Індукція неспецифічної стійкості пшениці до патогенів при дії УФ-С та біотичного еліситора коєвої кислоти

  • І. В. Жук Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України, Україна, 03143, м. Київ, вул. Академіка Заболотного, 148 https://orcid.org/0000-0002-2496-2576
  • Ю. В. Шиліна Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України, Україна, 03143, м. Київ, вул. Академіка Заболотного, 148 https://orcid.org/0000-0002-9456-205X
  • Р. В. Ковбасенко Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України, Україна, 03143, м. Київ, вул. Академіка Заболотного, 148 https://orcid.org/0000-0002-0774-362X
Ключові слова: Triticum aestivum, Mucor sp., УФ-С опромінення, коєва кислота, пероксид водню

Анотація

Мета. Захист рослин потребує комплексного підходу. Зміни клімату загострюють проблеми вирощування важливих сільськогосподарських культур. Дослідження індукції неспецифічної стійкості рослин пшениці Triticum aestivum до фонового зараження патогенами при дії УФ-С та впливі біотичного еліситору коєвої кислоти дозволить підвищити рівень безпеки для рослинних тканин при застосуванні УФ-С для захисту від фітопатогенів. Методи. Насіння і проростки пшениці озимої м’якої сорту Подолянка опромінювали лампою Philips TUV 30 W. Ідентифікували збудників та оцінювали фонове ураження. Обробка рослин пшениці сорту Подолянка 0,1 мМ водним розчином коєвої кислоти проводилась шляхом обприскування на етапі другого листка. Впродовж дослідів визначали вміст ендогенного пероксиду водню, проводили морфометричні вимірювання листків і коренів пшениці. Результати. Продемонстровано, що для опромінення УФ-С пшениці найбільш ефективними є невисокі дози; оптимальним є знаходження середньої дози між малою, яка дає стимулюючий вплив, і підвищеною. Показано, що вміст ендогенного пероксиду водню в інфікованих листках пшениці озимої Triticum aestivum сорту Подолянка при застосуванні цієї комбінації тримався на високому рівні у перші доби дослідного періоду та стабілізувався надалі. Висновки. Встановлено, що поєднання попередньої обробки коєвою кислотою з опроміненням рослин пшениці УФ-С зберігало ріст і розвиток рослин, пришвидшувало їх відновлення і знижувало ураження фітопатогеном Mucor sp.

Посилання

Janni M., Maestri E., Gullì M., Marmiroli M., Marmiroli N. Plant responses to climate change, how global warming may impact on food security: a critical review. Front. Plant Sci. 2024. Vol. 14. 1297569. doi: 10.3389/fpls.2023.1297569.

Förderer A., Li E., Lawson A. W. et al. A wheat resistosome defines common principles of immune receptor channels. Nature. 2022. Vol. 610. P. 532–539 doi: 10.1038/s41586-022-05231-w.

Dodds P. N., Chen J., Outram M. A. Pathogen perception and signaling in plant immunity. Plant Cell. 2024. doi: 10.1093/plcell/koae020.

Ding L. N., Li Y. T., Wu Y. Z., Li T., Geng R., Cao J., Zhang W., Tan X. L. Plant disease resistance-related signaling pathways: recent progress and future prospects. Int. J. Mol Sci. 2022. Vol. 23 (24). 16200. doi: 10.3390/ijms232416200.

Zhuk І. V., Dmitriev A. P., Lisova G. M., Kucherova L. The influence of kojic acid and donor NO on Triticum aestivum L. under biotic stress. Factors in experimental evolution of organisms. 2019. Vol. 24. P. 219–224. doi: 10.7124/FEEO.v25.1166. [in Ukranian]

Zhuk І. V., Dmitriev A. P., Shylina Ju.V., Lisova G. M., Kucherova L.O. The estimation of organic acids effectiveness as biotic elicitors via changes of endogenous peroxide content. Factors in experimental evolution of organisms. 2020. Vol. 26. P. 202–206. doi: 10.7124/FEEO.v26.1266. [in Ukranian]

Zhuk І. V., Shylina Ju. V., Dmitriev A. P. Effect of biotic elicitor and donor NO treatment in complex defence of wheat plants against hypoxia and wounding stress. Factors in experimental evolution of organisms. 2022. Vol. 30. P. 73–78. doi: 10.7124/FEEO.v30.1464. [in Ukranian]

Sokolova D. A., Halych T. V., Zhuk V. V., Kravets A. P. Involvement of UV-C-induced genomic instability in stimulation рlant long-term protective reactions. J. Plant. Physiol. 2024. Vol. 293. 154171. doi: 10.1016/j.jplph.2024.154171.

Vanhaelewyn L., Van Der Straeten D., De Coninck B., Vandenbussche F. Ultraviolet radiation from a plant perspective: the plant-microorganism context. Front Plant Sci. 2020. Vol 15, 11. 597642. doi: 10.3389/fpls.2020.597642.

De Caldas Felipe M. T., do Nascimento Barbosa R., Pereira Bezerra J. D., de Souza-Motta C. M. Production of kojic acid by Aspergillus species: Trends and applications, Fungal Biology Reviews. 2023. Vol. 45. doi: 10.1016/j.fbr.2023.100313.

Macedo W. R., Silva G. H., Santos M. F. C., Oliveira A. P. S., Souza D. S. Physiologic and metabolic effects of exogenous kojic acid and tyrosol, chemicals produced by endophytic fungus, on wheat seeds germination. Natural Product Research. 2018. Vol. 32 (22). P. 2692–2696. doi: 10.1080/14786419.2017.1374261.

Hassan M., Shahzadi S., Kloczkowski A. Tyrosinase inhibitors naturally present in plants and synthetic modifications of these natural products as anti-melanogenic agents: a Review. Molecules. 2023. Vol. 28. P. 378. doi: 10.3390/molecules28010378.

Chen L.-M., Kao Ch.-H. Effect of excess copper on rice leaves: evidence involvement of lipid peroxidation. Bot. Bull. Acad. Sin. 1999. Vol. 40. P. 283–287.

Zhu A., Liu M., Tian Z. et al. Chemical-tag-based semi-annotated metabolomics facilitates gene identification and specialized metabolic pathway elucidation in wheat. Plant Cell. 2024. Vol. 26, 36 (3). P. 540–558. doi: 10.1093/plcell/koad286.

Dixon R. A., Dickinson A. J. A century of studying plant secondary metabolism – From “what?” to “where, how, and why? Plant Physiol. 2024. Vol. 195 (1). P. 48–66. doi: 10.1093/plphys/kiad596.