Коломієць Юлія Василівна. Метаболіти бактерій роду Pseudomonas як селективний фактор стійкості цукрових буряків до бактеріальних хвороб : дис... канд. біол. наук: 03.00.20 / НАН України; Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К.Заболотного. - К., 2006.
Анотація до роботи:
Коломієць Ю.В. Метаболіти бактерій роду Pseudomonas як селективний фактор стійкості цукрових буряків до бактеріальних хвороб. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.20 – біотехнологія. Інститут мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України, Київ, 2006.
Дисертація присвячена вивченню можливості використання клітинної селекції та індукованого мутагенезу для підвищення стійкості рослин цукрових буряків до збудників бактеріозів роду Pseudomonas.
В роботі показано, що середовище Мурасіге-Скуга, доповнене 0,4 мг/л 6-БАП і 2,0 мг/л НОК, є найбільш оптимальним для індукції калюсогенезу на експлантатах сортів і гібридів цукрових буряків. Регенераційна здатність калюсу залежала від його віку, вихідного генотипу, середовища і умов культивування.
Екстраговані 0,85%-м розчином хлориду натрію ЛПСБ P. syringae pv. аptata 8544 і P. wieringae 7922 мають типовий для бактерій цього виду хімічний склад. Показано, що ПК і КФ P. wieringae та P. syringae pv. aptata проявляють фітотоксичні властивості і можуть бути використані для проведення селекції на стійкість до патогенів.
Стабільність резистентності до КФ 6,0% P. wieringae 7922 серед відібраних калюсних клонів для триплоїдних калюсних ліній становила 29,4 – 39,6%, для диплоїдних – 29,6 – 30,0% і для калюсних ліній сортів – 40,1 – 40,2%.
Високоефективні мутагени -опромінення і N-НМС індукують зміни у клітинах, які дозволили стабільно рости цим клітинам на селективному середовищі з високими концентраціями фітотоксичних метаболітів.
Сублетальні концентрації ПК і N-НМС спричинюють зміни рівня плоїдності клітин калюсних ліній, що призводить до поліплоїдизації тканин. У рослин-регенерантів, одержаних після селекції на селективних середовищах, активність пероксидази в 2 – 2,5 раза вища порівняно з рослинами контрольного варіанту.
Найбільшою стійкістю характеризувалися рослини-регенеранти одержані методом клітинної селекції з використання ПК і N-НММ. У рослин цукрових буряків після селекції цукристість та маса коренеплодів не знизилась.
Вперше для цукрових буряків використана нова біотехнологічна система – культура соматичних клітин рослин in vitro, яка дозволяє одержувати рослини, що мають підвищену стійкість до фітопатогенних бактерій Pseudomonas syringae pv. аptata та Pseudomonas wieringae. Основою методу є культивування оброблених мутагенами калюсних і суспензійних культур на поживних середовищах, які містять фітотоксичні метаболіти бактерій.
Проведено порівняльне вивчення морфогенетичного потенціалу тканин і органів цукрових буряків. При цьому виявлено залежність морфогенезу від різноманітних факторів: типу експлантата, вихідного генотипу, середовища і умов культивування. Підібрано оптимальні концентрації регуляторів росту для індукції калюсогенезу (0,4 мг/л 6-БАП і 2,0 мг/л НОК) і морфогенезу (2 мг/л ІМК, 0,05 мг/л 6-БАП, 2,5 мг/л ГК) в культурі in vitro цукрових буряків.
Встановлено, що культуральний фільтрат та прогріті клітини P. syringae pv. аptata і P. wieringae мають фітотоксичні властивості та можуть бути використані як селективний фактор. Концентрацію фітотоксичних метаболітів для проведення селекції необхідно підбирати в залежності від сортів і гібридів цукрових буряків.
Показано, що використання індукованого мутагенезу в селекції на стійкість до збудників бактеріозів дозволяє прискорити процес селекції і з високою ефективністю проводити відбір клітинних ліній із підвищеною стійкістю. Найбільш ефективним індуктором мутагенезу є N-НМС в коцентрації 5 мМхгод.
Найбільш придатною для відбору рослин-регенерантів із підвищеною стійкістю до P. syringae pv. аptata і P. wieringae була наступна схема селекції: обробка калюсних тканин N-НМС 1-2 пасажі на селективному середовищі 3-4-й пасажі на контрольному середовищі 5-6-й пасажі на селективному середовищі середовище для морфогенезу, що містить прогріті клітини фітопатогенних бактерій регенерація рослин на середовищі з прогрітими клітинами.
В клітинах цукрових буряків дія селективного фактора спричинювала підвищення активності пероксидази. Після проведення селекції одержано рослини-регенеранти, які характеризувалися стабільною високою активністю пероксидази, що супроводжувалось появою та зникненням певних ізоформ. Активність пероксидази у рослин із підвищеною стійкістю до збудників бактеріозів Pseudomonas syringae pv. аptata і Pseudomonas wieringae перевищувала на 55% таку у чутливих рослин. Показана можливість використання пероксидази як стабільного біохімічного маркера стійкості до бактеріальних патогенів.
Одержано рослини-регенеранти сортів Білоцерківський однонасінний 45 і Ялтушківський однонасінний 64 з підвищеною стійкістю до Pseudomonas syringae pv. аptata і Pseudomonas wieringae. У рослин цукрових буряків із підвищеною стійкістю до збудників бактеріозів після селекції цукристість коренеплодів не знизилась.
