- Розкрито механізм фізіологічної дії біозахисного ефекту
- Хочете результатів? Будь ласка!
- Новітні технології аграріям на 2012 рік
- БІОСТИМУЛЯЦІЯ В РОСЛИННИЦТВІ - УКРАЇНСЬКИЙ ПРОРИВ
- Використання регуляторів росту рослин в сучасних агротехнологіях
Здобутки нобелівських лауреатів реалізовані в Україні
Протягом останніх 15 років велика увага в світі приділяється виділенню з клітин еукаріотів та визначенню біологічної активності малих регуляторних РНК (RNAі – RNA interference). За відкриття у рослин їх антинематодних властивостей вченим Andrew Fire та Craig Mello у 2006 р. було присуджено Нобелівську премію в галузі фізіології та медицини.
В багатьох випадках на масову інфекцію (при епізоотії шкідників) у клітинах рослин виробляється недостатньо молекул siRNA проти паразитів і тому, відповідно, не досягається повний захисний ефект. Вчені пропонують 2 підходи підвищення кількості siRNA у відповідь на патогенез: 1) методом введення у клітини додаткового числа генів siRNA шляхом генетичної трансформації; 2) активацією експресії власно клітинних генів синтезу siRNA специфічними індукторами.
На Уладово-Люлинецькій дослідно-селекційній станції (Вінницька обл.) Інституту цукрових буряків НААН України були проведені досліди з визначення ефективності дії регуляторів росту рослин проти бурякової нематоди в польових умовах інфікованих фонів.
В дослідах застосовували допосівну обробку насіння новими регуляторами росту рослин: Радостим, Радостим-Супер, Біолан, Біоген, а у фазі 6-8 листків цукрових буряків проводили обприскування рослин регуляторами росту Біолан-Екстра (50 мл/ 250л води на 1 га).
Ефективність дії регуляторів росту рослин проти бурякової нематоди в прикореневому ґрунті визначалася у відсотках за різницею між допосівною чисельністю бурякової нематоди у ґрунті та щільністю її популяції після розвитку першого покоління.
Облік урожаю цукрових буряків проводили шляхом зважування всіх коренеплодів з кожної ділянки і перераховували на гектар посіву.
Цукристість коренеплодів визначали на поточній лінії «Венема» методом холодної дегестії в умовах дослідної станції.
За результатами лабораторного аналізу відібраних зразків ґрунту встановлено, що допосівна чисельність бурякової нематоди на дослідних ділянках становила у середньому 4647 яєць та личинок (я+л)/100см3 ґрунту, тобто у 23 рази перевищувала економічний поріг шкодочинності нематоди (200я+л/100см3 ґрунту).
Результатами досліджень встановлено, що ефективність дії регуляторів росту рослин за обробки ними насіння цукрових буряків та обприскування в період вегетації проти бурякової нематоди неоднакова і коливалася у межах від 22,4 до 74,2%. Високу ефективність дії у зниженні чисельності бурякової нематоди отримано при застосуванні регулятора росту Радостим-супер. Чисельність нематоди у ґрунті в даному випадку знизилась з 4375 до 1131 я+л/100 см3 ґрунту або на 74,2%. Дещо нижчу протинематодну дію забезпечила обробка насіння регулятором росту Біоген. Його використання дозволило зменшити щільність популяції паразита у 2,2 рази або на 55,2%. Застосування регуляторів росту Біолан та Радостим забезпечило зниження чисельності бурякової нематоди у ґрунті відповідно на 22,4% та 32,2% або в 1,3-1,5 рази.
На всіх варіантах досліду із застосуванням регуляторів росту врожайність цукрових буряків та збір цукру істотно перевищували контрольний варіант - відповідно на 1,7-6,5 та 0,6-1,4 т/га (таб. 1). Найвищі ці показники отримано на варіантах, де застосовували регулятори росту Біоген та Радостим-Супер, відповідно цукросировини - 40,3 і 40,0 т/га та 6,1 і 6,2 т/га цукру.
