РОЛЬ АКТИВНЫХ ФОРМ КИСЛОРОДА ВО ВЗАИМОДЕЙСТВИИ РАСТЕНИЙ ПШЕНИЦЫ И ЗЛАКОВОЙ ТЛИ SCHIZAPHIS GRAMINUM ПРИ УЧАСТИИ ЭНДОФИТНЫХ БАКТЕРИЙ РОДА BACILLUS

«Эколого-генетические основы современных агротехнологий». СПб, 27-29 апреля 2016 г.

143

образцов при засухе. Корреляционный анализ экспериментальных данных, представленных в таблице, показал наличие существенной связи между индексами устойчивости, определёнными в результате тестирования образцов in vitro, и урожайностью анализируемых форм в полевых условиях при засухе. Коэффициент корреляции равен 0.90.

Возможность оценки растений на устойчивость к засухе в лабораторных условиях по методике, использованной в данной работе, объясняется следующим образом: проявление побегообразования при культивировании эксплан-тов in vitro на каллусогенной среде отражает надёжность морфогенетических механизмов, которые, очевидно, обу-

Библиографический список

словливают неспецифическую устойчивость генотипа, то есть способность противостоять к неблагоприятным абиотическим факторам среды, в частности к засухе.

Информация, полученная в результате тестирования селекционного материала in vitro, использовалась при создании сортов, которые характеризуются повышенной засухоустойчивостью (Омская 35, Омская 36, Омская 38, Омская краса и Уралосибирская).

Результаты проведённых исследований позволяют рекомендовать использование метода тестирования in vitro в селекционном процессе при создании новых форм с повышенной устойчивостью к засухе.

Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных

культур. Вып.1-й. Общая часть. М.: Наука, 1985. 269 с. Россеев В. М., Белан И. А., Россеева Л. П.Тестирование in vitro яровой мягкой пшеницы и ячменя на устойчивость к неблагоприят-

ным абиотическим факторам среды // Доклады Россельхозакаде-мии, 2010. N 3. с. 14 - 16.

Россеев В. М., Белан И. А., Россеева Л. П. Тестирование in vitro яровой мягкой пшеницы на устойчивость к неблагоприятным абиотическим факторам среды. // Вестник АГАУ, 2011. N 2. с. 32-34.

Plant Protection News, 2016, 3(89), p. 142-143

THE APPLICATION OF IN VITRO METHODS TO WHEAT BREEDING V.M. Rosseev, I.A. Belan, LP. Rosseeva

Siberian Agricultural Research Institute, sibniish@bk.ru The medium (that were used to perform in vitro testing of the specimens to the drought resistance) induces the callusogenesis of explants and depending on their genotype more or less suppresses morphogenetic processes. The indicator of the resistivity for investigated specimens was the sprout formation of explants during their cultivation on callusogenic medium. The statistical correlation analysis of the experimental data demonstrated the existence of the significant relation between drought resistance determined by in vitro testing and productivity of the specimens in the field trials under drought conditions. The ability to perform the in vitro testing of plants to drought conditions using our method, might be explained as following: the sprout formation of explants during their cultivation on callusogenic medium is reflecting the reliability of morphogenetic mechanisms, which determine the nonspecific resistivity of genotype to the adverse abiogenic environmental conditions e.g. drought. Therefore, our results demonstrate that the developed in vitro testing method can be used for the plant breeding process to create new wheat variety, which to the drought resistance.

УДК 632.912.2

РОЛЬ АКТИВНЫХ ФОРМ КИСЛОРОДА ВО ВЗАИМОДЕЙСТВИИ РАСТЕНИЙ ПШЕНИЦЫ И ЗЛАКОВОЙ ТЛИ SCHIZAPHIS GRAMINUM ПРИ УЧАСТИИ ЭНДОФИТНЫХ БАКТЕРИЙ РОДА BACILLUS

С.Д. Румянцев, Г.Ф. Бурханова, С.В. Веселова, И.В. Максимов

Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН, Уфа, Россия, rumyantsev-serg@mail.ru

Цель исследования - изучение влияния бактериальных штаммов рода Bacillus на индукцию неспецифических защитных реакций в растениях пшеницы, инфицированных злаковой тлей (Schizaphis graminum). Результаты показали, что изученные бактериальные штаммы повышали устойчивость растений пшеницы к злаковой тле за счет увеличения выработки активных форм кислорода и накопления фенольных соединений. Наибольший защитный эффект оказала смесь бактериальных штаммов.

Ключевые слова: оксидоредуктазы, фенольные соединения, системная устойчивость.

Одним из основных вредителей пшеницы, ухудшающим качество урожая, считается злаковая тля (Aphididae), в частности наиболее распространенный на территории России вид - обыкновенная злаковая тля (S. graminum). В связи с выработанной многими видами тли устойчивостью к инсектицидам, поиск биопрепаратов, основанных на стимулирующих рост растений бактериях (СРРБ) (от plant growth promoting bacteria - PGPB) является перспек-

тивным направлением в защите от вредителей. Отличительной особенностью тлей, заключающейся в их типе питания, является минимальное нанесение повреждений растению, и, как следствие, вместо классической ответной реакции на поранение индуцируется защитный ответ как при инфицировании патогенами ^иап et а1., 2015]. Кроме того, элиситоры тлей, содержащиеся в их слюне, могут вызывать неспецифическую защитную реакцию в

144

Вестник защиты растений 3(89) - 2016. Материалы международной конференции

растениях на транскриптомном и протеомном уровнях, вовлекая гены и белки связанные с сигнальными путями салициловой и жасмоновой кислот, окислительным стрессом, засухой, поранением и инфицированием патогенами. В свою очередь, СРРБ обладают ростостимулирующим эффектом и индуцируют системную устойчивость к широкому спектру вредителей и патогенов, характеризующуюся быстрым и ранним накоплением активных форм кислорода (АФК), в том числе пероксида водорода (Н2О2), который активирует редокс-чувствительные транскрипционные факторы и гены защитных белков [Torres, 2010]. К сожалению роль СРРБ в развитии устойчивости растений к вредителям изучена недостаточно.

