128 ПЕРОКСИДАЗЫ КАК МАРКЕРЫ УСТОЙЧИВОСТИ

ПЕРОКСИДАЗЫ КАК МАРКЕРЫ УСТОЙЧИВОСТИ РАСТЕНИЙ
К ПАТОГЕНАМ
Минова А.Л., Кабачевская Е.М., Ляхнович Г.В.,
Волотовский И.Д.
Институт биофизики и клеточной инженерии НАНБ, Минск, Беларусь,
[email protected]
На протяжении всей жизни растения подвергаются действию различных стрессовых факторов, в том числе биотической природы (действие фитопатогенов, фитофагов и т.п.). В связи с этим, одной из важнейших проблем физиологии растений является изучение механизмов их
устойчивости к действию неблагоприятных факторов окружающей среды.
Особый интерес исследователей вызывают пероксидазы – ферменты
класса оксидоредуктаз, катализирующие с помощью H2O2 окисление
различных неорганических и органических веществ. В живой клетке пероксидазы играют ключевую роль в поддержании молекул в восстановленном состоянии, что является одним из основных условий для нормального существования живых организмов. Пероксидазы принадлежат
к числу индуцибельных ферментов, под влиянием самых разнообразных
воздействий либо меняется набор их изоформ, либо повышается активность уже присутствующих молекулярных форм [1].
В литературе имеются данные об изменении активности пероксидаз
у растений, пораженных патогенными микроорганизмами. Взаимодействуя с клеткой растения-хозяина, патоген индуцирует в ней целую цепь
реакций. Повышение окислительного обмена и активности пероксидазы
– результат действия лишь одного из звеньев сложной цепи процессов,
изучение которых представляет интерес для выявления устойчивости
растения к негативному воздействию.
В последние годы появляются работы, в которых авторы предлагают использовать различные ферменты, в том числе пероксидазы, как диагностический признак для оценки степени устойчивости растений к
действию стрессовых факторов [2].
В данной работе были проведены эксперименты по определению
различия в уровне пероксидазной активности в сортах томата, огурца и
моркови, отличающихся по устойчивости к фитофторозу, пероноспорозу
и альтернариозу, соответственно. Семена растений и шкалы устойчиво-
128
Активность,
нмоль/мг белка в мин
сти были любезно предоставлены РУП «Институт овощеводства». Активность пероксидаз определялась гваяколовым методом.
0.10
Сорт (балл восприимчивости):
Верасень (3);
Вяселка (4);
Зарница (4);
Свитанок (5);
Коралл (6);
Янус (6)
0.09
0.08
0.07
0.06
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0.00
120
Рисунок 1 – Базовый уровень пероксидазной активности
в листьях огурца
Анализ значений базового уровня пероксидазной активности в листьях 27-дневных растений огурца показал наличие положительной корреляции между устойчивостью и ферментативной активностью (Рис.1).
Коэффициент корреляции равен 0,86.
Более высокий уровень активности пероксидаз наблюдался также и
в листьях устойчивых сортов моркови (Рис.2). Коэффициент корреляции
в данном случае составил 0,88.
Однако четкого различия между устойчивостью к фитофторозу сортов томата и пероксидазной активностью в листьях данных растений обнаружено не было (Рис.3).
Вероятно, к определенным заболеваниям у растений различных видов развивается иммунитет со свойственным ему спектром защитных
молекул. Исходя из полученных нами данных, можно полагать, что в
случае с растениями огурца и моркови пероксидазы являются маркерами
устойчивости к пероноспорозу и альтернариозу, соответственно.
Таким образом, полученные в работе результаты могут представлять интерес для селекции. Определение пероксидазной активности может служить основой для оценки устойчивости растений к патогенам
еще на ранних стадиях развития растений, что может ускорить селекционный процесс, позволяя осуществлять раннюю выбраковку неустойчивых к патогенам растений.
129
Активность,
нмоль/мг белка в мин
Сорт (балл восприимчивости):
Красный великан - 1,0
Шантане - 1,7
Московская зимняя - 3,0
Королева осени - 3,7
Лосиноостровская - 3,7
Павлинка - 4,0
Лявониха - 4,3
204/96 2007 - 4,3
Карлена - 5,0
Амстердамская - 6,3
0.045
0.040
0.035
0.030
0.025
0.020
0.015
0.010
0.005
0.000
abs
Рисунок 2 – Базовый уровень пероксидазной активности
в листьях моркови
0.035
Сорт (балл восприимчивости):
Ottawa-30 (1);
Л1 (2);
Л2 (2);
Вилина (3);
Пралеска (4);
Превосходный (5);
Доходный (6)
Активность,
нмоль/мг в мин
0.030
0.025
0.020
0.015
0.010
0.005
0.000
1
Рисунок 3 – Базовый уровень пероксидазной активности
в листьях томата
Литература
1. Андреева, В.А. Фермент пероксидаза: участие в защитном механизме
растений / В.А. Андреева. – Москва : Наука, 1988. – 128 с.
2. Multiple molecular forms of peroxidases and esterases among Nicotiana
species and amphiploids / H.H. Smith [et al.] // Plant Physiol. – 1976. –
Vol. 57, № 6. – P. 203–212.
130