ВЛИЯНИЕ ФУЗАРИЕВОЙ КИСЛОТЫ НА КОМПОНЕНТЫ ПРО- И АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМ СУСПЕНЗИОННЫХ КЛЕТОК КАРТОФЕЛЯ С РАЗНОЙ УСТОЙЧИВОСТЬЮ К FUSARIUM SOLANI
Main Article Content
Authors
О.В. Чебоненко
РГП «Институт молекулярной биологии и биохимии им. М.А. Айтхожина», г. Алматы
О.А. Сапко
РГП «Институт молекулярной биологии и биохимии им. М.А. Айтхожина», г. Алматы
А.Ш. Утарбаева
РГП «Институт молекулярной биологии и биохимии им. М.А. Айтхожина», г. Алматы
Abstract
Фузариевая кислота (ФК) – неспецифический токсин, продуцируемый многими видами Fusarium, являющихся причиной заболевания большого числа растений. Образование активных форм кислорода (АФК), так называемый «окислительный взрыв», является одной из наиболее характерных ранних реакций растений на заражение. Известно, что многие неспецифические фитотоксины индуцируют генерацию АФК, и во многих случаях развитие симптомов болезни может быть объяснено этим механизмом. Действие ФК на антиоксидантную систему показано для ряда растений. В проведенном ранее исследовании нами было показано, что ФК, наряду с хорошо известным токсическим действием на клетки, в токсичной и нетоксичной дозах индуцировала компоненты про- и антиоксидантных систем суспензионных клеток картофеля и могла выполнять сигнальную (элиситорную) функцию. Целью данной работы было изучить влияние ФК, в токсичной и нетоксичной дозах, на компоненты окислительного стресса и активность антиоксидантных ферментов в суспензионных клетках картофеля S. tuberosum с контрастной устойчивостью к грибу F. solani.
Для работы использовали суспензионные культуры клеток, полученные из растений сортов Аксор (относительно устойчивого) и Санта (чувствительного). ФК добавляли в суспензию клеток на стадии лаг-фазы, через 3 суток после их пересадки на новую среду. Показатели про- и антиоксиданных систем замеряли в клетках и среде культивирования, используя соответствующие методики спектроскопического анализа. В работе показано, что ФК индуцировала генерацию перекиси водорода, процессы ПОЛ и модулировала активность антиоксидантных ферментов в суспензионных клетках картофеля с контрастной устойчивостью к F. solani. Эффект влияния зависел от исходной устойчивости клеток. Уровень генерации про-оксидантов, вызванной добавлением токсина, был выше у клеток чувствительного сорта. В чувствительных клетках ФК преимущественно индуцировала внеклеточные формы супероксиддисмутазы, вызывала быструю обратимую индукцию каталазы и аскорбат-пероксидазы на ранней фазе стрессового ответа. В клетках устойчивого сорта токсин на этой фазе активировал цитоплазматические формы супероксиддисмутазы, ингибировал активность внеклеточных и цитоплазматических форм каталазы и индуцировал аскорбат-пероксидазу на поздней адаптивной фазе ответа. Сделан вывод, что ФК вовлечена в АФК-сигналинг и регуляцию активности антиоксидантных ферментов, в числе других факторов, определяющих характер взаимодействия (совместимое - несовместимое) в системе S. tuberosum.- F. solani.
Keywords
картофель, культура клеток, устойчивость, фузариевая кислота, перекись водорода, перекисное окисление липидов, антиоксидантные ферменты
Article Details
References
Bacon C.W., Porter J.R., Norred W.P., Leslie J.F. Production of Fusaric Acid by Fusarium Species // Applied and Environmental Microdiology. – 1996. – Vol. 62. - P. 4039-4043.
D’Alton A., Etherton B. Effect of Fusaric Acid on Tomato Root Hair Membrane Potentials and ATP Levels // Plant Physiol. – 1984. – Vol. 74. - P. 39-42.
Билай В.И. Фузарии. - Киев: Наукова думка, 1977. - 441 с.
