Книги по разным темам
Pages: | 1 | ... | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | ... | 40 | Эксперты по растениеводству считают, что на потери от действия фитопатогенных грибов приходится в среднем около 10% урожая [11]. Основной вред от поражения грибами состоит в снижении урожайности выращиваемой культуры, потере качественных характеристик продукта, в том числе посевного материала. Комплексные биофунгициды являются современными средствами защиты растений от патогенных грибов. Такие препараты содержат комплекс активных веществ, полученных из экстрактов растений, и исключают искусственные химические соединения. Это позволяет получить высокий защитный эффект при отсутствии угнетающего и токсического воздействия на растения и окружающую среду, характерных для искусственных химических препаратов. Как следствие, снижается количество необходимых обработок и стоимость мероприятий по защите растений [11].
Перспективным направлением для создания экологически безопасных комплексных биопрепаратов с фунгицидной активностью является разработка методов культивирования изолированных клеток и тканей на искусственных питательных средах (in vitro).
Продуктивность синтеза биологически активных веществ культивируемыми клетками во многом превышает таковую у растений. Использование биотехнологического подхода предоставляет возможность получения требуемого комплекса соединений без вреда природным популяциям орхидных. Получение биологически активных веществ in vitro возможно в течение всего года.
Целью нашей работы является разработка биотехнологии использования фунгицидной активности тканей орхидных.
Задачи:
1. Установить зависимость между состоянием гриба и накоплением фенольных соединений в подземных органах Dactylorhiza maculata.
2. Разработка технологии получения культуры ткани подземных органов D. maculata.
3. Разработка технологии получения комплексного препарата растительного происхождения с фунгицидными свойствами.
4. Выявление биологической активности и химического состава биопрепарата.
Методы достижения цели и задач В качестве источника биологически активных веществ с фунгицидным действием используется подземная часть растений и культура ткани D. maculatа. Это единственный вид орхидных, из произрастающих на территории Ярославской области, наиболее полно изученный с позиций физиологии и биохимии [7, 9, 10].
Получение культуры ткани осуществляется в стерильном ламинар-боксе БОВ-001-АМС [13]. Размеры клетки и митотический индекс определяются методом фиксации с последующим окрашиванием клеток и тканей [1]. Анализ биопрепарата проводится с помощью стандартных хроматографических и спектрофотометрических методик [4, 5]. Определения суммарного содержания фенольных соединений и уровня накопления флавоноидов проводятся на спектрофотометре UNICO 2802S. Гисто- и цитохимическое исследования локализации фенольных соединений и состояния гриба проводятся при помощи микроскопирования поперечных срезов, после проведения качественных реакций с Fast Blue, ванилиновым реактивом и флороглюцином [3]. Антифунгальная активность препарата исследуется по методу определения зараженности семян согласно ГОСТу 12044-66 [2]. Статистическая обработка данных проводится с использованием программы MS Excel 2007.
Результаты работы Нами установлено, что среди подземных органов наибольшим содержанием фенольных соединений характеризуются придаточные корни и окончания тубероидов, а наименьшим - тубероид (табл. 1). Уровень аккумуляции флавоноидов в тубероиде в 1,5 - 2 раза превышает таковой в окончаниях и придаточных корнях. Это обусловлено запасающей ролью тубероида и свидетельствует о высокой биосинтетической активности его тканей. [10].
Таблица Содержание фенольных соединений (ФС) и флавоноидов (ФЛ) в подземных органах D. maculata ФС ФЛ Доля ФЛ от Органы и их части ФС, % мкг/г свежей массы 0,700,005 0,320,027 Тубероид 1,350,008 0,330,010 базальная Окончания тубероида 1,370,002 0,200,013 дистальная 1,060,005 0,350,010 базальная Придаточный корень 1,390,034 0,160,003 дистальная Высокое содержание фенольных соединений и флавоноидов в придаточных корнях и окончаниях тубероидов обусловлено их фунгицидной и фунгистатической активностью [14, 15]. Особого внимания заслуживает тот факт, что более высокое содержание фенольных соединений характерно для дистальных частей данных органов по сравнению с базальными (табл. 1). Именно эти органы содержат наибольшее количество гриба и в течение вегетации подвергаются его периодическому вторжению [8]. Поэтому в нашей работе с помощью методов гисто- и цитохимии была исследована локализация фенольных соединений и морфология гриба в придаточных корнях и окончаниях тубероидов.
В придаточных корнях фенольные соединения присутствуют в клетках, прилегающих к основанию корневого волоска, в клеточных стенках клеток экзодермы и в вакуолях специализированных фенолзапасающих клеток (клетках-вместилищах) коровой паренхимы (рис. 1).
Рис. 1. Локализация фенольных соединений в придаточных корнях D. maculata:
А - клетки у основания корневого волоска, В - клеточные стенки клеток экзодермы, С - фенолзапасающие клетки.
Качественная реакция на присутствие лигнина позволила обнаружить этот полимер фенольной природы в проводящих элементах и корневых волосках экзодермы придаточных корней. Эти структуры выступают в роли барьера, препятствующего проникновению и распространению гриба в подземных органах D. maculata.
