65378

Діагностика вірусних інфекцій пшениці за дії абіотичних чинників

Автореферат

Биология и генетика

Для одержання стабільних валових зборів зерна в Україні важливе значення має наявність сортів озимої пшениці з високим адаптаційним потенціалом до несприятливих чинників довкілля. Тому актуальним є вивчення вмісту...

Украинкский

2014-07-29

174.5 KB

0 чел.

PAGE  1

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

РЕШЕТНИК ГАЛИНА ВАСИЛІВНА

                                                      

УДК 578.3 + 633.11

Діагностика Вірусних інфекцій пшениці за дії абіотичних чинників

03.00.06вірусологія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

КИЇВ – 2010


Дисертація є рукопис.

Робота виконана на кафедрі вірусології біологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка

Науковий керівник:  доктор біологічних наук, старший науковий співробітник

Міщенко Лідія Трохимівна,

Київський національний університет імені Тараса Шевченка,

провідний науковий співробітник кафедри вірусології

Офіційні опоненти:    доктор біологічних наук,  старший науковий співробітник

Щербатенко Іван Степанович,

Інститут мікробіології і вірусології ім. Д. К. Заболотного

НАН України,

провідний науковий співробітник відділу вірусів рослин

 доктор біологічних наук, професор, член-кореспондент НААН України

Мельничук Максим Дмитрович,

Національний університет біоресурсів і природокористування України, професор кафедри екобіотехнології та біорізноманіття, заступник Міністра аграрної політики України

Захист дисертації відбудеться “12” жовтня 2010 р. о  16 00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.14 Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою:

03127, м. Київ, проспект акад. Глушкова, 2, корпус 12, біологічний факультет,  ауд. 433.

Поштова адреса: 01601, м. Київ, вул. Володимирська, 64.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка: 01601, м. Київ, вул. Володимирська, 58.

Автореферат розісланий  10  вересня  2010 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат біологічних наук                                                                О. В. Молчанець

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

     Актуальність теми. Для одержання стабільних валових зборів зерна в Україні важливе значення має наявність сортів озимої пшениці з високим адаптаційним потенціалом до несприятливих чинників довкілля. На урожайність культури негативно впливають поряд з абіотичними факторами,  чимало біотичних чинників, таких як гриби, бактерії, віруси [Петренкова В.П. і ін., 2009; Юхименко А.І .і ін., 2008]. Так, збитки від вірусних захворювань можуть складати до 70% урожаю і вище [Бойко А.Л. и др., 1990; Бойко А.Л.  і ін., 1997; Шпаар Д. и др., 2006], тому вчасне виявлення їх у насінні та посівах  і лабораторне діагностування можуть знизити ризики втрат у зерновому господарстві країни за для забезпечення продовольчої безпеки і експортного потенціалу України.  

Прояв адаптаційних реакцій на дію екологічних чинників часто схожий з симптомами патології, викликаної інфекційним ураженням рослинного організму [Шпаар Д. и др., 2006]. У зв’язку з цим виникає проблема з’ясування причин появи патологічних симптомів, оскільки деякі з них мають надзвичайно важливе значення для технологій вирощування сільськогосподарських культур, зокрема це стосується вчасного виявлення вірусної інфекції у такій домінуючій для нашої країни сільськогосподарській культурі, як пшениця.

Відомо, що при вірусній інфекції у зернових відмічається збільшення концентрації розчинних цукрів і накопичення крохмалю, а про одночасний вплив абіотичних чинників на рослину відомості досить фрагментарні [Livingston D. et al., 1998; Arias M., 2003]. Тому актуальним є вивчення вмісту та динаміки цукрів при дії на рослини озимої пшениці як абіотичних, так і біотичних чинників.

На сьогодні, в період глобальних змін клімату сільськогосподарські культури, особливо пшениця, потребують нових ефективних технологій вирощування. Одним із альтернативних підходів для вирішення проблеми вірусних інфекцій є підвищення вірусостійкості рослин під дією абіотичних чинників різної природи. Так, відомо, що під дією модельованої мікрогравітації відбувається зниження вмісту антигенів вірусу смугастої мозаїки пшениці (ВСМП) у рослинах елітної пшениці сорту Апогей [Міщенко Л.Т., 2004]. Звідси питання з’ясування впливу цього чинника на адаптаційний потенціал та протікання інфекційного процесу в рослинах наступних поколінь й було актуальним до вивчення.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась згідно з науковими темами кафедри вірусології біологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка та у відповідності з вітчизняними та зарубіжними замовленнями:

- тема № 97089 комплексної наукової програми “Агропродкомплекс”, 1997-2000 рр., № держреєстрації ДР 0179U003157 “Дослідити закономірності патогенезу фітовірусних інфекцій з метою раціонального використання природних ресурсів”;

- проект 3.1.12.22. ДКНТ України “Підвищення продуктивності озимої пшениці шляхом розробки екологічно безпечних засобів боротьби з вірусами рослин” (№ 356 КДУ, Програма 3.1.12. Охорона навколишнього середовища із застосуванням біотехнологій, 1992-1996 рр.).

- проект 2/952–97 ДКНТ України, 1997–2000 рр. “Розробка екологічно чистих технологій вирощування та оздоровлення пшениці від вірусних інфекцій”

- проект Ф 25.5/113-2007 „Гравічутливість системи "вірус – рослина-хазяїн" та її використання для зниження репродукції вірусів” Державного фонду фундаментальних досліджень Міністерства освіти і науки України (№ держреєстрації 0107U009135);

- проект Ф 25.5/174-2008 „Взаємовідносини системи "вірус – рослина-хазяїн" за умов модельованої мікрогравітації” Державного фонду фундаментальних досліджень Міністерства освіти і науки України (№ держреєстрації 0108U005923).

- договір № 14а (Росія, Москва), № 337 КДУ, 1990 - 1991 рр. «Вивчити особливості прояву  вірусних хвороб сільськогосподарських рослин в різних системах землеробства при проведенні агроекологічного моніторингу в УРСР, РРФСР (Нечорноземна і Центрально-Чорноземна зони).

Мета і завдання дослідження. Метою роботи була розробка  комплексу діагностичних методів на основі вивчення взаємодії вірусів з рослинами-хазяями за дії змінних абіотичних  чинників та пошук шляхів підвищення адаптаційного потенціалу озимої пшениці до вірусної інфекції.

Згідно з поставленою метою було передбачено виконання таких завдань:

1) здійснити моніторинг ураженості вірусними інфекціями озимої пшениці в природних агроценозах;

2) провести діагностику та вивчити основні властивості виявлених  вірусів;

3) визначити кількісний вміст цукрів у дослідних рослинах пшениці;

4) дослідити взаємозв’язок симптомів «багряних листків» рослин пшениці з умістом у них  цукрів та вірусної інфекції;

5) вивчити вплив модельованої мікрогравітації на перебіг вірусної інфекції (ВСМП) у рослинах пшениці сорту Апогей третьої репродукції;

6) з’ясувати вплив гумінових препаратів та координаційних сполук літію й натрію на ріст і розвиток рослин пшениці при вірусному ураженні.

