vestibИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия биологических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Biological Series1029-89402524-230XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1029-8940-2019-64-2-135-146vestib-422Research ArticleСтатьиВлияние индукторов иммунитета на структурно-функциональное состояние фотосинтетического аппарата и окислительный статус растений огурца (cucumis sativus l.), инфицированных Fusarium oxysporumEffect of immunity inductors on the structural and functional state of photosynthetic apparatus and oxidative status of cucumber plants (cucumis sativus l.) Infected by Fusarium oxysporumАбрамчикЛ. М.АbramchikL. M.

Абрамчик Лариса Михайловна – канд. биол. наук, ст. науч. сотрудник.

ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск.

Larisa M. Abramchik – Ph. D. (Biol.), Senior researcher.

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk.

lmabramchik@mail.ruДоманскаяИ. Н.DomanskayaI. N.

Доманская Ирина Николаевна – канд. биол. наук, науч. сотрудник.

ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск.

Irina N. Domanskaya – Ph. D. (Biol.), Researcher.

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk.

domanino7@mail.ruМакаровВ. Н.MakarovV. N.

Макаров Владимир Николаевич – мл. науч. сотрудник.

ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск.

Vladimir N. Makarov – Junior researcher.

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk.

СердюченкоЕ. В.SerdiuchenkoE. V.

Сердюченко Елена Викторовна – мл. науч. сотрудник.

ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск.

Elena V. Serdiuchenko – Junior researcher.

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk.

temporo@mail.ruБачищеТ. С.BachyshchaT. S.

Бачище Татьяна Сергеевна – мл. науч. сотрудник.

Tatsiana S. Bachyshcha – Junior researcher.

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk.

tatsiana.bachyshch@gmail.comКондратьеваВ. В.КоndratievaV. V.

Кондратьева Виктория Викторовна – мл. науч. сотрудник.

ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск.

Viktoria V. Kondratyeva – Junior researcher.

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk.

vislika@mail.ruШпилевскийС. Н.ShpilevskiS. N.

Шпилевский Святослав Николаевич – мл. науч. сотрудник.

ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск.

Sviatoslav N. Shpilevski – Junior researcher.

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk.

metanova@mail.ruДовбнюкЮ. Н.DaubniukYu. N.

Довбнюк Юлия Николаевна – мл. науч. сотрудник.

ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск.

Yulia N. Dovbniuk – Junior researcher.

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk.

y.dovbniyk@gmail.comКабашниковаЛ. Ф.КаbashnikovaL. F.

Кабашникова Людмила Федоровна – член-корреспондент, д-р биол. наук, доцент, заведующий лабораторией.

ул. Академическая, 27, 220072, г. Минск.

Luidmila F. Kabashnikova – Corresponding Member, D. Sc. (Biol.), Assistant Professor, Head of the Laboratory.

27, Akademicheskaya Str., 220072, Minsk.

kabashnikova@ibp.org.byИнститут биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси.Institute of Biophysics and Cell Engineering of the National Academy of Sciences of Belarus.201916052019642135146Copyright © Абрамчик Л.М., Доманская И.Н., Макаров В.Н., Сердюченко Е.В., Бачище Т.С., Кондратьева В.В., Шпилевский С.Н., Довбнюк Ю.Н., Кабашникова Л.Ф., 20192019Абрамчик Л.М., Доманская И.Н., Макаров В.Н., Сердюченко Е.В., Бачище Т.С., Кондратьева В.В., Шпилевский С.Н., Довбнюк Ю.Н., Кабашникова Л.Ф.Аbramchik L.M., Domanskaya I.N., Makarov V.N., Serdiuchenko E.V., Bachyshcha T.S., Коndratieva V.V., Shpilevski S.N., Daubniuk Y.N., Каbashnikova L.F.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestibio.belnauka.by/jour/article/view/422

Исследовано влияние индукторов иммунного ответа β-аминомасляной кислоты (АМК), β-1,3-глюкана (ГК), салициловой кислоты (СК) и их смеси на структурно-функциональное состояние и окислительный статус растений огурца в условиях инфицирования грибным патогеном Fusarium oxysporum. Установлено, что дезорганизующее влияние патогенного гриба Fusarium oxуsporum в растениях огурца проявляется в подавлении синтеза фото- синтетических пигментов и функциональной активности фотосистемы 2 хлоропластных мембран, а также в изменении характера перераспределения поглощенной световой энергии, что приводит к снижению интенсивности фото- химической конверсии (qP) и усилению нефотохимического тушения (qN) флуоресценции хлорофилла. При этом интенсивность процессов перекисного окисления липидов усиливается. Применение иммуномодуляторов АМК, ГК и СК способствует формированию адаптивных свойств фотосинтетического аппарата, а также снижению активности окислительных процессов в инфицированных листьях огурца, что свидетельствует о защитной роли препаратов против фузариозного увядания, вызванного Fusarium oxysporum.

