Влияние конъюгата хитозана с кофейной кислотой и Bacillus subtilis на защитные реакции растений картофеля при вирусном заражении и почвенной засухе

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе оценивали влияние конъюгата хитозан-кофейная кислота (Хит-КК), отдельно и в смеси с Bacillus subtilis 47 на защиту растений от Y-вируса картофеля (YВК) при оптимальном увлажнении и в условиях водного дефицита. При обработке Хит-КК и смесью Хит-КК + B. subtilis 47 здоровых растений картофеля при оптимальных условиях почвенного увлажнения выявлено накопление пролина и фенольных соединений, активация полифенолоксидазы, что приводило к повышению неспецифической устойчивости растений. Обработка Хит-КК снижала уровень инфицирования YВК у растений картофеля в оптимальных условиях и при водном дефиците, увеличивая массу мини-клубней картофеля. Обработка смесью Хит-КК + B. subtilis 47 была эффективна только в условиях водного дефицита. Выявлено, что решающим фактором в формировании устойчивости растений картофеля к Y-вирусу при применении Хит-КК является изменение прооксидантно-антиоксидантного статуса клеток растений.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Ж. Н. Калацкая

Институт экспериментальной ботаники им. В.Ф. Купревича НАН Беларуси

Автор, ответственный за переписку.
Email: kalatskayaj@mail.ru
Белоруссия, Минск, 220072

Л. Г. Яруллина

Институт биохимии и генетики – обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Email: kalatskayaj@mail.ru
Россия, Уфа, 450054

Н. А. Еловская

Институт экспериментальной ботаники им. В.Ф. Купревича НАН Беларуси

Email: kalatskayaj@mail.ru
Белоруссия, Минск, 220072

Г. Ф. Бурханова

Институт биохимии и генетики – обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Email: kalatskayaj@mail.ru
Россия, Уфа, 450054

Е. И. Рыбинская

Институт экспериментальной ботаники им. В.Ф. Купревича НАН Беларуси

Email: kalatskayaj@mail.ru
Белоруссия, Минск, 220072

E. A. Заикина

Институт биохимии и генетики – обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Email: kalatskayaj@mail.ru
Россия, Уфа, 450054

И. А. Овчинников

Институт экспериментальной ботаники им. В.Ф. Купревича НАН Беларуси

Email: kalatskayaj@mail.ru
Белоруссия, Минск, 220072

В. О. Цветков

Уфимский университет науки и технологий

Email: kalatskayaj@mail.ru
Россия, Уфа, 450076

К. М. Герасимович

Институт экспериментальной ботаники им. В.Ф. Купревича НАН Беларуси

Email: kalatskayaj@mail.ru
Белоруссия, Минск, 220072

E. A. Черепанова

Институт биохимии и генетики – обособленное структурное подразделение Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук

Email: kalatskayaj@mail.ru
Россия, Уфа, 450054

O. A. Иванов

Институт экспериментальной ботаники им. В.Ф. Купревича НАН Беларуси

Email: kalatskayaj@mail.ru
Белоруссия, Минск, 220072

К. С. Гилевская

Институт химии новых материалов НАН Беларуси

Email: kalatskayaj@mail.ru
Белоруссия, Минск, 220141

В. В. Николайчук

Институт химии новых материалов НАН Беларуси

Email: kalatskayaj@mail.ru
Белоруссия, Минск, 220141

Список литературы

  1. Saeed Q., Xiukang W., Haider F.U., Kučerik J., Mumtaz M.Z., Holatko J., et al. // Int. J. Mol. Sci. 2021. V. 22. P. 10529. https://doi.org/10.3390/ ijms221910529
  2. Vilvert E., Stridh L., Andersson B., Olson Å., Aldén L., Berlin A. // Environmental Evidence. 2022. V. 11. № 6. P. 1–8. https://doi.org/10.1186/s13750-022-00259-x
  3. Ramegowda V., Senthil-Kumar M. // J. Plant Physiol. 2015. V. 176. P. 47–54. https://doi.org/10.1016/j.jplph.2014.11.008
  4. Zhang H., Sonnewald U. // The Plant Journal. 2017. V. 90. P. 839–855. https://doi.org/10.1111/tpj.13557
  5. Hamooh B.T., Sattar F.A., Wellman G., Mousa M.A.A. // Plants. 2021. V. 10. P. 98. https://doi.org/10.3390/plants10010098
  6. Rubio L., Galipienso L., Ferriol I. // Front. Plant Sci. 2020. V. 11. P. 1092. https://doi.org/doi: 10.3389/fpls.2020.01092
  7. Jones R.A. // Plants. 2021. V. 10. P. 233. https://doi.org/10.3390/plants10020233
  8. Riseh R.S., Hassanisaadi M., Vatankhah M., Babaki S.A., Barka E.A. // Int. J. Biol. Macromol. 2022. V. 220 P. 998–1009. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.08.109
  9. Shah A., Nazari M., Antar M., Msimbira L.A., Naamala J., Lyu D., et al. // Front. Sustain. Food Syst. 2021. V. 5. P. 667546. https://doi.org/10.3389/fsufs.2021.667546
  10. Vurukonda S.S.K.P., Vardharajula S., Shrivastava M., SkZ A. // Microbiological Research. 2016. V. 184. P. 13–24. https://doi.org/10.1016/j.micres.2015.12.003
  11. Maksimov I.V, Abizgil’dina R.R., Pusenkova L.I. // Appl. Biochem. Microbiol. 2011. V 47. № 4 P. 333–345. https://doi.org/10.1134/S0003683811040090
  12. Miljaković D., Marinković J., Balešević-Tubić S. // Microorganisms. 2020. V. 8. № 7. P. 1037. https://doi.org/10.3390/microorganisms8071037
  13. Yarullina L.G., Kalatskaja J.N., Cherepanova E.A., Yalouskaya N.A., Tsvetkov V.O., Ovchinnikov I.A., et al. // Appl. Biochem. Microbiol. 2023. V. 59. № 5. P. 549–560. https://doi.org/10.1134/s0003683823050186
  14. Maksimov I.V., Singh B.P., Cherepanova E.A., Burkhanova G.F., Khairullin R.M. // Appl. Biochem. Microbiol. 2020. V. 56. № 1. P. 15–28. https://doi.org/10.1134/s0003683820010135
  15. Veselova S.V., Sorokan A.V., Burkhanova G.F., Rumyantsev S.D., Cherepanova E.A., Alekseev V.Y., et al. // Biomolecules. 2022. V. 12. P. 288. https://doi.org/doi: 10.3390/biom12020288
  16. Amine R., Tarek C., Hassane E., Noureddine E.H., Khadija O. // Molecules. 2021. V. 26. № 4. P. 1117. https://doi.org/10.3390/molecules26041117
  17. Chirkov S.N. // Appl. Biochem. Microbiol. 2002. V. 38. № 1. P. 1–8. https://doi.org/10.1023/A:1013206517442
  18. He X., Xing R., Liu S., Qin Y., Li K., Yu H., Li P. // Drug and Chemical Toxicology. 2019. V. 44. № 4. P. 335–340.
  19. Novikova I.I., Popova E.V., Krasnobaeva I.L., Kovalenko N.M. // Sel’skokhozyaistvennaya Biologiya (Agricultural Biology). 2021. V. 56. P. 511–522.
  20. Yarullina L.G., Cherepanova E.A., Burkhanova G.F., Sorokan A.V., Zaikina E.A., Tsvetkov V.O., et al. // Microorganisms. 2023. V. 11. № 8. P. 1993. https://doi.org/10.3390/microorganisms11081993
  21. Dutta J., Tripathi S., Dutta P.K. // Food Science and Technology International. 2012. V.18. №1. P.3–34. https://doi.org/ doi: 10.1177/1082013211399195
  22. Kumar S., Abedin M.M., Singh A.K., Das S. // Plant Phenolics in Sustainable Agriculture. 2020. V. 1. P. 517–532. https://doi.org/10.1007/978-981-15-4890-1_22
  23. İlyasoğlu H., Guo Z. // Food Bioscience. 2019. V. 29. P. 118–125. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2019.04.007
  24. Nedved E.L., Kalatskaja J.N., Ovchinnikov I.A., Rybinskaya E.I., Kraskouski A.N., Nikalaichuk V.V., et al. // Appl. Biochem. Microbiol. 2022. V. 58. № 1. P. 69–76. https://doi.org/10.1134/s0003683822010069
  25. Nikalaichuk V., Hileuskaya K., Kraskouski A., Kulikouskaya V., Nedved H., Kalatskaja J., et al. // J. Appl. Polym. Sci. 2021. V. 139. № 14. P. 51884. https://doi.org/10.1002/app.51884
  26. Tenover F.C. // Eds Th. M. Schmidt. Encyclopedia of Microbiology. Academic Press. 2019. P. 166–175. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-801238-3.02486-7
  27. Bindschedler L.V., Minibayeva F., Gardner S.L., Gerrish C., Davies D.R., Bolwell G.P. // New Phytol. 2001. V. 151. P. 185–194.
  28. Bates L.S., Waldren R.P., Teare J.D. // Plant and Soil. 1973. V. 39. № 1. P. 205–207. https://doi.org/10.1007/BF00018060
  29. Singleton V.L., Orthofer R., Lamuela-Raventos R.M. // Methods in Enzymology. 1999. V. 299. P. 152–178. https://doi.org/10.1016/S0076-6879(99)99017-1
  30. Kumar V.B.A., Kishor T.C.M., Murugan K. // Food Chemistry. 2008. V. 110 № 2. P. 328–333. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2008.02.006
  31. Boyarkin A.N. Determination of Peroxidase Activity. /Ed. A.L. Ermakov, Leningrad: Kolos, 1987. P. 41–43.
  32. Beyer W.F., Fridovich I. // Anal. Biochem. 1987. V. 161. № 2. P. 559–566. https://doi.org/10.1016/0003-2697(87)90489-1
  33. Nakano Y. Asada K. // Plant Cell Physiol. 1981. V. 22. № 5. P. 867 – 880. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.pcp.a076232
  34. Aono M., Kubo A., Saji H. // Plant Cell Physiol. 1991. V. 32. № 5. P. 691–697. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.pcp.a078132
  35. Тарчевский И.А., Егорова А.М. // Прикл. биохимия и микробиология. 2022. T. 58. № 4. С. 315–329. https://doi.org/10.31857/s055510992204016x
  36. Jia X., Rajib M., Yin H. // Current Pharmaceutical Design. 2020. V. 26. № 29. P. 3508–3521. https://doi.org/10.2174/1381612826666200617165915
  37. Chakraborty M., Hasanuzzaman M., Rahman M., Khan Md., Bhowmik P., Mahmud N.U., et. al. // Agriculture. 2020. V. 10. № 12. P. 624. https://doi.org/10.3390/agriculture10120624
  38. Siquet С., Paiva-Martins F., Lima J.L., Reis S., Borges F. // Free Radic. Res. 2006. V. 40. P. 433–442. https://doi.org/10.1080/10715760500540442
  39. Rivero R.M., Ruiz J.M., Garcia P.C., Lopez-Lcfebre L.R., Sanchez E., Romero L. // Plant Sci. 2001. V. 160. P. 315–321. https://doi.org/10.1016/S0168-9452(00)00395-2
  40. Yang X., Lan W., Lu M., Wang Z., Xie J. // LWT. 2022. V. 170. P. 114072. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2022.114072
  41. Maslennikova D., Lastochkina O. // Plants. 2021. V.10. № 12. P. 2557. https://doi.org/10.3390/plants10122557
  42. Smirnoff N., Arnaud D. // New Phytologist. 2019. V. 221. № 3. P. 1197–1214. https://doi.org/10.1111/nph.15488
  43. Минибаева Ф.В., Гордон Л.Х. // Физиология растений. 2003. Т. 50. № 3. С. 459–464.
  44. Hernández J.A., Gullner G., Clemente-Moreno M.J., Künstler A., Juhász C., Díaz-Vivancos P., et.al. // Physiol. Mol. Plant Pathol. 2016. V. 94. P. 134–148. https://doi.org/10.1016/j.pmpp.2015.09.001