Об`єкт досліджень: вірус смугастої мозаїки пшениці (ВСМП), вірус жовтої карликовості ячменю (ВЖКЯ), грунтові віруси, рослини пшениці Triticum avestivum L.

Предмет дослідження: система «вірус – рослина-хазяїн»; адаптаційний потенціал інфікованої озимої пшениці за дії абіотичних чинників  (холодового стресу, модельованої мікрогравітації); дія гумінових препаратів і координаційних сполук літію та натрію на продуктивність рослин пшениці.

Методи досліджень: вірусологічні, імунологічні, електронно-мікроскопічні, фізіолого-біохімічні та методи варіаційної статистики.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше ідентифіковано вірусну та фізіолого-біохімічну природу симптомів «багряних листків» озимої пшениці. Обстеження посівів озимої пшениці з використанням сучасних методів  вірусологічної діагностики та фізіолого-біохімічних методів дозволили встановити, що  зовнішні  ознаки почервоніння, появи «багряних» листків озимої пшениці,  які супроводжують вірусне ураження рослини, не завжди є специфічними. Доведно, що подібні симптоми можуть бути спричинені також різким перепадом температур у фотосинтезуючих тканинах у фазі виходу в трубку і початку колосіння рослин озимої пшениці. Вперше з листків рослин озимої пшениці з раніше неописаними симптомами хлоротичних штрихів виділено паличкоподібні вірусні частки розмірами 360±10х14 нм, 100±10х14 нм та 220±20х14 нм.

Виявлено, що підвищення вмісту цукрів у рослинах озимої пшениці відбувається як під впливом вірусної інфекції, так і за дії низьких позитивних температур, що зумовлює застосування комплексу фізіологічних і вірусологічних методів діагностики захворювання.    

Практичне значення одержаних результатів. Запропонований комплекс методів  моніторингу ураженості пшениці вірусними хворобами дає можливість підвищити ефективність та надійність діагностики вірусів. Ідентифікація вірусної та фізіолого-біохімічної природи симптомів «багряних листків» дозволяє застосовувати доцільні екологічно безпечні заходи захисту посівів пшениці лише в тих випадках, коли існує реальна загроза з боку патогенних організмів. Впровадження у виробництво досліджених сортів пшениці, резистентних до патогенних збудників та абіотичних факторів, дозволяє уникнути шкодочинності, зумовленої  проявом симптомів «багряних листків» на початку колосіння.

Розроблені  ефективні способи застосування гумінових препаратів, координаційних сполук літію та натрію, до складу яких входить мідь,  дозволяють  підвищити стійкість до вірусів та загальний  адаптаційний потенціал рослин пшениці за дії несприятливих чинників довкілля.  Досліджені біологічно активні препарати гумінової природи сфагнін і гідрогумат є екологічно безпечними і їхнє застосування відповідає нормам біоетики та біобезпеки. Показано, що вони не лише обмежують вірусну інфекцію, а й підвищують адаптаційний потенціал рослин.

Підтверджено можливість індукції стійкості до ВСМП рослин пшениці в умовах модельованої мікрогравітації. Це дає підґрунтя для розкриття механізмів зниження репродукції ВСМП за умов кліностатування і відкриває можливості для створення нових напрямків розвитку біотехнології з метою підвищення продуктивності та покращення показників якості і безпеки продукції.

Особистий внесок здобувача. Дисертація є самостійною роботою автора. Інформаційних пошук, опрацювання літературних джерел, розробка схем експерименту, отримання експериментальних даних та їх попереднє узагальнення автором дисертації здійснено особисто. Формулювання мети і задач дослідження, заключний аналіз, підготовку публікацій за отриманими результатами і представлення їх на наукових конференціях здійснено за участю наукового керівника д.б.н. Л. Т. Міщенко. Здобувачем зібрана та проаналізована наукова література за темою дисертації, розроблені та удосконалені методичні підходи щодо виконання поставленої мети, одержані основні експериментальні дані, узагальнено отримані результати, проведено їх статистичну обробку. В роботах, опублікованих у співавторстві, вірусологічні дослідження за темою дисертації виконані дисертантом особисто, права співавторів не порушенні.

Апробація результатів дисертації. Основні наукові результати були представлені на ІІ з’їзді Українського товариства фізіологів рослин ( Київ, 1993); Міжнародній конференції „Сучасні методи досліджень в агрономії” (Умань,  1993);  Міжнародній конференції „Проблемы вирусных болезней зерновых культур и пути их решения” (Тверь, 1993); Радиобиологическом съезде (Пущино, 1993); International Conference „Fundamental and applied problems in phytovirology” (Yalta, 1994); Міжнародній науково-практичній конференції „Производство  и применение биологических средств защиты растений от вредителей и болезней” (Одеса, 1994); VII International Plant Virus epidemiology symposium (Almeriа, Spain, 1999); Всеураїнській конференції молодих вчених „Актуальные вопросы современного естествознания – 2003 (Симферополь, 2003); ІІ Міжнародній конференції Онтогенез рослин у природному та трансформованому середовищі. Фізіолого-біохімічні та екологічні аспекти (Львів, 2004); V міжнародній конференції „Біоресурси та віруси” (Київ, 2007); Міжнародній конференції „Космос и биосфера” (Судак, 2007); ІІ з’їзді Українського товариства клітинної біології (Київ, 2007); International Conference „Responses of plants to environmental stresses” (Elena, Bulgaria, 2008); І-й Міжнародній науковій конференції „Аерокосмічні спостереження в інтересах сталого розвитку та безпеки GEO-UA” (Київ, 2008); First International Trans Caucasus Conference on Plant Pathology (Tbilisi, Georgia, 2008); International Conference ”Life in Space for Life on Earth” (Angers, France, 2008); Міжнародній науково-практичній конференції „Теоретические основы применения биотехнологии, генетики и физиологии растений в современной селекции растений и растениеводстве (Брянськ-Мінськ, Білорусь, 2009).

Публікації. Результати досліджень представлені в 32 друкованих наукових працях, з них 10 статей у профільних вітчизняних та зарубіжних виданнях, затверджених ВАК України,   4 статті у збірниках наукових праць, 18 тез у матеріалах конгресів, з’їздів та конференцій. Права співавторів не порушено.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота викладена на 148 сторінках машинописного тексту і містить такі складові частини: Вступ, Огляд літератури (3 розділи). Експериментальна частина (5розділів), Узагальнення, Висновки. Список використаних джерел (256 найменування, з них  136 – зарубіжних авторів) та Додаток. Робота ілюстрована  9 таблицями,  83  рисунками.

Подяка. Автор висловлює подяку за надані консультації та методичну допомогу в проведенні досліджень доктору біологічних наук, професору, академіку НААН України А.Л. Бойку та колективу кафедри вірусології Київського національного університету імені Тараса Шевченка.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

                                     ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ

Огляд літератури складається з трьох розділів, в яких наведені сучасні дані стосовно вірусних хвороб озимої пшениці, властивостей їх збудників, а також впливу біотичних та абіотичних чинників на метаболізм рослин.

МАТЕРІАЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Об’єктом досліджень були вірус смугастої мозаїки пшениці (ВСМП), вірус жовтої карликовості ячменю (ВЖКЯ) та грунтові віруси.

Оцінку ураженості рослин проводили методом візуальної діагностики з подальшим їх аналізом на основі вірусологічних тестів.

Для доведення інфекційної природи захворювань рослин озимої пшениці та вивчення біологічних властивостей вірусів застосовували метод біотестування шляхом механічної інокуляції класичних рослин-індикаторів: Datura stramonium L., D. metel L., Nicotiana tabacum L. cv. Samsun, Trapeson, N. glutinosa L., Chenopodium album L., Chenopodium quinoа Willd., Chenopodium amaranticolor Coste et Reyen., Chenopodium hybridum L., Phaseolus vulgaris L.cv. Pinto, Gomphrena globosa L., Pisum sativum L., а також  дев’яти видів злакових рослин (Triticum aestivum L., Secale cereale L., Hordeum vulgare L. і ін.).

Виділення ВСМП і ВЖКЯ із уражених рослин проводили згідно загальноприйнятих методик у нашій модифікації [Brakke, 1990; Hammond et al., 1983].

Морфологію вірусних часток вивчали методом трансмісійної електронної мікроскопії в модифікації [Бойко А.Л.,1990]. Негативне контрастування очищених вірусних препаратів проводили 2% розчином фосфорно-вольфрамової кислоти протягом 2 хв [Салига Ю.Т., 1999]. Препарати досліджували в полі зору електронних мікроскопів JEM 1230 (JEOL, Японія) та ЕМ-125 (Україна).

Концентрацію вірусних препаратів вимірювали спектрофотометрично при довжинах хвиль 260 нм та 280 нм [Атабеков И.Г., 1981]. Концентрацію білка у отриманих вірусних препаратах визначали за формулою Варбурга та Крістіана [Досон Р. и др., 1991].

Для визначення молекулярної маси капсидних білків виділених вірусів проводили електрофорез в 14% поліакріламідному розділяючому та 5% концентруючому гелі з подальшим фарбуванням кумасі блакитним R-250 [Laemmli, 1970]. Застосовували набори стандартних маркерних білків (кДа): 116.0, 66.2, 45.0, 35.0, 25.0, 18.4 (“Fermentas”, Литва). Електрофорез проводили у вертикальній камері для електрофорезу (“Хійу Каллур”, Латвія) при силі струму 40 мА протягом 1,5 год.

Твердофазний імуноферментний аналіз (сендвіч-варіант) проводили на планшетах “Labsystems”(Фінляндія). В якості антивидових антитіл використовували антикролячі антитіла, кон’юговані лужною фосфатазою (“Dianova”, Німеччина). Результати реакції реєстрували на рідері Termo Labsystems Opsis MR (США) із програмним забезпеченням Dynex Revelation Quicklink при довжинах хвиль 405 / 630 нм. За достовірні приймали значення, що перевищували негативний контроль у три рази [Clark M.F., Adams A.N., 1977].

Кількісний вміст вуглеводів у рослинах озимої пшениці визначали йодометричним методом  [Починок Х.Н., 1976]. Контролем були здорові рослини.

Вміст фотосинтетичних пігментів визначали у етанольному екстракті на спектрофотометрі Mapada UV-1600 (КНР) при довжині хвилі для хлорофілу а – 665 нм, для  хлорофілу b – 649 нм, суми каротиноїдів – 440,5 нм [Гавриленко В.Ф.и др., 1975].

Для дослідження впливу холодового стресу на рослини пшениці в лабораторних умовах насіння висівали у контейнери в умовах закритого ґрунту. Після появи сходів частину варіантів переносили у відкритий ґрунт, де піддавали дії низьких позитивних температур. Діапазон температур в умовах відкритого ґрунту становив 4,5 - 12,7°С, в умовах закритого ґрунту – 12,3 - 28,0°С. На 20-тий день після посіву частину рослин  у відкритому і закритому ґрунті механічно інокулювали ізолятом ВСМП. Вміст цукрів у рослинах пшениці визначали на 42 та 77 день після посіву.

Мікрогравітацію моделювали в кліностатах «Цикл-2» і КГ-8 за умов вертикального та горизонтального кліностатування [Mishchenko L.T. et al., 2004; Мищенко Л.Т. и др., 2005; Патент № 19360, 2006]. Контролем слугували  інфіковані рослини пшениці, які перебували у наземних стаціонарних умовах.

Дослідження впливу координаційних сполук та гумінових препаратів на  ріст і розвиток рослин пшениці, уражених ВСМП, проводили за аналогічними схемами. Рослини обробляли позакоренево 0,05 % і 0,1 % розчинами препаратів координаційних сполук Na[Cu(coxh-4H)]4H2O і (Li0,5K0,5)[Cu(foxh-4H)]·5H2O та препаратами гідрогумат, оксидат-торф, сфагінін і дублін. Контролем слугували рослини пшениці, які не інокулювали вірусом та не обробляли препаратами. Через десять днів рослини кожного варіанту ділили на дві частини, одну з яких механічно інокулювали препаратом ВСМП у фосфатному буфері з карборундом, іншу – механічно пошкоджували тим самим буфером без додавання вірусу. Через 12 днів після інокуляції проводили визначення морфометричних та вагових показників: довжини надземної частини рослин та коренів, середньої кількості листків на одній рослині, сирої та сухої маси надземної частини та кореневої системи.

Статистичний аналіз експериментальних даних проводили за параметричними критеріями нормального розподілу варіант. Середні значення та стандартне відхилення визначали  загальноприйнятим методом [Лакин Г.Ф.,1980] з використанням пакету ToolPac комп’ютерної програми MS EXCEL 2000.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

  1.  Моніторинг ураженості озимої пшениці вірусними інфекціями

Проведений нами агроекологічний моніторинг ураженості посівів озимої пшениці вірусними інфекціями протягом двадцяти років показав, що до найбільш розповсюджених в Україні відносяться віруси смугастої мозаїки пшениці (до 57 % ) та ВЖКЯ (до 20 % ). Решта вірусів (ВМК, ВМП, ВШМЯ, грунтові та інші) поширені від 4 до 7%  (рис.1).

2. Діагностика вірусів озимої пшениці

2.1. Діагностика ВСМП

У результаті проведеного агроекологічного моніторингу виявлено рослини озимої пшениці з симптомами вірусних інфекцій. За зовнішніми ознаками (повздовжні світло-зелені та жовті смужки різної інтенсивності забарвлення, що поширюються паралельно до жилкування) вони подібні до симптомів ВСМП (рис. 2). Рослини відставали у фазах онтогенезу, а іноді і не виколошувались.