The effect of inductors of the immune response of β-aminobutyric acid (BABA), β-1.3-glucan (GK), salicylic acid (SA) and their mixture on the structural and functional state of photosynthetic apparatus and the oxidative status of cucumber plants under infection by fungal pathogen Fusarium oxysporum was studied. It was found that the disorganizing effect of the pathogenic fungus Fusarium oxusporum in cucumber plants caused the suppression of the synthesis of photosynthetic pigments and the functional activity of the photosystem 2 in chloroplast membranes, as well as in changing the character of the redistribution of absorbed light energy, leading to a decrease in the photochemical energy conversion (qP) and enhancing non-photochemical quenching (qN) of chlorophyll. In this conditions intensification of lipid peroxidation processes was observed. The use of immunomodulators such as BABA, GK and SA promotes the improvement of the adaptive properties of the photosynthetic apparatus, and the reduction of oxidative processes activity in infected cucumber leaves, which indicates the protective role of these substances against the fusarious wilt caused by Fusarium oxysporum.

β-аминомасляная кислотаβ-13-глюкансалициловая кислотаFusarium oxysporumхлорофиллкаротиноидыфотосистема 2перекисное окисление липидовактивные формы кислородаβ-aminobutyric acidβ-1.3-glucansalicylic acidFusarium oxysporumchlorophyllcarotenoidsphotosystem 2lipid peroxidationreactive oxygen speciesReferencesПересыпкин, В. Ф. Сельскохозяйственная фитопатология / В. Ф. Пересыпкин. – М. : Агропромиздат, 1989. – 480 с.Peresypkin V. F. Agricultural Phytopathology. Mosсow, Agropromizdat Publ., 1989. 480 p. (in Russian).Препараты нового поколения для защиты растений / Л. Ф. Горовой [и др.]. – М. : Наука, 2010. – 45 с.Gorovoi L. F., Koshevskii I. I., Teslyuk V. V., Red’ko V. V. Preparations of a new generation for plant protection. Moscow, Nauka Publ., 2010. 45 p. (in Russian).Поликсенова, В. Д. Индуцированная устойчивость растений к патогенам и абиотическим стрессовым факторам (на примере томата) / В. Д. Поликсенова // Вестн. БГУ. Сер. 2, Химия. Биология. География. – 2009. – № 1. – С. 48–60.Poliksenova V. D. The induced resistance of plants to patogensand abiotic stressful factors (by sample of tomato). Vestnik Belorusskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya 2, Khimiya. Biologiya. Geografiya [Bulletin of the Belarusian State University. Series 2, Chemistry. Biology. Geography], 2009, no. 1, pp. 48–60 (in Russian).Молодченкова, О. О. Предполагаемые функции салициловой кислоты в растениях / О. О. Молодченкова // Физиология и биохимия культурных растений. – 2001. – Т. 33, № 6. – С. 463–473.Molodchenkova O. O. Assumed functions of salicylic acid in plants. Fiziologiya i biokhimiya kul’turnykh rastenii [Physiology and biochemistry of сultivated рlants], 2001, vol. 33, no. 6, pp. 463–473 (in Russian).Тютерев, С. Л. Экологически безопасные индукторы устойчивости растений к болезням и физиологическим стрессам / С. Л. Тютерев // Вестн. защиты растений. – 2015. – № 1. – С. 3–13.Tyuterev S. L. Ecologically safe inductors of plant resistance to diseases and physiological stresses. Vestnik zashchity rastenii [Bulletin of рlant рrotection], 2015, no. 1, pp. 3–13 (in Russian).Cohen, Y. Local and systemic control of Phytophthora infestans in tomato plants by dl-3-amino-n-butanoic acids / Y. Cohen // Phytopathology. – 1994. – Vol. 84, N 1. – P. 55–59. https://doi.org/10.1094/phyto-84-55Cohen Y. local and systemic control of Phytophthora infestans in tomato plants by dl-3-amino-n-butanoic acids. Phytopathology, 1994, vol. 84, no. 1, pp. 55–59. https://doi.org/10.1094/phyto-84-55A cell wall glucan elicitor induces resistance in taro against phytophthora leaf blight / S. Sriram [et al.] // J. Plant Dis. Protect. – 2003. – Vol. 110, N 1.