ФІТОГОРМОНАЛЬНИЙ СТАТУС ТА ФЕРМЕНТАТИВНА АКТИВНІСТЬ ПШЕНИЦІ М’ЯКОЇ ЗА ДІЇ ВІРУСНОГО УРАЖЕННЯ

Михайло Богдан

doi:10.32782/NSER/2024-6.10

Михайло Богдан Інститут мікробіології і вірусології імені Д.К. Заболотного Національної академії наук України https://orcid.org/0000-0002-4786-8558

DOI: https://doi.org/10.32782/NSER/2024-6.10

Ключові слова: Triticum aestivum L., ВСМП, фітогормони, каталаза, пероксидаза, елементи продуктивності

Анотація

Стаття присвячена дослідженню формування зернової продуктивності пшениці за дії штучного інфікування вірусом смугастої мозаїки пшениці (ВСМП) на функціональні ланки рослинного організму: вміст фітогормонів ІОК і АБК та їх співвідношення, активність антиоксидантних ферментів в листках рослин осіннього і весняного висіву пшениці дворучки (озимої і ярої), структурні показники урожаю. Методи досліджень: мікробіологічні, молекулярно-генетичні, електронно мікроскопічні, біометричні, статистичні. Результати. Наявність вірусу смугастої мозаїки пшениці в листках пшениці з BCMП-симптомами підтверджено методом полімеразної ланцюгової реакції (ПЛР). Виявлено, що співвідношення фітогормонів ІОК/АБК в листках змінювалося залежно від осіннього чи весняного посіву пшениці та інфікування ВСМП. Встановлено, що як за осіннього, так і весняного посіву пшениці м’якої спостерігалася загальна динаміка змін – збільшення активності антиоксидантних ферментів з 14 до 21 доби і зменшення на 28 добу в здорових і заражених рослинах. Дослідженнями встановлено істотне пригнічення величини основних структурних показників продуктивності пшениці м’якої за впливу ураження ВСМП – зменшення кількості продуктивних пагонів, висоти стебел, кількості колосків у колосі, довжини і кількості зерен у головному колосі, маси зерен головного і бокового колосу, маси 1000 зерен. Висновки. Встановлено, що здорові і вірус-інфіковані рослини пшениці озимо-ярої дворучки за різного способу посіву – осіннього або весняного – мали подібну динаміку змін вмісту фітогормонів у листках і активності антиоксидантних ферментів, але відрізнялося їх співвідношення. Виявлено, що за впливом на елементи продуктивності пшениці м’якої рослини, вирощені за різних сезонів посіву – навесні або восени, мали різну чутливість до вірусного ураження. Більшу толерантність до ураження ВСМП виявили рослини пшениці осіннього посіву (озимої).

