АНТИОКСИДАНТНІ РЕАКЦІЇ ПРОРОСТКІВ ОЗИМОЇ ПШЕНИЦІ ЗА ВПЛИВУ PSEUDOMONAS SYRINGAE ТА ЇХНІХ ЛІПОПОЛІСАХАРИДІВ IN VITRO
DOI 10.17721/1728_2748.2021.84.61–66
Ключові слова:
Pseudomonas syringae, пшениця, антиоксидантна системаАнотація
Pseudomonas syringae є найпоширенішою фітопатогенною бактерією з великою кількістю рослин-мішеней, до яких входять важливі зернові культури, зокрема пшениця. Одним з основних збудників бактеріальних хвороб пшениці є Pseudomonas syringaepv. аtrofaciens. У деяких країнах втрати врожаю пшениці, спричинені цією фітопатогенною бактерією, сягають 50 %. Таксономія P. Syringae включає нині більше 50 патоварів із різним ступенем адаптації до ураження пшениці. Одним із таких патоварів є Pseudomonas syringae pv. сoronafaciens. P. syringaepv. сoronafaciens не є адаптованим патогеном для пшениці. Однак ураження цим патогеном багатьох сільськогосподарських культур, зокрема і пшениці, привертає увагу дослідників і фахівців агропромислового комплексу. Дослідження механізмів стійкості пшениці до ураження адаптованими та неадаптованими патоварами P. syringae представляє значний інтерес, як з погляду поглибленого вивчення збудника, так і в перспективі селекції стійких до бактеріальних хвороб сортів цієї стратегічно важливої для України зернової культури. Метою роботи стало порівняльне оцінювання антиоксидантних реакцій проростків пшениці різних сортів за умов обробки зернівок фітопатогенними бактеріями P. Syringae різних патоварів та їхніми ліпополісахаридами. Установлено, що генерація АФК, як механізм імунного захисту рослини проти фітопатогенних псевдомонад, однаковою мірою активується у випадку експозиції адаптованим і неадаптованим патогеном і меншою мірою – у випадку обробки ЛПС обох патогенів. Обробка зернівок чутливого до фітопатогенних псевдомонад сорту Фаворитка адаптованим патоваром спричиняє різку активацію ферментів антиоксидантного захисту, експозиція неадаптованим патоваром – різке накопичення проліну. Таким чином, чутливість проростків пшениці до фітопатогенних адаптованих і неадаптованих псевдомонад значною мірою залежить від збалансованого функціонування системи антиоксидантного захисту. У сукупності ці дані засвідчують перспективність оксидативного метаболізму клітин пшениці як мішені для селекції сортів, стійких до фітопатогенних бактерій.
Посилання
Gvozdyak R.I., Pasichnyk L.A., Yakovleva L. M. Et al. Phytopathogenic bacteria. Bacterial diseases of plants: Monograph. – K: "RPE Interservis" Ltd. – 2011. 58 р. In Ukrainian.
Xin, X. F., Kvitko, B., &He, S. Y. Pseudomonas syringae: whatittake stobe a pathogen. Nature Reviews Microbiology. 2018; 16(5): 316.
Pasichnik L.A., Patyka V.F., Khodos S.F., Vinnichuk T.S. Basalbacteriosis of wheat and influence of agrotechnical methods on its spread. Mikrobiol. Zhur. 2012; 74(4: 37-44.
Valencia-Botı'n A.J., Cisneros-Lo'pez N.E.Are view of the studies and interactions of Pseudomonas syringae pathovars on wheat. Int.J.Agron. 2012; 2012:692350.
Dutta B., Gitaitis R., Agarwal G., Coutinho T., Langston D. Pseudomonas coronafaciens sp. nov., a new phyto bacterial species diverse from Pseudomonas syringae. PloSone. 2018;13(12):e0208271.
Pai Li, Yi-Ju Lu, Huan Chen & Brad Day The Life cycle of the Plant Immune System. Critical Reviews in Plant Sciences., 2020; 39:1:72-100.
Saijo Y, Loo P. Plant immunity in signal integration between biotic and abiotic stress responses. New Phytol. 2020;225(1):87-104.
Delventhal R., Rajaraman J., Stefanato L., Rehman S., Aghnoum R., McGrannG., Bolger M., Usadel B., Hedley P., Boyd L., Niks R., Schweizer P., Schaffrath U. Acomparative analysis of non host resistance across the two Triticeae crop species wheat and barley. BMC Plant Biol. 2017;17(1):232.
