close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

904

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
А-ънчо
МОСКОВСКАЯ ОРДЕНА ЛЕНИНА
И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени К. А. ТИМИРЯЗЕВА
На правах рукописи
КОРЕЛОВ Василий Елизбарович
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ
КЛУБЕНЬКОВЫХ БАКТЕРИЙ,
СПОСОБСТВУЮЩИЕ ПРОЦЕССУ
ИНФИЦИРОВАНИЯ РАСТЕНИЯ-ХОЗЯИНА
Специальность 03.00.07 — микробиология,
03.00.12 — физиология растений
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
МОСКВА 1995
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6
Работа выполнена на кафедре микробиологии Московской
сельскохозяйственной академии им. К. Л. Тимирязева и
в лаборатории солевого обмена и солеустойчивости Института физиологии растений им. К. А. Тимирязева РАН
(г. Москва).
Научные руководители — доктор биологических наук, профессор В. К. Шилышкова, кандидат биологических наук
Г. Ф. Хайлова.
Официальные оппоненты — доктор биологических наук
В. И. Романов; кандидат биологических наук, ст. научный
сотрудник Б. И. Голод.
Ведущее учреждение — Московский государственный университет имели М. В. Ломоносова.
g
Защита состоится <jrf.. » марта 1995 г. в « . 7&
часов на заседании специализированного совета К 120.35.06
в Московской
сельскохозяйственной
академии
имени
К. А. Тимирязева по адресу: 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 49, Ученый совет ТСХА.
С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ ТСХА.
Автореферат разослан
$.$->
Ученый секретарь
специализированного совета —
кандидат биологических наук
фЭ<£&и1.~£<Я<'
S^-f^^i"
1995 г.
^« В. Мосина
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
'
•
'
'
• .
.
-
- 1
-
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
:
Актуальность. Не только по масштабности, но и роли в природе фиксация
аэота атмосферы относится к важнейшим биологическим процессам. Как источник
биологического азота для сельского хозяйства особое значение имеет симбиотическая аэотфиксация. К , настоящему времени изучены многие вопросы бобово-риаобиального симбиоза (Израильский с соавт., 1931 г.; Мишустин, Шильникова, 1871 г.; Доросинский, 1975 г.; Hardy, Burns, 1988). Вместе'с тем многие вопросы, •связанные с. процессом инфицирования, регуляцией и возможностя- •
ми усиления эффективности клубеньковых бактерий в отношении растения-хозяина, до сих пор не решены. Если на основании результатов генно-биологических
анализов стало очевидным, что между партнерами симбиоза, прежде чем они
войдут в контакт, происходит молекулярный диалог (Dudley, Long1, 1996; Тихонович, 1991), то все еще остаетсяIнеясным, как же влияют биологические осот
Оенности клубеньковых бактерий, выработавшиеся в процессе:эволюции, на процесс инфицирования и на процесс формирования симбиоза. ' ' " , - '. '
"•_. В связи с этим для решения данных вопросов было необходимо уточнить
возможности синтеза клубеньковыми бактериями гидролитических ферментов,
оценить роль флавоноидоа растения-хозяина В узнавании партнера симбиоза . и
роль экзополисахаридов (ЭПС) клубеньковых бактерий в формировании бобовориэобиального симбиоза...', • - ''
"
.
.
' •
' • Дель исследования: с позиции микробиологии и физиологии растений расv
смотреть роль гидролаз и-ЭПС рнзобий и роль флавоноидов растительного происхождения на первых этапах инфицирования, предопределяющих развитие эффек-.
тивного симбиоза.*
:.\
",' ' . • '• ; .'•'•
З а д а ч и и с с л е д о в а н и я : - >'•
'•'•' •. ,
, ..
'
••
"••.'...';
.
•
'
.
.' •
-. - изучить способность клубеньковых бактерий люцерны,.; люпина; гороха,
вики,• сои продуцировать.гидролитические ферменты'(пектинолитические и цел- .
люлолитич&ские);,
•.'""'•.
: • ' " . . ' • : ' •
ЦЕНТРАЛЬНАЯ
4 :-U С-:6ГУ,ОТ
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- 2 - определить роль флавоноидов в узнавании ризобиями растения-хозяина;
- выявить роль риаоОиальных ЭПС при образовании клубеньков у растенияхозяина.
