Исследование влияния метаболитов микомицетов рода Fusarium на каллусную культуру овса

DOI: 10.24411/0235-2451-2019-10706 УДК 633.13:632.4

Исследование влияния метаболитов микомицетов рода Fusarium на каллусную культуру овса

Н. В. ЗОБОВА, С. Ю. ЛУГОВЦОВА, Н. А. НЕШУМАЕВА

Красноярский научно-исследовательский институт сельского хозяйства Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр СО РАН», просп. Свободный, 66, Красноярск, 660041, Российская Федерация

Резюме. В 2017-2018 гг. изучали влияние токсических метаболитов грибов Fusarium poae (Peck) Wollenweber, in Lewis (1913) и Fusarium equiseti (Corda) Saccardo (1886) на процессы морфогенеза и регенерации растений в культуре незрелых зародышей ярового овса in vitro. Культуральные фильтраты, содержащие токсические метаболиты грибов вида F. poae, использовали как селективные агенты на среде для пролиферации каллусов в концентрации 30 %, 40 % (от объема среды), F. eqiseti- 30 %, 40 %, 50 %. Реакцию каллусных культур оценивали по трем параметрам - изменение объема каллусов, проявление органогенеза, образование полноценных растений-регенерантов. В культуру было введено 2578 незрелых зародышей восьми голозерных и пленчатых сортов овса. Действие метаболитов микромицетов на этапе пролиферации заключалось в уменьшении объема каллусов (на 49,4...71,0 % для F. poae и 37,6.66,1 % для F. eqiseti), угнетении проявления органогенеза (на 30,7.44,0 % и 31,4.41,3 % соответственно) и регенерации растений (на 29,9.32,3 % и 21,5.26,2 % соответственно). Отрицательное последействие токсинов отмечали и на среде укоренения. В среднем формирование полноценных растений из регенерантов, развившихся на средах с культуральными фильтратами F. poae, было ниже на 19,4.33,0 %, с фильтратами F. eqiseti - на 7,62.15,2 %. В условиях in vitro культуральные фильтраты F. poae оказывали более сильное ингибирующее влияние на этапы морфогенеза, чем фильтраты F. eqiseti. Наиболее подверженными воздействию двух видов Fusarium были сорта Голец, Тубинский и Золотой початок - регенерация на средах с культуральными фильтратами снижалась до нуля, либо была в 2.3 раза меньше, чем средняя по условиям. Саян и Сельма сильно угнетались только культуральными фильтратами F. poae, снижая регенерацию от 12,5 до 0 %.

Ключевые слова: овес (Avena sativa L.), in vitro, незрелые зародыши, каллус, культуральный фильтрат, метаболиты, корневые гнили, Fusarium poae, Fusarium eqiseti, регенеранты.

Сведения об авторах: Н. В. Зобова, доктор сельскохозяйственных наук, главный научный сотрудник (e-mail: zobovnat@mail.ru); С. Ю. Луговцова, старший научный сотрудник; Н. А. Нешумаева, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник. Для цитирования: Зобова Н. В., Луговцова С. Ю., Нешумаева Н. А. Исследование влияния метаболитов микомицетов рода Fusarium на каллусную культуру овса // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 7. С. 24-28. DOI: 10.24411/0235-2451 -2019-10706.

Study of the Influence of Mycomycetes' Metabolites of Fusarium Genus on Callus Oat Culture

N. V. Zobova, S. Yu. Lugovtsova, N. A. Neshumaeva

Krasnoyarsk Agricultural Research Institute, Federal Research Center "Krasnoyarsk Scientific Center of the SB of the RAS", prosp. Svobodnyi, 66, Krasnoyarsk, 660041, Russian Federation