Посилання

1. Біотехнологічні методи захисту козлятника східного від фітопатогенних мікроорганізмів : наук.-метод. рек. НАН України, Ін-т мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного, Нац. ун-т біоресурсів і природокористування України. Київ : Компринт, 2021. 34 с.
2. Войтенко Л.В., Косаківська І.В. Поліфункціональний фітогормон абсцизова кислота. Вісник Харківського національного аграрного університету. Серія «Біологія». 2016. № 1(37). С. 27–41.
3. Комплексні хелатовані добрива у посівах пшениці: науково-методичні рекомендації. Київ : ТОВ «ЦП «КОМП-РИНТ», 2016. 32 с.
4. Гормональна система рослин за дії важких металів / І.В. Косаківська, В.А. Васюк, Л.В. Войтенко, М.М. Щербатюк. Київ : Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного, 2022. 176 с.
5. Білявська Л.О., Надкернична О.В., Копилова О.Б. Біосинтез фітогормонів ґрунтовими грибами Cladosporium cladosporioides. Мікробіологія. 2017. № 79 (3). С.3–13.
6. Ярошенко М., Бреммер К., Шонбергер Х. Фітогормони та фітогормональна регуляція рослин. Агроном : науково-виробничий журнал. 2012. № 2. С. 40–43.
7. Alazem M., Lin N.S. Roles of plant hormones in the regulation of host-virus interactions. Mol Plant Pathol. 2015. № 16 (5). Р. 529–540. doi: 10.1111/mpp.12204.
8. Alazem M., Lin N.S. Antiviral roles of abscisic acid in plants. Front Plant Sci. 2017. № 8. Р. 1–10.
9. Bolwell G.P. Wojtaszek P. Mechanisms for the generation of reactive oxygen species in plant defense – a broad perspective. Physiol. Mol. Plant Pathol. 1997. Vol. 51. P. 347–366.
10. Choudhury Sh., Larkin Ph., Meinke H., Hasanuzzaman M.D., Johnson P., Zhou M. Barley yellow dwarf virus infection affects physiology, morphology, grain yield and flour pasting properties of wheat. Crop and Pasture Science. 2019. 70. Р. 16–25. https://doi.org/10.1071/CP18364.
11. Chen K., Li G.-J., Bressan R.A., Song C.-P., Zhu J.-K., Zhao Y. Abscisic acid dynamics, signaling, and functions in plants. J. Integr. Plant Biol. 2020. № 62. Р. 25–54. https://doi.org/10.1111/jipb.12899.
12. Choudhury S., Hu H., Meinke H., Shabala S., Westmore G., Larkin P., Zhou M. Barley yellow dwarf viruses: Infection mechanisms and breeding strategies. Euphytica. 2017. № 213. Р. 168. doi: 10.1007/s10681-017-1955-8.
13. Davis T.S., Bosque-Pérez N.A., Popova I., Eigenbrode S.D. Evidence for additive effects of virus infection and water availability on phytohormone induction in a staple crop. Front. Ecol. Evol. 2015. № 3. doi: 10.3389/fevo.2015.00114.
14. Dey S., Wenig M., Langen G., Sharma S., Kugler K.G., Knappe C., Hause B., Bichlmeier M., Babaeizad V., Imani J., et al. Bacteria-triggered systemic immunity in barley is associated with WRKY and ethylene responsive factors but not with salicylic acid. Plant Physiol. 2014. № 166. Р. 2133–2151. doi: 10.1104/pp.114.249276.
15. de Haro LA, Arellano SM, Novák O, Feil R, Dumón AD, Mattio MF, Tarkowská D, Llauger G, Strnad M, Lunn JE, Pearce S, Figueroa CM, Del Vas M. Mal de Río Cuarto virus infection causes hormone imbalance and sugar accumulation in wheat leaves. BMC Plant Biol. 2019. № 19 (1). Р. 112. doi: 10.1186/s12870-019-1709-y.
16. Gietler M, Fidler J, Labudda M, Nykiel M. Abscisic Acid-Enemy or Savior in the Response of Cereals to Abiotic and Biotic Stresses? Int J Mol Sci. 2020. № 21 (13). Р. 4607. doi: 10.3390/ijms21134607.
17. Huliaieva H., Tokovenko I., Maksin V., Kaplunenko V. and Kalinichenko A. Effect of nanoaquacitrates on physiological parameters of fodder galega infected with phytoplasma. Ecol Chem Eng S. 2018. № 25 (1). Р. 153–168. doi: 10.1515/eces-2018-0011.
18. Kosovák., Prášil I.T., Vítámvás P. The relationship between vernalization- and photoperiodically-regulatedgenes and the development of frost tolerance in wheat and barley. Biologia Plantarum, 2008. № 52 (4). Р. 601–615. doi: 10.1007/s10535-008-0120-6
19. Mandadi K.K., Scholthof K.-BG. Plant immune responses against viruses: how does a virus cause disease? Plant Cell. 2013. № 25 (5). Р. 1489–1505. doi: 10.1105/tpc.113.111658.
20. Mantyla E., Lang V., Palva E.T. Role of Abscisic Acid in Drought-Induced Freezing Tolerance, Cold Acclimation, and Accumulation of LT178 and RAB18 Proteins in Arabidopsis thaliana. Plant Physiol. 1995. № 107 (1). Р. 141–148. doi: 10.1104/pp.107.1.141.
21. Mishchenko L.T., Dunich A.A., Mishchenko I.A., Petrenkova V.P., Mukha T.I. Monitoring of Economically Important Wheat Viruses under Weather Conditions Change in Ukraine and Investigation of Seed Transmission of Wheat Streak Mosaic Virus. Bulg. J. Agri. Sci. 2018. № 24. Р. 660–669.
22. Paulmann M.K., Kunert G., Zimmermann M.R., Theis N., Ludwig A., Meichsner D., Oelmüller R., Gershenzon J., Habekuss A., Ordon F., et al. Barley yellow dwarf virus infection leads to higher chemical defense signals and lower electrophysiological reactions in susceptible compared to tolerant barley genotypes. Front. Plant Sci. 2018. № 9. Р. 145. doi: 10.3389/fpls.2018.00145.
23. Perry K.L., Kolb F.L., Sammons B., Lawson C., Cisar G., Ohm H. Yield Effects of Barley yellow dwarf virus in Soft Red Winter Wheat. Phytopathology. 2000. № 90(9). Р. 1043–8. doi: 10.1094/PHYTO.2000.90.9.1043.
24. Rajput V.D., Singh R.K., Verma K.K., Sharma L., Quiroz-Figueroa F.R., Meena M., Gour V.S., Minkina T., Sushkova S., Mandzhieva S. Recent Developments in Enzymatic Antioxidant Defence Mechanism in Plants with Special Reference to Abiotic Stress. Biology (Basel). 2021. № 10 (4). Р. 267. doi: 10.3390/biology10040267.
25. Sachdev S., Ansari S.A., Ansari M.I., Fujita M., Hasanuzzaman M. Abiotic Stress and Reactive Oxygen Species: Generation, Signaling, and Defense Mechanisms. Antioxidants. 2021. № 10 (2). Р. 277. https://doi.org/10.3390/antiox10020277.
26. Wang A. Dissecting the molecular network of virus-plant interactions: the complex roles of host factors. Annu Rev Phytopathol. 2015. № 53. Р. 45. doi: 10.1146/annurev-phyto-080614-120001.