Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Природные индукторы устойчивости растений к фитопатогенам: научные и практические аспекты применения

Покупка
Артикул: 777619.01.99
Доступ онлайн
174 ₽
В корзину
В монографии представлена краткая характеристика природных иммуномодуляторов, наиболее широко изученных и используемых в растениеводстве. Научно обосновано применение в качестве индукторов иммунитета растений при патогенезе природных растительных метаболитов - салициловой, β-аминомасляной кислот и β-1,3-глюкана. Приведены примеры использования природных индукторов устойчивости растений к фитопатогенам на овощных, зерновых и технических культурах. Адресуется широкому кругу специалистов: биофизикам, биохимикам, экологам, селекционерам, агрономам, а также преподавателям высших учебных заведений, магистрантам и аспирантам. Табл. 15. Ил. 14. Библиогр.: 68 назв.
Природные индукторы устойчивости растений к фитопатогенам: научные и практические аспекты применения : монография / Л. Ф. Кабашникова, Л. М. Абрамчик, Г. Е. Савченко [и др.] ; Национальная академия наук Беларуси ; Институт биофизики и клеточной инженерии - Минск : Беларуская навука, 2021. - 58 с. - ISBN 978-985-08-2792-0. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1865699 (дата обращения: 13.07.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
УДК 577:632.938

Природные индукторы устойчивости растений к фитопато
генам: научные и практические аспекты применения / Л. Ф. Ка - 
башникова [и др.] ; Национальная академия наук Беларуси ;  
Институт биофизики и клеточной ин женерии. – Минск : Беларуская навука, 2021. – 58 с. – ISBN 978-985-08-2792-0.

В монографии представлена краткая характеристика природных иммуно
модуляторов, наиболее широко изученных и используемых в растениеводстве. 
Научно обосновано применение в качестве индукторов иммунитета растений 
при патогенезе природных растительных метаболитов – салициловой, β-аминомасляной кислот и β-1,3-глюкана. Приведены примеры использования природных индукторов устойчивости растений к фитопатогенам на овощных, 
зерновых и технических культурах. 

Адресуется широкому кругу специалистов: биофизикам, биохимикам, 

экологам, селекционерам, агрономам, а также преподавателям высших учебных заведений, магистрантам и аспирантам. 

Табл. 15. Ил. 14. Библиогр.: 68 назв.

А в т о р ы: 

Л. Ф. Кабашникова, Л. М. Абрамчик, Г. Е. Савченко, И. Н. Доманская,

Л. В. Пашкевич, В. В. Кондратьева, С. Н. Шпилевский 

Р е ц е н з е н т ы:

доктор биологических наук, член-корреспондент НАН Беларуси

Н. И. Дубовец,

доктор биологических наук, профессор  

В. Н. Прохоров

ISBN 978-985-08-2792-0
© Институт биофизики и клеточной  
    инженерии НАН Беларуси, 2021
© Оформление. РУП «Издательский  
    дом «Беларуская навука», 2021

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

АБК – абсцизовая кислота
β-АМК – β-аминомасляная кислота
АФК – активные формы кислорода
ВКС – водный концентрат суспензии
ВРП-3 – водорастворимый полимер-3
ВЭ – водная эмульсия
ГК – β-1,3-глюкан
Е – оптическая плотность
ЖК – жасмоновая кислота
ЗСС – защитно-стимулирующий состав
МДА – малоновый диальдегид
ПОЛ – перекисное окисление липидов
р. ж. – рабочая жидкость
СК – салициловая кислота
ТБК – тиобарбитуровая кислота
ФСК – фенилсалицилат (фениловый эфир салициловой кислоты)
ФСА – фотосинтетический аппарат
Хл – хлорофилл
АzА – azelaic acid
С – concentration
G3P – glycerol-3-phosphate 
Hx – hexanoic acid 
LOX – lipoxygenases 
L-Pip – L-pipecolic acid
MSB – sodium menadione bisulfate 
NPR1 – nonexpressor of pathogenesis-related genes 1
OGs – oligogalacturonides
PABA – para-aminobenzoic acid
PRI – plant resistance inducer 
PR-гены – рathogenesis  related gene 
SAR – systemic acquired resistance 
VOCs – volatile organic compounds

ВВЕДЕНИЕ

Рост среднемировой урожайности основных сельскохозяйст
венных культур, продолжавшийся всю вторую половину ХХ века, в начале нового тысячелетия практически прекратился, несмотря на то, что с 1980 г. объем применения химических пестицидов увеличился более чем в 2 раза и продолжает расти [1]. Во 
всем мире ежегодно используется примерно 2 млн тонн пестицидов. Основными странами-поставщиками, количество которых быстро растет, являются Китай, США и Аргентина. Темпы 
роста глобального рынка химических средств защиты растений 
в краткосрочной перспективе оцениваются в 3–5 % ежегодно [2]. 
По прогнозам специалистов, начиная с 2020 года глобальное использование пестицидов может составить до 3,5 млн тонн в год 
[3]. Хотя пестициды очень важны для растениеводства, широкое 
их использование может иметь серьезные последствия из-за их 
биомагнификации и неприродного происхождения. Различные 
пестициды прямо или косвенно загрязняют воздух, воду, почву 
и общую экосистему, что создает серьезную угрозу для здоровья 
и жизни людей. 

