УДК 00 Наука в целом (информационные технологии - 004)
УДК 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
Аннотация. Цель работы – определение наиболее эффективного способа использования ингибиторного барьера в селекции картофеля на устойчивость к повреждению колорадским жуком. Методы. В работе использован метод закладки полевого опыта. Лабораторную оценку ингибирования активности липаз и протеиназ проводили с использованием субстратов, иммобилизованных в агарозном геле. Результаты. На основе проведения полевых опытов установлено, что уровень относительной устойчивости сортов и гибридов картофеля к повреждению колорадским жуком, снижение выживаемости личинок насекомого и потерь урожая клубней ассоциируются с высокой активностью растительных ингибиторов липаз и протеиназ кишечника личинок колорадского жука и интенсивным развитием реакции сверхчувствительности (СВЧ-реакции) листьев картофеля на кладки яиц фитофага. В лабораторных опытах установлен факт повышения активности ингибиторов трипсина при кладке яиц фитофага на листья картофеля сорта Башкирский. Научная новизна. На основе анализа результатов собственных многолетних попыток использования ингибиторного барьера в селекции картофеля на устойчивость к вредителю предложен новый подход вовлечения генов, кодирующих синтез и накопление в тканях ингибиторов протеаз и липаз. Методический подход при этом должен основываться на регистрации модификации ингибиторной активности гидролаз у гибридов, имеющих интенсивную СВЧ-реакцию листовой ткани на кладки колорадского жука, что значительно снизит объем проведения лабораторной оценки материала. Гибриды, не отвечающие на кладки яиц СВЧ-реакцией, с высокой вероятностью также не будут модифицировать активность ингибиторов гидролаз. Генотипы с локальным кратковременным накоплением ингибиторов липопротеиназного комплекса в зоне отрождения потомства вредителя создают наибольший депрессирующий биологический эффект для выживаемости личинок 1–2-го возраста. Создание подобных генотипов, вероятно, будет перспективной моделью высоко устойчивых к колорадскому жуку сортов.
селекция картофеля, устойчивость к вредителям, ингибиторы гидролаз
1. Говоров Д. Н., Живых А. В., Барков В. А. Распространение колорадского жука на посадках картофеля в Российской федерации в 2014-2016 годах // Защита картофеля. 2017. № 1. С. 9-14.
2. Цветков В. О., Яруллина Л. Г. Структурно-функциональные особенности гидролитических ферментов насекомых-фитофагов и белковых ингибиторов растений (обзор) // Прикладная биохимия и микробиология. 2019. Т. 55. № 5. С. 441-450. DOI:https://doi.org/10.1134/S0555109919050155.
3. Воронкова М. В. Активность ингибиторов протеиназ в листьях картофеля // Современные условия взаимодействия науки и техники: сборник трудов международной научно-практической конференции. Орел, 2017. С. 9-10.
4. Ashouri S., Pourabad R. F. Regulation of gene expression encoding the digestive α-amylase in the larvae of Colorado potato beetle, Leptinotarsa decemlineata (Say) in response to plant protein extracts // Gene. 2021. Т. 766. Pp. 145-159.
5. Cingel A., Savić J., Lazarević J., Ćosić T., Raspor M., Smigocki A., Ninković S. Coexpression of the proteinase inhibitors oryzacystatin I and oryzacystatin II in transgenic potato alters Colorado potato beetle larval development // Insect science. 2017. Т. 24. No. 5. Pp. 768-780.
6. Singh S. Singh, A., Kumar, S., Mittal, P., & Singh, I. K. Protease inhibitors: recent advancement in its usage as a potential biocontrol agent for insect pest management // Insect science. 2020. Т. 27. No. 2. Pp. 186-201. DOI:https://doi.org/10.1111/1744-7917.12641.
7. Akbar S. M. D., Jaba J., Regode V., Siva Kumar G., Sharma H. C. Plant protease inhibitors and their interactions with insect gut proteinases [e-resource] // The The Biology of Plant-Insect Interactions: A Compendium for the Plant Biotechnologist. Department of Biology Western Kentucky University-Owensboro Owensboro, KY USA, 2018. URL: http://oar.icrisat.org/10519/1/Plant%20Protease%20Inhibitors%20and%20their%20Interactions%20with%20Insect%20Gut%20Proteinases.pdf (date of reference: 14.09.2021).
8. Raspor M., Cingel A. Genetically Modified Potato for Pest Resistance: Thrift or Threat? [e-resource] // Solanum tuberosum - A Promising Crop for Starvation Problem. 2021. DOI:https://doi.org/10.5772/intechopen.98748. URL: https: www.intechopen.com/chapters/77340 (date of reference: 14.09.2021).
9. War A. R., Taggar G. K., Hussain B., Taggar M. S., Nair R. M., Sharma H. C. Plant defence against herbivory and insect adaptations // AoB PLANTS 10. 2018. Vol. 10. Iss. 4. DOI:https://doi.org/10.1093/aobpla/ply037.
10. Молявко А. А., Марухленко А. В., Еренкова Л. А., Борисова Н. П., Белоус Н. М., Ториков В. Е. Устойчивость картофеля к колорадскому жуку // Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии. 2019. № 5 (75). С. 34-41.
11. Шпирная И. А., Цветков В. О., Рябцева Н. Д. Методы количественного анализа гидролитической активности c использованием гелей с иммобилизованным субстратом // Современные проблемы биохимии, генетики и биотехнологии: материалы III Всероссийской научной конференции с международным участием. Уфа, 2021. С. 234-239.
12. Ибрагимов Р. И., Цветков В. О., Шпирная И. А., Марданшин И. С., Яруллина Л. Г. Влияние пищевого субстрата на активность гидролаз колорадского жука // Известия Уфимского научного центра РАН. 2018. № 3-4. С. 29-34.
13. Цветков В. О., Яруллина Л. Г. Структурно-функциональные особенности гидролитических ферментов насекомых-фитофагов и белковых ингибиторов растений (обзор) // Прикладная биохимия и микробиология. 2019. Т. 55. № 5. С. 441-450. DOI:https://doi.org/10.1134/S0555109919050155.
14. Salim M., Bakhsh A., Gökçe A. Stacked insecticidal genes in potatoes exhibit enhanced toxicity against Colorado potato beetle, Leptinotarsa decemlineata (Coleoptera: Chrysomelidae) // Plant Biotechnology Reports. 2021. Т. 15. No. 2. Pp. 197-215. DOI:https://doi.org/10.1007/s11816-021-00668-3.
15. Марданшин И. С., Сорокань А. В. Различия в фенотипическом проявлении гиперчувствительного ответа на отложение яиц колорадского жука у растений картофеля и перспектива его использования в селекции культуры // Защита картофеля. 2018. № 2. С. 14-17.
16. Mardanshin I. S., Shakirzyanov A. Kh. The prospect of using a necrotic protective barrier in the creation of potato varieties resistant to the Colorado potato beetle // Agrarian Bulletin of the Urals. 2020. No. 12 (203). Pp. 15-21. DOI:https://doi.org/10.32417/1997-4868-2020-203-12-15-21.
17. Lortzing V., Oberländer, J., Lortzing, T., Tohge, T., Steppuhn, A., Kunze, R., Hilker M., Insect egg deposition renders plant defiance against hatching larvae more effective in a salicylic acid-dependent manner // Plant, Cell & Environment. 2019. Т. 42. No. 3. Pp. 1019-1032. DOI:https://doi.org/10.1111/pce.13447.
18. Wilkinson S. W., Magerøy M. H., López Sánchez A., Smith L. M., Furci L., Cotton, T. A., Ton J. Surviving in a hostile world: plant strategies to resist pests and diseases // Annual review of phytopathology. 2019. No. 57. Pp. 505-529. DOI:https://doi.org/10.1146/annurev-phyto-082718-095959.
19. Конарев А. В. Молекулярные механизмы иммунитета и создание устойчивых к вредителям форм растений // Защита и карантин растений. 2017. No. 11. Pp. 3-8.
