Перекись водорода как регулятор устойчивости растений и каллусов пшеницы к грибным патогенам

• Автор: Трошина, Наталия Борисовна
• Шифр специальности: 03.00.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 236 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О МОЛЕКУЛЯРНЫХ МЕХАНИЗМАХ РЕГУЛЯГ ИИ УСТОЙЧИВОСТИ РАСТЕНИЙ И КАЛЛУСНЫХ КУЛЬТУР обзор литературы

1.1. Общие сведения о развитии неспецифической устойчивости растений

1.2. Активные формы кислорода в становлении устойчивости растений к фитопатогенам

1.3. Устойчивость клеток разных тканей растений к фитопатогенным 1рибам

1.4. Индукторы устойчивости растений. Механизмы их действия

1.4. 1.Элиситоры в комплексной регуляции роста и устойчивости растений

1.4.2. Салициловая кислота в системной приобретенной устойчивости растений

1.4.3. Иммуностимуляторы и фунгициды индукторы роста и устойчивости растений

1.5. Каллусная культура как модель для изучения защитных реакций растений и способов их регуляции

1.5.1. Сигнальная регуляция формирования структур в каллусе

1.5.2. Перспектива применения каллусных культур для решения вопросов фитоиммунитста
1.6. Взаимоотношение растенияхозяина и патогена на клеточном уровне. Особенности роста и развития фитопатогенных грибов в растениях
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1. Объекты исследований
2.2. Экспериментальный материал
2.2.1. Выращивание растений
2.2.2. Получение каллусов
2.3. Методы работы с фитопатогенными грибами
2.3.1. Характеристика инфекционного материала
2.3.2. Инфицирование и учет пораженности растений
2.3.3. Получение совместной культуры каллусов пшеницы и возбудителей грибных болезней
2.4. Способы применения защитных соединений на интактлых растениях, каллусных культурах и культурах грибов
2.5. Микроскопические методы.
2.5.1. Гистологические исследования
2.5.2. Электронномикроскопические исследования
2.5.3. Оценка генерации перекиси водорода в растениях и
каллусах пшеницы и эгилопса
2.5.4. Количественные измерения содержания общего белка и липидов
2.5.5. Прижизненное выявление лигнина и суберина
2.5.6. Люминесцентный анализ тканей растений
2.5.7. Изучение октофитной фазы развития ii ii
2.5.8. Изучение эктофитной фазы развития i i и i i
2.5.9. Окраска грибов по Г раму
2.6. Статистическая обработка результатов
ГЛАВА 3. ПЕРЕКИСЬ ВОДОРОДА В ЗАЩИТНОМ ОТВЕТЕ КЛЕТОК РАСТЕНИЙ ПШЕНИЦЫ, ИНФИЦИРОВАННЫХ ВОЗБУДИТЕЛЯМИ ГРИБНЫХ БОЛЕЗНЕЙ
3.1. Развитие ii ii и i ii в
тканях растений пшеницы
3.2. Участие базурана, салициловой кислоты и хитоолигосахаридов в защите клеток листьев пшеницы от возбудителя септориоза
3.3. Генерация Н2О2 и лигнификация клеточной стенки колеоптиле и корня как фактор устойчивости растений при патогенезе
ГЛАВА 4. СОВМЕСТНЫЕ КУЛЬТУРЫ КАЛЛУСОВ ПШЕНИЦЫ И ЭГИЛОПСА С ВОЗБУДИТЕЛЯМИ ГРИБНЫХ БОЛЕЗНЕЙ
МОДЕЛЬ ДЛЯ ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВОСТИ РАСТЕНИЙ
4.1. Рост и развитие возбудителей пыльной и твердой головни, i iii и ii i, в каллусах пшеницы
4.2. Оценка устойчивости каллусов пшеницы к возбудителям грибных болезней
4.3. Перекись водорода как фактор устойчивости каллусов 0 пшеницы и эгилопса к возбудителю твердой головни
ГЛАВА 5. РАЗВИТИЕ УСТОЙЧИВОСТИ КАЛЛУСОВ ПШЕНИЦЫ В УСЛОВИЯХ ИНФИЦИРОВАНИЯ ВОЗБУДИТЕЛЯМИ 6 ГРИБНЫХ БОЛЕЗНЕЙ
5.1. Индукция устойчивости каллусов пшеницы к возбудителям 6 грибных болезней под влиянием СК, ХОС и фунгицидов
5.1.1. Влияние СК и ХОС на устойчивость каллусов пшеницы к
. , . iii и I i
5.1.2. Защитный ответ каллусов пшеницы против Т. i под 5 влиянием бисола 2 и байтана
5.2. Подавление защитных реакций каллусов пшеницы против
Т. i в условиях ингибирования генерации Н2
5.3. Перекись водорода как индуктор устойчивости каллусов пшеницы к Т. i
ГЛАВА 6. РАЗВИТИЕ ФИТОПАТОГЕННЫХ ГРИБОВ В СИСТЕМЕ I VI И В СИСТЕМЕ РАСТЕНИЕХОЗЯИН ПАТОГЕН
6.1. Разнонаправленная регуляция метаболизма растения и патогена факторы защитного действия фунгицидов
6.1.1. Ультраструктура клеток мезофилла, инфицированных
. ii, в условиях предобработки пшеницы бисолом 2 и базураном
6.1.2. Влияние возбудителей грибных болезней на функциональную активность ядер пшеницы
6.1.3. Содержание белка и липидов в растениях пшеницы, предобработанных байтаном, и паразитирующих на них грибов ii ii и i ii
6.2. Эпидермис растений как тестсистема эффективности применения защитных препаратов
6.2.1. Морфология Р. ii на эпидермисе пшеницы, предобработанной бисолом 2 и базураном
6.2.2. Морфология В. i на эпидермисе лука
