Влияние вируса шарки на содержание пигментов в тканях листьев сливы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Известно, что у пораженных вирусом растений нарушается ход обмена веществ, ростовые процессы, что отражается на плодоношении. Инфицированные вирусами растения больше страдают от неблагоприятных условий внешней среды. Самым вредоносным вирусным заболеванием сливы домашней во всем мире и на юге России, в том числе, является вирус шарки сливы (PPV). Это заболевание может привести к потерям урожая до 85-100 %, вследствие ухудшения качества плодов, их преждевременного опадения.

Изменения метаболизма растений, вызванные проникновением и размножением вирусов, могут быть следствием нескольких процессов, протекающих одновременно. С одной стороны, при накоплении вирусных частиц в клетках растений происходит использование ресурсов хозяина и непосредственное нарушение нормального состояния и функционирования отдельных органелл и клеток в целом. С другой стороны - активируются различные защитные механизмы растения-хозяина, которые работают на ограничение распространения вируса и требуют определенной перестройки метаболизма [8, 9]. слива шарка белок лигнин

Цель нашего исследования заключалась в выявлении изменений биохимического состава тканей листьев сливы при заражении вирусом шарки (PPV). Для решения поставленной цели был проведен физиолого-биохимический анализ листьев с заражённых вирусом PPV и здоровых деревьев сливы сортов Стенли и Кабардинская ранняя в различные периоды онтогенеза.

Методика проведения исследований. Определение общего содержания белка и пигментов проводилось спектральным методом на приборе UNICO 2800 UV/VIS согласно общепринятой методике [10, 11].

Содержание лигнина в листьях растений определяли весовым методом [12]. Оводненность, содержание свободной и связанной форм воды проводили по методике Кушниренко, М.Д.[13].

Результаты и обсуждение.

Результаты анализа содержания пигментов в здоровых и заражённых вирусом шарки (PPV) листьях сливы сортов Стенли и Кабардинская ранняя приведены в таблице 1. В первую очередь оценку получили растения с полным развитием листового аппарата (1-я декада июня).

Таблица 1 - Содержание пигментов в тканях листьев сливы, инфицированных и свободных от вируса шарки

Из таблицы 1 видно, что на указанном этапе в тканях листьев, зараженных вирусом шарки (PPV), в сравнении со здоровыми, у сорта Стенли снижается содержание хлорофилла а на 0,95 мг/г (30 %) и на 0,2 мг/г (6 %) у Кабардинской ранней; хлорофилла в на 0,61 мг/г (49 %) у Стенли, на 0,43 мг/г (37 %) у Кабардинской ранней; каротиноидов меньше на 0,46 мг/г (22 %) у Стенли и на 0,21 мг/г (11 %) у Кабардинской ранней.

При сравнении данных, полученных на этапе активного развития листового аппарата (1-я декада мая) и на этапе полного развития листового аппарата (1-я декада июня, табл. 1, сорт Стенли), видно, что в начальный период происходит более сильное изменение физиологических параметров: содержание хлорофилла а на этапе активного роста листьев снижается на 1,78 мг/г (41 %), на этапе полного развития листового аппарата - на 0,95 мг/г (30 %); содержание каротиноидов на этапе активного роста листьев меньше на 1,13 мг/г (42 %), на этапе полного развития листового аппарата - на 0,46 мг/г (22 %).

Следует отметить, что содержание хлорофилла в в зараженных листьях менее подвержено временным колебаниям: на этапе активного роста листьев оно меньше на 0,67 мг/г (51 %), на этапе полного развития листового аппарата - на 0,61 мг/г (49 %) от содержания этого пигмента в здоровых листьях, но выявленная тенденция сохраняется.

Показателем устойчивости растений к патогенам может служить высокое содержание в их тканях белков [14, 15]. Нами было изучено содержание белка в эксплантах сливы в период активного роста листового аппарата (1-я декада май) и в период полного развития листьев (1-я декада июня). Результаты представлены в таблице 2.

Как и в предыдущем разделе, в первую очередь оценку получили растения с полным развитием листового аппарата (1-я декада июня). По данным таблицы 2 видно, что в тканях листьев, заражённых вирусом шарки (PPV), в сравнении со здоровыми, количество белка у сорта Стенли было меньше на 4,1 мг/г (21 %), у сорта Кабардинская ранняя - на 5,6 мг/г (28 %).

