Біологічні науки/2.
Структурна ботаніка і біохімія рослин
К.б.н. Кудінова О.В.
Донецький національний університет економіки і торгівлі
імені Михайла Туган-барановського
Динаміка змін вмісту пігментів в
проростках Pinus
sylvestris L. під впливом інфекції Heterobasidion annosum (Fr.) Bref
Зараження сосни кореневою губкою (Heterobasidion
annosum (Fr.) Bref) характеризується глибокими патологічними змінами, що розкриваються
в зовнішніх, видимих і внутрішніх, прихованих процесах життєдіяльності.
Абсолютно очевидно, що зовнішнє благополуччя рослин ще не є свідоцтвом того, що
немає порушень в метаболізмі рослини. Вивчення прихованих порушень має велике
значення, оскільки дозволяє виявити найперші реакції живого організму на дію
патогену. Вивчення асиміляційних структур рослин, і насамперед пігментів -
хлорофілів і каротиноїдів - головних фоторецепторів рослинних клітин, дає
надзвичайно цінну інформацію про обмінні процеси хворих рослин [1, 2, 3].
Мета
роботи полягає в дослідженні впливу
різновірулентних штамів кореневої губки на вміст зелених і жовтих пігментів в
проростках сосни звичайної, отриманих з насіння різного забарвлення, оскільки
літературні дані свідчать, що проростки сосни з темного насіння Кондрашевського
лісництва Луганської і Ямпольського лісництва Донецької областей є стійкішими
до патогену [3] .
Об'єктом
досліджень була система: проростки, отримані з чорного і бежевого насіння P. sylvestris - штами H. annosum. Стерилізацію насіння
проводили 15% перекисом водню протягом 30 хв. Потім насіння висаджували в
пробірки на агаризоване середовище Чапека-докса.
Через 25 діб проростки в пробірках інокулювали шматочками міцелію штамів H.
annosum. На 5-у, 9-у і 12-у добу після зараження визначали вміст пігментів
в здорових і інфікованих проростках сосни звичайної по методиці Вернона.
Статистичну
обробку експериментальних даних проводили методом трьохфакторного дисперсійного аналізу якісних і
кількісних ознак, а множинне
порівняння середніх - методом Дункана.
Результати
дисперсійного аналізу показали, що зміна вмісту хлорофілу а в проростках, отриманих з насіння Царічанського лісництва
Дніпропетровської області відбувається на 9-у добу патогенезу. У проростках з
чорного насіння, інфікованих штамом НА-3-95, спостерігається достовірне
збільшення хлорофілу а на 9-у і 12-у
добу, а в уражених штамом ЦНІЛГ - тільки на 12-у. На 9-у добу кількість
хлорофілу а збільшується тільки у
проростків з бежевого насіння, які інфікувались штамом КВ-82166. Слід
зазначити, що на пізній стадії розвитку хвороби (12-а доба) у всіх хворих
проростків з бежевого насіння різко збільшується вміст хлорофілу а. Так, в здорових соснах його кількість
складає 0,188 ± 0,008
мг/г; у проростків, заражених штамом КВ-82166, - 0,305 ± 0,007 мг/г;
штамом НА-3-95 - 0,361 ± 0,001
мг/г і штамом ЦНІЛГ - 0,420 ± 0,014 мг/г.
Зміни
в синтезі хлорофілу б спостерігалися
на 9-у добу під дією штаму НА-3-95 у варіанті з чорним насінням (збільшення в
1,47 разу в порівнянні з контролем) і під дією штаму КВ-82166 - у варіанті з
бежевим насінням (збільшення в 1,64 разу). На 12-у добу штам ЦНІЛГ викликає
збільшення хлорофілу б в обох
варіантах (з чорним і бежевим насінням).
Зміни
в синтезі каротиноїдів відбувалися
також на 9-у добу: у
проростків з чорного насіння під впливом штамів НА-3-95 і ЦНІЛГ (на
46 і 44% відповідно), і у
проростків з бежевого насіння - під дією штаму КВ-82166 (на 67%).
Через 12 діб після
зараження рівень жовтих пігментів приблизно відповідає 9-добовим значенням.
Кількість
каротиноїдів достовірно не змінювалася в контрольних рослинах протягом всього
експерименту, тоді як в динаміці (6 - 12 доба) штами КВ-82166 і ЦНІЛГ викликали стимулювання синтезу
пігментів в проростках з бежевого насіння в 1,8 і 2 рази,
а в проростках з чорного насіння - в 1,4 і 2,8
разу відповідно.
Характерно,
що чинник забарвлення насіння не грав важливої ролі в даному процесі.
Співвідношення
зелених і жовтих пігментів в проростках P.
sylvestris різко знижується вже на 9-у добу інфікування, що пов'язане із
збільшенням рівня жовтих пігментів.
На
підставі отриманих результатів можна зробити висновок, що в проростках P. sylvestris під впливом інфекції H. annosum відбувається інтенсифікація
синтезу хлорофілу а і каротиноїдів.
Це є відповідною реакцією рослин на стрес - грибну інфекцію. Можна припустити,
що каротиноїди виконують свою фотопротекторну
функцію (захист мембран тилакоїдїв від вільно-радикальних процесів) не
тільки при несприятливих фізичних чинниках середовища, але і при атаці рослини
грибним патогеном. Результати експерименту показали, що зміна забарвлення
хворих рослин відбувається за рахунок
посилення синтезу каротиноїдів.
Література:
1. Woodward S. Heterobasidion annosum: biology, ecology, impact, and control /
S. Woodward, J. Stenlid, R. Karjalainen, A. Hüttermann. – Wallingford: CAB INTERNATIONAL, 1998. –
590 p.
2. Кудинова О.В., Бойко М.И. Реакция проростков Pinus sylvestris L. на
инфекцию Heterobasidion annosum (Fr.) Bref // Материалы Международной
научно-практической конф., посвященной памяти профессора С.И.Лебедева «Приемы
повышения урожайности растений: от продуктивности фотосинтеза к современным
биотехнологиям». – Киев: НАУ, 2003. – С.84-87.
3. Бойко М.I. Фiзiолого-бiохiмiчнi особливостi
системи Pinis sylvestris L. -
Heterobasidion annosum (Fr.) Bref й перспективи практичного використання
екзометаболiтiв деяких дереворуйнiвних грибiв: Автореф. дис. ... доктора бiол.
наук: Киiв, 1996. - 51с.