6.2.3. Влияние факторов среды на рост и развитие устойчивого к байтану штамма . i в культуре и на эпидермисе лука
6.3. Использование СК и ХОС для изучения морфологии Т. i
в культуре, в растениях и каллусах пшеницы
6.4. Влияние Н2О2 на рост фитопатогенных грибов в системе i vi
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В эпидермальных клетках показано образование папилл утолщение противолежащей клеточной стенки в местах внедрения патогена V, , . В условиях подавления формирования папилл сдерживания проникновения грибов не наблюдалось. Такие результаты были получены на видах злаковых i, . В литературе не упомянуто случаев развития возбудителей грибных болезней на меристематических клетках. Более того, при описании развития возбудителей твердой и пыльной головни на растениях пшеницы подчеркивается, что эти клетки не инфицируются грибами на протяжении вегетации растений Каратыгин, . Устойчивость клеток растений может быть обусловлена конститутивно высоким уровнем генерации Н2 или ее индукцией при инфицировании. В зачатках корней и побега односуточных интактных проростков пшеницы генерация Н2 цитохимическими методами не выявлялась i, i, . В 2х 6ти суточных проростках продукция Н2 обнаруживалась в эпидермисе корней и листьев, в поверхностных клетках колеоптиле, в замыкающих клетках устьиц и в межклеточном пространстве сосудистых пучков . Талиева, Мишина, Хайруллин, Ахметова, . Интенсивность генерации Н2О2 в поверхностных клетках варьирует в разных органах. Например, в корнях продукция Н2 значительно выше, чем в листьях i, i, и быстро снижается с возрастом растений . В других экспериментах, в эпидермисе листьев ти суточных проростков ячменя генерация Н2 не выявлялась vi . Однако уже через ч после инокуляции в зоне роста возбудителя мучнистой росы наблюдалась продукция Н2, о чем судили по появлению окрашенных 3,3диаминобензидином ДАБ участков листьев, диаметр которых достигал 2 мм i , v . В этой же патосистеме через ч после инокуляции в клетках эпидермиса выявлено повышенное содержание РНК и белка Мишина и др. Позднее, через часа после инокуляции, продукция Н2 обнаруживалась уже между клетками эпидермиса и мезофилла. Это свидетельствует, повидимому, о постепенном распространении индуцирующего сигнала по тканям листа i , . Поскольку появление бурого окрашивания в местах локализации Н2 скрывает структуру клеток растений, в последующих исследованиях генерация Н2 выявлялась комплексным окрашиванием ДАБ и флуоресцентным красителем калкофлуором, выявляющим мицелий гриба на фоне отложения ДАБматериала . СеСЬ рис. Генерация Н2 детектировалась в клетках мезофилла растений кормовых бобов, инфицированных возбудителем ржавчины ii . X i . Рис. Использование СеСЦдля выявления Н2О2 в инфицированных ivi тканях растений латука i . Отмечено усиление генерации Н2О2 в эпидермисе листьев растений риса под влиянием препаратов триазолового ряда Николаев, Аверьянов, и в эпидермисе корней проростков пшеницы под влиянием ХОС Хайруллин, Ахметова, . Представленные данные демонстрируют факт генерации АФК при инфицировании и обработке элиситорами, что указывает на принципиальную значимость этих процессов в развитии ответных реакций клеток растений. К числу известных защитных реакций растений на инфицирование с участием перекиси водорода относится сверхчувствительная реакция СВЧ, представляющая собой генетически запрограммированную гибель контактирующих с грибом и находящихся по соседству клеток , . Сверхчувствительная реакция проявляется в виде некротических пятен. Некротическая гибель клеток при инфицировании может происходить и по другому сценарию путем нарушения целостности плазмалеммы и других мембран клеток, освобождению лизосомапьных ферментов, вызывающих деградацию белков, нуклеиновых кислот и липидов. Одним из главных ультраструктурных проявлений некроза является набухание клеток, лизис их составляющих, разрушение плазмалеммы и вытекание содержимого клеток. Этот процесс не регулируется генетическим аппаратом. Генетически программируемая смерть клеток апоптоз, индуцируется действием элиситоров и опосредуется сигнальными системами. О начале процесса можно судить по изменению ультраструктуры вакуолизации и съеживанию цитоплазмы, вздутиям ядерной оболочки, фрагментации ядер, конденсации хроматина, уплотнению матрикса митохондрий Бакеева и др. Агенты, вызывающие апоптоз, могут быть теми же, что и агенты, вызывающие некроз. Но в последнем случае требуется гораздо большая концентрация агента.