Научная новизна. Впервье Еысоыэчувствительными методами Хенкина и Дингла показан низкий, но стабильный уровень пектинолитическои и целлюлоаолитичеокой активности у клубеньковых Сактерии. Можно полагать, что гидролитическая активность клубеньковых бактерий в природных условиях достаточно результативна в процессе внедрения клеток в ткань растения-хозяина.Хотя она и
невелика у чистых культур на питательных средах, в момент локального контакта ризсбий с клеточной стенкой корневого волоска в условиях почвы, она,
по-видимому, достигает уровня, вполне достаточного.чтобы клетки смогли проникнуть в ткань растения. Установлена разнокачественная роль растительных
флавоновдав с максимумами поглощения 215-235 и 255-275 км. Обнаружено влияние экзополисахаридов гомологичных штаммов на образование клубеньков у растения- хозяина.' Не подтвержден ранее установленный факт образования поевдоклубеньков у растении при обработке проростков только риаобиалышми ЭПС
(бее клеток). Вместе с тем выявленная стимуляция закладки боковых корней в
присутствии Н Ю может служить основанием для предположения о стартовой роли
ЭОС в заложении меристемы клубеньков, которая перерождается в меристему боковых корней в отсутствии микросимбионта.
Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены на
ипньокой научной конференции МСХА им.К.А.Тимирязева (Москва, 1992) и конференции "Биосинтез ферментов микроорганизмами (Москва, FMO, 1993).
Публикации. Основные результаты исследовании представлены в трех печатных работах.
Объем работы. Диссертация состоит из введения,
глав,
выводов,
содержит
страниц печатного текстз,
рисунков,
таблиц.
В списке литературы
наименования ( иэ них
зарубежные).
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- 3 Автор выражает искреннюю признательность заведующему лаборатории солевого обмена и солеустойчивости Института физиологии растений им.К.А.Тимирязева РАН (г.Москва) кандидату биологических наук, Ю.В.Балнокину,, научному
сотруднику Т.П.Ларьковой, ассистенту Т.А.Карепиной и всем сотрудникам кафедры микробиологии ТСХА и лаборатории солевого обмена и солеустойчивости ИФР
8а поддержку и консультации при выполнении данной работы. ','.
:
' ОБЪЕКТЫ и МЕТОДЫ ИСХЭДДОВАНИЙ
.'
'
Объекты исследовании: штаммы khlzobium melllotl 426a,! 87,132, 422 активные вирулентные, 26 -• вирулентный неактивный,- 3 4 - слабовирулентный
неактивный.СХМ-1, 1723/425а; Bradyrhlzobium luplni 359a, 368, 610; Bradyr' hlzobiian Japonicum 2496, 6346, 2490;: R. lepjminosarum 245, 250,' 0610," 1026
(эффективные для гороха). Получены иэ ВНИИ с/х микробиологии Санкт-Петербург, Г.Пушкин. . ,•>-'•-" ••; ; -" ." . . .*- : . . . - .
. ". • •
., Суммарную пектинолитическую- активность определяли интерферометрически
(Руклядьева,'Кретинина, 1968). Полигалактуронаануо активность определяли по.