Публікації автора:
Матеріали дисертаційної роботи опубліковано в 5 статтях у фахових журналах, 8 матеріалах і тезах конференцій:
Коломієць Ю.В. Особливості морфогенезу цукрових буряків (Beta vulgaris L) в культурі in vitro// Аграрна наука і освіта – 2004. – Т. 5, № 5-6. – С. 21 – 26.
Коломієць Ю.В. Використання культури клітин цукрових буряків в селекції на стійкість до Рseudomonas wieringae // Аграрна наука і освіта – 2005. – Т. 6, № 1-2. – С. 24 – 29.
Кляченко О.Л., Коломієць Ю.В. Розробка методичних підходів для одержання форм цукрових буряків, стійких до Pseudomonas syringae pv. аptata // Науковий вісник НАУ – 2005. – Т. 84. – С. 254 – 263. (Здобувачем особисто визначено чутливість клітинних ліній цукрових буряків до різних концентрацій культурального фільтрату збудника бактеріозу P. syringae pv. аptata, розроблено схему селекції для одержання резистентних калюсних клітин, одержано рослини-регенеранти із підвищеною стійкістю до P. syringae pv. аptata).
Коломієць Ю.В., Кляченко О.Л. Особливості ризогенезу форм цукрових буряків стійких до збудників бактеріозу Pseudomonas syringae pv. aptata та Pseudomonas wieringae // Вісник Білоцерківського державного аграрного університету. – 2005. – Вип. 32. – С. 75 – 81. (Здобувачем особисто вивчено особливості ризогенезу форм цукрових буряків на селективних середовищах з різною концентрацією прогрітих клітин P. syringae pv. aptata та P. wieringae).
Коломієць Ю.В., Яковлєва Л.М., Кляченко О.Л., Ващенко Л.М. Метаболіти бактерій роду Рseudomonas як селективний фактор стійкості цукрових буряків до бактеріозів // Мікробіол. журн. – 2005. – Т. 67, №6. – С. 64 – 72. (Здобувачем особисто досліджено активність метаболітів бактерій роду Pseudomonas і можли-вість використання їх як селективних факторів для клітинної селекції, одержано на селективних середовищах клітинні клони та рослини-регенеранти цукрових буряків і проаналізовано їх стійкість до бактеріозів в умовах in vitro і in vivo).
Коломиец Ю.В. Бактерии рода Pseudomonas – возбудители заболеваний сахарной свеклы // Международная научно-практическая конференция «Приемы повышения урожайности растений: от продуктивности фотосинтеза к современным биотехнологиям» (Киев, 22 – 23 мая 2003): Материалы конференции. – Киев, 2003. – С. 81 – 83.
Коломієць Ю.В. Каллюсообразующая и регенерационная способность клеточных линий сахарной свеклы, устойчивых к Pseudomonas wieringae // ІІІ Московский международный конгресс „Биотехнология: состояние и перспективы развития” (Москва, 14 – 18 марта 2005): Материалы конгресса. – Москва, 2005. – С. 258.
Коломиец Ю.В., Кляченко О.Л. Отбор клеточных линий сахарной свеклы, устойчивых к Pseudomonas syringae pv. аptata и Pseudomonas wieringae // 9–я Международная пущинская школа-конференция молодых ученых “Биология – наука ХХІ века” (Пущино, 18 – 22 апреля 2005): Сборник тезисов. – Пущино, 2005. – С. 351.
Коломиец Ю.В., Кляченко О.Л. Влияние регуляторов роста на ризогенез сахарной свеклы в культуре in vitro // ХII международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов – 2005» (Москва, 12–15 апреля 2005): Сборник тезисов. – Москва, 2005. – С. 99 – 100.
Кляченко О.Л., Коломиец Ю.В. Использование методов биотехнологии и экспериментального мутагенеза в селекции сахарной свеклы // Международная научно-практическая конференция «Принципы и методы оптимизации селекционного процесса сельскохозяйственных растений» (Жодино, 14 – 15 июля 2005): Материалы конференции. – Жодино, 2005. – С. 262 – 267.
Коломієць Ю.В., Кляченко О.Л., Ващенко Л.М. Клітинний добір у селекції цукрових буряків на стійкість проти збудників бактеріозів // Всеукраїнська науково-практична конференція молодих вчених і спеціалістів „Стан та перспективи розвитку агропромислового виробництва в сучасних умовах” (Кіровоград, 15 – 17 березня 2005): Матеріали конференції. – Кіровоград, 2005. – С. 68 – 70.
Коломієць Ю.В., Яковлєва Л.М., Кляченко О.Л., Ващенко Л.М. Використання деяких методів клітинної селекції і мутагенезу для підвищення стійкості цукрових буряків до збудників бактеріозів // Міжнародна наукова конференція „Фітопатогенні бактерії. Фітонцидилогія. Алелопатія” (Київ, 4 – 6 жовтня 2005): Збірник статей. – Житомир, 2005. – С. 203 – 207.
Коломієць Ю.В., Кляченко О.Л., Ващенко Л.М. Активність пероксидази як маркер стійкості цукрових буряків до бактеріальних хвороб // Наукова конференція молодих вчених „Сучасні проблеми фізіології рослин і біотехно-логії” (Ужгород, 1 – 3 грудня 2005): Тези конференції. – Ужгород, 2005. – С. 63.
