Одним з механізмів захисту рослин від стресових впливів є їх способ5 ність пригнічувати активність гідролітичних ферментів фітопатогенних організмів. Стаття присвячена дослідженню активності інгібіторів пектинолитические і целлюлолитических ферментів Leptinotarsa ​​decemlineata з тканин картоплі. Встановлено, що бульби і листя раз5 особистих сортів і гібридів картоплі містять інгібітори, що пригнічують активність гідролаз колорадського жука. Показники активності інгібіторів целлюлаз і пектіназ в тканинах рослин можуть служити в якості критерію їх стійкості до фитофагам.

Анотація наукової статті по агробіотехнології, автор наукової роботи - Шевченко Н. Д., Шпірний І. А., Саляхово А. Ф., Цвєтков В. О., Марданшін І. З.


Область наук:
  • Агробіотехнології
  • Рік видавництва: 2009
    Журнал: Вісник Оренбурзького державного університету

    Наукова стаття на тему 'Активність інгібіторів целлюлаз, пектіназ в бульбах і листі картоплі'

    Текст наукової роботи на тему «Активність інгібіторів целлюлаз, пектіназ в бульбах і листі картоплі»

    ?Шевченко Н.Д., Шпірний І.А., Саляхово А.Ф., Цвєтков В.О., Марданшін І.С., Ібрагімов Р.И.

    Башкирська державний університет, Уфа

    АКТИВНІСТЬ ІНГІБІТОРІВ целюлази, Пектиназа У клубному І ЛИСТКАХ КАРТОПЛІ

    Одним з механізмів захисту рослин від стресових впливів є їх здатність пригнічувати активність гідролітичних ферментів фітопатогенних організмів. Стаття присвячена дослідженню активності інгібіторів пектинолитические і целлюлолитических ферментів Leptinotarsa ​​decemlineata з тканин картоплі. Встановлено, що бульби і листя різних сортів і гібридів картоплі містять інгібітори, що пригнічують активність гідролаз колорадського жука. Показники активності інгібіторів целлюлаз і пектіназ в тканинах рослин можуть служити в якості критерію їх стійкості до фитофагам.

    Ключові слова: пектиназу, целюлази, інгібітори гидролитических ферментів, колорадський жук, картопля.

    Рослини протистоять інфекціям і стресів навколишнього середовища за допомогою прояви комплексу фізіолого-БіоХім-вів реакцій [1], важливим складовим яких є придушення активності гідролітичних ферментів [2,3]. Тканини рослин містять сполуки, здатні пригнічувати активність гідролаз патогенних мікроорганізмів, комах, ссавців. Найбільше число робіт присвячено дослідженню інгібіторів, що пригнічують активність протеолітічес-ких ферментів [4, 5]. Відомості про інгібітори, що пригнічують активність інших гідролаз поки в літературі нечисленні [2].

    Целюлази (КФ 3.2.1.4 і 3.2.1.74) і пектиназу (КФ 3.1.1.11) беруть участь в гідролізі матеріалу клітинних стінок рослин, рівень активності цих ферментів є важливим фактором агресивності і патогенності мікроорганізмів і комах - фітофагів [6]. Відповідно, рівень антіцеллюлазной активності рослинних тканин може служити одним з важливих показників їх стійкості до фитофагам. У зв'язку з цим, дослідження відносної активності ферментів і їх інгібіторів в системі «рослина - комаха» буде актуально і має наукове і практичне значення.

    У даній роботі визначали активність інгібіторів з листя, бульб і проростків картоплі різних сортів, що пригнічують дію ферментів колорадського жука.

    матеріали та методи

    У роботі були використані бульби, листя, проростки картоплі сортів і гібридних

    сортозразків (Невський, Луговський, Удача, 4292-149, 4281-7, 9513). Бульби картоплі були вирощені в ОПХ Башкирського НДІ сільського господарства РАСГН (м Бирск).

    Для отримання розчинів з ферментативної активністю, навішення імаго колорадського жука (1г) гомогенизировали в ступці і екстрагували охолодженої дистильованої водою (5 мл) протягом 1 год. Центрифуговані в центрифузі мрш-310 (Польща) при 7000 об / хв, 10 хв. Для отримання розчинів з інгібіторної активністю, 1г рослинної тканини екстрагували в 5 мл охолодженої дистильованої води, осад відокремлювали центрифугуванням при 7000 об / хв, 10 хв.

