Стаття присвячена дослідженню активності компонентів системи «естерази інгібітори естераз колорадського жука». Показано, що екстракти тканин личинок і імаго колорадського жука, листя і бульб картоплі мають естеразной активністю. Встановлено, що бульби і листя різних сортів і гібридів картоплі містять інгібітори, пригнічують активність естераз колорадського жука. показники активності інгібіторів естераз в тканинах рослин можуть служити в якості критерію їх стійкості до фитофагам.

Анотація наукової статті по агробіотехнології, автор наукової роботи - Шевченко Н. Д., Ібрагімов Р. І., Шпірний І. А., Умаров І. А., Хамадаліев Р. Ф.


Область наук:
  • Агробіотехнології
  • Рік видавництва: 2008
    Журнал: Вісник Башкирського університету
    Наукова стаття на тему 'активних компонентів системи «естерази - інгібітори естераз колорадського жука» в тканинах картоплі'

    Текст наукової роботи на тему «активний компонент системи« естерази - інгібітори естераз колорадського жука »в тканинах картоплі»

    ?УДК 577.152: 582.951.4: 595.768

    АКТИВНІСТЬ КОМПОНЕНТІВ СИСТЕМИ «естеразами інгібітор естерази колорадського жука» В ТКАНИНАХ КАРТОПЛІ

    © Н. Д. Шевченко *, Р. І. Ібрагімов, І. А. Шпірний,

    І. А. Умаров, Р. Ф. Хамадаліев

    Башкирська державний університет Росія, Республіка Башкортостан 450074 г. Уфа, вул. Заки Валід, 32.

    Тел. +7 (347) 273 6712.

    E-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. Вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

    Стаття присвячена дослідженню активності компонентів системи «естерази - інгібітори естераз колорадського жука». Показано, що екстракти тканин личинок і імаго колорадського жука, листя і бульб картоплі мають естеразной активністю. Встановлено, що бульби і листя різних сортів і гібридів картоплі містять інгібітори, що пригнічують активність естераз колорадського жука. Показники активності інгібіторів естераз в тканинах рослин можуть служити в якості критерію їх стійкості до фитофагам.

    Ключові слова: естерази, інгібітори, картопля, колорадський жук, стійкість рослин.

    Гідролітичним ферментам і їх інгібіторів належить дуже важлива роль у взаєминах фітофагів і рослин. В процесі коеволюції з рослинами, комахи-фітофаги сформували набір травних гідролаз, що забезпечують засвоєння поживних речовин з певних видів рослин і їх окремих органів, тканин. У свою чергу, у рослин сформувалися захисні механізми, що пригнічують обмінні процеси шкідників, і забезпечують таким чином їх стійкість. До числа таких захисних агентів відносяться і інгібітори, що пригнічують активність екзогенних гідролітичних ферментів [1, 2]. З цих позицій, найбільш вивченими є протеїнази і амілази комах-шкідників [3, 4]. Важливу роль у взаємодіях рослин і комах виконують і інші гідролітичні ферменти, зокрема естерази, розщеплюють складноефірний зв'язку в органічних сполуках. Відомості про функціонування Есте-раз комах і їх інгібіторів з рослин поки нечисленні [5-9]. У зв'язку з цим, нами досліджена активність компонентів комплексу «естерази - інгібітори естераз» в тканинах картоплі і колорадського жука.

    матеріали та методи

    Джерелами естераз і їх інгібіторів служили личинки колорадського жука (Leptinotarsa ​​de-cemlineata Say), бульби і листя тритижневих проростків картоплі (Solanum tuberosum L.) сортів Башкирська, Невський, Удача і експериментальних гібридів 4292, 4281, 4407. Для екстракції білків зразки комах і рослин заливали холодним розчином 0.05 М трис-HCl буфера, рН 8.2, в співвідношенні 1: 1, гомогенизировали 2-3 хв.

    Гомогенат витримували 3 ч при 4 ° С. Осад відокремлювали центрифугуванням при 3000 об / хв на центрифузі MPW-310 (Польща), протягом 10 хв. Отриманий екстракт заморожували і використовували в подальшій роботі. Активність естераз і їх інгібіторів визначали методом агарозних пластин по гідролізу субстрату твін-20, включеного в гель

    агарози [10]. Активність ферменту розраховували за розміром площі гидролизованного ділянки гелю навколо лунки. За 1 одиницю активності (Е) брали таку кількість ферменту, яке необхідно для гідролізу субстрату на ділянці гелю розміром 1 мм 2. За 1 одиницю активності інгібітора (ИЕ) приймали таке його кількість, яке пригнічувало 1Е активності ферменту. Кожен досвід проводили в трьох біологічних і трьох аналітичних повторностях. Статистичну обробку експериментальних даних проводили за допомогою програми Excel пакету Microsoft Office.