увеличение количества восстанавливающих альдегидных групп методом Лифшица
(1967 г.) и вискоаимётрически. на вискозиметре . Освальда методом Фэреуоа
(Fahraeus, 1961). Пектинметилэстеразнув активность оценивали модифицированным методом Хыобела с соавт. .(Hubbell et al, 1978). -: • . • Изучение роли ризобиальных ЭПС.во взаимодействии с растением-хозяином ч
проводили на растениях гороха.(сорта Норд и Ульяновская). Растения выращивали на беэазотной питательной среде Lie (1969 г.) водная или агариэованная
(0,6Х агара) культуры. cUCR.leBuminosarum были получены Л.В.Косенко иэ института микробиологии и вирусологии им.Д.К.Ззболотного.УАИ.Киев. Схема опыта: инкубация трехсуточных проростков гороха в 0,4Х растворах ЭПС в течение
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- 4 1, 2, 4 иди 8 ч
Контролем служили проростки, инкубированные в течение тех
же отрезков времени в стерильнол воде,
а также проростки,
инокулированные
эффективными штаммами R legumincsarum 250 или 10*6 Для изучения ультраструктуры клубенька образцу из центральной части клубенька объемом - 1,0-1,5 мм
фиксировали по
Карновскому (C3rro\sky,
ультрамикротоме LKB-SSOO (Швеция)
1967)
Ультратонкие срезы делали на
Препараты просматривали в просвечивающем
электронном микроскопе JEM-100C4 ("КО" Япония),
при ускоряющем
напряжении
60 кВ и инструментальном увеличении 300 000"
Наличие фенолышх
R.melilotl
метрически
соединении
(штамм СХМ-1),
а
в
растениях
лпцерьы,
инокулирсванных
и «е корневых выделениях огределяли спектрофото-
областях спектра £20-460 нм
Фенольную природу определяемых
спектрофотометрически соединении подтверждали цветной реакцией Фолина-Денис а (Запрометов, 1971).
РЕЗУЛЬТАТЫ ОПЫТОВ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Пектинолитическая активность клубеньковых бактерии
Пектинолитическая
активность методом Рухлядьевой и Кретининои (1968 г ) была выявлена
только
у контрольных типично почвенных культур (Pseudomonas p u t l d a , E r w i m a h e r b i cola,
2-х
Aerobacterium).
суток
Ни у одного штамма клубеньковых бактерии в возрасте
(быстрорастущие) и 5-и (медленнорастущие) пектинолитическая ак-
тивность не была установлена
Вместе с тем,
у 2-недельныл к\льт,р R.mell-
l o t i (штаммы 67, 123) пектинолитическая активность оказалась равной 15
ц.е.
Методы Лифшица(1967 г . ) и вискоаиметрическии по Фэреусу для определения полигалактуроназнои активности и метод Смита для определения пектинметилэстеразнои активности также не дали положительных результатов,
у всех 17 куль-
тур выявлены нулевые показатели. Подобные данные получены А Шатта (1S75 г . ) .
Исследования с
использованием более чувствительных метсдпв ' h e n k m e t
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- Б a l , 1971j Dinffle-et a l , 1963) дали иные результаты. Чашечным методом Хенкииа пектинолитическая активность выявлялась четко, хотя и Сила весьма слабой
(тайл.1)..
При выявлении аон гидролиза методом Дингла (Dingle e t a l , 1963)наивыошая активность была обнаружена во фракции, полученной о использованием 60Х
концентрации сульфата аммония, в первой фракции ( от О до 207. концентрации) '
она выявлялась лишь в виде следов. Пектинолитическая активность не коррелировала
со отепеныо эффективности штаммов.
Малоэффективные штаммы R.mell-
l o t i 26 и 34 характеризовались практически такой же ферментативной активностью- как и эффективные. '.
•
.
'
.
, Проверка пектинолитической активности в динамике развития-культур показала,
что усиление активности о возрастом наблюдается не у всех штаммов.
Более того,
у некоторых она даже снижается (например, у R.melilotl
CXM-1,
B.lupinl 368 она снизилась почти в два раза на 10-е сутки у первых и 15-е у
вторых).
• • . ' • .
Цедлюдолитическая активность
клубеньковых
бактерий.
При определении
целлюлолитической активности методом Дингла (Dingle e t al,1963) ни у одного
из
исследованных 17 штаммов не выявлено сколь-либо
видимых зон
гидролиза
на чашках с агариэованной средой, содержащей или целлюлозу, или целлобиозу.
Аналогичные
результаты
(Molina e t ' a l ,
1979):
для • R.mellljti• получены в'опытах Молина с соавт.
'
\ .
.'•..-.•.
••"-.'•"•
, ' Однако, применив методику диализа супернатантов, полученных из центрифугированных культур, • обработанных эатем УЗ (Molina e t a l ,
1979),
у ряжа
супецнатантов гидролитическую активность удалось обнаружить-(табл.2).