Рис.1.  Узагальнена діаграма поширення             Рис. 2. Симптоми ВСМП на рос-      

вірусів, які уражують пшеницю                           линах озимої пшениці

Біологічні властивості вірусу досліджували на класичних рослинах -індикаторах, а також на злакових рослинах. За механічної інокуляції вірус передавався лише на злакові рослини. Симптоми вірусного ураження проявлялись у вигляді світло-зелених штрихів та повздовжньої смугастості. Факт передачі вірусу на рослини-індикатори ячменю і вівса був підтверджений методом ІФА. Наступне перепасування цього вірусу  з рослин ячменю і вівса на  молоді рослини пшениці сортів Апогей і Рання-93 у фазі 2 справжніх листків підтвердили інфекційну  природу даного захворювання. Наявність ВСМП у відібраних зразках рослин була підтверджена методом ІФА.

Методом електронної мікроскопії встановлено, що вірус є ниткоподібним і має розміри  660 ± 20 х 13 нм та  710  ± 30 х 14 нм (рис. 3 а, б). Такі розміри і форма вірусних часток є характерними для представників роду Tritimovirus  родини Potyviridae, до яких належить ВСМП.

Нами розроблена модифікація загальноприйнятої методики, за якою отримано вірусний препарат у високій концентрації – 9 мг/мл. Коефіцієнт екстинції Е 260/280 вірусного препарату становив 1,31, що свідчить про його чистоту. Електрофоретичний аналіз капсидного білка вірусу показав наявність одного пептиду з молекулярною масою 44±0,5 кДа, що є характерним для ВСМП (рис. 3 в).

Рис. 3. Електронограма полтавського ізоляту ВСМП (а– в інокуляті, б – очищений препарат) та електрофореграма його капсидного білка (в)

На ультратонких зрізах клітин мезофілу листків пшениці сорту Перлина Лісостепу  виявлені віріони, що були агреговані в комплекси із мітохондріями та клітинною оболонкою (рис. 4).

Рис. 4. Електронограма ниткоподібних віріонів ВСМП на ультратонкому зрізі клітин мезофілу озимої пшениці Перлина Лісостепу.  Інструментальне збільшення х 39 000

Однією з важливих ланок діагностики фітовірусів є встановлення шляхів передачі патогена. Відомо, що ВСМП передається механічною інокуляцією та векторами (кліщами), а дані стосовно розповсюдження його насінням – суперечливі. Тому нами було досліджено можливість передачі насінням виявленого ізоляту ВСМП.

Дослджено, що насіння та листки пшениці нової репродукції не містять антигенів ВСМП. Отже, вірус не передається посівним матеріалом (табл.). Ці дані підтверджувалися  візуально методом біотестування та методом електронної мікроскопії.

                                                                                                              Таблиця

       Вміст антигенів ВСМП у насінні пшениці Перлина Лісостепу за даними ІФА

Варіант

Оптична щільність,

оптичні одиниці

Контроль негативний

0,0280,010

Контроль позитивний

0,4230,010

Листки інфікованих рослин

0,7260,013

Зерно інфікованих рослин

0,0290,012

Листки нової репродукції інфікованих рослин

0,0440,010

Зерно нового урожаю

0,0310,012

2.2. Діагностика ВЖКЯ

Під час моніторингу  вірусних хвороб зернових культур в Україні впродовж кількох років спостерігали симптоми пожовтіння листків озимої пшениці, червоне забарвлення  листків у рослин вівса та жовте – у ячменю  (рис. 5).

                а                                                 б                                                 в

Рис. 5. Симптоми ВЖКЯ на рослинах: а – пшениці Подолянка; б – вівса Скакун;  в – ячменю  Асторія

Наявність ВЖКЯ у хворих рослинах пшениці, ячменю та вівса була підтверджена методом імуноферментного аналізу.

Для підтвердження результатів ІФА та вивчення морфології віріонів, застосовували метод електронної мікроскопії, який показав наявність у рослинах пшениці з наведеними симптомами сферичних вірусних часток розміром 25±0,5 нм у діаметрі (рис. 6 а).

Для виділення ВЖКЯ із рослинного матеріалу застосовували  методику  Hammond (1983), за якою отримано вірусний препарат у високій концентрації – 8,5 мг/мл. Коефіцієнт оптичної щільності Е260/280 отриманого препарату становив 1,55. Ці дані узгоджуються з літературними, за якими ВЖКЯ має коефіцієнт 1,5-1,6. Отже, виділений нами препарат ВЖКЯ є високо очищеним та сконцентрованим.

До складу вірусу жовтої карликовості ячменю (полтавський ізолят) входить білок з молекулярною  масою 25±0,5  кДа  (рис. 6 б),  що узгоджується з даними

Рис. 6. Електронограма  полтавського ізоляту  ВЖКЯ (а) та  електрофореграма

вірусного капсидного білка (б)

літератури, за якими ВЖКЯ містить у своєму складі один структурний білок з молекулярною масою близько 24 кДа.

Важливим у діагностиці ВЖКЯ є перевірка потенційних векторів вірусної інфекції на наявність патогену. З цією метою нами протестовано зразки попелиць, які були виявлені на рослинах, уражених PAV - ВЖКЯ. В жодному з варіантів не виявлено вірусу. Це свідчать про те, що далеко не всі попелиці, відомі як вектори ВЖКЯ, являються вірофорними. Саме тому відсоток рослин пшениці, уражених ВЖКЯ в Україні є не таким високим, як іноді повідомляється в науковій літературі.

 

2.3. Діагностика ґрунтових вірусів

При проведенні моніторингу впродовж багатьох років ми вперше спостерігали на листках озимої пшениці в Чернівецькій обл. у 2005 р. неописані  раніше симптоми ураження у вигляді штрихоподібних хлоротичних плям (рис. 7 Д). Подібні симптоми спостерігали на рослинах пшениці у Київській і Полтавській  областях, де були виявлені паличкоподібні вірусні частки двох розмірів: 360±10х14нм та 100±10х14 нм (рис. 7 а); паличкоподібні віріони  360х±10х14 нм (рис 7: б); частки паличковидної форми розміром 220±20х13 нм та 110±10х13 нм з внутрішнім каналом, що чітко проглядається (рис. 7 в), і  злегка зігнуті паличподібні віріони розміром 460±10х13 нм (рис. 7 г).

Методом механічної інокуляції не вдалось передати віруси як на класичні рослини-індикатори (тютюн та дурман), так і на злакові рослини.

Рис. 7. Електронограми вірусів (а – г), виявлених у рослинах пшениці, що мали симптоми хлоротичних штрихів (інструментальне збільшення х 30 000) на листках (Д)

2.4. Комплексна діагностика симптомів «багряних листків» озимої пшениці

У 1999, 2001 та 2006 рр. в Полтавській, Івано-Франківській, Хмельницькій та Київській областях нами виявлено рослини озимої пшениці з багряними прапорцевими листками, які подібні до симптомів ВЖКЯ  (рис. 8). Лише у декількох зразках таких рослин із Хмельницької обл. нами виявлено ниткоподібні вірусні частки розміром 680±20х12±1 нм, а також паличкоподібні віріони 230±10х18±1 нм (рис 9 а).

