Вісн. Харків. нац. аграрн. ун-ту. Сер. Біологія, 2018, вип. 1 (43), с. 46-56


https://doi.org/10.35550/vbio2018.01.046




ВПЛИВ ЕКЗОМЕТАБОЛІТІВ МІКРОМІЦЕТІВ РОДУ FUSARIUM НА РОСТОВУ РЕАКЦІЮ І АКТИВНІСТЬ ПЕРОКСИДАЗИ У ІЗОГЕННИХ ЗА ГЕНАМИ VRN ЛІНІЙ ПШЕНИЦІ В УМОВАХ IN VIVO ТА IN VITRO


О. О. Авксентьєва1, 2, Н. В.Терентьєва1

1Харківський національний університет ім. В.Н. Каразіна
(Харків, Україна)
2Київський національний університет ім. Тараса Шевченка
(Київ, Україна)


Вивчали відповідь моногеннодомінантних ізогенних за генами VRN ліній (NILs) пшениці м’якої, створених у генофоні сорту Миронівська 808, на дію екзометаболітів (культуральних фільтратів – КФ) штамів видів Fusarium oxysporum та Fusarium moniliforme у системі in vivo та in vitro. У вегетаційних дослідах (in vivo) досліджували фітотоксичну дію КФ на листки рослин, їх вплив на ростові процеси та активність пероксидази. У культурі in vitro визначали ріст калюсів за ростовим індексом (РІ), їх морфологічні та цитологічні  показники і активність пероксидази. Встановлено, що лінії VRN-A1a та VRN-D1a, які швидко розвиваються, за всіма показниками як in vivo так і in vitro проявляють більший рівень реакції на вплив КФ штамів обох видів фузаріїв, ніж лінія VRN-В1a і сорт з уповільненим розвитком. Рівень прояву цієї реакції в усіх ліній на дію КФ у культурі in vitro був аналогічний тому, що проявлявся in vivo. Отримані результати дозволяють припустити, що гени VRN опосередковано беруть участь у формуванні стійкості до екзометаболітів роду Fusarium, а культура in vitro є адекватною системою для дослідження ефектів конкретних генів (зокрема VRN) на перебіг стресових реакцій у рослин пшениці.


Ключові слова: Triticum aestivum, Fusarium oxysporum, Fusarium moniliforme, гени VRN, NILs, калюсна культура, фітотоксичність, ростовий індекс, пероксидаза, стійкість до фітопатогенів

 


ЛІТЕРАТУРА


1. Avksentiieva O.O. 2013. Characterization of research objects in modern phytophysiology. In: Materials of the scientific-methodical seminar: Plant physiology in the system of modern biological knowledge and sciences. Kharkiv : 8-10.
 
2. Avksentyeva O.A., Shulik V.V., Zhmurko V.V. 2015. Genes VRN allelic variants and paces of development in soft wheat isogenic lines. Factors in experimental evolution of organisms. 17 : 17-22.
 
3. Avksentyeva O.A., Shulik V.V. 2016. Allelic state and effects of VRN genes on soft wheat in in vivo and in vitro systems. Vìsn. Dnìpropetr. Unìv. Ser. Bìol. Ekol. 24(1) : 222-229.
https://doi.org/10.15421/011627
 
4. Andreeva V.A. 1988. The enzyme peroxidase: Participation in the protective mechanism of plants. Moscow : 128 p.
 
5. Atramentova L.A., Utevskaya O.M. 2008. Statistical methods in biology. Gorlovka : 247 p.
 
6. Bavol A.V., Dubrovna O.V., Lyalko I.I. 2009. In vitro selection of bread wheat for resistance to gaeumannomyces graminis var. Tritici. Fiziologiya i Biokhimiya Kult. Rastenii. 41(4) : 314-321.
 
7. Barykina R.P., Veselova T.D., Devyatov A.G., Dzhnilova K.K., Ilina G.M., Chubarova N.V. 2004. Handbook of Botanical Microtechnology. Basics and methods. Moscow : 312 p.
 
8. Bilaiy V.I. 1977. Fusarias. Kiev : 442 p.
https://doi.org/10.1007/978-1-4615-9907-4_26
 
9. Grytsiuk N.V. 2013. Resistance of winter wheat varieties against fusarium infection at di erent periods of damage. Karantyn i Zakhyst Roslyn. 10 : 1-3.
 
10. Zhmurko V.V., Avksentiieva O.F., Yukhno Y.Y., Popova Y.V., Samoilov A.M., Timoshenko V.F., Vasilchenko M.S., Shulik V.V., Zubrich A.I. 2017. Effects of genes of photoperiodic sensitivity and vernalization on physiological and biochemical process in common wheat and soybean. In: Plant physiology: achievements and new directions of development. Kyiv : 187-197.
 
11. Kolupaev Yu.E. 2017. Plant antioxidants: protective, signaling and regulative functions. In: Plant physiology: achievements and new directions of development. Kyiv : 253-281.
 
12. Kornya T.M. 2011. Efficiency of use of morphological and physiological features for in vitro evaluation of resistance of soft wheat samples to Fusarium graminearum. Visn. Hark. nac. agrar. univ., Ser. Biol. 1(22) :76-83.
 
13. Kornya T.M., Ignatova S.O. 2008. Researches of selective properties of cultured liquid of Fusarium graminearum schwabe of common wheat. Visn. Hark. nac. agrar. univ., Ser. Biol. 3(15) : 99-106.
 
