Получение мутантов томатов, устойчивых к фитофторе [Phytophthora infestans (Mont) De Bary] с использованием методов клеточной селекции

• Автор: Чжан Си Чунь
• Шифр специальности: 03.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 119 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. БИОЛОГИЧЕСКИЕ И ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ УСТОЙЧИВОСТИ РАСТЕНИЙ К ФИТОФТОРЕ.

1.1. Биологическая роль вторичных метаболических соединений в

устойчивости растений к фитофторе .

1. 1. 1. Фенольные соединения

1.1.2. Фитоалексины пасленовых и их функции при взаимодействии паразита и хозяина .

1.1.3. Стероидные гликоалкалоиды

1.2. Метаболизм стсринов .

1. 2. 1. Биологический синтез сгеринов

1. 2. 2. Факторы, которые влияют на биосинтез стеринов, и биологическая

роль стеринов в иммунитете высших растений .

ГЛАВА 2 ОПОСРЕДОВАННАЯ КЛЕТОЧНАЯ СЕЛЕКЦИЯ НА УСТОЙЧИВОСТЬ К ФИТОФТОРЕ.
2. 1. Опосредованная клеточная селекция на устойчивость к фитофторе .
2. 2. Возможность применения методов клеточной селекции для получения
растений с измененным составом стеринов мутанты по стеринам
ГЛАВА 3 ФИТОФТОРОЗ ТОМАТОВ
3. 1 . Внешние признаки и пути заражения фитофторозом томатов .
3.2. Систематическое положение возбудителя фитофтороза
ГЛАВА 4 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
4. 1. Растительный материал .
4. 2. Получение микрокаллусов .
4. 3. Получение растений регенерантов томатов .
4. 4. Получение клеточных линий томатов, устойчивых к антибиотику
нистатину .
4. 5. Анализ вторичных микрокаллусов, полученных от устойчивых
растенийрсгенерантов на устойчивость к нистатину .
4. 6. Выделение рас фитофторы из листьев картофеля в Ленинградской
области .
4. 7. Дифференциация рас фитофторы Ленинградской области .
4. 8. Подбор концентраций фитофторы для заражения сортов томатов .
4. 9. Анализ растений регенерантов на устойчивость к фитофторе i vi
4. . Проверка выделенных растенийрегенерантов i vi на устойчивость
к фитофторе в условиях теплицы .
4 Пересадка растений регенерантов в поле и их анализ на
устойчивость в поле
4. . Генетический анализ наследования признака устойчивости к
фитофторозу .
4. . Статистические методы учета результатов .
ГЛАВА 5 РЕЗУЛЬТАТЫ.
5. 1. Индукция каллусов на эксплантах томатов .
5. 2. Индукция побегообразования у томатов i vi .
5. 3. Получение устойчивых к нистатину клеточных линий томатов
5. 4. Получение регенерантов из устойчивых к нистатину клеточных
линий томатов .
5. 5. Анализ вторичных микрокаллусов, полученных от устойчивых
растенийрегенерантов на устойчивость к нистаину
5. 6. Анализ выделенных растенийрегенерантов в модельной системе
растение фитофтора.
5. 6. 1. Определение рас фитофторы в Ленинградской области .
5. 6. 2. Определение оптимальной концентрации зооспорангиев фитофторы для заражения сортов томатов .
5. 6. 3. Скринирование растенийрегенерантов на устойчивость к фитофторе в тесте i vi
5.7. Проверка выделенных i vi растенийрегенерантов на устойчивость к фитофторе в условиях теплицы .
5.7. 1. Укоренение растенийрегенерантов в почве и анализ укорененных
растенийрегенерантов на устойчивость к фитофторе в теплице в тесте
с изолированными листьями
5. 7. 2. Характеристика растений томатов, устойчивых к фитофторе .
5. 8. Пересадка устойчивых растений томатов из теплицы в поле и их анализ
на устойчивость к фитофторозу
5. 9. Анализ признака устойчивости к фитофторозу у инбредных сеянцев
гоматов
ОБСУЖДЕНИЕ .
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Получены формы картофеля, характеризующиеся устойчивостью к фитофторозу. Работа была проведена на основе опосредованной клеточной селекции, где в качестве селективного агента использовался полиеновый антибиотик филипин и ингибитор биосинтез стеринов байтан. В итоге с использованием методов газовой хроматография и массспектрометрии показано, что у картофеля с повышенной устойчивостью к фитофторозу изменен баланс основных стеринов увеличена доля кампсстерина по сравнению с исходной формой. Однако, провести генетический анализ устойчивости не удалось, изза полиплоидной природы картофеля Ходжайова, . Для выявления генетических закономерностей, лежащих в основе устойчивости к патогену, предпринята попытка для проведения аналогичной работы на томатахдиплоидной культуры, также подверженной заболеванию фитофторозом. Целью нашей работы явилось получение мутантов томатов, устойчивых к фитофторе на основе опосредованной клеточной селекции. Подбор оптимальных условий для выявления растительных форм с высокой способностью к каллусо и побегообразованию. Подбор сублетальных и летальных концентраций антибиотика нистатина для получения клеточных культур устойчивых к селективному агенту. Сбор и определение рас фитофторы в Ленинградской области. Характеристика растенийрегенерантов томатов по признаку устойчивости к i i vi и выявление устойчивых образцов. Морфологическое описание полученных растений и анализ сохранения признака устойчивости к фитофторозу в условиях теплицы и поля. Анализ признака устойчивости к фитофторозу у сеянцев i растений томатов. Однако, классификация типов устойчивости на вертикальную и горизонтаьную удобна для каталогизирования, но не отражает всей сложности взаимодействия растений и патогенов в природе Кривченко, . По мнению Нельсона , , вертикальная и горизонтальная устойчивости являются результатом экспрессии одних и тех же генов, модифицированных разными генетическими средами. Решающее значение в определении обоих типов устойчивости играют вещества вторичного метаболизма. Биологическая роль вторичных метаболических соединений в устойчивости растений к фитофторе. В литературе обсуждался ряд гипотез относительно роли вторичного обмена в интактном растении. Вторичные метаболиты это соединения, синтез которых сопряжен с функционированием альтернативных путей первичного метаболизма растения. Вторичные метаболиты играют важную роль в защите растения от абиотических и биотических стрессовых факторов. Растения защищаются от проникновения грибковых, вирусных и бактериальных инфекций с помощью различных химических соединений. ФА, фенольные соединения, стероидные гликоалкалоиды СГ и др. Устойчивость растений в самом общем виде можно объяснить либо наличием в тканях растенийхозяина ингибиторов, подавляющих развитие микроорганизмов, а также инактивирующих их токсины и экзоферменты, либо отсутствием или ограничением у хозяина веществ, необходимых патогену для развития Щербакова, . Изменить метаболизм восприимчивого растения в направлении, характерном для устойчивого, можно, стимулируя синтез фитоапексинов ФА, фунгитоксичных фенольных соединений и других веществ вторичного метаболизма Мустафа , Вовожилов, , Тютерев и др. Сальседо, . Роль фенольных соединений как защитных агентов в патогенезе растений исключительно велика. Было установлено, что патоген, атакуя клетки растения, выделяет специфические вещества элиситоры, которые вызывают у растений ответную защитную реакцию. Эго реакция проявляется обычно либо в новообразование, либо в резкой интенсификации образования токсичных для патогенов вторичных соединений, называемых фитоалсксинами, которые сопровождаются индукцией акгивности соотвегствующих биосинтетических ферментов, таких как Ьфенилаланинаммиаклиаза, 4гидроксил аза транскоричной кислоты и некоторые другие. Большинство фитоалексинов имеет фенольную природу Запрометов, . Оказалось далее, что в модельных опытах с чистыми культурами патогенов многие природные фенольные соединения проявляют ингибирующие рост или размножение патогена свойства.