Abstract. In 2017-2018 we conducted an in vitro study on the effect of the toxic fungi metabolites Fusarium poae (Peck) Wollenweber, in Lewis (1913) and Fusarium equiseti (Corda) Saccardo (1886) on the processes of morphogenesis and regeneration of plants in the culture of spring oats young embryos. The nutrient media were prepared according to the recipe of Murashige and Skoog. The culture filtrates containing toxic metabolites were isolated on the basis of isolates from the collection of oats root rot pathogens. The culture filtrates were used as selective agents on the medium for callus proliferation. For the fungi of F. poae species we used 30% and 40% (of the medium volume) concentrations; for the fungi of F. eqiseti species we used 30%, 40% and 50% concentrations. The reaction of the callus cultures in response to the introduction of F. poae and F. eqiseti metabolites into the medium was assessed by three parameters: the change in the callus volume, organogenesis manifestation, formation of full-fledged regenerant plants. Two thousand five hundred seventy-eight young embryos of eight bare-grained and glumaceous oats variety were introduced into the culture. The action of micromycetes metabolites at the stage of elongation was the distress of the callus volume (by 49.4-71.0% for F. poae and 37.6-66.1% for F. eqiseti), organogenesis manifestations (by 30.7-44.0% and 31.4-41.3%, respectively), plant regeneration (by 29.9-32.3% and 21.5-26.2%, respectively). The negative after-effects of toxins were noted at the stage of plant regeneration (by 19.4-33.0% and by 7.62-15.2%, respectively). Under in vitro conditions F. poae culture filtrates exerted a stronger inhibitory effect on morphogenesis stages than F. eqiseti filtrates. The varieties were different in their response to micromycetes metabolites in terms of organogenesis and regeneration on the medium of callus proliferation with the 40% culture filtrates of F. poae. Golets, Tubinsky and Zolotoy Pochatok varieties were referred to the most susceptible to the action of two species of Fusarium - regeneration on the media containing culture filtrates decreased to zero or was 2-3 times less than the average regeneration for the conditions. Sayan and Selma varieties were greatly inhibited by the culture filtrates of F. poae only reducing regeneration from 12.5% to 0%.

Keywords: oats (Avena sativa L.); in vitro; young embryos; callus; culture filtrate; metabolites; root rot; Fusarium poae; Fusarium eqiseti; regenerants.

Author Detalis: N. V. Zobova, D. Sc. (Agr.), chief research fellow (e-mail: zobovnat@mail.ru); S. Yu. Lugovtsova, senior research fellow; N. A. Neshumaeva, Cand. Sc. (Biol.), leading research fellow.

For citation: Zobova N. V., Lugovtsova S. Yu., Neshumaeva N. A. Study of the Influence of Mycomycetes' Metabolites of Fusarium Genus on Callus Oat Culture. Dostizheniya naukii tekhnikiAPK. 2019. Vol. 33. No. 7. Pp. 24-28 (in Russ.). DOI: 10.24411/0235-24512019-10706.

В последние годы растет интерес к культуре овса (Avena sativa L.), зерно которого обладает высокой пищевой ценностью и пригодно, в том числе, для детского и диетического питания [1, 2, 3], что предъявляет высокие требования к его качеству. Традиционно овес считали мало поражаемой фузариозом зерновой культурой, что связано со слабым визуальным проявлением этой инфекции [1]. Однако микологический анализ показал, что зерно характеризуется высокой зараженностью патогенами

р. Fusarium, а мука содержит опасные и вредоносные токсины этих грибов [1, 3, 4]. По сравнению с пшеницей и ячменем,овес сильнее поражается грибами Fusarium [5, 6, 7]

Самые типичные патогены овса - виды Fusarium poae (Peck) Wollenweber, in Lewis (1913) и Fusarium sporotrichioides Sherbakoff (1915), продуцирующие трихотеценовые микотоксины: дезоксиниваленол (ДОН), Т-2, ниваленол (NIV) и др. [4, 8]. Их предельно допустимую концентрацию (ПДК) в зерне нормируют

и в России, и за рубежом [3, 4, 9]. На зараженность зерна и накопление микотоксинов влияют видовой состав патогенов, генотип растения-хозяина, сроки инфицирования и условия окружающей среды [8, 9, 10].

Наряду с упомянутыми, в зерне овса выявлено присутствие вида Fusarium equiseti (Corda) Sac-cardo (1886), который также продуцирует токсические метаболиты (ДАС, энниатины и др.) [1].

Отсутствие генетических источников устойчивости к фузариозной грибной инфекции затрудняет создание требуемых сортов классическими методами. Ситуация осложняется еще и тем, что в отношении этого заболевания использование фунгицидов малоэффективно, и решение проблемы состоит в создании и возделывании устойчивых сортов [1, 9].