•Влияние риэоСиалышх
ЭШ на образование клубеньков растениями гороха,
,В исследованиях.Л.В.Косенка (1991- г.) установлено, что инкубация- проростков
гороха
с препаратами' ЭПС R.legminosarum bv.vjceae вызывает образование
мелких, С&дщ клуйевдков. на корнях неинокулированных растений гороха.*.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- 6 Таблица 1
Пектинолитнческая активность клубеньковых бактерии (5 повторностеи)
Культура
Зоны гидролига (мм)
R.melllotl 2в
R.meliloti 132
R.mellloti 87
R.mellloti 422
R.melilotl 34
R.mellloti 1723
R.mellloti 425a
R.melilotl CXM-1
B. luplnl 3S5
B. luplnl 36a
2.8
11,4
0
5.4 •- 3,0
5.2 4- 2.3
8.4 ± 2.5
U.4 t 1.9
7.8
1,6
8,4 X 1.1
11,4 t.1.6
10.2 t 1.6
Культура
Зоны гидролиза (мм)
7,6 4*
6,8 «6,6 412.4 t
8.0
10.4 t
12,0 t
24.6
18,2 t
В lupini 610
R leeinninosarum 245
R leffuminosarum 250
R.leguminosarum 0610
B.japonicum 6346
B.japonicum 2490
В japonlcum 2496
P.putida B-34
E.herblcola B-73
l.S
2.2
2,3
1,6
2.0
2,6
1,0
2,7
1.6
Таблица 2
Цедлюлолитическая активность клубеньковых бактерии ( 5 повторностеи)
Культура
Зона гидролиза
(мм)
R.melilotl 26
R.melilotl 132
R.mellloti 132 (2-нед)
R.meliloti 87
R.melilotl 87 (2-вед)
R.mellloti 422
R.mellloti 34
R.meliloti 1723
R.melilotl 425a
R.meliloti CXM-1
B.luplnl 395a
7,8 £ 2.5
О
0
7,8 ± 0,8
7,6 + 1,5
7,6 • 2,2
7,0 i-0,5
7,4 i 1,1
6,6 t 1,5
9,0 + 2.0
15,0 t 1,9
Культура
Зона гидролиза
(мм)
B.lupini 368
В luplnl 610
R.lesuminosarum 245
R.leeuminosarum 250
R.leffumlnosarum 0610
B.japonicum 6346
B.japonicum 2490
B.japonicum 2496
B.japonicum 2496 (2-нед)
P.putida B-34
E.herblcola B-73
14,4 t
14.6 ±
4.8 i
4.6 s
6.4 i
15,2 i
4,8 t
6,4 i
6,8 i
33,0 £
24,2 t
1,2
1.8
1,1
2,3
2,2
2.0
1.7
0,9
0,8
3,4
2,2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- 7 . Поокольку на растениях, не обработанных ЭПС, • клубеньку отсутствовали', а в
опытном варианте они имели дефектный вид и не фиксировали азот, было сделано заключение, что экзополисахариды гомологичных клубеньковых бактерий обладают.самостоятельной биологической активностью и способны бее микросимбионта индуцировать образование псевдоклубеньков. С целью выяснения, какие же
структуры образуются на корневой системе растений при действии риэобиальных•
экаопалисахаридов в отсутствии клубеньковых бактерий были проведены опыты в;
стерильных условиях, где проростки гороха инкубировали с ЭПС выссковирулентных ризобий гороха (штаммы 248 и 97) в течение 4 ч. Образования псевдоклубекьков в этих условиях не наблюдалось, несмотря на то,что в опытах Л.В.Косенко (1991 г.) именно эти препараты ЭПС вызывали обильную нодуляцию в условиях перчаных полустерильных культур. Причиной атому может быть продолжительная (4-часовая) инкубация проростков гороха в растворах ЭПС, поскольку
ранее Л.В.Косенко было установлено, что в подобном случае число образуемых,
клубеньков резко снижается и составляет всего 5-13Х по сравнению с контро! лем (добавление ЭПС в момент инокуляции). Возможно также и другое объяснение: затрудненность образования клубеньков в агаровом геле. Вместе с тем в
этом опыте был отмечен, факт усиления обраэсваия боковых корней (табл.3).
