«ИЗВЕСТИЯ ИРКУТСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА». СЕРИЯ «БИОЛОГИЯ. ЭКОЛОГИЯ»
«IZVESTIYA IRKUTSKOGO GOSUDARSTVENNOGO UNIVERSITETA». SERIYA «BIOLOGIYA. ECOLOGIYA»
«THE BULLETIN OF IRKUTSK STATE UNIVERSITY». SERIES «BIOLOGY. ECOLOGY»
ISSN 2073-3372 (Print)

Список выпусков > Серия «Биология. Экология». 2017. Том 20

Белки теплового шока картофеля in vitro при патогенезе кольцевой гнили

Автор(ы)
А. И. Перфильева, А. Г. Павлова, Б. Б. Бухьянова
Аннотация
Исследовали содержание белков теплового шока (БТШ) в тканях картофеля двух сортов (Луговской и Лукьяновский) при заражении возбудителем кольцевой гнили Clavibacter michiganensis ssp. sepedonicus и тепловой обработке различной интенсивности. В контрольных вариантах у растений обоих сортов синтез БТШ101 и БТШ17,6 был ярко выражен. Способность заражённых растений синтезировать БТШ в ответ на тепловой стресс не имела сортовой специфики. Тепловая обработка при 39 оС индуцировала синтез БТШ в тканях картофеля обоих сортов. Заражение незначительно индуцировало синтез БТШ в растениях сорта Лукьяновский, при этом у сорта Луговской наличия БТШ не наблюдалось, что может быть объяснено различной динамикой изменения уровня БТШ у сортов. Высокое содержание БТШ наблюдалось в тканях картофеля спустя 2-е сут. после теплового воздействия. Заражение растений сорта Луговской после теплового стресса снижало их способность синтезировать БТШ60 и БТШ17,6 по сравнению c неинфицированными растениями, подвергнутыми термообработке. Однако наблюдалось повышение содержания БТШ101 в тканях заражённых и термообработанных растений по сравнению с таковым у неинфицированных и подвергнутых термообработке растений.
Ключевые слова
глобальное потепление, белки теплового шока, PR-белки, патогенез, Clavibacter michiganensis ssp. sepedonicus
УДК
581.1
Литература

1. Влияние климатических изменений на урожайность картофеля и моркови в условиях Алтайского Приобъя / Е. Г. Пивоварова [и др.] // Изв. АГУ. Биол. науки. – 2011. – № 3. – С. 40–44.

2. Влияние экзополисахаридов возбудителя кольцевой гнили на кинетические параметры аденилатциклаз растений картофеля / Л. А. Ломоватская [и др.] // Докл. Акад. наук. – 2011. – Т. 441 – С. 1–4.

3. Защита картофеля от болезней, вредителей и сорняков / Б. В. Анисимов [и др.]. – М. : Картофелевод, 2009. – 272 с.

4. Колупаев Ю. Е. Ферментативные источники активных форм кислорода в растительных клетках: регуляция активности и участие в стрессовых реакциях / Ю. Е. Колупаев, Ю. В. Карпец, Т. О. Ястреб // Вісник Харківського Національного Аграрного Університету Серія Біологія. – 2012. – Vol. 1(25). – P. 6–22.

5. Малиновский В. И. Механизмы устойчивости растений к вирусам / В. И. Малиновский. – Владивосток : Дальнаука, 2010. – 324 с.

6. Медведев С. С. Кальциевая сигнальная система растений / С. С. Медведев // Физиология растений. – 2005. –Т. 52. – C. 1–24.

7. Механизм функционирования кальциевой сигнальной системы у растений при действии теплового стресса. Роль митохондрий в этом процессе / Е. Г. Рихванов [и др.] // Физиология растений. – 2014. – Т. 61. – С. 155–169.

8. Побежимова Т. П. Методы изучения митохондрий растений. Полярография и электрофорез / Т. П. Побежимова, А. В. Колесниченко, О. И. Грабельных. – М. : НПК «Промэкобезопасность», 2004. – 98 с.

9. Сигнальная роль активных форм кислорода при стрессе у растений / В. Д. Креславский [и др.] // Физиология растений. – 2012. – Т. 59. – С. 163–178.

10. Список пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации. Справочное издание – М. : Ред. журн. «Защита и карантин растений», 2013. – 636 с.

11. Тарчевский И. А. Сигнальные системы клеток растений / И. А. Тарчевский. – М. : Наука, 2002. – 294 с.

12. Третьякова О. М. Экспрессия PR-генов при бактериальной инфекции / О. М. Третьякова, А. И. Евтушенков // Тр. БГУ. – 2011. – № 6. – С. 163–167.