– P. 17–26.Sriram S., Misra R. S., Sahu A. K., Maheswari S. K. A cell wall glucan elicitor induces resistance in taro against phytophthora leaf blight. Journal of Plant Diseases and Protection, 2003, vol. 110, no. 1, pp. 17–26.Linear beta-1,3 glucans are elicitors of defense responses in tobacco / O. Klarzynski [et al.] // Plant Physiol. – 2000. – Vol. 124, N 3. – P. 1027–1038. https://doi.org/10.1104/pp.124.3.1027Klarzynski O., Plesse B., Joubert J. M., Yvin J.-C., Kopp M., Kloareg B., Fritig B. Linear beta-1,3 glucans are elicitors of defense responses in tobacco. Plant Physiology, 2000, vol. 124, no. 3, pp. 1027–1038. https://doi.org/10.1104/pp.124.3.1027Дьяков, Ю. Т. Фундаментальная фитопатология / Ю. Т. Дьяков. – М. : Красанд, 2012. – 512 c.D’yakov Yu. T. Fundamental phytopathology. М., Krasand Publ., 2012. 512 p. (in Russian).Шлык, А. А. Определение хлорофилла и каротиноидов в экстрактах зеленых листьев / А. А. Шлык // Биохимические методы в физиологии растений : сб. ст. / отв. ред. О. А. Павлинова. – М., 1971. – С. 154–170.Shlyk A. A. Determination of chlorophylls and carotenoids in extracts of green leaves. Biokhimicheskie metody v fiziologii rastenii: sbornik statei [Biochemical methods in plant physiology: a collection of articles]. Moscow, Nauka Publ., 1971, pp. 154–170 (in Russian).Кабашникова, Л. Активация синтеза фенольных соединений в каллусной культуре красной фасоли (Phaseolus vulgaris L.) с помощью экзогенной салициловой кислоты / Л. Кабашникова, В. Н. Макаров, Г. Е. Савченко // Роль ботанических садов и дендрариев в сохранении, изучении и устойчивом использовании разнообразия растительного мира : материалы Междунар. науч. конф., посвящ. 85-летию Центр. ботан. сада НАН Беларуси (Минск, 6–8 июня 2017 г.) / Центр. ботан. сад НАН Беларуси ; ред. : В. В. Титок [и др.]. – Минск, 2017. − С. 218−221.Kabashnikova L., Makarov B., Savchenko G. Activation of the synthesis of phenolic compounds in the callus culture of red beans (Phaseolus vulgaris L.) by means of exogenous salicylic acid. Rol’ botanicheskikh sadov i dendrariev v sokhranenii, izuchenii i ustoichivom ispol’zovanii raznoobraziya rastitel’nogo mira: materialy Mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii, posvyashchennoi 85-letiyu Tsentral’nogo botanicheskogo sada Natsional’noi akademii nauk Belarusi (Minsk, 6–8 iyunya 2017 g.) [The role of botanical gardens and arboretums in the conservation, study and sustainable use of plant world diversity: proceedings of the International scientific conference dedicated to the 85th anniversary of the Central Botanical Garden of the National Academy of Sciences of Belarus (Minsk, June 6–8, 2017)]. Minsk, 2017, pp. 218 –221 (in Russian).Krause, G. H. Chlorophyll fluorescence and photosynthesis: the basics / G. H. Krause, E. Weis // Annu. Rev. Plant. Physiol. Mol. Biol. – 1991. – Vol. 42, N 1. – P. 313–349. https://doi.org/10.1146/annurev.pp.42.060191.001525Krause G. H., Weis E. Chlorophyll fluorescence and photosynthesis: the basics. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology, 1991, vol. 42, no. 1, pp. 313–349. https://doi.org/10.1146/annurev.pp.42.060191.001525Мерзляк, М. Н. Активированный кислород и окислительные процессы в мембранах растительной клетки / М. Н. Мерзляк. – М. : ВИНИТИ, 1989. – 168 с. – (Итоги науки и техники. Сер. Физиология растений ; Т. 6).Merzlyak M. N. Free radical oxidation and degradation of lipids in membranes of plants. Moscow, All-Russian Institute of Scientific and Technical Information of the Russian Academy of Sciences, 1989. 168 p. (in Russian).Heath, R. L. Photoperoxidation in isolated chloroplast. 1. Kinetics and stoichicmetry of fatty acid peroxidation /R. L. Heath, L. Packer // Arch. Biochem. Biophys. – 1968. – Vol. 125, N 1. – P. 189–198. https://doi.org/10.1016/0003-9861(68)90654-1Heath R. L., Packer L. Photoperoxidation in isolated chloroplast. 1. Kinetics and stoichicmetry of fatty acid peroxidation. Archives of Biochemistry and Biophysics, 1968, vol. 125, no. 1, pp. 189–198. https://doi.org/10.1016/0003-9861(68)90654-1LeBel, C. P. Evaluation of the probe 2ʹ,7ʹ-dichlorofluorescein as an indicator of reactive oxygen species formation and oxidative stress / C. P. LeBel, H. Ischiropoulos, S. C. Bondy // Chem. Res. Toxicol. – 1992. – Vol. 5, N 2. – P. 227–231. https://doi.org/10.1021/tx00026a012LeBel C. P., Ischiropoulos H., Bondy S. C. Evaluation of the probe 2ʹ,7ʹ-dichlorofluorescein as an indicator of reactive oxygen species formation and oxidative stress. Chemical Research in Toxicology, 1992, vol. 5, no. 2, pp. 227–231. https://doi.org/10.1021/tx00026a012A highly sensitive fluorescent micro-assay of H2O2 release from activated human leukocytes using a dehydroxyphenoxazine derivative / J. G. Mohanty [et al.] // J. Innunol. Meth. – 1997. – Vol. 202, N 2. – P. 133–141. https://doi.org/10.1016/s0022-1759(96)00244-xMohanty J. G., Jaffe J. S., Schulman E. S., Raible D. G. A highly sensitive fluorescent micro-assay of H2O2 release from activated human leukocytes using a dehydroxyphenoxazine derivative. Journal of Immunological Methods, 1997, vol. 202, no. 2, pp. 133–141. https://doi.org/10.1016/s0022-1759(96)00244-xКарапетян, Н. В. Переменная флуоресценция хлорофилла как показатель физиологического состояния растений / Н. В. Карапетян, Н. Г. Бухов // Физиология растений. – 1986. – Т. 33, № 5.– С. 1013–1026.Karapetyan N. V., Bukhov N. G. Variable fluorescence of a chlorophyll as indicator of a physiological condition of plants. Fiziologiya rastenii [Physiology of Plants], 1986, vol. 33, no. 5, pp. 1013–1026 (in Russian).Кабашникова, Л. Ф. Фотосинтетический аппарата и стресс у растений / Л. Ф. Кабашникова. – Минск : Бела- рус. навука, 2014. – 267 с.Kabashnikova L. F. Photosynthetic apparatus and stress in plants. Minsk, Belaruskaya navuka Publ., 2014. 267 p. (in Russian).Maxwell, K. Chlorophyll fluorescence – a practical guide / K. Maxwell, G. N. Johnson // J. Exp. Bot. – 2000. – Vol. 51, N 345. – P. 659–668. https://doi.org/10.1093/jxb/51.345.659Maxwell K., Johnson G. N. Chlorophyll fluorescence – a practical guide. Journal of Experimental Botany, 2000, vol. 51, no. 345, pp. 659–668. https://doi.org/10.1093/jxb/51.345.659Тукеева, М. И. Фотохимические реакции хлоропластов табака при вирусной инфекции / М. И. Тукеева, И. А. Перова, К. Чомор // Физиология и химия здорового и больного растения / Моск. гос. ун-т. – М., 1970. – С. 331–349.Tukeeva M. I., Perova I. A., Chomor K. Photochemical reactions of chlorolayers of tobacco at a viral infection. Fiziologiya i khimiya zdorovogo i bol’nogo rasteniya [Physiology and chemistry of a healthy and sick plant]. Moscow, 1970, pp. 331–349 (in Russian).Тарчевский, И. А. Сигнальные системы клеток растений / И. А. Тарчевский. – М. : Наука, 2002. – 294 с.Tarchevskii I. A. The signal systems of plant cells. Moscow, Nauka Publ., 2002. 294 p. (in Russian).Сигнальная роль активных форм кислорода при стрессе у растений / В. Д. Креславский [и др.] // Физиология растений. – 2012. – Т. 59, № 2. – С. 163–178.Kreslavski V. D., Allakhverdiev S. I., Los D. A., Kuznetsov V. V. Signaling role of reactive oxygen species in plants under stress. Russian Journal of Plant Physiology, 2012, vol. 59, no. 2, pp. 141–154. https://doi.org/10.1134/s1021443712020057Тютерев, С. Л. Научные основы индуцированной болезнеустойчивости растений / С. Л. Тютерев. – СПб. : б. и., 2002. – 328 с.Tyuterev S. L. Scientific basis of induced disease resistance of plants. St. Petersburg, s. n., 2002. 328 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.