Рис. 8. Рослини озимої пшениці з симптомами почервоніння прапорцевих листків: а – багряні листки пшениці сорту Подолянка; б – здорові рослини; в – з симптомами вірусних  інфекцій

Інфіковані ВСМП рослини пшениці у 2007 і 2008 рр. істотно відрізнялися від здорових за такими біометричними показниками як довжина колоса, кількість колосків і зерен у колосі та їхня вага  (рис. 9 б).

Рис. 9. Електронограма вірусів (а), виявлених  у рослинах пшениці Поліська-90  (рис. 8 в) та біометричні показники   ВСМП-інфікованих рослин (б)

Відомо, що в окремих випадках симптоми, викликані вірусами, важко відрізнити від тих, що зумовлені  фізичними чинниками. Тому нами було висунуто дві гіпотези щодо причин появи «багряних листків» озимої пшениці: екологічна  та інфекційна.

У середині травня 2006 року спостерігалися  зниження температури повітря до мінімуму для ефективних температур і нижче. Очевидно, що різкий перепад температур міг призвести до порушення метаболізму і/або транспорту певних речовин і появи багряних прапорцевих листків озимої пшениці. Формування миршавого, плюсклого зерна у цих рослин може бути наслідком порушення процесів асиміляції, зокрема вуглеводного обміну і може вважатися одним з діагностичних показників. Тому наступним етапом наших досліджень було порівняння  вмісту цукрів  у здорових і хворих рослинах пшениці.

Аналіз одержаних результатів показав, що у вірусінфікованих рослинах міститься більше  цукрів, ніж у здорових (рис. 10).

При дослідженні ультраструктурної організації клітин вірусінфікованих рослин пшениці виявлено, що останні містять у хлоропластах велику кількість крохмальних зерен та пластоглобул (рис. 11). Отже, причиною появи симптомів багряних листків пшениці є зміни вуглеводного балансу, що виникають  унаслідок неспецифічних реакцій рослин на стрес, викликаний вірусною інфекцією чи різким перепадом температур.

У більшості протестованих зразків рослин пшениці із багряними листками вірусів нами не виявлено. Це можна пояснити екологічною гіпотезою, згідно якої поява такого забарвлення листків спричинена холодовим стресом, який рослини одержали у  фазі  початку колосіння. Зважаючи на це, нами був проведений модельний дослід, у якому вивчали вплив низьких позитивних температур на вміст цукрів у рослинах пшениці.

Рис. 10. Вміст цукрів у вірусінфікованих рослинах пшениці з симптомами “багряних листків”

 Рис. 11. Ультраструктура клітини мезофілу пшениці з симптомами “багряних” листків (а),  здорова (б) і за вірусної інфекції (в).  Кр – крохмальні зерна, Пл – пластоглобули, Хп – хлоропласт, Мх– мітохондрія, Ко – клітинна оболонка. Збільшення х 30 000

Встановлено, що під дією холодового стресу вміст цукрів істотно підвищувався порівняно зі здоровими та з вірусіфнікованими рослинами, які вирощувалися за нормальних температур, та вірусінфікованими рослинами, за вирощувалися за низьких температур (рис. 12).

Рис. 12. Вміст цукрів у рослинах пшениці за дії низьких температур

3. Підвищення вірусостійкості рослин під дією чинників різної природи

3.1. Модельована мікрогравітація

Альтернативним підходом для вирішення проблеми вірусних інфекцій рослин є підвищення їх вірусостійкості під дією чинників різної природи. Відомо, що за дії модельованої мікрогравітації відбувається зниження вмісту ВСМП у штучно інфікованих  рослинах, одержаних із елітного насіння [Міщенко Л.Т.,2004]. Тому представляло інтерес дослідження впливу модельованої мікрогравітації (кліностатування) на перебіг вірусної інфекції у рослинах пшениці сорту Апогей третьої репродукції.

Аналіз динаміки вмісту антигенів ВСМП у інфікованих рослинах показав, що під впливом горизонтального кліностатування у кліностаті КГ-8 спостерігається поступове зниження концентрації антигенів вірусу (рис.13 а). При вирощуванні рослин у кліностаті Цикл-2 відмічається пригнічення репродукції ВСМП у рослинах пшениці як при вертикальному, так і при горизонтальному кліностатуванні (рис. 13 б).

Рис. 13. Динаміка вмісту антигенів ВСМП за дії модельованої мікрогравітації у рослинах пшениці Апогей третьої репродукції: а - горизонтальне кліностатування у кліностаті КГ-8;  б - горизонтальне і вертикальне кліностатування у кліностаті Цикл 2

3.2. Регулятори росту

Застосування регуляторів росту може підвищити адаптаційний потенціал рослин і стати основою для розробки екологічно безпечних засобів захисту агроценозів пшениці. Тому у нашій роботі проводили дослідження впливу препаратів природного походження на розвиток рослин пшениці.

Встановлено, що обробка вірусінфікованих рослин пшениці гідрогуматом і сфагніном у концентрації 0,05 – 0,1% призводить до збільшення довжини і маси як надземної частини так і коренів рослин  до 20% у порівнянні з контролем. Препарати дублін, і оксидат- торф у цих концентраціях також позитивно впливали на біометричні показники рослин пшениці. Найбільш помітним був вплив 0,1% розчину оксидат-торфу, при обробці яким спостерігалося збільшення маси надземної частини на 20-35%, а кореневої системи – на 15-30%  залежно від способу застосування  препаратів.

Досліджуючи вплив координаційних сполук на продуктивність рослин пшениці, встановлено, що після замочування насіння у гетерополіядерних сполуках натрію та літію, які містили атом міді, збільшується довжина надземної частини на 10-30%, а її сира маса зростає на 15-20% за умов вірусного інфікування. Позакоренева обробка рослин гетерополіядерною сполукою натрію підвищувала вміст сухої речовини у кореневій системі на 5-7% порівняно з контролем. Отже, за умов інфікування ВСМП під дією координаційних сполук  у залежності від способу їх застосування у рослин стимулюються процеси стійкості.

ВИСНОВКИ

1. Моніторингові дослідження з використанням сучасних методів  вірусологічної діагностики та фізіолого-біохімічних методів дозволили встановити, що  зовнішні  ознаки почервоніння, а також поява «багряних» листків озимої пшениці,  які супроводжують вірусне ураження рослини, не завжди є специфічними. Подібні симптоми спричиняють також різкі перепади температури у фотосинтезуючих тканинах у фазі виходу в трубку і початку колосіння рослин.

2. У рослинах озимої пшениці методом імуноферментного аналізу і електронної мікроскопії виявлено вірус жовтої карликовості ячменю та вірус смугастої мозаїки пшениці. За модифікованою методикою очищення цих вірусів отримано сконцентровані й очищені вірусні препарати, про що свідчить коефіцієнт екстинції А260/280=1,55 та 1,31 відповідно.

3. Вперше з листків рослин озимої пшениці з раніше неописаними симптомами хлоротичних штрихів виділено вірусні частки розмірами 360±10х14 нм, 100±10х14 нм та 220±20х14 нм із паличкоподібною морфологією.

4. При використанні різних вірусологічних методів вперше експериментально доведено відсутність насіннєвої передачі  ізоляту вірусу смугастої мозаїки пшениці із зразків з Полтавської області.