Хотя биохимические механизмы устойчивости к злаковой тле еще до конца не изучены, окислительный «взрыв» в месте инфицирования считается типичной реакцией устойчивости [Moloia, van der Westhuizen, 2006]. Наши результаты показали, что мягкая яровая пшеница сорта Салават Юлаев была восприимчива к злаковой тле, так как мы наблюдали отсутствие накопления транскриптов изученных оксидоредуктаз (НАДФН-оксидазы (NADPH) и пероксидазы (PR-9)), снижение содержания Н2О2, снижение активности растворенных пероксидаз (ПО) (табл.), а также не было обнаружено накопления фенольных соединений, также как и накопление мРНК PAL (гена фе-нилаланинаммоний лиазы) (табл.). Обработка растений

бактериальными штаммами (Bacillus subtilis 26Д (Bs26D), B. thuringiensis ВКПМ-6066 (Bt6066) и B. thuringiensis ВКПМ-5689 (Bt5689)) и их смесью (MIX) повышала все изученные показатели в инфицированных тлей растениях (табл.), но эффективнее других вариантов воздействовала на данные показатели смесь штаммов MIX. Гистохимический анализ накопления Н2О2 в тканях листа пшеницы в местах инфицирования тлями показал отсутствие его генерации в необработанных бактериями растениях и значительное повышение его содержания в вариантах обработанных Bs26D и MIX, в которых наблюдали накопление Н2О2 в клетках мезофилла, эпидермиса и устьицах. Тогда как в вариантах обработанных Bt6066 и Bt5689 генерацию Н2О2 наблюдали в большей степени в проводящих пучках и в меньшей - в клетках мезофилла. Кроме того, накопление фенольных соединений в пораженных злаковой тлей листьях было обнаружено только в растениях обработанных бактериями, также как и накопление мРНК PAL (табл.).

Таким образом, влияние бактериальных штаммов на устойчивость растений пшеницы к злаковой тле проявлялось через генерацию Н2О2, выполняющего роль сигнала в дальнейшей индукции защитного ответа, активируя синтез лигнина и фенольных соединений, необходимых для обезвреживания тли.

Таблица. Влияние эндофитных штаммов рода ВааПш и их композиции на генерацию Н2О2, накопление транскриптов РР-генов и активность пероксидазы (ПО) в листьях растений пшеницы через 3 суток инфицирования злаковой тлей S. graminum

Вариант Генерация Н2О2, мкМ Н2О2/г сырой массы Накопление транскриптов PR-генов, % от контроля Активность ПО, оп.ед./мг белка

Контроль S. graminum NADPH PR-9 PAL Контроль S. graminum

Контроль 20.6±0.2 11.4±0.9 34 165 114 35.6±0.5 22.3±0.8

Bs26D 19.5±0.5 31.4±1.2 340 254 256 39.5±0.5 60.1±0.7

Bt6066 20.1±1.3 39.9±1.5 262 121 128 43.3±1.1 42.4±0.7

Bt5689 18.4±0.9 39.1±1.6 102 180 136 43.4±0.7 40.5±0.6

MIX 20.2±0.6 37.4±1.1 444 270 256 33.6±0.5 50.9±0.8

Библиографический

Guan W., Ferry N., Edwards M.G., Othman H., Gatehouse A.M.R. Proteomic analysis shows that stress response proteins are significantly up-regulated in resistant diploid wheat (Triticum monococcum) in response to attack by the grain aphid (Sitobion avenae) // Mol Breed., 2015. V. 35. N 2. P. 57.

Plant Protection News, 2016, 3(89), p. 143-144

список

Moloia M.J., van der Westhuizen A.J. The reactive oxygen species are involved in resistance responses of wheat to the Russian wheat aphid // Journal of Plant Physiology, 2006. V. 163. P. 1118-1125. Torres M.A. ROS in biotic interactions // Physiol. Plant., 2010. V. 138. P. 414-429.

ROLE OF REACTIVE OXYGEN SPECIES IN THE INTERACTION OF THE WHEAT PLANTS AND THE GRAIN APHID SCHIZAPHIS GRAMINUM BY ENDOPHYTIC BACTERIA OF THE GENUS BACILLUS S.D. Rumyantsev, G.F. Burkhanova, S.V. Veselova, I.V. Maksimov

Institute of Biochemistry and Genetics Ufa Scientific Centre RAS, rumyantsev-serg@mail.ru

The goal of a research is to study the influence of bacterial strains of the genus Bacillus on induction of defense responses in wheat plants infected by cereal aphids. Results showed that studied bacterial strains had increased the resistance of wheat plants to cereal aphids by increasing the production of reactive oxygen species and accumulation of phenolic compounds. The mixture of bacterial strains had the greatest protective effect.