Феномен усиленного образования дополнительных боковых корней говорит о том,
что под действием риэобиальных ЭПС ь корнях гороха происходит стимуляция'
ростовых процессов. При обычной.инокуляции^между клубеньковыми бактериями и
,растеием-хоэяином идет интенсивный обмен сигналами (Solhelm, 1975; Bhagwat,
Tohtvas, 1984), в результате которого на первом этапе установления симбиоти-,
ческих взаимоотношений в корне.формируются.зоны роста клубеньков.Возможно,'
усиление. закладки боковых ' корней'под действием ЭПС является результатом
инициации заложения меристемы клубеньков,, которая перерождается в меристему
боковых корней в отсутствии микросшлбионта. 8 полустернльном опыте (водная
культура), несмотря на жесткую поверхностную стерилизацию семян; происходи-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- 8 Таблица 3
Влияние ЭПС R.leffuminosarum на рост боковых корней растении гороха
Соковые
Варианты
кол-во
Контроль
(вода)
ЭПС,штамм 97
Контроль
(вода)
ЭПС,штамп
243С
иассз растении
корни
X к контр.
сырая масса,иг
X к контр.
9,4 ± 2,9
100
1378 ± 4.0
100
24.1 ± 7,4
256
1163 t 3?
84
29.1 t 1,53
100
1713 £ 479
100
37.1 ± 1.75
128
1646 -t 546
96
Таблица 4
Образование клубеньков у небактериаованных
растении гороха, обработанных ЭПС
Показатели
Контроль
вода-8 ч
Варианты
Штамм
ЭПС-31
ЭПС-31
250а
1ч
2ч
Количество клубеньков на одно растение
'67,9
49,6
Масса клубеньков ва одно
растение, иг
174.3
Масса одного
клубенька, мг
3,01
ЭПС-31
В ч
40,6
49,9
57,2
205.6
140,1
177.0
188,9
4,15
3.45
3,65
3,30
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- 9 ло споитанное эзражение проростков ризобиями (табл.4)
Как видно из тчОл.4,
число клубеньков, спонтанно возникающих на корнях гороха,
увеличивалось
с
увеличением экспозиции гророотков в растворах Ш С . При 8-часовои экспозиции
в растворе
Н Ю их число приблизилось к контролю,
размеры клубеньков также
О ш т близки.
Элеггр^нн-чикроскопическ/е исследования клубеньков в-недельных
расте-
нии показам, что все клуРекьк/, независимо ст варианта,были заполнены сформировавшимггя, плотно расположенными бактероидами Ео всех клетках клубеньковой ткани всех вариантов выявлялись ЗПР,
митохондрии,
доля
бактероидов
достигала 90-S5* (визуально). В бактероидах четко просматриваются клеточная
стенка, цитоплаэматическая мембрана,
цитоплазма
Во
многих Сактероидных
гранулы полифосфата.
пени развития
зона нуклеоида,
электроннопрозрачная
клетках встречаются
электронноплотные
Отличия между вариантами проявляются в отношении сте-
перибактероидных пространств, которые в
наибольших размерах
характерны для контрольных вариантов (ЭПС 8 ч ) , в наименьших - в вариантах
со штаммом 250 и с ЭПС-1 ч и ЭПС-2 ч
Экскреция фенольных
соединений
как ответная реакция растения-хозяина
на инокуляцию Rhlzoblum и солевой стресс
соединении
в
корнях
Определение содержания фенольных
и корневых выделениях люцерны показало,
что в наших
объектах содержатся соединения со спектрами поглощения в областях: 215-235,
255-275
и
415-440 км (в последнем случае в небольших количествах).Извест-
но,что аона поглощения фенолъными соединениями находится в пределах 220-460
ни (Запрометов,1971). Содержание фенольных соединении в корнях инокудированных и неинокулированных растении было практически одинаково и мало изменялось в динамике и под влиянием засоления
В корневых экссудатах неинокули-
рованных
поглощения в области
растении соединения со спектром
215-235 ни
отсутствовали на пресной среде и появлялись при солевом стрессе. У инокулированных растении, напротив, соединения с таким спектром поглощения обнару-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- 10 живалиоь в корневых выделениях в достаточно заметных количествах и на пресной среде. Их особенно много выделялось в первые 2 ч после инокуляции ризо. Оиями. Солевой стресо усиливал экскретирование корнями инокулированных проростков соединений, поглощающих в этой области спектра.'Соединения со спектром поглощения в области 255-275 нм обнаруживались лишь в корневых выделениях инокулированных проростков. Особенно интенсивно они выделялись в первые 2 ч инокуляции. Содержание соединений со спектром поглощения в облао- .
