Influence of the rust fungus Melampsorella caryophyllacearum on the component composition of volatile compounds secreted by needles of Siberian fir
Authors: Сенашова В.А. , Анискина А.А. 
Published: September 2020

Важными показателями физиологического состояния растений являются вторичные метаболиты, в частности летучие соединения, выделяемые поверхностью листового аппарата и в значительной степени определяющие структуру эпифитного микробного комплекса. Показано влияние облигатного паразита Melampsorella caryophyllacearum (DC.) J. Schröt на компонентный состав летучих соединений пихты сибирской, выделяемых филлосферой в течение вегетационного периода. Данный патоген вызывает у пихты ржавчину хвои, образование «ведьминых метел» и раковых ран. За период с мая по сентябрь включительно выявлено 75 соединений в образцах здоровой хвои и 47 – в образцах хвои, пораженной ржавчиной. Обнаружены 27 веществ, являющихся общими как для контрольных, так и для опытных образцов: монотерпены (трициклен, α-пинен, β-пинен, β-мирцен, α-фелландрен, β-фелландрен, камфен,
3-карен, о-цимен, лимонен, терпинолен, оцимен), сесквитерпены (юнипен, кариофиллен, α-кариофиллен, α-лонгипинен, α-химачален, δ-селинен,
β-бисаболен, 10с,11с-гимахала-3(12),4-диен), спирты (борнеол, фитол,
α-бисаболол, транс-неролидол), эфиры (борнилацетат, геранилацетат) и алкан (эйкозан). Наибольшее число летучих соединений в обоих случаях приходится на июнь. При поражении ржавчиной наблюдается не только уменьшение числа летучих соединений, но и снижение процентного содержания большинства веществ, по сравнению с контролем. Идентифицированы соединения, характерные только для здоровой и только для больной хвои. Среди специфических соединений здоровой хвои преобладал тридеканал, а у хвои с «ведьминых метел» – маноол.

Important indicators of the physiological state of plants are secondary metabolites, in particular, volatile compounds that are secreted by the surface of the leaf apparatus and to a large extent determine the structure of the epiphytic microbial complex. The influence of the obligate parasitic fungus Melampsorella caryophyllacearum (DC.) J. Schröt on the component composition of the volatile compounds secreted by a phyllosphere of Siberian fir is presented. This pathogen causes fir needle rust, formation of «witches' brooms», and canker wounds. Using the chromate mass spectrometry method, during the period from May through September we identified 75 compounds in the samples of healthy needles and 47 compounds in the samples of fir needles infected by rust. We found 27 substances that are common to both, the control and the experimental samples: monoterpenes (tricycles, α-pinene, β-pinene, α-phellandrene, β-myrcene, β-phellandrene, camphene, 3-carene, o-cymene, limonene, terpinolene, ocimene), sesquiterpenes (junipen, caryophyllene, α-caryophyllene,
α-longipinen, α-himachal, δ-celine, β-bisabolen, 10s,11s-himachala-3(12),4-diene), alcohols (borneol, phytol, α-bisabolol, trans-nerolidol), esters (bornyl acetate, geranilatsetat), and alkane (eicosane). The highest number of volatile compounds in both cases was in June. In the case of rust lesions, not only the reduction of the number of volatile compounds, but also decreased percentage of most substances was observed in comparison to the controls. The compounds characteristic to only healthy and only diseased needles were identified. Among the specific compounds of the healthy needles tridekanal prevailed, while in the needles from the «witches' brooms» manool dominated.