14. Kunakh V.A. Genome variability in plant somatic cells. 4. Variability in the process of dedifferentiation and callus formation in vitro. 1998. Biopolimery i Kletka. 14(4) : 298-319.
https://doi.org/10.7124/bc.0004DB
 
15. Masur G.L., Ignatova S.O. 2008. Influence of filtrate of the Fusarium graminearum culture liquid on callus induction and plants regeneration in culture in vitro immature embryos of soft wheat. Visn. Hark. nac. agrar. univ., Ser. Biol. 1(13) : 71-76.
 
16. Markel A.L. 2014. Physiological genetics. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 18(1) : 112-124.
 
17. Methods of biochemical research of plants. 1987. Ed. Yermakov A.I. Leningrad : 429 p.
 
18. Methods of experimental mycology. Directory. 1982. Ed. Bilaiy V.I. Kiev : 552 p.
 
19. Molodchenkova O.O. 2009. NADP(H)-oxidase activity, H2O2 and endogenous salicilyc acid level in the barley seedlings at the fusariose infection and action of salicylic acid. Fiziologiya i Biokhimiya Kult. Rastenii. 41(4) : 321-327.
 
20. Morgun V.V., Dubrovna O.V., Morgun B.V. 2017. The modern biotechnologies of producing wheat plants resistant to stresses. In: Plant physiology: achievements and new directions of development. Kyiv : 393-412.
 
21. Morgun V.V., Schwartau V.V., Kiriziy D.A. 2010. Physiological fundamentals of grain cereals high productivity forming. Fiziologiya i Biokhimiya Kult. Rastenii. 42(5) : 371-393.
 
22. Muterko A.F., Balashova I.A., Fayt V.I., Sivolap Yu.M. 2015. Molecular-genetic mechanisms regulation of growth habit in wheat. Tsitol Genet. 49(1) : 71-86.
https://doi.org/10.3103/S0095452715010089
 
23. Nosov A.M. 2011. Assessment methods and growth characteristics of higher plant cell cultures // Molecular genetic and biochemical methods in modern plant biology. Moscow : 386-402.
 
24. Potokina E.K, Koshkin V.A., Alexseeva E.A., Matvienko I.I., Filobok V.A., Bespalova L.A. 2012. The combination of alleles of the PPD and VRN genes determines the earing time in common wheat varieties. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 16(1) : 77-84.
 
25. Sin'kevich M.S., Selivanov A.A., Antipina O.V., Kropocheva E.V., Alieva G.P., Suvorova T.A., Astakhova N.V., Moshkov I. E. 2016. Activities of antioxidant enzymes of Arabidopsis thaliana plants during cold hardening to hypothermia. Russ. J. Plant Physiol. 63 (6) : 749-753.
https://doi.org/10.1134/S1021443716060108
 
26. Stel'makh A.F., Faĭt V.I., Martyniuk V.R. 2000. The genetic systems of the type and rate of development in soft wheat. Tsitol Genet. 34(2) : 39-45.
 
27. Sharova E.I., Medvedev S.S. 2017. Redox reactions in apoplast of growing cells. Russ. J. Plant Physiol. 64(1) : 1-14.
https://doi.org/10.1134/S1021443717010149
 
28. Abedini M., Daie-Hasani B. 2015.Salicylic acid affects wheat cultivars antioxidant system under saline and non-saline condition. Russ. J. Plant Physiol. 62 : 604-610.
https://doi.org/10.1134/S1021443715050027
 
29. Avksentyeva O.A., Zhmurko V.V. 2014. Genes Ppd and Vrn as components of molecular genetic system of wheat regulation resistance (Triticum aestivum L.) to abiotic stress. In: Molecular Approaches in Plan Abiotic Stress. Eds. Gaur R.K., Sharma P. CRC Press : 1-20.
https://doi.org/10.1201/b15538-2
 
30. Bruins M.B.M. 1998. Fusarium head blight resistance in wheat. Wageningen : 131 p.
 
31. Cockram J, Jones H, Leigh F., O'Sullivan D, Powell W, Laurie D., Greenland A. 2007. Control of flowering time in temperate cereals: genes, domestication and sustainable productivity. J. Exp. Bot. 58 : 1231-1244.
https://doi.org/10.1093/jxb/erm042
 
32. Distelfeld A., Tranquilli G., Li C., Yan L., Dubcovsky J. 2009. Focus issue on the grasses: genetic and molecular characterization of the VRN2 loci in tetraploid wheat. Plant Physiol. 149 : 245-257.
https://doi.org/10.1104/pp.108.129353
 
33. Khotyljov L. ,Kaminskaya L., Koren L. 2002. Influence of genetic systems of Vrn- and Ppd genes on the ecological adaptation of wheat and triticale. Pradzia. LEIDINIAL. Biologija. 4 : 45-48.
 
34. Minibaeva F., Kolesnikov O., Chasov A., Beckett R.P., Luthje S., Vylegzhanina N., Buck F., Bottger M. 2009. Wound-induced apoplastic peroxidase activities: their roles in the production and detoxification of reactive oxygen species. Plant Cell Environ. 32 : 497-508.
https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2009.01944.x
 
35. Nicolson P., Gosman N., Draeger R. 2007. The Fusarium head blight pathosystem. In: Wheat Production in Stressed Environments. Developments in Plant Breeding, vol. 12. Eds. Buck H.T. et al. Dordrecht : Springer 23-36.
https://doi.org/10.1007/1-4020-5497-1_3
 
36. Trevaskis B. 2010. The central role of the VERNALIZATION1 gene in the vernalization response of cereals. Funct. Plant Biol. 37 : 479-487.
https://doi.org/10.1071/FP10056
 
37. Weissinger H., Gosch C., Abdel-Fattah H., Spornberger A., Stich K. 2013. Peroxidase activity in roots and root exudates of strawberry - linked to the resistance to root pathogens? Mitteilungen Klosterneuburg. 63 : 208-212.