13. Analysis of temperature modulation of plant defense against biotrophic microbes / Y. Wang [et al.] // Mol. Plant Microbe Interact. – 2009. – Vol. 22. – P. 498–506.

14. Chang R. J. Effects of temperature, plant age, inoculum concentration, and cultivar on the incubation period and severity of bacterial canker of tomato / R. J. Chang, S. M. Ries, J. K. Pataky // Plant Disease. – 1992. – Vol. 76. – P. 1150–1155.

15. Chen S. R. Bcl-2 family members inhibit oxidative stress-induced programmed cell death in Saccharomyces cerevisiae / S. R. Chen, D. D. Dunigan, M. B. Dickman // Free Radic. Biol. Med. – 2003. – Vol. 15. – P. 1315–1325.

16. Climate change effects on plant disease: genomes to ecosystems / K. A. Garrett [et al.] // Annu. Rev. Phytopathol. – 2006. – Vol. 44. – P. 489–509.

17. Climate change: can wheat beat the heat? / R. Ortiz [et al.] // Agriculture, Ecosystems and Environment. – 2008. – Vol. 126. – P. 46–58.

18. Climate warming and disease risks for terrestrial and marine biota / H. C. Harvell [et al.] // Science. – 2002. – Vol. 296. – P. 2158–2162.

19. Colombatti F. Plant mitochondria under pathogen attack: A sigh of relief or a last breath? / F. Colombatti, D. H. Gonzalez, E. Welchen // Mitochondrion. – 2014. – Vol. 3. – P. 1567–1249.

20. Craita E. B. Plant tolerance to high temperature in a changing environment: scientific fundamentals and productionof heat stress-tolerant crops / E. B. Craita, T. Gerats // Front Plant Sci. – 2013. –Vol. 4. – P. 273.

21. Cvetkovska M. Alternative oxidase impacts the plant response to biotic stress by influencing the mitochondrial generation of reactive oxygen species / M. Cvetkovska, G. C. Vanlerberghe // Plant Cell Environ. – 2013. – Vol. 36. – P. 721–732.

22. Downy mildew (Plasmopara viticola) epidemics on grapevine under climate change / F. Salinari [et al.] // Glob. Change Biol. – 2006. – Vol. 12. – P. 1299–1307.

23. Effect of Extreme Temperatures on Powdery Mildew Development and Hsp70 Induction in Tomato and Wild Solanum spp. / L. Kubienová [et al.] // Plant Protect. Sci. – 2013. – Vol. 49. – P. 41–55.

24. Eichenlaub R. The Clavibacter michiganensis subspecies: molecular investigation of gram-positive bacterial plant pathogens / R. Eichenlaub, K. H. Gartemann // Annu Rev. Phytopathol. – 2011. – Vol. 49. – P. 445–464.

25. Emerging complexity in reactive oxygen species production and signaling during the response of plants to pathogens / T. Vellosillo [et al.] // Plant Physiol. – 2010. – Vol. 154. – P. 444–448.

26. Epidemology of Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus in relation to control of bacterial ring rot / J. M. van der Wolf [et al.] // Plant Research International B.V. Report. – 2005. – Vol. 95. – 44 р.

27. Heat-induced resistance in barley to powdery mildew (Blumeria graminis f.sp. hordei) is associated with a burst of active oxygen species / L. Vallelian-Bindschedler [et al.] // Physiological and Molecular Plant Pathology. – 1998. – Vol. 52. – P. 185–199.

28. Heat tolerance in plants / A. Wahid [et al.] // An overview. Environmental and Experimental Botany. – 2007. – Vol. 61. – P. 199–223.

29. Induction of a Small Heat Shock Protein and its Functional Roles in Nicotiana Plants in the Defense Response Against Ralstonia solanacearum / M. Maimbo [et al.] // Plant Physiol. – 2007. – Vol. 145. – P. 1588–99.

30. Infection of plant material derived from Solanum acaule with Clavibacter michiganensis ssp. sepedonicus: temperature as a determining factor in immunity of S. acaule to bacterial ring rot / J. Laurila [et al.] // Plant Pathology. – 2003. – Vol. 52. – P. 496–504.

31. Krause M. Harpin inactivates mitochondria in Arabidopsis suspension cells / M. Krause, J. Durner // Mol. Plant Microbe Interact. – 2004. – Vol. 17. – P. 131–139.

32. Logan D. Mitochondrial and Cytosolic Calcium Dynamics Are Differentially Regulated in Plants / D. Logan, M. R. Knight // Plant Physiol. – 2003. – Vol. 133. – P. 21–24.

33. Ma W. The grateful dead: calcium and cell death in plant innate immunity / W. Ma, G. A. Berkowitz // Cell Microbiol. – 2007. – Vol. 9. – P. 2571–2585.

34. Mina U. Effects of Climate Change on Plant Pathogens / U. Mina, P. Sinha // Environ. News. – 2008. – Vol. 14. – P. 6–10.

35. Molecular mechanisms of the plant heat stress response / A. L. Qu [et al.] // Bi-ochem. Biophys. Res. Commun. – 2013. – Vol. 432. – P. 203–207.

36. Nelson G. A. Corynebacterium sepedonicum in potato: Effect of inoculum concentration on ring rot symptoms and latent infection / G. A. Nelson // Can. J. Plant Pathol. – 1982. – Vol. 4. – P. 129–133.

37. Nitric oxide and reactive oxygen species regulate the accumulation of heat shock proteins in tomato leaves in response to heat shock and pathogen infection / J. Piterková [et al.] // Plant Sci. – 2013. – Vol. 207. – P. 57–65.

38. Prasch C. M. Signaling events in plants: Stress factors in combination change the picture / C. M. Prasch, U. Sonnewald // Plant Physiol. – 2014. – Vol. 162. – P. 1849–1866.

39. Range and severity of a plant disease increased by global warming / N. Evans [et al.] // J. R. Soc. Interface. – 2007. – Vol. 5. – P. 525–531.

40. ROS and redox signalling in the response of plants to abiotic stress / N. Suzuki [et al.] // Plant Cell Environ. – 2012. – Vol. 35. – P. 259–270.

41. Saidi Y. Heat perception and signalling in plants: a tortuous path to thermotolerance / Y. Saidi, A. Finka, P. Goloubinoff // New Phytol. – 2011. – Vol. 190. – P. 556–565.

42. Schweizer P. Heat-induced resistance in barley to the powdery mildew fungus Erysiphe graminis f.sp. hordei / P. Schweizer, L. Vallélian-Bindschedler, E. Mösinger // Physiol. Mol. – 1995. – Vol. 47. – P. 51–66.

43. Singh A. Plant Hsp100/ClpB-like proteins: poorly-analyzed cousins of yeast ClpB machine / A. Singh, A. Grover // Plant Mol. Biol. – 2010. – Vol. 74. – P. 395–404.

44. Steinhorst L. Calcium and reactive oxygen species rule the waves of signaling / L. Steinhorst, J. Kudla // Plant Physiol. – 2013. – Vol. 163. – P. 471–485.

45. Suppression of tobacco mosaic virus-induced hypersensitive-type necrotization in tobacco at high temperature is associated with downregulation of NADPH oxidase and superoxide and stimulation of dehydroascorbate reductase / L. Király [et al.] // J. Gen. Virol. – 2008. – Vol. 89. – P. 799–808.

46. Temperature induced susceptibility to Phytophthora sojae in soybean isolines carrying different Rps genes / M. Gijzen [et al.] // Physiol. Mol. Plant Pathol. – 1996. – Vol. 48. – P. 209–215.

47. The AtGenExpress global stress expression data set: protocols, evaluation and model data analysis of UV-B light, drought and cold stress responses / J. Kilian [et al.] // Plant J. – 2007. – Vol. 50. – P. 347–363.

48. The Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis – tomato interactome re-veals the perception of pathogen by the host and suggests mechanisms of infection / A. Savidor [et al.] // J. Proteome Res. – 2012. – Vol. 11. – P. 736–750.

49. The identity of proteins associated with a small heat shock protein during heat stress in vivo indicates that these chaperones protect a wide range of cellular functions / E. Basha [et al.] // J. Biol. Chem. – 2004. – Vol. 279. – P. 7566–7575.

50. The role of extracellular pH-homeostasis in potato resistance to ring-rot pathogen / A. S. Romanenko [et al.] // J. Phytopathol. – 1999. – Vol. 147. – P. 679–686.

51. van Loon L.C. Significance of inducible defense-related proteins in infected plants / L. C. van Loon, M. Rep, C. M. J. Pieterse // Annu. Rev. Phytopathol. – 2006. – Vol. 44. – P. 135–162.

52. Vierling E. The roles of heat shock proteins in plants / E. Vierling // Plant Mol. Biol. – 1991. – Vol. 42. – P. 579–620.

53. Xie Z. Salicylic acid induces rapid inhibition of mitochondrial electron transport and oxidative hosphorylation in tobacco cells / Z. Xie, Z. Chen // Plant Physiol. – 1999. – Vol. 120. – P. 217–226.


Полная версия (русская)