При анализе данных, полученных на этапе активного роста листьев (1 декада мая) и на этапе полного развития листового аппарата (1 декада июня, табл. 2, сорт Стенли), видно, что в начальный период изменения идут более интенсивно: на этапе активного роста в заражённых листьях по сравнению со здоровыми содержание белка меньше на 6 мг/г (25 %), на этапе полного развития на 4,1 мг/г (21 %).

Таблица 2 - Содержание белка (мг/г СВ) в тканях листьев сливы, инфицированных и свободных от вируса шарки, 2016 г.

Известно, что наличие лигнина в листьях создает условия, неблагоприятные для поражения их патогенами [10]. Лигнин - (от лат. lignum -- дерево, древесина) -- сложное полимерное соединение, содержащееся в клетках сосудистых растений. В связи с инфицированием вирусом шарки (PPV) нами было изучено содержание лигнина в тканях листьев сливы в период активного роста листового аппарата (1-я декада мая) и в период полного развития листового аппарата (1-я декада июня). Как и в предыдущих разделах, в первую очередь оценку получили растения с полным развитием листьев.

Анализ данных таблицы показывает, что в тканях листьев, заражённых вирусом шарки (PPV), в сравнении со здоровыми, количество лигнина у сорта Стенли было меньше на 13 %, у сорта Кабардинская ранняя - на 8 %.

Однако уровень поэтапного снижения содержания лигнина (на примере сорта Стенли) меняется в обратной зависимости в сравнении с белками и пигментами: на этапе активного развития листового аппарата количество лигнина в тканях инфицированных листьев было на 5 % ниже, чем в здоровых, спустя месяц - на 13 %. Вероятно, это обусловлено особенностями воздействия вируса шарки сливы (PPV) на процессы синтеза лигнина и его производных.

Водообеспеченность тканей определяет важнейшие процессы жизнедеятельности растений. В инфицированных вирусом шарки листьях происходит ослабление жизнедеятельности, в том числе, нарушение водного режима [16].

Наиболее показательным для состояния изучаемых объектов, является уровень общей оводнённости тканей. Из таблицы видим, что общая оводненность зараженных тканей на этапе полного развития листового аппарата снижается у больных листьев по сравнению со здоровыми на 11 % у сорта Стенли и на 1 % у сорта Кабардинская ранняя.

Содержание свободной воды снижается в тканях больных листьев по сравнению со здоровыми на 28 % у сорта Стенли и повышается на 3 % у сорта Кабардинская ранняя.

Уровень связанной воды снижается в тканях больных листьев по сравнению со здоровыми на 2 % у сорта Кабардинская ранняя и возрастает на 28 % у сорта Стенли.

Полученные результаты носят несистемный характер, исследование зависимости уровня оводнённости тканей здоровых и заражённых вирусом шарки сливы (PPV) листьев требуют продолжения экспериментальной работы.

Выводы. Сравнительное изучение биохимических особенностей тканей здоровых и заражённых вирусом шарки листьев сливы сортов Стенли и Кабардинская ранняя позволило выявить следующую закономерность: заражение вирусом шарки (PPV) приводит к ухудшению основных физиолого-биохимических параметров.

Так, на этапе полного развития листового аппарата, содержание хлорофилла а снижается на 30 % у сорта Стенли и на 6 % у Кабардинской ранней, хлорофилла в меньше на 49 % у Стенли, на 37 % у Кабардинской ранней, каротина меньше на 22 % у Стенли и на 11 % у Кабардинской ранней.

В листьях, заражённых вирусом шарки (PPV), в сравнении со здоровыми, сокращается количество белка: у сорта Стенли на 21 %, у сорта Кабардинская ранняя - на 28 %. Установлено, что в период активного роста листьев изменение перечисленных физиологических параметров (содержание пигментов и белка) происходит более интенсивно.

Выяснили, что содержание лигнина в тканях листьев, заражённых вирусом шарки (PPV), в сравнении со здоровыми, у сорта Стенли было ниже на 13 %, у сорта Кабардинская ранняя - на 8 %.

Однако уровень поэтапного снижения содержания лигнина менялся в обратной зависимости в сравнении с белками и пигментами: на этапе активного роста листового аппарата количество лигнина в тканях инфицированных листьев было на 5 % ниже, чем в здоровых, на этапе полного развития листьев - на 13 %.

Общая оводненность зараженных тканей на этапе полного развития снижается у больных листьев по сравнению со здоровыми на 11 % у сорта Стенли и на 1 % у сорта Кабардинская ранняя.

На протяжении всего периода развития листового аппарата, изучаемые показатели варьируют в зависимости от сорта.

Литература

1. Вердеревская, Т.Д. Вирусные и микоплазменные заболевания плодовых культур и винограда / Т.Д. Вердеревская, В.Г. Маринеску. - Кишинев: Штиинца,1985. - 311 с.

2. Защита растений от болезней/ под ред. В.А. Шкаликова. - М.: Колос, 2001.- 248 с.

3. Кулешова, Ю.Г. Вирус шарки сливы на территории Российской Федерации / Ю.Г. Кулешова, Е.Т. Рынза // Защита и карантин растений. - 2010. - №10. - С. 35-36.

4. Приходько, Ю.Н. Распространенность вирусных болезней косточковых культур в Европейской части России / Ю.Н. Приходько, С.Н. Чирков, К.В. Метлицкая, Л.В. Цубера // Сельскохозяйственная биология. - 2008. - №1. - С. 26-32.

5. Ravelonandro, M. Silencing in Prunus: a Natural Defense Developed by Woody Fruit Trees in Response to Virus Infection / M. Ravelonandro, P. Briard, J. Kundu, M. Monsion // Proc. XX IS on Fruit Tree Virus Diseas. Acta Hort. - 2008. - Vol.781. - P. 27-31

6. Sochor, J. Sharka: The Past, The Present and The Future / J. Sochor, P. Babula, V. Adam, B. Krska, R. Kizek // Viruses. - 2012. - Vol. 4 (11). - P. 2853-2901.

7. Бунцевич, Л.Л. Производство безвирусного посадочного материала и создание базовых маточных насаждений /Л.Л. Бунцевич, М.А. Костюк, Е.Н. Палецкая // Плодоводство и виноградарство Юга России [Электронный ресурс]. - Краснодар: СКЗНИИСиВ, 2012. - № 13. - C. 31-50. - Режим доступа: http://journal.kubansad.ru/pdf/12/01/05.pdf

8. Реунов, А. В. Вирусный патогенез и защитные механизмы растений. -Владивосток: Дальнаука, 1999. - 175 с.

9. Neumьller, M. Die Hypersensibilitдt der Europдischen Pflaume (Prunus domestica L.) gegenьber dem Scharkavirus (Plum pox virus). Dissertation zur Erlangung des Grades eines Doktors der Agrarwissenschafter. - Universitдt Hohenheim, 2005. - 153 s.

10. Практикум по биохимии / под ред. С.Е. Северина, Г.А. Соловьевой. - М.: Изд-во МГУ, 1989. - 509 с.

11. Гавриленко, В.Ф. Большой практикум по физиологии растений / В.Ф. Гавриленко, М.Е. Ладыгина, Л.М. Хандобина // М. : Высш. школа, 1975. - 380 с.

12. Лебедев, П.Т. Методы исследования кормов, органов и тканей животных. П.Т. Лебедев, А.Т. Усович. - М.: Россельхозиздат, 1976. - 389 с.

13. Кушниренко, М.Д. Физиология водообмена и засухоустойчивости растений / М.Д. Кушнеренко, С.Н. Печерская.- Кишинев: Штиинца, 1991.- 306 с.

14. Дорожкин, Н.А. Проблемы иммунитета сельскохозяйственных растений к болезням / Н.А. Дорожкин, С.И. Бельская, Е.А. Волуевич [и др.]. - Мн.: Наука и техника, 1998. - 248 с.

15. Попкова, К.М. Учение об иммунитете растений. - М., 1979. - 272 с.

16. Медведев, С.С. Физиология растений: учебник. - СПб.: БХВ-Петербург, 2012. - 512 с.: ил. - (Учебная литература для вузов).

Размещено на Allbest.ru