Кроме того, существенным недостатком традиционных пе
стицидов является их неспособность защитить растения от абиотических стрессов. Между тем потери от стрессовых факторов 
на таких культурах, как пшеница, ячмень, кукуруза, соя, сорго, 
овес, картофель, сахарная свекла оцениваются в 51–82 %, что значительно превосходит потери, вызванные болезнями и вредителями [4]. 

Решение проблемы защиты сельскохозяйственных растений 

от комплексного действия стрессовых факторов разной природы 
особенно актуально для Республики Беларусь с ее неустойчивым 
климатом. Это вызывает насущную необходимость изменения 
общей стратегии фитосанитарных технологий в сельскохозяй- 
ст венном производстве, а именно: усиления их экологической  
направленности при постоянном повышении адаптивных возможностей самих растений. Одним из наиболее перспективных 
направлений защиты сельскохозяйственных культур является 
индукция устойчивости к фитопатогенам и неблагоприятным 
факторам внешней среды с использованием так называемых индукторов [5], которые, помимо низкой токсичности, характеризуются полифункциональным эффектом, широким спектром действия в отношении различных растений и патогенов и низкой стоимостью. 

В качестве индукторов устойчивости может выступать ши
рокий круг веществ из большой группы структурно не сходных соединений органической и неорганической природы: вторичные метаболиты микроорганизмов (бактерий р. Bacillus, грибов р. Fusarium, симбиотрофных грибов-эндофитов, трутовых 
грибов и др.) и растений (брассиностероиды, флавоноиды, стероидные гликозиды, тритерпеновые и гидроксикоричные кислоты и др.), гетерополисахариды клеточной стенки грибов, гуматы торфа, микроэлементы, фенолы, системные фунгициды  
и др. [6]. 

В ГНУ «Институт биофизики и клеточной инженерии  

НАН Беларуси» изучены механизмы индукции защитных реакций в растительных клетках при патогенезе. В результате этих 
исследований разработаны иммуномодулирующие препараты 
нового поколения серии «Иммунакт» на основе природных метаболитов стрессового ответа растений при патогенезе (салициловой кислоты – «Иммунакт-СК», β-аминомасляной кислоты – 
«Им мунакт-АМК» и β-1,3-глюкана – «Иммунакт-ГК») и на их 
основе – новые методы защиты растений [7–9]. Эффективность 
применения препаратов «Иммунакт» изучена в лабораторных, 
вегетационных и производственных условиях на искусственном 

и естест венном инфекционном фонах при выращивании ряда 
зерновых, овощных и технических культур. В полевых условиях 
(на яровом ячмене и льне-долгунце), а также в условиях малообъемной гидропоники (на томате и огурце) доказана высокая 
эффективность новой технологии защиты растений, превышающая уровень стандартной технологии защиты и обеспечивающая получение стабильных урожаев высокого качества. Настоящая брошюра посвящена теоретическим и методическим аспектам использования иммуномодуляторов в сельскохозяйственной 
практике. 

1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНЫХ  
ИНДУКТОРОВ УСТОЙЧИВОСТИ РАСТЕНИЙ

К числу природных индукторов базовой устойчивости отно
сится группа молекул растительного происхождения, которые 
рас тения «узнают» как сигналы, свидетельствующие о присутствии патогенов. К ним относятся фрагменты пектина, кутина, 
целлюлозы, ксилозы и других собственных защитных полимеров, высвобождаемых при действии гидролитических ферментов (целлюлаз, кутиназ, пектиназ) патогенов или самого растения. 
Рецепторы растений способны узнавать собственные (эндогенные) молекулы, образующиеся в результате активности ферментов микроорганизмов. Ассоциированные с повреждением молекулы появляются, прежде всего, в апопласте и служат, как  
и неспецифические элиситоры микроорганизмов, индукторами 
базовой устойчивости. Образование таких эндогенных сигнальных молекул позволяет разрушенным или поврежденным клеткам передавать сигнал другим клеткам и тканям (или даже системно – всем органам растения) о повреждении. Следует отметить, 
что в настоящее время природные индукторы устойчивости растений являются предметом активных исследований в области 
борьбы с вредителями и болезнями растений из-за их универсальности, способности усиливать системную приобретенную 
устойчивость (systemic acquired resistance, SAR), общей низкой 
токсичности (табл. 1), что обеспечивает лучшую переносимость 
сельскохозяйственных культур и меньшее количество проблем 
со здоровьем человека, обычно связанных с традиционными стратегиями защиты.

Таблица 1. Некоторые природные индукторы и их эффекты на защитные механизмы растений  

[адаптировано по 16]

Индуктор
Растение
Вредитель
SA*
JA*
ET*
SAR
Защитные 

эффекторы

Укрепление 

клеточной 

стенки

Окислительный 

баланс

Гексановая кислота
Томат
Botrytis cinerea
+
+
+
Н/O
+
+
+

Арабидопсис
Botrytis cinerea
Н/O
+
Н/O
Н/O
+
+
Н/O

Томат
P. syringae
Н/O
+
Н/O
Н/O
+
+
Н/O

Тиамин
Рис,  

арабидопсис 

Грибные,

бактериальные 

вирусные инфекции

+
–
–
+
–
+
+

Рибофлавин
Арабидопсис
P. syringae
–
–
–
+
+
+
+

Томат
Botrytis cinerea
Н/O
+
–
+
Н/O
Н/O
–

PABA (параамино
бензойная кислота)

Перец
CMV,

Xanthomonas
+
–
Н/O
+
+
Н/O
Н/O

MSB (менадион  

натрия бисульфит  

или K3)

Арабидопсис
P. syringae

Н/O
Н/O
Н/O
–
+
Н/O
+

VOGs (летучие  

органические  

соединения)

Кукуруза, 

бобы,

арабидопсис 

Насекомые

Н/O
+
+
Н/O
+
+
+

OGs (олигогалакту
рониды)

Арабидопсис
Botrytis cinerea
–
–
–
–
+
Н/O
+

Азелаиновая кислота
Арабидопсис
P. syringae
+
–
–
+
+
Н/O
Н/O

Пипеколиновая  

кислота

Арабидопсис
P. syringae
+
Н/O
Н/O
+
+
Н/O
Н/O

Хитозан
Соя, томат,

кукуруза

Грибные,

бактериальные 

вирусные  

инфекции

Н/O
+
Н/O
Н/O
+
+
+

Colletotrichum sp.

Н/O
+
Н/O
Н/O
+
+
+

Xanthomonas
Н/O
+
Н/O
Н/O
+
+
+

Брокколи
P. f uorescens
Н/O
+
Н/O
Н/O
+
+
+

Примечание: (+) – активирует; (–) – не активирует; Н/О – не определено. 

SA*, JA*, ET* – образуются в зависимости от сигнального пути (+)  или не образуются (–). 

Фенолы играют важнейшую роль в укреплении клеточной 

стенки, а также проявляют антимикробную и антиоксидантную 
активность. Салициловая кислота (СК) – 2-гидроксибензойная, 
или фенольная  кислота (С6Н4(ОН)СООН). Название происходит 
от латинского salix («ива»), из коры которой она была впервые 
выделена. СК является наиболее изученным индуктором фенольной природы, который используется для повышения устойчивости растений к фитопатогенам. Ещe в 1979 г. Р. Вайт [10] 
отметил, что при формировании неспецифического адаптационного синдрома в клетках растения многократно увеличивается 
содержание СК, а обработка растений этим веществом активирует экспрессию защитных PR-генов (рathogenesis related gene) 
как минимум 9 классов и индуцирует развитие системной приобретенной устойчивости [10, 11]. С помощью трансгенных (салицилат-дефицитных) растений табака было отмечено, что обработка таких растений СК или ее структурными аналогами 
(метил-2,6-дихлоризоникотиновой кислотой и бензотиодиазолом) 
приводит к запуску устойчивости, сравнимой с уровнем контрольных растений [12, 13]. Таким образом, ключевая роль СК 
как индуктора устойчивости растений перестала вызывать сомнения [14, 15].

Витамины. Группа недавно успешно протестированных при
родных индукторов у Arabidopsis thaliana состоит из активных 
соединений с окислительно-восстановительными свойствами. 
Среди них тиамин (витамин B1), рибофлавин (витамин B2) и кверцетин – все они способны вызывать резистентность путем усиления чувствительности Arabidopsis к Pseudomonas syringae elici tors [16]. Это приводит к активации различных защитных 
свойств растений, таких как гиперчувствительный ответ, отложение каллозы и экспрессия защитных генов. В этих процессах 
взрыв H2O2, по-видимому, играет критическую роль, поскольку 
он действует как сигнал, запускающий весь отклик. Хотя регулятор экспрессии PR-защитных генов NPR1 (nonexpressor of patho ge nesis-related genes 1) также необходим для праймирования 
этими соединениями, механизм взаимодействия растений и патогенов, по-видимому, действует независимо от классических 

Доступ онлайн
174 ₽
В корзину