Рис. 2. Локализация флаванов в лизированных клубках гиф гриба в коровой паренхиме:
А - придаточные корни, В - окончания тубероида.
В клетках коровой паренхимы придаточных корней и окончаний тубероида обнаружены флаваны, локализованные преимущественно вокруг лизированных клубков гиф гриба - пелотонов (рис. 2). Это подтверждает участие данного класса фенольных соединений в защите от воздействия патогенов [18].
Дистальная часть придаточных корней и окончаний тубероида отличается от базальной как более высоким количеством лизированных пелотонов (табл. 2), так и повышенным содержанием фенольных соединений (табл. 1).
Таблица Характеристика состояния гриба в подземных органах и их частях D. maculata Окончание тубероида Придаточный корень Базальная часть Дистальная часть Базальная часть Дистальная часть Редкие Многочисленные Редкие шаровидные Многочисленные крупные крупные лизированные шаровидные шаровидные шаровидные пелотоны и их лизированные лизированные уплотненные фрагменты; редкие пелотоны;
пелотоны лизированные нелизированные нелизированные гифы пелотоны; редкие гифы нелизированные гифы Ожидаемые результаты (план-проспект) Разработка технологии получения культуры ткани подземных органов D. maculata включает этапы подготовки растительного сырья, стерилизацию исходного материала, посадку его на питательные среды и пассаж культуры ткани.
На первом этапе производится вычленение эксплантов из подземных органов D. maculata.
На последующем этапе осуществляется оптимизация режимов стерилизации эксплантов.
Этап посадки эксплантов на питательные среды включает подготовку и оптимизацию вариантов состава питательных сред. Для получения культуры ткани D. maculata используется несколько вариантов модифицированных сред Мурасиге и Скуга, различающихся по концентрациям гормонов и витаминов. По мере нарастания проводится изучение динамики роста и расчет константы скорости образования культуры ткани.
Пассирование культуры ткани D. maculata, полученной на предыдущем этапе, осуществляется через 20 - 30 дней нарастания.
Биологически активные вещества из культуры ткани подземных органов D. maculata выделяются по технологии получения биопрепаратов из растительного сырья, включающей следующие стадии: извлечение культуры ткани из пробирок, оценка сырья по количеству и качеству, измельчение растительного сырья, получение экстракта, добавление консерванта, термоденатурация балластных веществ, стерилизация и расфасовка биопрепарата.
В дальнейшем определяются показатели для стандартизации биопрепарата: цвет, прозрачность, значение рН, оптическая активность, антифунгальная активность, стерильность.
Анализ биопрепарата проводится с помощью стандартных хроматографических и спектрофотометрических методик.
Для исследования биологической активности препарата проводится микробиологическое исследование по методу зараженности семян болезнями при обработке их препаратом [2].
Выводы и рекомендации Установлена зависимость между содержанием фенольных соединений в подземных органах D. maculatа с одной стороны и состоянием гриба в них с другой. Дистальные части органов, наиболее инфицированные грибом, имеют более высокое содержание фенольных соединений по сравнению с базальными. Это справедливо как для придаточных корней, так и окончаний тубероидов. Приуроченность фенольных соединений к инфицированным грибом органам свидетельствует о выполнении данной группой веществ в растении защитной фунгицидной и фунгистатической функции.
Фунгицидная и фунгистатическая активность тканей подземных органов орхидных представляет большой практический интерес в связи с возможностью ее использования в биотехнологии для создания экологически безопасных комплексных биофунгицидов. В связи с этим актуальным и перспективным представляется разработка биотехнологии культивирования изолированных клеток и тканей орхидных, обладающих фунгицидной активностью с целью получения препарата с максимальным содержанием комплекса биологически активных веществ, обеспечивающего высокую эффективность защиты растений от патогенных грибов.
Список публикаций по теме 1. Целебровский М.В., Маракаев О.А. Распределение фенольных соединений по вегетативным органам Dactylorhiza maculata (L.) Soo и Hordeum vulgare L. // Современные проблемы биологии, экологии, химии. Ярославль: Изд-во ЯрГУ, 2006.
С. 167-175.
2. Целебровский М.В., Маракаев О.А. Содержание фенольных соединений и состояние микосимбионта в подземных органах Dactylorhiza maculata (L.) Soo (Orchidaceae) // Современные проблемы биологии, экологии, химии. Ярославль: Изд-во ЯрГУ, 2008.
С. 3-8.
Список литературы 1. Барыкина Р.П., Веселова Т.Д. и др. Справочник по ботанической микротехнике.
Основы и методы. - М.: МГУ, 2004. 312 с.
2. ГОСТ 12044-66 Семена сельскохозяйственных культур. Методы определения зараженности болезнями // Семена и посадочный материал сельскохозяйственных культур. М.: Изд-во стандартов, 1977. С. 346-366.
3. Дубравина Г.А., Зайцева С.М., Загоскина Н.В. Изменения в образовании и локализации фенольных соединений при дедифференциации тканей тисса ягодного и тисса канадского в условиях in vitro // Физиология растений, 2005. Т. 52, № 5. С. 755762.
4. Загоскина Н.В., Олениченко Н.А., Юньвэй Ч., Живухина Е.А. Способность различных сортов пшеницы к образованию фенольных соединений // Прикладная биохимия и микробиология, 2005. Т. 41, № 1. С. 113-116.
5. Запрометов М.Н. Фенольные соединения и методы их исследования // Биохимические методы в физиологии растений. - М.: Наука, 1971. С. 185-197.
6. Запрометов М.Н. Фенольные соединения и их роль в жизни растения: 56-е Тимирязевское чтение. - М.: Наука, 1996. - 45 с.
7. Маракаев О.А., Марасанов Д.С. Особенности накопления азотистых веществ в различных органах Dactylorhiza maculata (L.) Soo // Научно-исследовательская деятельность в классическом университете. Иваново: Изд-во ИвГУ, 2003. С. 87-88.
8. Маракаев О.А., Николаева Т.Н., Алявина А.К., Загоскина Н.В. Содержание фенольных соединений и состояние микосимбионта в вегетативных органах зимующей орхидеи // Вестник ТГУ, 2007. Серия: Биология и Экология. Вып. 4. №8. С.
20-27.
9. Маракаев О.А., Титова О.В. Активность окислительных ферментов и особенности развития микоризы в подземных органах Dactylorhiza maculata (L.) Soo на разных этапах онтогенеза // Бюл. ГБС. 2000. Вып. 180. С. 77-84.
10. Маракаев О.А., Титова О.В., Марасанов Д.С. Распределение углеводов по органам Dactylorhiza maculata (L.) Soo (Orchidaceae) на разных этапах онтогенеза // Физиология растений и экология на рубеже веков. Ярославль: Изд-во ЯрГУ, 2003. С.
38-39.
11. Монастырский О.А. Нужны ли биопрепараты и биологическая защита растений сельскому хозяйству // АгроXXI. 2006. №4-6. С. 11-14.
12. Татаренко И.В. Микориза орхидных (Orchidaceae) Приморского края // Ботан. журн.
1995. Т. 80, №8. С. 64-72.
13. Черевченко Т.М., Кушнир Г.П. Орхидеи в культуре. - Киев: Наукова думка, 1986. с.
14. Arditty J. Aspect of Orchid physiology // Advances in Bot. Research, 1979, Vol. 7, pp. 421465.
15. Arditty J., Flick B.H., Ehmann A., Fisch M.H. Orchid phytoalexins. II. Isolation and characterization of possible sterol companions // Amer. J. Bot., 1975, Vol. 62, № 7, pp. 738742.
16. Beckman C.H. Phenolic-storing cells: keys to programmed cell death and periderm formation in wilt disease resistance and in general defense responses in plants // Phys. Mol.
Plant Pathol., 2000, Vol. 57, pp. 101-110.
17. Blokhina O., Virolainen E., Fagerstedt K.V. Antioxidants, Oxidative Damage and Oxygen Deprivation Stress: a Review // Annals of Botany, 2003, Vol. 91, pp. 179-194.
18. Dixon R.A., Paiva N.L. Stress-lnduced Phenylpropanoid Metabolism // The Plant Cell, July 1995. Vol. 7, pp. 1085-1097.
19. Tomita M., Konno S.A. Preliminary report on the symbiotic germination of nine japanese terrestrial orchids // The National Plant Propagators Society, 1997, Vol. 47, pp. 648-655.
ПРОСТЕЙШИЕ БИФУРКАЦИИ УРАВНЕНИЙ ГИНЗБУРГАЛАНДАУ И КОРТЕВЕГА-ДЕ ФРИЗА С КУБИЧЕСКОЙ НЕЛИНЕЙНОСТЬЮ Бобок А.С., студент гр. ПМИ-Научный руководитель Глызин С.Д., к.ф.-м.н.
1. Введение При построении квазинормальных форм различных моделей получаются краевые задачи 2-го и 3-го порядка по х с антипериодическими краевыми условиями. В простей-шем случае это уравнение Гинзбурга-Ландау (см.[1,2]) U 2U U = d +U -U (1), t x2 x U (t, x +1) =-U (t, x) где U (t,x)- функция 2 переменных, непрерывно дифференцируемая один раз по t и дважды дифференцируемая по x.
В несколько более сложной ситуации получается уравнение Кортевега- де Фриза (см.[3]) U U 3U 2U = + d1 + d2U +3(U, ) (2).
t x3 x2 x U (t, x +1) =-U (t, x) Здесь U(t,x) - функция, непрерывно дифференцируемая по t и трижды непрерывно U дифференцируемая по x; 3(U, ) -кубическая нелинейность общего вида x U U U U. (3) 3(U, ) = 1U + 2 + 3U + 4U x x x x Цель нашей работы состоит в изучении характера потери устойчивости однород- ного состояния равновесия краевых задач (1) и (2). В задаче (2) при этом предполагается изучить зависимость возникающих режимов от параметров нелинейности (3).
Pages: | 1 | ... | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | ... | 40 | Книги по разным темам