Показатели иммунного ответа винограда

Воздействие биотических стрессоров на растения винограда способно значительно снизить продуктивность виноградника и время его эксплуатации. Большое значение при этом имеет сопротивляемость растения воздействию патогенов. Фитоиммунитет обеспечивается множеством физиологических механизмов, изучение которых позволит в дальнейшем контролировать динамику системы «многолетнее растение — природная среда» и снизить экологическую нагрузкуи затраты на возделывание культуры. виноград иммунный грибной патоген Физиологический ответ растения на воздействие патогена начинается с восприятия стрессового сигнала. В результате активируются сигнальные системы, индуцирующие развитие набора активных механизмов устойчивости растения. При взаимодействии растений с неспециализированными паразитами существенны механизмы пассивного иммунитета. При взаимодействии растений со специализированными паразитами, обладающими способностью преодолевать механизмы пассивного иммунитета, срабатывают механизмы активного иммунитета[5, 7]. К ним можно отнести немедленные ответы, сопровождающиеся реакцией сверхчувствительности, формирование локальной и системной устойчивости, при которых происходит синтез особых белков, фитоалексинов[8, 9, 10].

Длительность и скорость наступления каждой из фаз иммунного ответа растений, согласно литературным источникам, определяется биологией паразита и хозяина и является видоспецифичной.

Нами проводились параллельные физиолого-биохимические исследования и учеты поражения милдью растений винограда различной устойчивости к этому патогену. Целью работ было выяснение роли различных физиолого-биохимических компонентов иммунного ответа в интенсивности поражения винограда милдью у различающихся по устойчивости форм.

Методика исследований. Учет поражения растений милдью проводили по методике, разработанной ВИЗР [1]. Учет проводился по 5-ти балльной шкале. Содержание аминокислот, фенолкарбоновых кислот, ресвератрола— методом капиллярного электрофореза на приборе Капель 104 Т [4], содержание пигментов — по Гавриленко [2]. Стабильность мембранного комплекса листьев (коэффициент повреждения мембран) изучаемых сорто-подвойных комбинаций винограда оценивали в модельном опыте по изменению проводимости дистиллированной воды, в которую помещались листья исследуемых растений. Выход электролитов измерялся кондуктометром Агат 2 М после воздействия температуры 55 °C, 100 °C и при комнатной температуре. Расчет коэффициента повреждения мембран проводился по методике Н. Н. Кожушко [3]. Эффективность первичных процессов фотосинтеза рассчитывалась по формуле, представленной в [6].

Результаты исследований и их обсуждение. Исследования проводились на вегетационной площадке СКЗНИИСиВ в г. Краснодар. Объектами исследований являлись гибридные формы винограда: ТАНА 33, ТАНА 42, ТАНА 68 различного видового происхождения, обладающие различной степенью устойчивости к грибным заболеваниям винограда. Кусты 2010 года посадки, плодоносящие, формировка — высокоштамбовый односторонний кордон. Обработки от грибных болезней на участке не проводятся.

Учеты по развитию и распространению милдью проводили с интервалом в 14 дней. До 08.07. учет милдью проводили на листьях основных побегов, а с 21.07 учитывали развитие болезни на листьях пасынковых побегов.

Первые признаки заболевания появились 10 июня 2014 года. Наиболее активно болезнь развивалась на сорте Тана 33, распространение составило 48,9%. Учет от 25 июня показал относительную устойчивость к этому времени у сорта Тана 42.

Дожди 5 и 25 июля дали дополнительную возможность для эпифитотийного развития милдью. Интенсивность развития заболевания в период с 8 июля по 19 августа увеличилась с 25,8 до 71,1%. Как и в период с 10 по 25 июня сорт Тана 42 оставался более устойчив, в сравнении с сортами Тана 33 и Тана 68.

Большая интенсивность развития и распространения милдью связана с двумя причинами: месторасположение участка (виноградник закрыт со всех сторон, не проветривался) и отсутствие обработок против болезни.

В наибольшей степени милдью поражались растения гибридной формы ТАНА 33, наиболее устойчивыми были растения ТАНА 42.