Один из перспективных способов оценки и создания толерантных к инфекции форм овса - использование методов in vitro и селективных сред с фитотоксичными метаболитами патогенных грибов. В наших прежних работах в качестве селектирующего фактора в экспериментах по клеточной селекции in vitro эффективно использовали культурные фильтраты (КФ) возбудителей корневых гнилей (разных видов грибов р. Fusarium) ячменя [11, 12], пшеницы [13] и овса [14].

Использование культуры in vitro в создании толерантных к корневым гнилям растений-регенерантов овса в присутствии токсических метаболитов возбудителей, поможет в борьбе с распространением этой инфекции. Методы клеточной селекции позволят ускорить создание новых сортов, снизить затраты труда, увеличить генетическое разнообразие.

Цель исследований - изучение влияния метаболитов микромицетов р. Fusarium на процессы регенерации в каллусной культуре овса для отбора и создания генотипов, толерантных к фузариозным инфекциям.

Для ее достижения решали следующие задачи: изучить фитотоксичное действие метаболитов возбудителей корневых гнилей F. poae и F. eqiseti на этапах пролиферации и регенерации каллусов в культуре незрелых зародышей овса пленчатых и голозерных сортов;

оценить агрессивность изолятов разных видов грибов на каллусах овса;

подобрать условия, позволяющие дифференцировать сорта по ответной реакции на метаболиты микромицетов;

создать растения регенерантов овса на контрольной и селективных средах для дальнейшего получения семенного потомства и размножения.

Условия, материалы и методы. Исследования проводили в 2017-2018 гг. в лаборатории биотехнологии Красноярского НИИСХ. Объектами исследования служили 8 сортов овса: пленчатые - Тубинский, Саян, Казыр, Сельма, Талисман, Золотой початок, голозерные - Голец, Тюменский голозерный.

В качестве селективных агентов использовали метаболиты микромицетов возбудителей корневых гнилей р. Fusarium, два вида которых - F. poae и F. eqiseti - были выделены нами на семенах сортов овса, возделываемых в регионе. Изоляты F. poae и F. eqiseti культивировали поверхностным способом на питательной среде Чапека в течение 14 суток при температуре 24 оС. После удаления биомассы микромицетов культуральный фильтрат метаболитов до-

полнительно стерилизовали методом тиндализации в течение 3-х суток по 15 мин текучим паром.

Донорные растения овса выращивали в полевых условиях на выщелоченных черноземах Красноярской лесостепи. Культивирование тканей in vitro проводили в три этапа - индукция, пролиферация и регенерация каллусов, используя среду Мурасиге-Скуга (МС) в качестве основы [14, 15]. Для индукции каллусов (без подсветки) использовали незрелые зародыши семян и среду МС с добавлением 2,4-Д (3 мг/л), ИУК - 2 мг/л. Образовавшиеся каллусы пассировали на среды пролиферации (МС с добавлением 1,5 мг/л 2,4-Д) - контрольную и селективные, содержащие КФ грибов F. poae в концентрации 30 %, 40 % и F. eqiseti - 30 %, 40 % и 50 % (от объёма среды). Такие варианты опыта выбраны по результатам предыдущих исследований с культурами ткани ячменя, пшеницы, овса и КФ других изолятов фитопатогенов (F. sporotrichioides, F. oxysporum), которые показали, что угнетение ростовых процессов токсинами начинается при концентрации 20 % КФ, а полное ингибирование для ряда образцов наблюдается при 40...50 % [11, 12, 14]. Регенерация растений проходила на среде МС с кинетином (1 мг/л) и ИУК (0,5 мг/л), укоренение - на среде МС с ИУК (5мг/л) и кинетином (0,1 мг/л), оба этапа проводили без селектирующих агентов. Культивирование каллусов на этапе пролиферации и регенерации продолжалось 40.50 дней при 16-часовом фотопериоде, освещенности 1000 Лк, температуре 23.25 °С.