    Результати та їх обговорення

    У наших експериментах показано, що в екстрактах бульб картоплі, імаго і личинок колорадського жука виявляється естеролітіческая активність. За швидкістю гідролізу субстрату твін-20, показники активності комах і бульб картоплі можна порівняти з активністю високоочі-ного комерційного препарату естерази зі свинячої печінки. Найбільша активність естераз визначалася в тканинах личинок. Імаго, в порівнянні з ними, володіли меншою активністю даних ферментів (табл. 1). Як видно, заморожування комах при температурі -12 ° С не впливає на ферментативну активність екстрактів, що дозволяє зберігати екстракти тривалий час.

    У листі картоплі активність естераз нами не було виявлено, тоді як бульби характеризувалися їх високою активністю. Досліджувані ферменти комах і картоплі були термолабільни. Так, прогрівання екстрактів при температурі 50 ° С супроводжувалося зниженням їх активності на 40-50%, а прогрівання при 70 ° С - призводило до повної втрати ферментативної активності Екстракти бульб досліджуваних сортів картоплі характеризувалися різним рівнем естеразной активності. Найбільша активність виявлялася в бульбах картоплі сорту Луговський, найменша -в бульбах гібрида 4281. (рис. 1). Всі сорти повторно аналізували після семи місяців зберігання.

    * Автор, відповідальний за листування

    Таблиця 1

    Активність естераз личинок і імаго колорадського жука і в тканинах картоплі (сорт Луговський)

    джерело естераз

    варіант досліду

    Активність естераз, Е / г сирої маси

    Личинки 3-го віку свіжозібране після заморожування 21.4 ± 1.76 20.1 ± 1.69

    Личинки 4-го віку свіжозібране після заморожування 16.4 ± 1.44 16.0 ± 1.53

    Імаго свіжозібране 13.7 ± 1.17

    Листя картоплі - 0

    Бульби картоплі - 12.65 ± 1.05

    Препарат ліпази (1 мг / мл) - 65.94 ± 4.17

    Препарат естерази (1 мг / мл) - 51.02 ± 5.23

    Дистильована вода (контроль) - 0

    Активність естераз в бульбах значно знижувалася у одних сортів і практично не змінювалася у інших. Так, наприклад, у сорту Невський активність естераз, після зберігання, знизилася на 45%, у сортів Башкирська і Луговський - на 25% в порівнянні з свіжовикопаними бульбами (рис. 1). Цікаво відзначити, що ці сорти мали найбільшою естеразной активністю, в порівнянні з іншими дослідженими сортами, при цьому саме для них показано максимальне зниження активності при зберіганні. Сорт Удача і гібрид 4281 зберегли активність на колишньому рівні.

    Інгібітори естераз в тканинах картоплі.

    Як відомо, в бульбах картоплі в великих кількостях містяться білки, що пригнічують активність екзогенних протеїназ і амілаз [4]. Для визначення активності інгібіторів естераз проводили спільну інкубацію екстрактів з тканин картоплі і личинок колорадського жука. За залишкової активності естераз судили про ступінь інгібування. У табл. 2 представлені дані про ингибировании естераз личинок білками з листя і бульб картоплі сорту Луговський. Як видно, екстракти листя інгібують активність естераз личинок лише на 3-5%. У бульбах картоплі активність інгібіторів естераз була достатня висока і склала 1.01 сирої маси.

    сорт картоплі

    Мал. 1. Зміна активності естераз в бульбах при тривалому зберіганні

    Таблиця 2

    МЛТГПТлЛ%

    Джерело інгібіторів Т ° С інкубації екстракту Активність інгібіторів естераз, ИЕ / г сирої маси% інгібування

    25 0.2 2.9

    листя

    70 0.2 2.9

    25 0 0

    бульби

    70 1.01 14.7

    * Активність естераз колорадського жука 6.8 ± 0.65 Е / г сирої маси.