    Здатність екстрактів тканин картоплі пригнічувати активність целлюлаз визначали за різницею значень активності ферменту з водою (контроль) і ферменту з інгібітором (рослинний екстракт). Активність інгібіторів визначали в екстрактах без нагрівання і прогрітих при 60 ° С протягом 10 хв.

    Вимірювання ферментативної і ингибиторной активності проводили методом гелевих пластин [7]. Як субстрат для целлюлаз використовували 1% розчин карбоксиметил-целюлози, для пектіназ - 1% розчин яблучного пектину. За 1 мілліедініцу активності ферменту (мЕ) приймали таке його кількість, яке Гідролізований субстрат гелю розміром 1 мм 2. За 1 мілліінгібіторную одиницю активності (Міє) - кількість інгібітору, необхідна для придушення 1 мЕ активності ферменту в стандартних умовах (1ІЕ = 1000 Міє).

    1 2 3 4 5

    Малюнок 1. Гідроліз субстрату КМЦ, иммобилизованного в агарозному гель, ферментами колорадського жука і Trichoderma геезеі; 1,2 -колорадскій жук; 3,4,5- Т. геезеі (комерційний препарат, 1 мг / мл)

    Результати та обговорення

    На малюнку 1 представлений результат вимірювання активності цілий-люлолітіческіх ферментів, гидролизующих іммобілізованих в агарозному гель карбоксіметілцел-люлозу. Як видно, екстракти го-могената колорадського жука мають високу целлюлолитической активністю, порівнянної з активністю комерційного препарату целюлази (ТпеЬоёегша гее8е1) в концентрації 1 мг / мл.

    У листі досліджених сортів картоплі виявлена ​​активність інгібіторів, що пригнічують дію целлюлолитических і пектинолитические ферментів (табл.1). Рівень ингибиторной активності в листі істотно відрізняється в залежності від сорту. Так, екстракти листя гібрида 4281-7 мають найбільшу антіцеллюлазной активністю, причому практично в рівній мірі пригнічують активність целлюлаз колорадського жука і Т. гее8еь В сортах Невський, Удача активність вільних інгібіторів целлюлаз в листі не виявляється. Антіцел-люлазная активність у цих сортів виявляється лише після прогрівання екстрактів. У будь-якому випадку, прогрівання екстрактів при-

    водить або до появи, або до підвищення активності целлюлітіческіх ферментів. Мабуть, велика частина молекул інгібіторів целлюлаз в рослинних тканинах знаходиться в складі комплексів з термолабільними компонентами клітини.

    Наші експерименти показують, що тканини картоплі не мали целлюлолітічес-кою активністю. Раніше показано, що білкові інгібітори протеолітичних ферментів з рослин володіють високою термостабильностью, і можуть бути виділені з комплексу з ферментом шляхом селективної денатурацією конформационно лабільних молекул ферменту при нагріванні екстрактів [4]. За нашими даними, рослинні інгібітори целлюлаз

    Таблиця 1. Активність інгібіторів целлюлаз і пектіназ (ИЕ / г сирої маси) в листі різних сортів картоплі

    Сорт картоплі Інгібітори целлюлаз Інгібітори пектіназ

    Trichoderma reesei Імаго Leptinotarsa ​​decemlineata імаго Leptinotarsa ​​decemlineata

    1 2 1 2 1 2

    Невський 0 11,8 ± 0,4 9,4% 4,6 ± 0,9 3,9% 20,1 ± 0,7 17,0% 14,9 ± 0,8 19,0% 14,9 ± 0,8 19,0%

    Удача 0 5,6 ± 0,6 4,4% 0 5, 5 2 ±, ГО 6 0,% -н про оС 41, 7% 0% -н Про, 9 9 4 1

    Луговський 2,3 ± 0,4 1,8% 14,8 ± 0,7 11,8% 2,8 ± 0,6 2,4% 19,7 ± 0,8 16,6%) 21,8 ± 0,5 27,8% 14,9 ± 0,8 19,0%

    4281-7 2,3 ± 0,3 1,8% 28,3 ± 1,2 22,6% 5,6 ± 0,5 4,7% 27,1 ± 0,6 23,1% 11,4 ± 0,6 14,4% 8 0,% Н про оС 41

    9513 0 5,6 ± 0,5 4,4% - -, 8 0,% |і 4 3, 18, 2 3,9 ± 0,9 4,9%

    Примітка: 1 екстракт без прогрівання; 2-екстракт після прогрівання при 60 ° С, 10 хв.

    У відсотках виражена частка придушення активності ферменту.