ти 415-440 нм в корнях инокулированных проростков было невелико и мало изменялось под влиянием солевого стресса и в динамике. В корневых выделениях
их содержалось еще меньше. . .
*.
Большая скорость выделения соединений со спектрами- поглощения в областях 215-235 и.255-275 нм в первые 2 ч после инокуляции по сравненио с последующими сроками заставляет предположить, что растения довольно быстро реагируют на появление в ризосфере микросимбионта. Это предположение подтверждается тем, что соединения со спектрами поглощения в областях 215-235
нм и 255-275 нм в корневых выделениях обнаруживались уже через 30 мин после
инокуляции. Степень выделения таких соединений увеличивалась в течение пер-'
- вых двух часов после инфицирования (рис. .1 и 2). - ... •. •• ,
,
."''..
Цветная реакция- Фолина-Дениса подтвердила фенольную природу, соедине- -.ний, выделенных корнями. Фенольные соединения с такими спектрами поглощения
относятся к группе флавоновдов (Запрометов, .1971'). Полученные различия в интенсивности выделения.флавоновдов с разными спектрами.поглощения под'вли-;
янием инокуляции и засоления позволяют высказать мнение о различных функциях этих флавоновдов. Поскольку выделение флавоновдов со спектром поглоще--,
ния в области. 215-235 нм усиливалось, как под влиянием инокуляции, так и под"
влиянием солевого стресса, надо полагать, что экскреция этих фенолов ; явля- -,
ется ответной реакцией на стресс вообще.. В то же время, выделение соедине-'
ний со спектром поглощения в области 255-275 нм происходило только в. вари-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- п-
-инскулирсванные рьстения,
выращиваемые на гресне ft
растения.
=.я на питательной гр.'др о 0,55 NaCl
*-«-Ьеинок\лирсванны» растения, вырициваниыв на пресной среде
pi неинскулированные растевреия.ч
'—' ния, вырлоишаемыц на среде
С 0.5Х NaCl
РИС.1 и 2
Действие инокуляции и засоления на экскрецию флзвоноидов
корнями люцерны Поглощение в области спектра. 1- 215-CJ5 нм, 2- £55-275 нм.
анте
с инокуляцией
ризо01шми
По всей вероятности,
служат люцерне сигнальными молекулами
эти (эго) соединения
при ее взаимодействии с рнзойиями.
Следует отметить, что усиление экскреции флавоновдов наблюдалось лишь
в ограниченный отрезок времени - с О до 4 ч после инокуляции проростков.Так
же как и соя (Sueamuta, Fakanl,
ноиды,
содержащиеся в корнях,
тельствует
наличие
1993),
проростки люцерны
выделяли флаво-
а не синтеаировали их de novo, о чей свкде-
этих соединении в корнях неинокулированных проростков,
и быстрое проявление экскреции после стрессовых воздействии. Очевидно,
вы-
деление сигнальных молекул в течениие 4-часового отрезка времени было достаточный для узнавания друг друга симбиотическими партнерами.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- 12 Как мы видим, на рис.1, солевой стресо вызывал у инокузированнык растений
усиление экскреции фенолов со спектром поглощения в области 215-235 нм, а у
неинокулированных эти вещества начинали выделяться при солевом стрессе. В
этой'связи возникает вопрос, участвуют ли фенольные соединения в процессах
защиты растения от засоления. С этой целью было проведено сравнительное
изучение содержания фёнольных соединений в органах солеустоичивои люцерны и
ее исходного сорта (менее солеустойчивого). Растения, инокулированные штам-'
мом СХМ-1, выращивали в течение б недель в водной культуре. В табл.Б приведены данные, характеризующие рост люцерны двух типов и формирование у них
симбиотической системы. Как видно иэ табл.5, клон 124 обладал большей соле-.
устойчивостью, чем сорт Хивинская, от которого он был получен, о чем свидетельствовало более слабое снижение массы растений, числа и массы клубеньков
под действием заселения.. При количественном определении фёнольных соединений выявлены некоторые различия в реакции на засоление у солеустоичивои лю, церны и ее исходного сорта (табл..8), Так, содержание всех групп флавоноидов
в корнях и листьях у солеустойчнвой люцерны не изменялось при выращивании
на засоленной среде."У сорта Хивниеиая наблюдалось резкое снижение содержания фенолов в листьях, а также некоторое снижение содержания фенолов о максимумом поглощения в области 215-235 нм и в корнях..- Полученные результаты
не совпадают с некоторыми данными, имеющимися • литературе (Достанова,1986;
Кигавев, 1989)." Эти различия, возможно,* обьясвдются тем» что в условиях нашего опыта растения подвергались не солевому стрессу-,. как в опытах, указанных авторов, а долговременному воздействию соли (в недель),, как неблагоп-риятного фактора внешней среды. И в этих условиях бол®е еоаеустойчивый тип
люцерны поддерживает баланс фенолов, а несолеустойчивый был неспособен поддерживать его на уровне, который характерен для пр#сной среды. ..;'•_•• ' .
На'пресной среде количественный и качественный состав фенолов исходно-'
го сорта и клона были практически одинаковы.•Те и другие растения характе'
'
.
'
•
•
'
• • •
'
'
•
•
v
•
•
'
,
•
•
•
•
'
•
.
'
•
•
'
"
.
,
•
:
.
'
•
•
•
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- 13 Таблица 5
Влияние засоления среды на рост и формирование симбиотической
системы у двух типов люцерны
Вариант
контроль (вода)
0.5Z NaCl
Сырая пасса Сырая масса
надземной
корней, г
части растекия, г
Количество
клубеньков
Сырая масса
клубеньков
(суммарная),иг
сорт
Х И В И Н С К А Я
2,77*0,11
2,81 S0.18
22/2
0,72 £0,067
1,03 £ 0,062 15^0,7
контроль (вода) 1,51 -* 0.03
0.5Х NaCl
1,67 Л 0,03
КЛОН- 1 2 4
1,86 ± 0 . 0 7
1.26 X 0.08
2П5.7
20*2
S8 ± 0 , 1 6
36 i 0,4
76 ± 0,3
67 i 0.3
,
Таблица 6
Спектральные характеристики соединении, содержащихся в органах
6-недельных растении люцерны с разной степенью солеустоичивооти,
оптическая плотность, ни
Вариант
215-235
255-275
сорт
контроль (вода)
0.5Х NaCl
контроль(вода)
0.5Х NaCl
Х И В И Н С К А Я
дис^ья
3,74+0,6
3.04 •: 0,20
1,98 i 0.20
1,08 * 0,11
корни
3,00 i 0,30
1,77 i 0,24
2,48 i 0,25
1,63 t 0.16
415-440
КЛОН-
3,61 t- 0,31
1,06 * 0.1
0,09 £ 0,01
0.09 - 0,01
124
ЛИСТЬЯ
контроль (вода)
О.БХ NaCl
3,18 t 0,35
3,35 г 0,35
контроль(вода)
0.5Z NaCl
2,39 г 0,24
2,48+0,25
1.93
0.52
корни
1,36
1,53
t 0,19
* 0,20
2,16 i. 0,21
3,82 * 0,38
t 0,14
Г 0,15
0,04 А 0,01
0,08 -£.0,01
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
риэовались ничтожно малым содержанием в корнях фенолов, имеющих максимум ,
поглощения в области 416-440 нм, и большим количеством этих соединений в
л и с т ь я х .
.•'
-
"• _ *
"
•"'.-.-•
••'_ '•"•..
. . . ' . . . . . - Л • ' , / .
._
Итак, полученные нами результаты дают основание предполагать, . что фенольные соединения (вероятно, флавоноиды) участвуют во взаимодействии растения-хоаяина р клубеньковыми бактериями, играя роль сигнальных молекул." '
. Кроме того, вовможно, фенолы (шах поглощения 215-235 нм) выполняют защитную,'
роль при засолении среды. Не исключено, что соединения с максимумом поглощения а областях 215-235 нм и 410-440 нм играют важную роль в метаболизме
люцерны, поскольку подавление роста на засоленной среде сопровождается снич
жением их содержания в листьях люцерны.'
. . '• . •
•'•:
•••',••'•
:
-•'.
. в ы в о д ы
-•
•
;,'
• '.•'•..•' .
.
.•
'.•'..--'• ,
1. Установлено, что уровень пектинолитической активности клубеньковых ,
бактерий настолько низок, что выявляется лишь при использовании высокочувс-' :
твительных методов (Dingle et al, 1963; Henkin et al,' 1974). Пектинолитическая активность.определяется индивидуальными особенностями штаммов: у К..
mellloti (штаммы 26, 132, 87, 422, 34, 1723. 425а. С О О М ) эоны гидролиза.(
по методу Хенкина) колеблются в пределах 0-11,4 мм; B.lupini (395,368, 610)
- 7,6-11,4 мм; R. leeuiriinosaruni (245. 250. 0610) -.6,6-12,4 мм; B.japonloum
(6346, 2490. 2496) - 8,0-12,0 мм и зависит от динамики развития культуры.
>• 2. Применение высокочувствительного метода (Molina et ( al, 1979) поэво-ч
лило выявить зоны гидролиза целлюлозы и целлобиозы у ряда штаммов клубеньковых бактерий. Целлюлолитическая активность зависит от штаммовых особен- ;
костей; риэобий и не эзвисит от возраста культур., У R.meliloti (штаммы 26,. \
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
- 15 132, 87, 422, 34, 1723, 425а, СХМ-1) зоны гидролиза целдшюзы варьируют в
пределах 0-9,0 ш; В luplnl (395з. 368, 610) - 14,4-15,0 им; R.letfumlnosarum (246, 250.0610) - 4,6-6.4 мм; В Japonlcum (6346, 2490, 2496) - 4,9-15.2
ш
3. Устансзл- а возможная роль растительных (на примере люцерны) флавоноидов (спектр поглощения в области 25<5-2"6 нм) в узнавании микропартнера
(R mellloti) гимбисаа. алавонслы, для которых характерен спектр поглощения
в области 215-235 нм, возможно, участвует в защите растения от засоления.
4. Н^амсжность образования гсевд::^, 'альков у гороха под дейотвием риэобиадьных Ш С в стерильных условиях нч подтверждена Вместе с тем показано, что ЭПС усиливают оСрааование Соковых корней на корневой системе растений гороха как в стерильных, так и нестерильных условиях.
5. Обработка риэобиалышми Ш С проростков гороха в модельных опытах
приводит к уменьшению перибактероидных пространств в симбиосомах, последнее
коррелирует с эффективностью симбиоза.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
.
:
•
• -
1 6
-•
• •.
•
;
По материалам диссертации опубликованы следующие работы:.
1. Корелов В.Е., Шильникова В.К.. Гидролааы клубеньковых бактерий. Теаисы докладов по материалам конференции '"Биосинтеа ферментов микроорганиамами", 26-2? октября 1993 г., РАН, Российское микробиологическое общество.
Москва,
1993, стр.75.
..'•"".'
•• ,
•
2. Корелов В.Е.' Гидролитическая активность клубеньковых бактерий. Иэвестия ТСХА, 1994, вып.1, стр.135-138.
. ".
'
• •. •
3. Калинина Е.Б., Хайлова Г.Ф., Ма^ин В.В., "Корелов В.Е., Шарикова
Л.А. Экскреция фвнольных соединений как ответная реакция люцерны на инокуляцию Rhizoblum meliloti и солевой стресс.• 9-й Еаховский коллоквиум по;
аэотфиксации. Тезисы докладов ОНТИ ПНЦ РАН. Пущино, 1995, стр.41.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Объем 1 п т
Заказ 194
Тираж 100
Типография Московской с к академии им К А Тимирязева
127550, Москва И 550, Тимирязевская ул, 44
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
5
Размер файла
686 Кб
Теги
904
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа