Защитные свойства внеклеточных метаболитов непатогенного изолята FS-94 (Fusarium sambucinum) и их использование против возбудителя септориоза пшеницы (Stagonospora nodorum) и других фитопатогенных грибов

• Автор: Сёмина, Юлия Викторовна
• Шифр специальности: 06.01.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. Индуцированная устойчивость растений к болезням

1.1. Распознавание растениями патогенных и непатогенных микроорганизмов (РАМР и МАМР)

1.2. Индуцирование устойчивости растений неспецифическими элиситорами грибов

1.3. Примеры использования неспецифических элиситоров грибного происхождения для индуцирования защитных реакций в
растении
2. Использование метаболитов грибов в качестве биофунгицидов для защиты растений от болезней
3. Снижение доз фунгицидов за счет использования природных соединений, а также за счет повышения чувствительности
фитопатогенов к фунгицидам
Глава II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Глава III. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
1. Изучение способности изолята Г8-94 продуцировать внеклеточные метаболиты с антисепториозной активностью
1.1. Подбор питательных сред, способствующих синтезу целевых метаболитов
1.2. Оптимизация работы с ФКЖ
1.3. Выделение из ФКЖ фракции высокомолекулярных метаболитов с антисепториозной активностью
2. Исследование возможности использования ФКЖ и фракции высокомолекулярных экзометаболитов изолята ЕБ-94 против других фитопатогенных грибов

2.1. Сравнительная фунгицидная эффективность экзометаболитов in
vitro
2.2. Влияние экзометаболитов на рост мицелия S. nodornm, S. tritici и
В. sorokiniana
2.3. Хемосенсибилизационные свойства экзометаболитов FS-
2.4. Изучение защитного действия внеклеточных метаболитов in vivo с использованием трех патосистем
2.4.1. Патосистема пшеница - Stagonospora nodorum
2.4.2. Патосистема ячмень - Bipolaris sorokiniana
2.4.3. Патосистема морковь - Alternaria radicina
3. Исследование защитных механизмов, индуцируемых в растениях пшеницы экзометаболитами изолята FS-
3.1. Активация протонной сигнальной системы растительных клеток
3.2. Активация салицилат-зависимой сигнальной системы растений пшеницы
4. Биохимическая характеристика фракции экзометаболитов, ответственной за их защитный эффект
5. Оценка биологической эффективности ФКЖ изолята FS-94 в
полевых условиях
ВЫВОДЫ
СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ... 109 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Несмотря на успехи в защите растений от болезней, достигнутые благодаря селекции на устойчивость к фитопатогенам и развитию химического метода, в настоящее время во всем мире продолжает сохраняться тенденция увеличения потерь урожая от болезней. Имеются данные, что около 30 % всех сельскохозяйственных культур поражены различными патогенами (Choudary et al., 2007). Среди них одну из лидирующих позиций занимают фитопатогенные грибы, которые создают серьезные проблемы при выращивании ряда экономически важных сельскохозяйственных растений (Prapagdee et al., 2008). К примеру, такое заболевание как септориоз пшеницы является прогрессирующим в ряде регионов России, где его распространение может достигать 70-80%, а потери урожая вследствие поражения посевов яровой и озимой пшеницы иногда составляют 20-30% (Назарова и др., 2008; Назарова, 2010). Почти повсеместно на моркови и других зонтичных встречается альтернариоз (черная гниль), вызываемый Alternaria radicina (Pryor et al., 1997; Pryor and Gilbertson, 2001) и приводящий к гибели рассады, потерям при хранении и низкому качеству семян (Tylokowska, 1992). Перечень этих примеров, безусловно, может быть продолжен, и во многих случаях применение фунгицидов, которые, начиная со второй половины двадцатого столетия, широко используются для защиты растений от фитопатогенных грибов, весьма существенно снижает потери урожая, особенно при условии отсутствия высокоустойчивых сортов. Однако в настоящее время становится очевидным, что этот эффективный способ защиты от болезней связан с целым рядом нежелательных последствий. В частности, многие пестициды не полностью разрушаются в природе, и их токсичные остатки могут включаться в пищевые цепи (Chet, 1987; Lynch, 1990; Choudary et al., 2007). Интенсивное использование пестицидов в сельском хозяйстве привело к

3. Получение фильтратов культуральной жидкости (ФКЖ) изолята FS-94 гриба F. sambucirtum, обладающих антипатогенной активностью
Культуральную жидкость (КЖ) изолята FS-94 получали после выращивания гриба на способствовавшей образованиию экстрацеллюлярных метаболитов, обладающих антисепториозной активностью, среде в качалочных колбах со 100 мл MCA среды. В каждую колбу вносили по 10 мл посевной культуры гриба, выращенной в течение 24 часов при 25-26 °С и 220 об/мин (орбитальная качалка Innova E-25R) и проводили ферментацию в тех же условиях в течение 48 часов. Состав посевной среды: сахароза - 20 г, пептон - 3 г, КН2Р04- 0,5 г, MgS04 • 7 Н20 - 0,25 г, дистиллированная вода -1 л (pH среды до стерилизации 6,2 - 6,4). Состав ферментационной среды: меласса - 60 г, пептон - 0,8 г, КН2Р04- 1 г, MgS04 ■ 7 Н20 - 0,5 г, КС1 - 0,5 г, дистиллированная вода - 1 л (pH среды до стерилизации 6,2 - 6,4).
По завершении ферментации КЖ отделяли от биомассы на капроновом фильтре, сушили при 105 °С до постоянного веса и рассчитывали сухой вес биомассы, собранной с 1 л культуральной жидкости. КЖ получали, пропуская ее через 5 слоев фильтра GF/A (Whatman), а затем через стерильный фильтр Millipore (0,22 мкм). Фильтрат КЖ (ФКЖ) использовали немедленно, подвергали лиофилизации или хранили при +4 °С или - 20 °С. Лиофильно высушенный ФКЖ хранился при -20 °С в герметично закрытой посуде. Перед проведением экспериментов лиофилизат разводили стерильной дистиллированной водой до исходного объема образца ФКЖ, а замороженные образцы выдерживали при комнатной температуре в течение 1-2 часов.
ФКЖ изолята FS-94, выращенного на других ферментационных средах, и ФКЖ патогенных для пшеницы Fs I и Fs III на MCA среде получали аналогично в тех же условиях культивирования.