5. Показано, що підвищення вмісту цукрів у рослинах озимої пшениці відбувається як під впливом вірусної інфекції, так і за дії низьких  позитивних температур, що зумовлює необхідність застосування комплексу фізіологічних і вірусологічних методів діагностики захворювання.

6. Установлено, що при тривалому кліностатуванні відбувається пригнічення репродукції вірусу смугастої мозаїки пшениці в штучно інфікованих рослинах пшениці сорту Апогей третьої репродукції.

7. Доведено, що передпосівна обробка насіння пшениці фізіологічно-активними речовинами (дублін, оксидат торфу, гумінові препарати) викликає стрес, результатом якого є на першому етапі пригнічення росту і розвитку проростків, проте це створює сприятливі умови для попередньої адаптації і посилює стійкість рослин  до стресу, викликаного вірусною інфекцією. Вірусінфіковані рослини пшениці при застосуванні регуляторів росту характеризувалися кращими морфометричними показниками порівняно з контрольними.

8. Аналіз даних, одержаних при вивченні впливу комплексних сполук літію та натрію, до складу яких входить мідь, виявив певну залежність у формуванні неспецифічної стійкості рослин пшениці до вірусної інфекції. Зокрема, виявлено позитивний ефект при позакореневій обробці комплексною сполукою натрію.

ПЕРЕЛІК НАУКОВИХ ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

  1.  Reshetnyk G. V. Ways of the improvement in a virus resistance of winter wheat plants / L. T. Mishchenko, G. V. Reshetnyk, A. M. Silayeva, A. L. Boyko // Plant Science. – Bulgaria. – 1994. – Vol. 31, №7-10. – P. 67–70.

/ Дисертант брала активну і основну участь у проведенні експериментів. Аналіз отриманих результатів обговорено разом зі співавторами.

  1.  Решетник Г. В. Виявлення вірусу смугастої мозаїки пшениці в деяких областях України / Г. В. Решетник, Л. Т. Міщенко, А. Л. Бойко, Л. В. Колесник // Мікробіол. журн. – 1996. – Т.58, №2. – С. 39–45.

/ Здобувач здійснювала моніторинг (аналіз, узагальнення), виділення та ідентифікацію вірусу.  Спільно обговорено  результати.

  1.  Решетник Г. В. Особливості ультраструктурної організації клітин мезофілу озимої пшениці за умов вірусної інфекції / А. Л. Бойко, А. М. Силаєва, Л. Т. Міщенко, Г. В. Решетник // Цитологія і генетика. – 1997. – Т. 31, № 5. – С. 71–79.

/ Здобувач брала участь у виконанні експериментальної частини. Обговорення отриманих результатів та написання статті здійснено у співавторстві.

  1.  Решетник Г. В. Экологический мониторинг распространенности вирусных инфекций пшеницы и пути повышения адаптационного потенциала растений / Г. В. Решетник, Л. Т. Мищенко, А. М. Силаєва // Бюлетень Інституту сільськогосподарської мікробіології. – Чернігів. – 2000. – №7. – С. 63–65.

/ Здобувач здійснювала моніторинг, постановку вегетаційних досліджень по вивченню регуляторів росту рослин для підвищення адаптаційного потенціалу пшениці, підготувала матеріали до опублікування. Висновки зроблено зща участі усіх авторів.

  1.   Решетник Г. В. Екзогенне регулювання стійкості озимої пшениці до вірусної інфекції / Л. Т. Міщенко, А. М. Силаєва, Г. В. Решетник, П. Г. Дульнєв, О. М. Новосьолов // Мікробіологічний журнал. – 1994. – Т. 56, № 5. – С. 92.

/  Здобувачем визначено ідею роботи, проведено пошук та узагальнено літературні дані. Виконано електронномікроскопічні дослідження. Спільно обговорено результати.

  1.  Решетник Г. Вплив новосинтезованих координаційних сполук міді (ІІІ) на ріст і розвиток рослин пшениці, уражених ВСМП / Г. Решетник, Г. Янішевська, К. Нікітін, О. Фрицький // Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка, випуск «Біологія». –2007. – № 12. – С. 47–49.

/Здобувачем виконано експериментальну частину. Підготовлено статтю до друку. Висновки зроблено колективно.

  1.  Решетник Г. В. Діагностика вірусу смугастої мозаїки пшениці в агроекологічних умовах України / Л. Т. Міщенко, Г. В. Решетник // Донецький Вісник наукового товариства ім. Т. Шевченка. – 2008. – Т. 20. – С. 226–235.

/ Здобувачем здійснено пошук та узагальнено дані літератури. Проведено діагностику вірусної інфекції. Підготовлено статтю до друку.

  1.  Решетник Г. В. Комплексна діагностика симптомів «багряних листків» озимої пшениці / Л. Т. Міщенко, Г. В. Решетник, В. В. Тороп // Вісник аграрної науки. – 2010. – № 4.  – С.29 – 33. 

/ Здобувачем визначено ідею роботи, підготовлено статтю до друку. Висновки зроблено колективно.

  1.  Reshetnyk G. Plant Reaction on the influence of Antistress Substances in Simulated Microgravity / L. Mishchenko, G. Reshetnyk, A. Koreneva // Journal of Gravitational Physiology. – 2008. – Vol. 15, № 1.  – P. 185–186.

/ Здобувачем здійснено інтерпретацію отриманих результатів. Висновки зроблено колективно.

  1.  Решетник Г. В. Ґрунтові віруси озимої пшениці в Україні / Л. Т. Міщенко, Г. В. Решетник, І. С. Смага // Науковий вісник Чернівецького університету. – 2008. – Вип. 403-404. – С.152–160.

/ Здобувачем проведено пошук літератури, узагальнено отримані результати. Висновки зроблено за участі усіх авторів.

  1.  Решетник Г. В. Використання геоінформаційних систем для діагностування вірусних захворювань зернових культур / Г. В. Решетник, Л. Т. Міщенко //Аерокосмічні спостереження в інтересах сталого розвитку та безпеки GEO-UA. – Київ: Наукова думка, 2008. – С. 119–120.
  2.  Решетник Г. В. Физиологическая реакция растений  на действие антистрессовых  веществ / Г. В. Решетник, Г. В. Наумова, Л. Т. Мищенко // Защита растений: сб. науч. трудов, РУП «Институт защиты растений». – Беларусь: Несвиж, 2008. – Вып. 32. – С. 410–421.
  3.  Решетник Г. В. Влияние биологически активных препаратов «Сфагнин» и «Гидрогумат» на формирование неспецифической устойчивости растений зерновых культур к поражению вирусной инфекцией / Г. В. Решетник, Л. Т. Мищенко, А. Э. Томсон, Т. Ф. Овчинникова, Н. А. Жмакова, Н. Л. Макарова // Природопользование. –   Минск, Беларусь, 2008. – Вып. 14. – С. 236–240.
  4.  Решетник Г. В. Біоетика та біобезпечні технології в рослинництві / Л. Т. Міщенко, Г. В. Решетник, А. А. Коренєва, О. П. Таран, В. Л.   Васильєва // В кн. Сучасна біоетика в Україні. – Київ: Академперіодика, 2009. – С. 113–118.
  5.  Решетник Г. В. Особливості дихання листків пшениці при вірусних інфекціях / І. К. Богдан, А. Л. Бойко, Л. Т. Міщенко, Г. В. Решетник // Мат-ли ІІ з’їзду Українського товариства фізіологів рослин. – Київ. – 1993. – С. 16–17.
  6.  Решетник Г. В. Особливості ідентифікації вірусів, які уражують озиму пшеницю в польових умовах / А. Л. Бойко, Л. Т. Міщенко, А. М. Силаєва, Л. В. Колесник, Г. В. Решетник // Сучасні методи досліджень в агрономії. Мат-ли міжнар. конф. (8-10 червня 1993 р., Умань). – Умань, 1993. – С. 117–118.
  7.  Решетник Г. В. Действие экологических факторов природных биоценозов и закрытого грунта на структурную организацию клетки растений, инфицированых вирусами / А. Л. Бойко, Л. Т. Мищенко, А. М. Силаева, Т. С. Зу, Г. В. Решетник, В. А. Каддаф, Г. В. Муж // Мат-лы радиобиологического съезда (20-25 сентября 1993 г., Киев). – Пущино, 1993. – С. 125.
  8.  Решетник Г. В. Повышение вирусоустойчивости озимой пшеницы путем оптимизации минерального питания растений / Л. Т. Мищенко, А. М. Силаева, Г. В. Решетник, Л. В. Колесник, А. Л. Бойко // Проблемы вирусных болезней зерновых культур и пути их решения. Мат-лы совещания (20-23 июля 1993 г., Тверь). – Тверь. – Часть 1, С. 30–32.
  9.  Mishchenko L.T., Silayeva A. M.,Reshetnyk G.V., Boyko A.L. Cell resistant mechanisms of winter wheat plants to viruses  // Fundamental and applied problems in phytovirology. – Abstr.: Internat. Conf., 22–26 May, 1994, Yalta, Ukraine, Crimea. – 1994.– P. 28.
  10.  Reshetnyk G. V. Ways of the improvement on a virus resistance of winter wheat plants / L. T. Mishchenko, A. M. Silayeva, G. V. Reshetnyk, A. L. Boiko // Fundamental and applied problems in phytovirology. Abstr.: Internat. Conf. (22–26 May 1994, Yalta). – Yalta, 1994. – P. 65.
  11.  Решетник Г. В. Применение биологически активных веществ для защиты озимой пшеницы от вирусной инфекции / Г. В. Решетник, Л. Т. Мищенко, Н. Т. Савчук, А. Л. Бойко // Производство  и применение биологических средств защиты растений от вредителей и болезней. Мат-лы междунар. науч.-практ. конф. (12–16 сентября 1994 г., Одесса). – Одесса, 1994. – Книга II. – С. 220–221.
  12.  Reshetnyk G. V. Viral Diseases of Grain Crops Transmitted by Arthropods / L. T. Mishchenko,  A. M. Silayeva,  G. V. Reshetnyk, I. M. Plastun // Plant virus epidemiology: current status and future prospects. VII International Plant Virus epidemiology symposium (11-16 April 1999, Almeriа). – Almeriа, Spain, 1999. – Р. 165–166.
  13.  Решетник Г. В. Состояние пигментно-пластидного комплекса листьев озимой пшеницы, пораженной вирусной инфекцией / В. П. Дубова, И. П. Отурина, Г. В. Решетник // Актуальные вопросы современного естествознания – 2003.  Мат-лы Всеукраинской конференции молодых ученых (11-13 апреля 2003г., Симферополь). – Симферополь, 2003. – С. 33.
  14.  Решетник Г. Вплив вірусної інфекції на стан пігментно-пластидного комплексу листків озимої пшениці на ранніх етапах патогенезу / Г. Решетник, І. Отуріна, В. Дубова // Онтогенез рослин у природному та трансформованому середовищі. Фізіолого-біохімічні та екологічні аспекти. Мат-ли ІІ міжнар. конф. (18-21 серпня 2004 р., Львів). – Львів, 2004. – С.274.
  15.  Решетник Г. В. Виявлення вірусів озимої пшениці за умов змінних абіотичних чинників / Г. В. Решетник, Молчанець О. В., Л. Т. Міщенко // Біоресурси та віруси. Мат-ли V міжнар. конф. (10-13 вересня 2007 р., Київ). – Київ, 2007.– С.187.
  16.  Решетник Г. В. Влияние моделированной микрогравитации и биологически активных препаратов на стойкость разных сортов пшеницы к вирусной инфекции / Л. Т. Мищенко,  Г. В. Решетник // Космос и биосфера. Мат-лы VII междунар. крым. конф. (1-6 октября 2007 г., Судак). – Киев, 2007. – С. 169–170.
  17.  Решетник Г. В. Дослідження репродукції вірусів у клітинах рослин за умов модельованої мікрогравітації / Л. Т. Міщенко, Г. В. Решетник, О. П. Таран // Мат-ли ІІ з'їзду Українського товариства клітинної біології (23-26 жовтня 2007 р., Київ). – Київ, 2007. – С.226.
  18.  Reshetnyk G. The effect of limiting agents (low temperatures) on the development of viral infection in winter wheat in Ukraine / G. Reshetnyk, V. Torop, L. Mishchenko //Responses of plants to environmental stresses. Abstracts (12-18 May 2008, Elena). – Elena, Bulgaria, 2008. – P. 68–69.
  19.  Reshetnyk G. Effect of simulated microgravity on plants to viruses /A. Koreneva, G. Reshetnyk, L. Mishchenko // //Responses of plants to environmental stresses. Abstracts (12-18 May 2008, Elena). – Elena, Bulgaria, 2008. – P. 65.
  20.  Reshetnyk G. V. Monitoring and diagnostics of viral infection in winter wheat in the conditions of changeable biotic factors in Ukraine / L.T. Mishchenko, G.V. Reshetnyk // First International TransCaucasus Conference on Plant Pathology. Abstracts. (25-27 September 2008, Tbilisi). Tbilisi, Georgia, 2008. – P. 25.
  21.  Reshetnyk G. Plant Reaction on the influence of Antistress Substances in Simulated Microgravity / L. Mishchenko, G. Reshetnyk, A. Koreneva // Life in space for life on Earth. Abstracts (22 -27 June 2008, Angers). – Angers, France, 2008. – P. 100.
  22.  Решетник Г. В. Гравичувствительность системы "вирус – растение-хозяин" и ее использование для снижения репродукции вирусов / Л. Т. Мищенко, Г. В. Решетник, Г. С. Янишевская, О. П. Таран, А. Л.  Бойко // Теоретические основы применения биотехнологии, генетики и физиологии растений в современной селекции растений и растениеводстве. Мат-ли міжнар. наук.-практ. конф. (29 червня-8 липня 2009 р., Брянськ). – Брянськ, Білорусь, 2009. – С.188–192.