    Мабуть, в бульбах картоплі ферменти (естерази) і їх інгібітори можуть перебувати в складі неактивних комплексів. При нагріванні відбувається руйнування комплексу за рахунок денатурації молекул термолабільних ферментів. Звільнення термостабільних інгібіторів зі складу комплексу призводить до підвищення інгібіторної активності екстрактів.

    Активність інгібіторів естераз колорадського жука досліджували також в бульбах і листі різних сортів і гібридів картоплі (рис. 2). Найбільша інгібіторна активність показана для гібрида 4407, сорти Удача і гібрида 4292, при цьому у даних об'єктів виявлявся найбільш низький рівень активності ферментів. Екстракти листя також пригнічували активність естераз колорадського жука. Досліджувані зразки значно різнилися за цим показником. Найбільша інгібіторна активність виявлена ​​в листі гібридів 4292 і 4407, тоді як в листі сорти Башкирська така активність була відсутня.

    В сортах Луговський, Удача, гібриді 4281 активність інгібіторів естераз бульб значно вища, ніж в листі. Цікаво відзначити, що листя гібрида 4292 повністю пригнічують ес-теразную активність колорадського жука, в той час як бульби лише на 59%.

    Як показали проведені дослідження, нові гібридні форми картоплі, в порівнянні з широко поширеними сортами, характеризуються значно більшим рівнем активності інгібіторів естераз колорадського жука. Раніше було показано, що ці форми картоплі виявляють високу стійкість до колорадського жука, зокрема, вони характеризуються низькими показниками заселеності та харчової привабливості личинками комах [11].

    Т аким чином, природна система «естери-зи колорадського жука - білкові інгібітори картоплі» є зручною моделлю для вивчення взаємин комах і рослин з метою з'ясування механізмів прояву стійкості картоплі до колорадського жука.

    Башкирська Луговський Невський Удача 4281 4407 4292

    сорт картоплі

    Мал. 2. Активність інгібіторів естераз в бульбах і листя картоплі

    Дослідження підтримані грантом РФФД-Поволжя № 08-0497015р_поволжье_а Фізіологобіохіміческіе і генетичні механізми формування та прояви стійкості картоплі до колорадського жука.

    ЛІТЕРАТУРА

    1. Конарев Ал. В. Системи інгібіторів гидролаз у злаків -організація, функції і еволюційна мінливість // Автореф. дис. докт. біол. наук. М .: 1992. -38 с.

    2. Ярулліна Л. Г., Ібрагімов Р. С. Клітинні механізми формування стійкості рослин до грибних патогенів. Уфа: Гілем, 2006. -228 с.

    3. Ібрагімов Р. І. // Докл. Россельхозакадеміі. 1997. № 2. С. 15-17.

    4. Мосолов В. В., Валуєва Т. А. // Прикл. БіоХім. і микробиол. 2005. Т. 41. №3. С. 261-282.

    5. Сєрєбров В В., Алексєєв А. А., Глупов В. В. // Изв. РАН. Сер. біол. 2001. Т. 28. №5. С. 588-592

    6. Prabhakaran S. K., Kamble S. T. // J. Econ. Entomol. 1993. V. 86. P. 1009-1013.

    7. Shiotsuki T., Kato Y. // Insect Biochem. Molec. Biol. 1996. V. 29. P. 731-736.

    8. Xia Y., Dean P., Judge A. J., Gillespie J. P., Clarkson J. M., Charnley A. K. // J. Insect Pysiol. 2000. V. 46. P. 1249-1257.

    9. Сєрєбров В. В., Гербер О. Н., Малярчук А. А., Мартем'янов В. В., Алексєєв А. А., Глупов В. В. // Изв. РАН. Сер. біол. 2006. Т. 34. №6. С. 712-718.

    10. Шевченко Н. Д., Шпірний І. А., Ібрагімов Р. І., Умаров І. А. // Матеріали Всеросійської конференції молодих вчених «Екологія в сучасному світі». Улан-Уде, 2007. С. 398-399.

    11. Ібрагімов Р. І., Умаров І. А., Шпірний І. А., Мардан-шин І. С. // Харчова активність колорадського жука на різних сортах картоплі. Збірник Ч. 1 «вавіловской читання-2008», СГАУ. С. 136-137.

    Надійшла до редакції 01.10.2008 р Після доопрацювання - 07.11.2008 р.


    Ключові слова: естеразами / ІНГІБІТОРИ / КАРТОПЛЯ / КОЛОРАДСЬКИЙ ЖУК / СТІЙКІСТЬ РОСЛИН.

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити