological characteristics, wide distribution, genotypic and phenotypic adaptation to colonization and competition for space and nutrients than other groups of microbes on the surface of fruits and vegetables. For the first time, it was shown that epiphytic Saccharomyces cerevisiae from the surface of grape berries can be an effective agent for biocontrol of downy mildew due to stimulation of plant defense reactions and pronounced antagonistic activity. The aim of the work was to study induction of the defense reactions in grapes treated with epiphytic Saccharomyces cerevisiae as a biocontrol agent for downy mildew Plasmopara viticola. The work was carried out at the North Caucasian Federal Scientific Center for Horticulture, Viticulture and Winemaking in 2024-2025. We used an isolate of S. cerevisiae obtained from the surface of grape berries (Vitis vinifera) of the Merlot variety (Moldavanskoye village, Krasnodar Krai). The study was carried out on leaf discs of the downy mildew-susceptible grape variety TANA33 in Petri dishes. The leaf discs were treated with biopreparations approved against downy mildew: Bacillus subtilis (strain B-10 VIZR, preparation Alirin B, AgroBioTekhnologiya LLC, Russia) (BS); Bacillus amyloliquefaciens (strain KS-2, VKPM B-11141, BFTIM preparation, Biotekhagro LLC, Russia) (BA); and Saccharomyces cerevisiae isolate (6× 106 cells/ml) (SC); aqueous (SC+t) and ethanolic (SC+Sp) extracts from S. cerevisiae isolate; water (control). Leaf discs were inoculated with a suspension of P. viticola spores (PV) at a concentration of 3×106 spores/ml in 24 h after treatment with previously described preparations. The effectiveness of the treatments was assessed based on the development of downy mildew on leaf discs as the average percentage of the sporulation area or specific oily spots on 50 leaf discs. Downy mildew sporulation was determined by counting spores using a Goryaev chamber. Physiological parameters characterizing the defense response of grapes were determined at 24, 48, and 72 h after treatment with S. cerevisiae and its extracts, as well as 24, 48, and 72 h after inoculation with downy mildew. The content of stilbenes (resveratrol, viniferin, piceid) was determined by capillary electrophoresis using a Kapel 105M device (OOO Lumex, Russia). The content of hydrogen peroxide was estimated using the FOX1 method, and the content of malondialdehyde (MDA) was determined by a reaction with thiobarbituric acid. The expression of defense-related genes was determined 24, 48, and 72 h after inoculation with P. viticola using real-time PCR (RT-PCR). Relative gene expression was calculated using the 2-ΔΔCt method. S. cerevisiae and their extracts had the ability to initiate immune responses in grapes and reduced the development of downy mildew and the number of pathogen’s zoospores. Yeasts and their extracts compensated P. viticola suppression of oxidative processes and provided a high content of viniferin, resveratrol, and piceid. Yeast extracts are able to neutralize the negative regulatory effects of P. viticola and enhance the immune response of grapes after downy mildew infection, however, to an insufficient extent. An aqueous yeast extract increased the levels of hydrogen peroxide, malondialdehyde, and stilbenes. Ethanolic yeast extract had the least pronounced defense inducing effect, which was expressed in an increase in the content of stilbenes, primarily piceid. The expression of the defense related genes was significantly lower than when the leaves were treated with a yeast suspension. S. cerevisiae had the highest efficiency in the biocontrol of P. viticola. The defense response of grapes to downy mildew against the background of yeast treatment was primarily distinguished by a high level of defense related genes expression. S. cerevisiae induced simultaneous expression of jasmonate (LOX, MYC2) and salicylate related (NPR1, PR1) genes, PR proteins and stilbene synthase at 24 and 48 h post inoculation. Yeast extracts stimulated changes in the expression of MYC2, NPR1 and CHS genes. The positive effect of yeast extracts on defense responses did not contribute to the complete suppression of downy mildew on grape leaf disks. This may be due to the biological susceptibility of the TANA 33 variety to downy mildew. Therefore, S. cerevisiae provided high efficacy against downy mildew due to the simultaneous induction of grape defense responses and pronounced antagonistic suppression of P. viticola.
Keywords: Vitis vinifera, Saccharomyces cerevisiae, Plasmopara viticola, oxidative processes, stilbene phytoalexins, gene expression, antagonistic suppression, priming of defense response.
1ФГБНУ Северо-Кавказский федеральный научный центр садоводства, виноградарства, виноделия, |
Поступила в редакцию Принята к публикации |