АНОТАЦІЯ

Решетник Г. В. Діагностика вірусних інфекцій пшениці за дії абіотичних чинників. – Рукопис.

 Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.06 – вірусологія. – Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2010.

Дисертація присвячена дослідженню вірусних інфекцій озимої пшениці за дії абіотичних чинників. Уперше ідентифіковано вірусну та фізіолого-біохімічну природу симптомів «багряних листків» озимої пшениці. Встановлено, що подібні симптоми супроводжують вірусне ураження рослини, однак не завжди є специфічними – вони також можуть бути спричинені різким перепадом температур у фотосинтезуючих тканинах у фазі виходу в трубку та на початку колосіння рослин озимої пшениці. Показано, що підвищення вмісту цукрів у рослинах озимої пшениці відбувається як під впливом вірусної інфекції, так і при низьких  позитивних температурах, що зумовлює застосування комплексу фізіологічних і вірусологічних методів діагностики захворювання. Вперше з листків рослин озимої пшениці з раніше неописаними симптомами хлоротичних штрихів виділено вірусні частки розмірами 360±10х14 нм, 100±10х14 нм та 220±20х14 нм із паличкоподібною морфологією. Розроблені  ефективні способи застосування гумінових препаратів, координаційних сполук літію та натрію, до складу яких входить мідь, які дозволяють  підвищити стійкість до вірусів та загальний  адаптаційний потенціал рослин пшениці за дії несприятливих чинників довкілля. Підтверджено можливість індукції стійкості до вірусів рослин в умовах модельованої мікрогравітації.

Ключові слова: вірусні інфекції, діагностика фітовірусів, ВСМП, ВЖКЯ, озима пшениця, вуглеводи, пігменти, біологічно активні речовини.

АННОТАЦИЯ

Решетник Г. В. Диагностика вирусных инфекций пшеницы под воздействием абиотических факторов. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.06 – вирусология. – Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2010.

Диссертация посвящена изучению вирусных инфекций пшеницы при воздействии абиотических факторов.Впервые идентифицирована вирусная и физиолого-биохимическая природа симптомов «багровых листьев» озимой пшеницы. Установлено, что подобные симптомы сопровождают вирусное поражение растений, но не всегда являются спецефическими – они могут быть вызваны резким перепадом температур у фотосинтезирующих тканях в фазе выхода в трубку и в начале колошения растений озимой пшеницы.Показано, что повышение содержания сахаров в растениях озимой пшеницы происходит как под влиянием вирусной инфекции, так и при низких плюсовых температурах, что обусловливает необходимость применения комплекса физиологических и вирусологических методов диагностики заболевания. Впервые из листьев растений озимой пшеницы с ранее неописанными симтпомами хлоротических штрихов выделены вирусные частицы размерами 360±10х14 нм, 100±10х14 нм и  220±20х14 нм  палочкоподобной морфологии. Предложен комплекс методов мониторинга, который обеспечивает надежный контроль за вирусными заболеваниями, повышение урожайности и экологической безопасности кульутры озимой пшеницы. Идентификация вирусной и физиолого-биохимической природы симптомов «багровых листьев» позволит использовать экологически безопасные методы защиты посевов пшеницы только в тех случаях, когда существует реальная угроза со стороны патогенных организмов. Выявлены сорты пшеницы, толерантные к патогенным агентам и весенним заморозкам, которые вызывают появление «багровых листьев» в начале колошения.

Разработаны эфективные способы использования гуминовых препаратов, координационных веществ лития и натрия, в состав которых входит медь, что позволяют повысить устойчивость к вирусам и общий адаптационный потенциал растений пшеницы в условиях негативных факторов среды. Установлено, что предпосевная обработка семян пшеницы биологически активными  веществами (дублин,оксидат торфа, сфагнин, гидрогумат) вызывает стресс, в результате которого на первом этапе  угнетается рост и развитие проростков, в дальнейшем это является предпосылкой для предварительной адаптации и усиливает устойчивость растений к стрессу, вызванного вирусной инфекцией.

Подтверждена возможность индукции устойчивости к вирусам растений пшеницы в условиях моделированной микрогравитации.

Ключевые слова: вирусные инфекции, диагностика фитовирусов, ВПМП, ВЖКЯ, озимая пшеница, углеводы, пигменты, биологически активные вещества.

SUMMARY

Reshetnyk G. V.  Diagnostics of wheat viral diseases under abiotic factors. – Manuscript.

The thesis for obtaining PhD degree in speciality 03.00.06 – virology. – Taras Shevchenko’ Kyiv National University, Kyiv, 2010.

The thesis dedicated to study of viral diseases of winter wheat under abiotic factors.

For the first time viral, physiological and biochemical nature of ‘red leaves’ symptoms of winter wheat was identificated. Such symptoms accompanied with viral infection and could be non specific. ‘Red leaves’ symptoms could be caused temperature stress in photosynthetic tissue in beginning of earing.

Increasing of sugar content in wheat plants under low temperatures and viral infection were shown.

For the first time from winter wheat plants with unknown eailier symptoms were detected.  Rock-shaped viral particles with two modal length 360±10х14 nm, 100±10х14 nm  and 220±20х14 nm were isolated.

Effective methods of gumin preparations and coordinative substances using for increasing of plants stability to viruses is worked up.

Possibility of induction of plants resistance to viruses under stimulated microgravity was proved.

Key words: viral infections, diagnostics of plant viruses, winter wheat plants, WSMV, BYDV, sugars, pigments, biologically,  active substances.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

76305. Плечевая артерия (a.brachialis) 170.07 KB
  Плечевая артерия (a.brachialis) – является непосредственным продолжением подмышечной артерии после выхода ее из подмышечной полости. Снабжает кровью кожу, мышцы и нервы плеча, плечевую кость. Топография. Плечевая артерия проходит по sulcus bicipitalis medialis до локтевой ямки. Под aponeurosis m.bicipitis brachii на уровне шейки лучевой кости она делится на локтевую и лучевую артерии.
76308. Артерии и вены кисти. Поверхностные и глубокие ладонные дуги 416.53 KB
  Gереходит на тыльную сторону кисти под ладонным апоневрозом участвует в образовании rcus plmris superficilis. rmus crplis plmris до перехода на кисть на уровне m. plmris profundus учт в образовании rcus plmris profundus от дуги . Crplis plmris rete crple plmre.
76309. Брюшная часть аорты. Парные ветви и анастомозы 341.72 KB
  Парные ветви и анастомозы Prs bdominlis orte descendens. Парные ветви разделяют на париетальные и висцеральные. Phrenice inferiors – париетальные парные разветвляется на нижней поверхности диафрагмы: отдает аа. Suprrenles medie – висцеральные парные Аа.
76312. Подколенная артерия, артерия голени, из топография, артериальная сеть коленного сустава 75.86 KB
  Подколенная артерия артерия голени из топография артериальная сеть коленного сустава. Подколенная артерия. Ветви: латеральная верхняя коленная артерия. genus superior lterlis к латеральной широкой и двухглавой мышцам бедра; медиальная верхняя коленная артерия.