Нами определялось содержание лигнина, фенолкарбоновых кислот, ресвератрола, пигментов, стабильность мембран в течение вегетации для выявления физиолого-биохимических критериев, определяющих иммунный статус винограда.

Содержание «сырого лигнина» в листьях винограда возрастало в первой декаде июня, потом постепенно снижалось до минимума в первой декаде августа. В третьей декаде августа было отмечено резкое увеличение содержание лигнина в листьях. Наиболее устойчивая форма ТАНА 42 отличалась самыми низкими показателями содержания лигнина в листьях в начале августа. У всех изучаемых форм лигнификация тканей листа была более интенсивной в пораженных листьях, чем в непораженных (основных) листьях.

Содержание хлорогеновой кислоты в листьях изучаемых форм возрастало в третьей декаде июля-первой декаде августа. В непораженных (основных) листьях менее устойчивой формы ТАНА 33 максимальное содержание хлорогеновой кислоты отмечено в начале августа, а в пораженных листьях накопление хлорогеновой кислоты происходло в конце июля, а затем снижалось, что, вероятно, связано сееметаболизацией. У устойчивой формы ТАНА 42 в начале августа происходит значительное увеличение содержания хлорогеновой кислоты в листьях. В непораженных листьях содержание хлорогеновой кислоты ниже, чем в пораженных листьях. У формы ТАНА 68 в третьей декаде июля увеличивается, а затем снижается в непораженных листьях, а в больных листьях отмечено постепенное увеличение содержания хлорогеновой кислоты.

Динамика повреждаемости мембран листьев у всех изучаемых гибридных форм была одинаковой: коэффициент повреждения мембран снижался в первой-третьей декаде июня, возрастал в начале июля и значительно снижался в третьей декаде июля. Наибольшую стабильность мембран проявляли растения ТАНА 68 и ТАНА 33.

Содержание хлорофиллов в листьях изучаемых форм винограда постепенно уменьшалось с первой декады июня, кроме формы ТАНА 33, у которой содержание зеленых пигментов в непораженных листьях возрастало до начала июля, а затем снижалось. С первой декады июля непораженные листья форм ТАНА 68 и ТАНА 42 содержали больше хлорофиллов, чем пораженные. В период максимальной интенсивности распространения грибных болезней (первая декада августа) больше пигментов содержалось в листьях неустойчивой формы ТАНА 33. У наиболее устойчивой формы ТАНА 42 содержание зеленых пигментов в пораженных и непораженных листьях в этот период отличалось незначительно.

Эффективность первичных фотосинтетических процессов у растений винограда колебалась в течение вегетации.

С первой декады июля до третьей декады июля, когда наблюдается резкий скачок в интенсивности развития грибных патогенов на растениях винограда, у форм ТАНА 68 и ТАНА 33 проявляется увеличение эффективности первичных фотосинтетических процессов в пораженных листьях в сравнении с непораженными. В начале августа, когда отмечается максимальная интенсивность развития патогенов на листьях винограда, у формы ТАНА 33 эффективность первичных фотосинтетических процессов в непораженных листьях становится значительно выше, чем в пораженных, у формы ТАНА 68 сохраняется описанная выше тенденция. У наиболее устойчивой формы ТАНА 42 с первой декады июля эффективность первичных фотосинтетических процессов снижается, данный показатель ниже в пораженных листьях. У этой формы показатель эффективности первичных процессов фотосинтеза в непораженных листьях во время максимального проявления биотического стресса превышает таковой у двух других форм.

Развитие милдью стимулировало накопление ресвератрола, хлорогеновой кислоты, аскорбиновой кислоты в листьях винограда.

Содержание лигнина в пораженных листьях форм ТАНА 33 и ТАНА 68 возрастало в процессе распространения милдью. У устойчивой формы ТАНА 42 отсутствовала корреляционная связь между развитием патогена и лигнификацией тканей листа.

При увеличении интенсивности развития милдью накопление ресвератрола у форм ТАНА 33 и ТАНА 68 в большей степени происходило в непораженных листьях, о чем свидетельствует более высокая степень корреляционной связи данных показателей в основных листьях, чем в больных. У устойчивой формы ТАНА 42 в ответ на поражение патогеном ресвератрол образовывался в больных листьях.