    Активність целлюлаз Т. теезеі - 125,2 Е / мг; активність целлюлаз Ь. йесетііпеаіа - 117,9 Е / г активність пектіназ Ь. decemlineata - 78,5 Е / г

    Таблиця 2. Активність інгібіторів целлюлаз (ИЕ / г сирої маси) колорадського жука

    в бульбах і проростках картоплі

    Сорт Проростки Бульби

    1 2 1 2

    Невський 13,3+ 0,5 13,3% 19,1 + 0,8 19,2% 9,3 ± 0,4 9,3% 8 0,%, 1 6 6

    Удача 0 11,4 + 0,5 11,4% 8,3 + 0,6 8,3% 13,5 + 0,7 13,5%

    4281-7 0 10,6+ 0,5 11,8 + 0,4 10,2 + 0,4

    10,6% 11,8% 10,2%

    4292-149 0 12,1 ± 0,4 4,2 + 0,3 13,3 ± 0,5

    12,1% 4,3% 13,3%

    1 екстракт без прогрівання; 2-екстракт після прогрівання при 60 º С, 10 хв. Активність целлюлаз Ь. йесетІіеМа - 117,9 Е / г .

    У відсотках виражена частка придушення активності ферменту

    і пектіназ також термостабільні і не втрачають активності при прогріванні екстрактів.

    Цікаво відзначити, що прогрівання екстрактів листя картоплі не приводить до підвищення активності інгібіторів пектіназ. Цей факт свідчить про те, що в листі картоплі інгібітори не здатні утворювати комплекси з ендогенними Пектиназа, хоча пектинолитические активність в листках картоплі присутній.

    Проростки і бульби картоплі також мають антіцеллюлазной активністю (табл.2). Як видно, інгібітори в проростках знаходяться у зв'язаному стані і їх активність визначається тільки після прогрівання екстрактів. В

    бульбах картоплі визначається активність як вільних, так і пов'язаних інгібіторів. Вивчені зразки картоплі характеризуються значними відмінностями за показниками активності вільних і пов'язаних інгібіторів целлюлаз в проростках і бульбах.

    Таким чином, в тканинах картоплі нами виявлені водорозчинні сполуки, здатні пригнічувати активність целлюлоліті-чеських і пектинолитические ферментів ЬерйпоЬака йесешІпесйа і ТпоНойегша гея $ е1. Вивчені сорти і гібриди картоплі мають істотні відмінності за рівнем антіцеллю-Лазні та антіпектіназной активності в бульбах і листі.

    Список використаної літератури:

    1. Ярулліна Л. Г., Ібрагімов Р.І. Клітинні механізми формування стійкості рослин до грибних патогенам.-уфа: Гілем, 2006.-232с.

    2. Валуєва Т.А., Мосолов В.В. Роль інгібіторів протеолітичних ферментів в захисті рослин // Успіхи біологічної хіміі.-2002 Т.42.-С.193-216.

    3. Дунаєвський Я.Є., Цибіна Т.А., Белякова Г.А., Домаш В.І., Шарп Т.П., Забрейко С.А., Білозерський М.А. Інгібітори протеїназ як антистресові білки вищих рослин // Прикладна біохімія та мікробіологія.-2005.-т.41№4.-С.392-396.

    4. Ібрагімов Р.І., Ярулліна Л.Г., Ахметов Р.Р. Активність вільних і пов'язаних інгібіторів протеїназ в проростках пшениці при ураженні кореневої гнилизною // Сільськогосподарська біологія.-2000.-№3.- С.89-92.

    5. Озерецковская О.Л., Васюкова Н.І., Паніна Я.С., Чаленко Г.І. Дія імуномодуляторів на стійкість і сприйнятливість картоплі до Phytophtora infestans // Фізіологія растеній.-200б.- т.53 №4.- С. 546-553.

    6. Абдеев Р.М., Голденкова К.А., Мусійчук К.А., Пірузян Е.С. Властивості термостабільної целюлази CeIE Clostridium thermocellum // Біохімія. - 2001. - Т.66 №7.- С. 991 - 992.

    7. Шевченко Н.Д., Шпірний І.А., Ібрагімов Р.І. Метод вимірювання пектіназ по гідролізу иммобилизованного субстра-ту // Аграрна Россія.- 2009.-С.133


    Ключові слова: Пектиназа / целюлази / ІНГІБІТОРИ гідролітичні ферменти / КОЛОРАДСЬКИЙ ЖУК / КАРТОПЛЯ

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити