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

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».