Таблиця 1
Вплив регуляторів росту рослин на продуктивність цукрових буряків(УЛДСС, 2010 р.)
|
Варіант досліду Насіння, оброблене регулятором росту |
Норма витрат РРР, мл/т |
Продуктивність культури |
||
|
Врожайність, т/га |
Цукристість, % |
Збір цукру, т/га |
||
|
Контроль (насіння, оброблене водою) |
- |
33,6 |
14,2 |
4,8 |
|
Радостим |
250 |
36,3 |
15,2 |
5,5 |
|
Радостим-Супер |
250 |
40.0 |
15.6 |
6.2 |
|
Біоген |
250 |
40,1 |
15,3 |
6,1 |
|
Біолан |
25 |
35,3 |
15,2 |
5,4 |
Таким чином результати досліджень показали, що завдяки обробці насіння (Радостим, Радостим-Супер, Біоген, Біолан) та обприскування (Біолан-Екстра) посівів цукрових буряків у фазі 6-8 листків чисельність бурякової нематоди в ґрунті знижується на 22,4-74,2%, що дозволяє підвищити врожайність коренеплодів цукрових буряків, цукристість та збір цукру.
При проведенні лабораторних дослідів ми виходили з того, що ураження організму різними типами патогенів чи паразитами індукує синтез специфічних до структури їх mRNA пул siRNA і це дозволило нам припустити, що регулятори росту стимулюють синтез siRNA, завдяки чому здійснюється підвищення імунітету рослин за вказаним механізмом дії siRNA.
В якості модельних дослідів нами були взяті рослини цукрового буряку та бурякова цистоутворююча коренепаразитуюча нематода Heterodora schachtii.
Насіння цукрового буряку пророщували на чашках Петрі на безнематодному водному середовищі (контроль) та із суспензією цист нематод, з яких у процесі інкубації при 23°С з'являлись личинки нематод (приблизно на 5-й - 7-й день). У паралельних пробах додавали регулятор росту Радостим-Супер з біозахисним ефектом.
Для дослідів по гібридизації siRNA з mRNA перед одержанням siRNA, її інтенсивно мітили invivo радіоактивно міченим 33Р за допомогою Nа2НР3304. Для дослідів по перевірці її інгібуючої активності в безклітинних системах білкового синтезу ми використовували немічену siRNA
Як свідчать отримані результати, Радостим-Супер різко підвищує синтез siRNA, а інфікування рослин нематодами, навпаки, різко знижує синтез цього класу RNA. Нематодна інфекція знижує синтез власно клітинних siRNA, який значно підвищується при стимуляції регулятором росту та розвитку рослин Радостим-Супер. Але цей прискорений ріст пригнічується личинками і в той же час підсилюється синтез захисних антинематодних siRNA з комплектарною структурою до mRNA нематод.
Таблиця 2
Вплив регулятору росту Радостиму-Супер на включення Nа2НР3304 в siRNA в клітинах 5-денних проростков цукрового буряку, інкубованих і неінкубованих з нематодами.
|
№ |
Варіанти дослідів |
імп/хв |
|
1. |
Контроль (проростки рослин, ікубовані на водному середовищі) |
2680 ±98,0 |
|
2. |
Проростки, одержані на водному середовищі з Радостимом-Супер |
4309 ±121 |
|
3. |
Проростки, вирощені на водному середовищі з личинками нематод |
1970± 83 |
|
4. |
Проростки, вирощені на водному середовищі з Радостимом-Супер і личинками нематод |
3760±112 |
5-денні проростки рослин інкубували з Nа2НР3304 протягом 1 год в чашках Петрі. Регуляторні siRNA - антисенсові, комплементарні до mRNA, виділяли по розробленій нами методиці одержання високоочищених нативних препаратів siRNA. Аліквоти радіоактивних siRNA вміщували на нітроцеллюлозні підложки з послідуючим підрахунком радіоактивності.
Висновки: сукупність одержаних результатів демонструє, що використання створених в ДП «Міжвідомчий науково-технологічний центр «Агробіотех»» НАН України регуляторів росту рослин підвищують імунітет рослин проти нематодної інфекції і що цей біологічний ефект досягається підсиленням синтезу малих регуляторних siRNA, споріднених (комплектарних)до структури mRNA нематод. Внаслідок чого блокується трансляція нематодних mRNA, що й призводить до значної загибелі личинок паразитів.
Ці технології вже є реальністю для багатьох аграріїв України і крокують на експорт.
С.П. ПОНОМАРЕНКО,
директор ДП МНТЦ «Агробіотех»,
Інститут цукрових буряків НААНУ;
В.Т. САБЛУК,
доктор с.-г. наук,
Інститут біоорганічної хімії
та нафтохімії НАНУ;
А.П. ГАЛКІН,
доктор біол. наук