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Результаты оценки антибактериальной активности Хит-КК и хитозана в отношении штамма Bacillus subtilis 47: К – штамм Bacillus subtilis 47 (Карфил); 2 – Хит-КК 0.0125 мг/мл; 3 – Хит-КК 0.025 мг/мл; 4 – Хит-КК 0.05 мг/мл; 5 – хитозан 0.1 мг/мл; 6, 7, 8 – нанокомпозиты на основе хитозана.

Скачать (285KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Степень инфицирования YВК листьев картофеля без обработки (II), после обработки Хит-КК (III) и смесью Хит-КК и B. subtilis 47 (IV): I – контроль – незараженные растения.

Скачать (94KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Влияние обработок (I‒III) на содержание пролина (а), содержание фенольных соединений (б) и активность ПФО (в) в листьях здоровых и зараженных YВК растений картофеля в оптимальных условиях увлажнения и при водном дефиците в почве: I – контроль; II – обработка Хит-КК; III – обработка Хит-КК + B. subtilis 47.

Скачать (446KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Влияние обработок (I‒IV) на содержание пероксида водорода (а), активность СОД (б) и активность пероксидазы (в) в листьях здоровых и зараженных YВК растений картофеля в оптимальных условиях увлажнения и при водном дефиците в почве: I – контроль; II – обработка Хит-КК; III – обработка Хит-КК + B. subtilis 47.

Скачать (450KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Влияние обработок (I‒III) на активность АПО (а) и ГР (б) в листьях здоровых и зараженных YВК растений картофеля в оптимальных условиях увлажнения и при водном дефиците в почве: I – контроль; II – обработка Хит-КК; III – обработка Хит-КК + B. subtilis 47.

Скачать (282KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024