doi: 10.15389/agrobiology.2016.5.705rus
УДК 632.4:632.938.1:57.053:577.19:635.262
БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА БЕЛКОВОЙ ПРИРОДЫ
С АНТИФУНГАЛЬНЫМ И РОСТСТИМУЛИРУЮЩИМ ЭФФЕКТАМИ,
ВЫДЕЛЕННЫЕ ИЗ ЧЕСНОКА ПОСЕВНОГО (Allium sativum L.)
О.Г. КУЛИКОВА1, Д.И. МАЛЬЦЕВ1, М.И. КАРТАШОВ2, А.П. ИЛЬИНА1,
В.П. ЯМСКОВА3, И.А. ЯМСКОВ1
Биологически активные вещества, которыми богат чеснок посевной (Allium sativum L., семейство Амариллисовые, подсемейство Луковые), получают как из его листьев, так и из луковицы. Вещества, выделенные из чеснока посевного, преимущественно используются для лечения различного рода заболеваний человека, но мало что известно о применении настоев и отваров этого растения для борьбы с фитопатогенами. В настоящее время созданию эффективных средств защиты сельскохозяйственных культур от болезней на основе природных биологически активных соединений отдается предпочтение. В представленной работе из луковицы чеснока посевного A. sativum L. (сорт Подмосковный) были выделены два вещества белковой природы — описанный в литературе лектин-аллиназный комплекс (ЛАК), состоящий из фермента аллиназы (молекулярная масса 54 кДа) и маннозоспецифичного лектина чеснока (ASA — A. sativum allinase) (молекулярная масса 6,4 кДа), который образуется при повреждении клеток тканей луковицы растения, и не описанный ранее пептид с молекулярной массой 4392 Да (П 4392 Да), который был получен впервые. В доступной литературе мы не обнаружили каких-либо сведений о биологической активности этих веществ. При изучении влияния ЛАК на жизнеспособность возбудителя пирикуляриоза риса (гриб Magnaporthe grisea) было показано, что этот комплекс защищает растения риса от пирикуляриоза (доля незараженных листьев увеличилась с 15 % в контроле до 75 % в опыте). В то же время ЛАК не подавлял прорастание спор у M. grisea(прорастание спор как в контроле, так и в опыте — 80-90 %). Таким образом, протекторное действие ЛАК может быть обусловлено активацией защитных реакций растения. Испытывая П 4392 Да в концентрации, соответствующей 10-11 мг/мл, против другого грибного патогена — возбудителя гельминтоспориоза Вipolaris sorokiniana на листьях пшеницы и ячменя, мы наблюдали ингибирование развития болезни. Поскольку при этом пептид не подавлял рост колоний B. sorokiniana, можно предположить, что П 4392 Да тоже способен активировать защитные функции у зараженного фитопатогеном растения. При оценке влияния пептида из чеснока посевного на семена и стимуляцию роста у ряда сельскохозяйственных культур (горох, огурец, горчица, подсолнечник и чеснок) было показано увеличение всхожести семян (на 13,6 % при р < 0,01), а также длины стеблей (на 65,5 % при р < 0,01) и корней (в 4 раза) у полученных из них растений у чеснока, но в отношении семян и проростков остальных протестированных культур П 4392 Да активность не проявлял. Таким образом, полученные вещества не обладают фитотоксичностью и благодаря своей высокой активности при низких концентрациях имеют низкий расход при применении. Они безвредны для человека и животных, и их использование — экологически безопасный подход в технологиях защиты растений, что особенно актуально для современного сельского хозяйства.
Ключевые слова: чеснок посевной, Allium sativum L., лектин, аллиназа, пирикуляриоз, рис, пептид, гельминтоспориоз, стимуляция роста.
O.G. Kulikova1, D.I. Mal'tsev1, M.I. Kartashov2, A.P. Il’ina 1,
V.P. Yamskova3,
I.A. Yamskov1
Garlic (Allium sativum L., family Amaryllidaceae) plants are usually used because of bioactive compounds in their leaves and bulbs. Compounds extracted from this plant are often able to protect against some diseases. There is not enough information about infusions garlic extracts that can be used for plant pathogen control. Creating effective biologicals to protect plants against various diseases is an urgent task to improve crop yields. In this work, the bioactive compounds possessing activity against some phytopathogens were isolated from garlic plant bulbs Allium sativum L. A complex of lectin-allinase and peptide with molecular weight of 4392 Da was obtained from A. sativum bulbs. This complex described in literature before is consisted of allinase enzyme (molecular weight 54 kDa) and mannose-specific garlic lectin (ASA) with molecular weight of 6.4 kDa, and is formed when the bulb tissues are ground. Since, to our knowledge, no data on the biological action of this complex were reported before, we studied its activity against the pathogen of rice blast Magnaporthe grisea. This study showed that the lectin-allinaza complex had no suppressive effect on the pathogen spore germination (spore germination both in control and under treatment was at the 80-90 % level), but reduced the number of necrosis on treated leaves of rice (the percentage of uninfected leaves increased from 15 % in control to 75 %). Thus, the complex did not affect M. grisea directly, but protected plants upon their infection by this pathogenic fungus. These findings suggest that lectin-allinaza complex isolated from garlic bulbs is able to induce resistance to M. grisea, probably by activation of plant defense responses. The ability of obtained peptide not described in literature before to inhibit action of B. sorokiniana, the causative agent of Helminthosporium root rot and barley leaf blotch, at concentration corresponding to 10-11 mg protein/ml, was shown on wheat and barley leaves. Since the peptide 4392 Da did not inhibit the growth of B. sorokiniana colonies in vitro, it can be assumed that the peptide is capable of activating the protective functions of the plant during the pathogen infection. When evaluating the effect of the peptide 4392 Da on seed germination and growth stimulation in peas, cucumber, mustard, sunflower and garlic, the germination of garlic seeds increased by 13.6 % (р < 0.01), while 65.5 % (р < 0.01) increase in the length of its stems and a four-fold increase of the root length were observed, but the peptide had no effect on seeds and sprouts of the other crops tested. Thus, the resulting substances do not possess phytotoxicity, and due to its high activity at low concentrations show very low discharge at its application. Moreover, by virtue of its origin they are absolutely harmless for humans and animals and are environmentally safe technology of plant protection, which is especially important in modern agriculture.
Keywords: garlic, Allium sativum L., lectin, allinase, rice blast, rice, peptide, helmintospotium, growth stimulation.
1ФГБУН Институт элементоорганических |
Поступила в редакцию |
Оформление электронного оттиска