Связь между развитием милдью и накоплением хлорогеновой кислоты больше в пораженных листьях у формы ТАНА 68, у формы ТАНА 33 хлорогеновая кислота накапливалась в основных листьях. У растений устойчивой формы ТАНА 42 накопление хлорогеновой кислоты в ответ на развитие патогена происходило в равной степени в основных и больных листьях, однако, коэффициент корреляции имел средние значения.

Накопление аскорбиновой кислоты в листьях винограда при поражении милдью может свидетельствовать о процессах, нивелирующих накопление АФК в фазу индукции иммунного ответа растений. У форм ТАНА 33 и ТАНА 68 этот процесс больше связан с пораженными листьями, а у устойчивой формы ТАНА 42 — с основными листьями. Данное явление может быть причиной сохранения нормального функционирования листьев и снижения распространения патогена по растению.

Форма ТАНА 33, отличающаяся низкой устойчивостью к грибным заболеваниям, характеризуется накоплением ресвератрола и хлорогеновой кислоты в непораженных листьях, что может свидетельствовать о слабом иммунном ответе в первичных очагах инфекции.

Среднеустойчивая форма ТАНА 68 отличается активным накоплением хлорогеновой кислоты и, соответственно, более высоким уровнем лигнификации в пораженных листьях, т. е. можно предположить наличие активных структурных изменений клеточных стенок в ответ на развитие патогена.

У устойчивой формы ТАНА 42 в большей степени выражено накопление ресвератрола в пораженных листьях в процессе распространения милдью, что может говорить об активном локальном специфическом биохимическом ответе на биотический стресс.

• 1. Боровикова Н. А. Болезни виноградной лозы / Боровикова Н. А., Талаш А. И. // Методические указания по регистрационным испытаниям фунгицидов в сельском хозяйстве // ВИЗР, Санкт-Петербург, 2009. — С. 332−333.
• 2. Гавриленко В. Ф. Большой практикум по физиологии растений /В.Ф. Гавриленко, М. Е. Ладыгина, Л.М. Хандобина/ — М: Высшая школа, 1975. — 392 с.
• 3. Кожушко Н. Н. Выход электролитов как критерий оценки засухо-устойчивости и особенности его использования для зерновых // Методы оценки устойчивости растений к неблагоприятным условиям среды. — Л.-д: Колос, 1976.— С. 32−43.
• 4. Методическое и аналитическое обеспечение исследований по садо-водству. — Краснодар: ГНУ СКЗНИИСиВ. — 2010. — 300 с.
• 5. Плотникова Л. Я. Иммунитет растений и селекция на устойчивость к болезням и вредителям / Под ред. Ю. Т. Дьякова. — М.: КолосС, 2007. — 359 с.
• 6. Рубин А. Б. Регуляция первичных стадий фотосинтеза при изменении физиологического состояния растений/ Рубин А. Б., Венедиктов П. С., Кренделева Т. Е., Пащенко В. В. //Фотосинтез и продукционный процесс. — М., 1988, с 29−39
• 7. Шкаликов В. А. Иммунитет растений / В. А. Шкаликов, Ю. Т. Дьяков, А. Н. Смирнов, Ф.С.-У. Джалилов и др. — М.: КолосС, 2005. — 190 с.
• 8. Langcake P. Disease resistance of Vitis spp. and the production of the stress metabolites resveratrol, е-viniferin, б-viniferin and pterostilbene Physiological Plant Pathology Volume 18, Issue 2, 1981, Pages 213−226
• 9. Mattivi F. Profiling of Resveratrol Oligomers, Important Stress Metabolites, Accumulating in the Leaves of Hybrid Vitisvinifera (Merzling Ч Teroldego) Genotypes Infected with Plasmoparaviticola / Mattivi F., Vrhovsek U., Malacarne G., Masuero D., et al. // J. Agric. Food Chem., 2011, 59 (10), pp 5364−5375
• 10. Pezet R. д-Viniferin, a Resveratrol Dehydrodimer: One of the Major Stilbenes Synthesized by Stressed Grapevine Leaves /Pezet R., Perret C., Bernard Jean-Denis J., Tabacchi R., et al. // J Agric. Food Chem., 2003, 51 (18), pp 5488−5492