Li W., Deng Y., Ning Y., He Z., Wang G.L. Exploiting Broad-Spectrum Disease Resistance in Crops: From Molecular Dissection to Breeding. Annu Rev Plant Biol. 2020;71:575-603.
Yu X., Feng B., He P., Shan L. From chaos to harmony: Responses and signaling upon microbial pattern recognition. Annu. Rev.Phytopathol. 2017; 55:109–137.
O'Neill E.M., Mucyn T.S., Patteson J.B., Finkel O.M., Chung E.H., Baccile J.A., Massolo E., Schroeder F.C., Dangl J.L., Li B. Phevamine A, a small molecule that suppresses plant immune responses. Proc Natl Acad Sci U S A. 2018;115(41):E9514-E9522.
Li L., Harmon A., Chen S. Plant immune responses – from guard cells and local responses to systemic defense against bacterial pathogens. Plant Signal Behav. 2019;14(5):e1588667.
Pastoshchuk A.Yu., Skivka L.M., Butsenko L.M., Patyka V.P. Effect of causal agent of basal bacteriosis on seed germination and rood growth of different wheat varieties. Microbiology&Biotechnology. 2018. 2(42):39-48.
Zdorovenko G., Zdorovenko E. Pseudomonas syringae lipopolysaccharides: Immuno chemical characteristics and structureas a basis for strain classification. Microbiology. 2010. 79: 47–57.
Kumar G., Knowles N. Changes in lipid peroxidation and lipolytic and free-radicals cavenging enzyme activities during aging and sprouting of potato (Solanumtuberosum) seed-tubers. Plant Physiol. 1993; 102:115–24.
Giannopolitis C.N., Ries S.K. Superoxide dismutase I. Occurrence inhigher plants. Plant Physiol. 1977; 59:309–14.
Aeby H. Catalase invitro. Methods Enzymol 1984;105:121–6.
Bradford M.M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal Biochem. 1976;72:248-54.
Bates L.S., Waldren R.P. &Teare I.D. Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant Soil. 1973; 39: 205–207.
Abdul Malik N.A., Kumar I.S., Nadarajah K. Elicitor and Receptor Molecules: Orchestrators of Plant Defense and Immunity. Int J Mol Sci. 2020;21(3):963.
Lindeberg M., Cunnac S., Collmer A. Pseudomonas syringae type III effector repertoires: last words in endless sarguments. Trends Microbiol. 2012;20(4):199-208.
Hulin M., Mansfield J.W., Brain P., Xu X., Jackson R.W., Harrison R. Characterization of the pathogenicity of strains of Pseudomonas syringae towards cherry and plum. Plant Pathol. 2018;67(5):1177-1193.
Baranenko V. [Superoxidedismutase in plant cells]. Tsitologiia. 2006;48(6):465-74.
Nowogórska A., Patykowski J. Selected reactive oxygen species and antioxidant enzymes in common bean after Pseudomonas syringae pv. phaseolicola and Botrytis cinerea infection. ActaPhysiol Plant. 2015; 37, 1725.
Kavi Kishor P., Hima Kumari P., Sunita M., Sreenivasulu N. Role of praline in cell wall synthesis and plant development and its implications in plantontogeny. Front Plant Sci. 2015;6:544.
Meena M., Divyanshu K., Kumar S., Swapnil P., Zehra A., Shukla V., Yadav M., Upadhyay R. Regulation of L-proline biosynthesis, signal transduction, transport, accumulation and its vital role in plants during variable environmental conditions. Heliyon. 2019;5(12):e02952.
Zeier J. New insights into the regulation of plant immunity by amino acid metabolic pathways. Plant Cell Environ. 2013;36(12):2085-103.
Fabro G., Kovács I., Pavet V., Szabados L., Alvarez M. Proline accumulation and AtP5CS2 gene activation are induced by plant-pathogen incompatible interactions in Arabidopsis. Molecular Plant-microbe Interactions : MPMI. 2004;17(4):343-350.
Deuschle K., Funck D., Forlani G., Stransky H., Biehl A., Leister D., van der Graaff E., Kunze R., Frommer W.B. The role of [Delta]1-pyrroline-5-carboxylate dehydrogenase in proline degradation. Plant Cell. 2004;16(12):3413-25.