Реакцию каллусных культур на этапе пролиферации в ответ на внесение в среду метаболитов F. poae и F. eqiseti оценивали по трем параметрам - увеличение объема каллусов (пролиферация каллусов), проявление органогенеза, образование полноценных растений-регенерантов, пригодных для высадки в грунт. На среду регенерации переносили каллусы с органогенными зонами, на среду укоренения - реге-неранты без признаков ризогенеза. Частоту этих процессов определяли в относительных единицах (число эксплантов, претерпевших изменения, к количеству эксплантов, пассированных на соответствующие среды, выраженное в процентах).

Результаты подвергали статистической обработке с использованием многофакторного дисперсионного анализа [16].

Для индукции каллусов в культуру in vitro ввели 2578 шт. незрелых зародышей семян овса. Средний уровень индукции по опыту составил 63 % и не значительно различался по сортам (от 52 до 79 %) или формам (голозерные и пленчатые). На этом этапе часть каллусов увеличивалась в размерах, у других, кроме того, формировались органогенные зоны, в которых затем дифференцировались зачатки стебля и корня. Созданные на среде индукции каллусы, размером не менее 5 мм, переносили на среду пролиферации. Крупные каллусы (9.12 мм) делили на фрагменты, желтые и бурые - выбраковывали. На контрольную и селективные среды пролиферации в опытах с метаболитами F. poae пассировано 528 каллусов, с F. eqiseti - 663 шт.

Результаты и обсуждение. На этапе пролиферации каллуса добавление в среду культивирования КФ изолятов двух видов микомицетов р. Fusarium оказывало достоверное фитотоксическое действие (табл. 1). Разница с контролем по сортам и в среднем варьировала от 37,6 до 71,0 % (НСР05=14,6).

Таблица 1. Пролиферация каллусов овса на селективных средах, содержащих КФ F. poae и F. eqiseti в культуре in vitro, %

Сорт Контроль КФ F. poae КФ F. eqiseti Среднее Различия средних

30 % 40 %% 30 %% 40 %% 50 %%

Саян (контроль) 100 21,1 18,8 50 27,6 23,1 40,1 -

Тюменский голозерный 84,4 63,2 50,0 50,0 50,0 29,4 54,5 14,4*

Голец 90,5 25,7 12,5 50,0 45,5 30,4 42,4 2,3

Тубинский 97,1 27,8 0 61,3 24,0 24,0 39,0 -1,1

Казыр 87,8 60,0 37,5 60,0 39,1 33,3 52,9 12,8*

Золотой початок 87,5 50,0 15,0 42,9 41,7 15,4 42,1 2,0

Сельма 95,5 45,0 17,6 70,6 21,1 35,0 47,5 7,4

Талисман 96,9 52,0 20,0 54,2 29,4 20,0 45,4 5,3

Среднее 92,46 43,10 21,42 54,88 34,80 26,33

Различия средних - -49,4* -71,0* -37,6* -57,7* -66,1*

* различия между средними фактора «сорт» недостоверны, НСР 10 % -10,4; фактора «условия» достоверны на уровне 1 %, НСР - 14,6

С увеличением концентрации КФ прирост кал-лусной массы замедлялся, органогенные зоны образовывались реже, чем в контроле, часть каллусов желтела и их отбраковывали. Метаболиты изолята Г. роае оказывали несколько более сильное угнетающее воздействие на процесс пролиферации у всех образцов при равных концентрациях, по сравнению с Г. eqiseti. Пролиферация при концентрации КФ Г. роае 30 % в среднем снижалась на 49,4 % Г. eq-iseti - на 37,6 %; в вариантах с 40 % КФ - на 71,0 и 57,7 % соответственно. Существенной дифференци-ровки сортов по отношению к действию стрессовых факторов не наблюдали. При этом каллусы сортов

КФ Г. poae не пролиферировал совсем (изменения каллусов - 0 %).

На среде пролиферации отмечали не только увеличение размеров каллусов, у некоторых формировались органогенные зоны, представленные стеблегенезом и образованием регенерантов - на каллусе формировались ростки размером от 0,5 до 14,0 см (ограничивал размер пробирки), ризогенез при этом наблюдали довольно редко.

Более значимый ингибирующий эффект КФ изучаемых изолятов фиксировали при оценке на среде пролиферации органогенеза (стеблегенез и образование регенерантов)(табл. 2).