Аверьянов А.А., Лапикова В.П., Лебран М.А. Тенуазоновая кислота, токсин возбудителя пирикуляриоза, индуцирует болезнеустойчивость и продукцию активных форм кислорода в растениях риса // Физиология растений. -2007. - Т. 54, №6. - С. 841–846.
Torres M.A, Jones J.D., Dangl J.L. Reactive oxygen species signaling in response to pathogens // Plant Physiol. - 2006. - Vol. 141. - P. 373–378.
Foyer C.H., Noctor G. Redox regulation in photosynthetic organisms: signaling, acclimation, and practical implications // Antioxid. Redox Signal. - 2009. - Vol. 11. - P. 861-906.
Колупаев Ю.Е., Карпец Ю.В., Обозный А.И. Антиоксидантная система растений: участие в клеточной сигнализации и адаптации к действию стрессоров // Вестник Харьковского национального аграрного университета. Серия биология. - 2011. – Т. 1(22). - С. 6-24.
Kuzniak E. Effect of Fusaric Acid on Reactive Oxygen Species and Antioxidants in Tomato Cell Culture // J. Phytopathology. - 2001. - Vol. 149. - P. 575-582.
Bouizgarne B., El-Maarouf-Boutenau H., Frankart C., Reboutier R., Madiona K., Pennarun A.M., Monestiez M., Trouverie J., Amiar Z., Brian J., Brault M., Rona J.P., Ouhdouch Y., Hadrami I.E., Bouteau F. A. Early physiological responses of Arabidopsis thaliana cell to fusaric acid: Toxic and signaling effects // New Phytologist. - 2006. - Vol. 169. - P. 209-218.
Сапко О.А., Утарбаева А.Ш., Макулбек С. Влияние фузариевой кислоты на про- и антиоксидантные свойства суспензионной культуры картофеля // Физиология растений. - 2011. - Т. 58, №5. - С. 828-835.
Gay C., Collins J. and Gebicki J. M. Hydroperoxide Assay with the Ferric–Xylenol Orange Complex // Analytical Biochemistry. - 1999. - Vol. 273. - P. 149-155.
Жиров В.К., Мерзляк М.Н., Кузнецов Л.В. Перекисное окисление мембранных липидов холодостойких растений при повреждении отрицательными температурами // Физиология растений. - 1982. - Т. 29. - С. 1045-1052.
Aebi H. Catalase in vitro // Methods Enzymology. - 1984. - Vol. 105. - P. 121-126.
Nakano Y., Asada K. Hydrogen peroxide is scavenged by ascorbate-specific peroxidase in spinach chloroplasts // Plant Cell Physiol. - 1981. - Vol. 22. - P. 867-880.
Beauchamp C., Fridovich J. Superoxide Dismutase: Improved Assays and an Assay Applicable to Acrylamide Gels // Anal. Biochem. - 1971. - Vol. 44. - P. 276-287.
Gapillout I., Milat M.L, Blein J.P. Effect of fusaric asid on cells from tomato cultivars resistant or susceptible to Fusarium oxysporum f.sp.lycopersici // Eur. J. Plant Pathol. - 1996. - Vol. 102. - P. 127-132.
Jullien M. Effect of the Fusarium sp. toxins and selection of crude toxin resistant strains in mesophyll cell cultures of Asparagus officinalis // Plant Physiol Biochem. - 1988. - Vol. 26. - P. 713-721.
Scandalios J.G. Oxidative stress: molecular perception and transduction of signals triggering antioxidant gene defenses // Braz. J. Med. Biol. Res. - 2005. - Vol. 38. - P. 995-1014.
Тарчевский И.А. Сигнальные системы клеток растений. - М.: Наука, 2002. – 294 с.
Desikan R., Neill S.J., Hancock J.Т. Hydrogen peroxide-induced gene expression in Arabidopsis thaliana // Free radical biology and medicine. - 2000. - Vol. 28, №5. - P. 773-778.