doi: 10.15389/agrobiology.2016.5.731rus
УДК 635.64:632.937
Авторы выражают благодарность Е.И. Савельевой (НИИ гигиены, профпатологии и экологии человека Федерального медико-биологического агентства) за проведение химического анализа летучих соединений.
СЕМИОХИМИЧЕСКИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МЕЖДУ ФИТОФАГАМИ И ФИТОПАТОГЕНОМ Pseudomonas syringae pv. tomato НА ТОМАТАХ
(Solanum lycopersicum L.)
Е.А. СТЕПАНЫЧЕВА, М.О. ПЕТРОВА, А.В. ЩЕНИКОВА, Т.Д. ЧЕРМЕНСКАЯ
До недавнего времени индуцированную устойчивость к патогенам и фитофагам рассматривали отдельно и только в последние годы обратили внимание на возможность возникновения приобретенной кроссрезистентности. Целью настоящей работы стало изучение характера химического взаимодействия растений с фитопатогенными микроорганизмами и членистоногими фитофагами, занимающими общую экологическую нишу. Показана возможность взаимно-модифицирующего влияния фитофагов и фитопатогена на количественные и качественные показатели защитного ответа томата. В качестве консументов первого порядка были выбраны опасные фитофаги и фитопатогены культур защищенного грунта (калифорнийский трипс Frankliniella occidentalis, тепличная белокрылка Trialeurodes vaporariorum, возбудитель бактериальной крапчатости томатов Pseudomonas syringae pv. tomato). Критериями оценки были изменения поведенческой реакции фитофагов и их демографических показателей, а для патогена — степень развития, оцениваемая в баллах. В условиях свободного выбора растения томата, предварительно зараженные P. syringae, оказались более предпочтительны для трипса, чем интактные, в то время как для белокрылки эти группы растений были равнозначны. Привлечение трипса к зараженным растениям могло быть обусловлено появлением и увеличением содержания таких летучих веществ, как 2-метилбутановая кислота и додекан, служащих компонентами феромонов и алломонов трипсов. При первичном повреждении растений трипсом и белокрылкой были выявлены различия в интенсивности развития патогена в зависимости от индуктора-фитофага (повреждение трипсом подавляло заболевание, а белокрылкой — создавало благоприятные условия для его развития). Ингибирование развития патогена на растениях, поврежденных трипсом, можно объяснить увеличением содержания таких химических соединений, как (Е)-β-оцимен и α-гумулен, которые входят в состав многих эфирных масел и экстрактов растений, обладающих антимикробной активностью. Содержание этих же веществ повышалось в растениях в ответ на инокуляцию патогеном. Полученные результаты свидетельствуют как о различиях, так и о некотором сходстве сигнальных путей и механизмов защитной реакции у растений в ответ на индукцию фитофагами или фитопатогенами. Выявлены индуцированная устойчивость и частичный антагонизм (вплоть до полностью противоположного эффекта — снижения устойчивости растений) по отношению к одной из групп консументов. Тщательная оценка характера ответных реакций, биохимических и молекулярно-генетических принципов действия позволит определить их место в стратегии экологизированной защиты растений. Такие исследования могут стать основой для создания средств защиты растений с использованием синтетических элиситоров, обладающих различной степенью селективности действия по отношению к определенным группам биотических агентов.
Ключевые слова: калифорнийский трипс, оранжерейная белокрылка, индуцированный иммунитет, Pseudomonas syringae.
E.A. Stepanycheva, M.O. Petrova, A.V. Shchenikova, T.D. Chermenskaya
Until recently, induced resistance to pathogens and phytophages considered separately and only in recent years the attention are being paid to the possibility of an induced cross-resistance. The aim of this work was to study the nature of the chemical interaction between plants and phytopathogenic microorganisms and arthropods phytophages, inhabiting the same ecological niche. The possibility of mutually-modifying effects of phytophagous and pathogens on quantitative and qualitative indicators of the defense response of tomato plants were shown. As the first order consumers the Western flower thrips Frankliniella occidentalis and whitefly Trialeurodes vaporariorum were chosen as most dangerous herbivores of greenhouse crops, and Pseudomonas syringae pv. tomato, a bacterial pathogen of tomato mottle, was used. The evaluation criteria were the changes in behavioral responses of herbivores and their demographic parameteres, and for pathogen the degree of infection development was expressed in points. Under the insects’ free choice, the tomato plants previously infected with P. syringae, were more preferable by thrips, while remained not more attractive for whitefly. Attraction of thrips to infected plants may be due to the appearance and increasing content of volatile substances such as 2-methylbutanoic acid and dodecane, which are components of the thrips pheromone and allomons. Under the primary damage of plants by thrips and whitefly the further pathogen development differed (e.g., the thrips suppressed the disease, while the whitefly served as promoters for its development). Inhibition of the pathogen on plants damaged by thrips, may be due to an increase in the content of these chemical compounds, such as, for example, (E)-β-ocimene and α-humulene that are part of many essential oils and plant extracts with antimicrobial activity. The content of these same substances was increased in plants in response to inoculation with the pathogen. The results indicate both the differences and similarities of some signaling pathways and mechanisms of defense reaction in plants in response to induction phytophagous or phytopathogens. It identified the induced resistance and partial antagonism (down to completely opposite effect — the reduction of plant resistance) with respect to a group of consumers. A thorough assessment of the nature of these responses, its biochemical and molecular genetic basis will contribute to the strategy of environment-friendly plant protection.
Keywords: western flower thrips, greenhouse whitefly, induced defense, Pseudomonas syringae.
ФГБНУ Всероссийский НИИ защиты растений, |
Поступила в редакцию |
Оформление электронного оттиска