Таблица 2. Органогенез каллусов овса на контрольной и селективных средах, содержащих КФ F. роае и F. ед1веИ

КФ F poae КФ F. eqiseti

Сорт Контроль 30 %% 40 %% 30 %% 40 %% 50 %% Среднее Различия средних

Саян (контроль) 79,2 10,5 18,8 44,0 24,1 30,8 34,6 -

Тюменский голозерный 70,5 52,6 50,0 45,0 25,0 41,2 47,4 12,8 *

Голец 40,4 20,0 4,2 7,1 13,6 4,3 14,9 -19,6 *

Тубинский 43,8 27,8 0 19,4 12,0 4,0 17,8 -16,7 *

Казыр 59,7 33,3 31,3 12,0 17,4 19,0 28,8 -5,8

Золотой початок 62,5 35,7 10,0 21,4 16,7 7,7 25, 7 -8,9

Сельма 55,4 25,0 0 41,2 15,8 50,0 31,2 -3,3

Талисман 67,0 28,0 12,0 37,5 23,5 15,0 30,5 -4,1

Среднее 59,8 29,1 15,8 28,4 18,5 21,5

Различия средних - -30,7* -44,0* -31,4* -41,3* -38,3*

* различия между средними фактора «сорт» достоверны на уровне 1 %, НСР -16,9; фактора «условия» достоверны на уровне 1 %, НСР - 14,6.

Тюменский голозерный и Казыр характеризовались более высоким уровнем пролиферации (54,5 и 52,9 %, соответственно), по сравнению с сортом Саян (40,1 %). Сорт Тубинский при 40 % концентрации

По величине этого показателя сорта различались достоверно. Тюменский голозерный характеризовался самым высоким органогенезом (в среднем 47,4 %). Наиболее чувствительными к метаболитам

Таблица 3. Характеристика образования полноценных регенерантов на контрольных и селективных средах пролиферации каллусов, %

Сорт Контроль F. poae F. eqiseti Среднее Различия средних

30 % 40 % 30 % 40 % 50 %

Саян (контроль) 62,8 0 12,5 29,4 24,1 23,1 25,3

Тюменский голозерный 50,5 21,1 14,3 30,0 20,0 41,2 29,5 4,2

Голец 12,6 2,9 0 7,1 9,1 0 5,3 -20,0*

Тубинский 35,9 16,7 0 6,3 8,0 4,0 11,8 -13,5*

Казыр 52,3 20,0 25,0 12,0 13,0 14,3 22,8 -2,5

Золотой початок 49,1 7,1 5,0 7,1 8,3 7,7 14,1 -11,3

Сельма 15,3 0 0 47,1 15,8 40,0 19,7 -5,6

Талисман 40,6 12,0 4,0 8,3 11,8 10,0 14,5 -10,9

Среднее по условиям 39,9 10,0 7,6 18,4 13,8 17,5

Различия средних - -29,9* -32,3* -21,5* -26,2* -22,4*

* различия между средними фактора «сорт» достоверны на уровне 5 %, НСР - 13,0; фактора «условия» достоверны на уровне 1 %, НСР - 15,1.

Таблица 4. Параметры формирования полноценных растений на средах регенерации, %

Сорт Последействие метаболитов Среднее Различия средних

контроль F. poae F. eqiseti

30 % 1 40 % 30 % 1 40 % I 50 %

Саян (контроль) 41,7 0 0 0 25,0 0 11,1 -

Тюменский голозерный 50,0 25,0 0 33,3 16,7 0 20,8 9,7

Голец 23,1 0 0 0 16,7 11,1 8,5 -2,6

Тубинский 7,1 0 0 30,0 22,2 0 9,9 -1,2

Казыр 23,8 50,0 0 35,7 10,0 0 19,9 8,8

Золотой початок 58,3 20,0 33,0 40,0 40,0 100 48,6 37,4 *

Сельма 51,3 22,2 0 42,9 25,0 75,0 36,1 24,9*

Талисман 41,7 25,0 0 18,8 20,0 50,0 25,9 14,8

Среднее 37,1 17,8 4,1 25,1 21,9 29,5

Различия средних - -19,4* -33,0* -12,0 -15,2 -7,62

*различия между средними фактора «сорт» достоверны на уровне 1 %, НСР - 27,7; фактора «условия» достоверны на уровне 5 %, НСР - 17,9.

патогенов оказались сорта Голец (голозерный) и Тубинский (пленчатый), как по пролиферации, так и по органогенезу (при 40 % концентрации КФ Г. роае и 50 % Г. eqiseti органогенез практически прекращался). Близким к этим генотипам по уровню органогенеза был сорт Золотой початок. КФ Г. роае оказывал полное ингибирующее действие (0 %) на сорта Сельма и Тубинский только в высокой концентрации (40 % КФ).

На стадии пролиферации также оценивали степень образования полноценных регенерантов размером более 5,0 см (табл. 3).

Количество растений, индуцированных на средах с КФ обоих изолятов при разных концентрациях было достоверно меньше, чем в контроле, но строгой зависимости этого процесса от концентрации метаболитов не отмечено. Однако если КФ Г. роае ингибировали процесс на треть, то метаболиты Г. eqiseti - менее чем на четверть. Кроме того, сорт Сельма не образовал ни одного регенеранта в присутствии КФ Г. poae в обеих концентрациях, а сорта Саян, Голец и Тубинский - на среде с 40 %-ной концентрацией. Наименьшее среднее число регенерантов сформировали сорта Голец и Тубинский - 5,3 и 11,8 % соответственно, что значимо отличалось от контроля (см. табл. 3). У сорта Сельма, отрицательно реагировашего на КФ Г. poae, в присутствии КФ Г. Eqiseti, регенерация по отношению к контролю, возрастала в 2,6...3,0 раза. Метаболиты Г. eqiseti полностью подавляли регенерацию только у сорта Голец и в концентрации 50 %.

Регенеранты размером более 5 см пересаживали на среду укоренения. Каллусы, не подвергшиеся некрозу, с растениями менее 5 см, с органогенными зонами и без них (суммарно 189 шт.) пересаживали на среду регенерации без селективных агентов для получения полноценных растений.

Реакция каллусных культур на присутствие КФ на предыдущих этапах клонирования была неоднозначной. Последействие на регенерацию в этих условиях оказалось более зависимым от концентрации метаболитов, чем их прямое воздействие, особенно для КФ Г. poae, в вариантах с которыми ингибирование регенерации было достоверным,

она отсутствовала при КФ 40 % у всех сортов кроме Золотого початка (табл. 4). Сорта Голец, Тубинский и Саян не образовывали ни одного регенеранта и на фоне последействия КФ F. poae в концентрации 30 %, что свидетельствует об агрессивности и слабой устойчивости сортов к токсическому воздействию его метаболитов.

В ответной реакции каллусов на присутствие в среде пролиферации с КФ F. eqiseti, отмечена тенденция к снижению уровня регенерации. При концентрация КФ 50 % она отсутствовала (0 %) у половины сортов (Саян, Тюменский голозерный, Тубинский, Казыр), а при 30 % - только у сортов Саян и Голец. При этом сорта Золотой початок, Сельма и Талисман практически не подвергались ингибирую-щему действию метаболитов гриба этого вида, даже в высокой концентраци (см. табл. 4). Более того, на фоне последействия КФ F. eqiseti в концентрации 50 % регенерация этих сортов была выше, чем в контроле. Неоднозначная реакция сортов на токсическое воздействие метаболитов исследованных видов микомицетов рода Fusarium может быть связана с тем, что в составе КФ патогенных грибов выявлены не только фитотоксины, но и фитотогормоны, как ингибиторного характера (абсцизовая кислота), так и стимулирующие деление клеток (индолилуксусная кислота) [17].

Оценка степени влияния факторов на параметры развития каллусов способствует выявлению условий для создания форм овса, устойчивых к корневым гнилям.

Самое сильное влияние (близкое к единице) фактора «условия» (0,8367) отмечали для двух стрессовых агентов на среде пролиферации по параметру нарастания каллусной массы (табл. 5). Это свидетельствует о сильном ингибирующем воздействии примененных селективных агентов на все исследованные формы овса и соответствует задаче дифференцировки сортов по устойчивости к токсинам корневых гнилей. По параметрам органогенеза и регенерации роль фактора «сорт» значительно увеличивалась(с 0,1613 до 0,1864 и 0,1487 соответственно), а «условий» снижалась (до 0,5526 и 0,4181 соответственно). На метаболитах изолята F. poae наблюдали такую же

Таблица 5. Степень влияния факторов на средах пролиферации каллусов на параметры процессов роста, органогенеза и регенерации

Фактор На двух селективных агентах F. poae и F. eqiseti На одном селективном агенте F. poae

пролиферация органогенез регенерация последействие на регенерацию пролиферация органогенез регенерация последействие на регенерацию

Сорт Условия 0,0180 0,8367 0,1864 0,5526 0,1487 0,4181 0,2659 0,1613 0,0159 0,8800 0,1362 0,7046 0,1488 0,6637 0,1221 0,5042

картину; по параметрам органогенеза и регенерации роль фактора «сорт» значительно повышалась (до 0,1362 и 0,1488 соответственно), а «условий» наоборот (до 0,7046 и 0,6637 соответственно).

Это же относится и к последействию на этапе регенерации. На среде регенерации при оценке по двум стрессовым факторам (усредненное действие) влияние сорта превалирует над влиянием условий (0,2659 и 0,1613), а на более токсичных метаболитах изолята F. poae влияние условий остается сильнее, чем сорта (0,5042 и 0,1221 соответственно).

Таким образом, КФ изолята F. poae оказался более жестким селективным фактором, чем КФ F. eqiseti для большинства сортов на всех этапах культивирования и по всем исследованным параметрам. С учетом фрагментации каллусов, было создано 386 регенерантов, в том числе 52 растения с селективных сред с КФ F. poae и 170 - с КФ F. Eqiseti. Регенеранты, созданные на средах с метаболитами, морфологически отличались от растений с контрольной среды - имели меньшие размеры, реже образовывали корни. Большая часть регенерантов высажена в грунт для получения семенного потомства, дальнейшего размножения и оценки на устойчивость к корневым гнилям.

Выводы. По результатам оценки действия метаболитов изолятов видов F. poae и F. eqiseti на каллусные культуры 8-и сортов ярового овса установлено, что добавление в среду пролиферации каллусов метаболитов микромицетов оказывант жесткое угнетающее воздействие на все исследованные формы овса по параметру пролиферации

каллусов (на 49,4.71,0 % для F. poae и 37,6.66,1 % для F. eqiseti в зависимости от концентрации КФ). По параметрам органогенеза, ингибирование которого находилось на уровне 30,7.44,0 % для F. poae и 31,4.41,3 % для F. eqiseti, и регенерации, которая снижалась на 29,9.32,3 % для F. poae и 21,5.26,2 % для F. eqiseti, влияние сорта возрастало и генотипы дифференцировались точнее. На среде для регенерации наблюдали последействие токсинов, приводящее к снижению образования полноценных регенерантов, на 19,4.33,0 % и 7,62.15,2 % для разных концентраций КФ F. poae и F. eqiseti соответственно. Выявлена большая токсичность КФ F. poae, по сравнению с КФ F. eqiseti, что предполагает большую эффективность использования КФ F. poae для создания форм с устойчивостью к этой инфекции.

Использование показателя образование полноценных регенерантов на контрольных и селективных средах пролиферации каллусов позволяет диффен-цировать сорта по ответной реакции на метаболиты и оценивать агрессивность самих изолятов разных видов грибов. К сортам, наиболее подверженным угнетающему воздействию двух видов Fusarium, отнесены Голец, Тубинский и Золотой початок. У них регенерация на средах пролиферации с КФ снижалась до нуля, либо была в 2.3 раза меньше, чем средняя по условиям. Сорта Саян и Сельма сильно угнетались только КФ F. poae, снижая регенерацию до 0 или 12,5 %. В присутствии КФ F. eqiseti она даже возрастала (до 100 %), по сравнению с контролем.

Литература.

1. Гагкаева Т. Ю., Гаврилова О. П. Особенности поражения овса фузариозом // Сельскохозяйственная биология. 2011. № 6. С. 3-10.

2. Processing of oats and the impact of processing operations on nutrition and health benefits / E. A. Decker, J. Devin, D. J. Rose et al. // British Journal of Nutrition. 2014. Vol. 112. Pp. 58-64.

3. Оценка устойчивости генотипов Avena L. к заражению грибами Fusarium и накоплению микотоксинов / О. П. Гаврилова, А. С. Орина, Т. Ю. Гагкаева и др. // Достижения науки и техники АПК. 2016. Т. 30. №. 1. С. 25-29.

4. Гаврилова О. П., Ганнибал Ф. Б., Гагкаева Т. Ю. Зараженность зерна овса грибами Fusarium и Alternaria и ее сортовая специфика в условиях Северо-запада России// Сельскохозяйственная биология. 2016. Т. 51. № 1. С. 111-118.

5. Токсигенные свойства микроскопических грибов / Н. Р. Ефимочкина, И. Б. Седова, С. А. Шевелева и др. // Вестник Томского государственного университета. Биология. 2019. № 45. С. 6-33.

6. Progress in assessing the impact of Fusarium head blight on oat in western Canada and screening of Avena germplasm for resistance / A. B. Tekauz, J. M. Fetch, B. G. Rossnagel et al. // Cereal Research Communications. 2008. Vol. 36. Is. 6. Pp. 49-56.

7. Less Fusarium infestation and mycotoxin contamination in organic than in conventional cereals/A. Bernhoft, P. E. Clasen, A. B. Kristoffersen et al. // Food Additives and Contaminants. 2010. 27. Pp. 842-852.

8. Симбиотические взаимоотношения грибов Fusarium и Alternama. колонизирующих зерно овса / А. С. Орина, О. П. Гаврилова, Т. Ю. Гагкаева и др. // Сельскохозяйственная биология. 2017. Т. 52. № 5. С. 986-994.

9. Responses of Oat Grains to Fusarium poae and F. langsethiae Infections and Mycotoxin Contaminations / C. Martin, T. Schцneberg, S. Vogelgsang et al.// Toxins (Basel). 2018. No. 10 (1). [Электронный ресурс]. URL https://www.ncbi.nlm.nih. gov/pmc/articles/PMC5793134/(дата обращения 24.03.2019).

10. Видовой состав возбудителей корневой гнили на яровых зерновых в Республике Мордовия / М. И. Киселева, Н. С. Жемчужина, В. П. Дубовой и др. // Сельскохозяйственная биология. 2016. Т. 51. № 1. С. 119-127.

11. Необходимость повышения устойчивости к корневым гнилям сортов ярового ячменя в Красноярском крае / Н. А. Сурин, Е. И. Сорокатая, Т. И. Громовых и др. //Доклады РАСХН. 2001. №3. С. 16-18.

12. Сурин Н. А., Громовых Т. И., Зобова Н. В. Получение регенерантов ярового ячменя, устойчивых к токсинам возбудителей корневых гнилей в условиях Восточной Сибири // Микология и фитопатология. 2002. Т. 36. №2. С. 67-71.

13. Клеточная селекция зерновых растений на устойчивость к микотоксинам грибов рода Fusarium / А. Г. Савицкая, Ю. А. Литовка, Т. В. Рязанова и др. // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2013. № 6 (81). С. 117-121.

14. Луговцова С. Ю., Нешумаева Н. А., Зобова Н. В. Влияние Токсических метаболитов Fusarium sporotrichioides на процессы регенерации Avena sativa в культуре ткани // Механизмы устойчивости растений и микроорганизмов к неблагоприятным условиям среды: матер. Всерос. науч. конф. с междун. участ. Иркутск: Институт географии им. В.Б. Сочавы СО РАН. 2018. С. 1308-1312.

15. Ступко В. Ю., Луговцова С. Ю., Зобова Н. В. Полевая оценка результативности создания in vitro стрессоустойчивых форм ячменя и пшеницы // Достижения науки и техники АПК. 2014. № 6. С. 11-14.

16. Сорокин. О. Д. Прикладная статистика на компьютере. Краснообск: СО РАСХН, 2010. 337 с.

17. Шаяхметов И. Ф. Биологическая активность метаболитов из культурального фильтрата Cochliobolus sativus и Fusarium oxysporum в связи с клеточной селекцией злаковых на устойчивость к фитопатогенам // Микология и фитопатология. 2001. Т. 35. № 6. С. 66-71.