Флуоресцентная реакция проростков пшеницы при инфицировании Bipolaris sorokiniana

Представлены результаты исследований фотосинтетической активности проростков трех сортов яровой мягкой пшеницы, выращенных в регулируемых климатических условиях, и их реакции на инфицирование возбудителем обыкновенной корневой гнили злаков Bipolaris sorokiniana Shoem. по параметрам флуоресценции хлорофилла (ФлХ). ФлХ регистрировали флуориметром Dual-PAM-100/F в режиме записи медленной кинетики темновых индукционных кривых с импульсным анализом насыщения (Slow Kinetics). Исследования проводили в 2021, 2022 гг. Установлена сортовая специфика формирования адаптивных реакций 10–16-суточных проростков яровой пшеницы при инфицировании B. sorokiniana (5000 конидий на зерно) по посуточной динамике параметров ФлХ. Подтверждена информативность параметров ФлХ Y(II), ETR, qP, Fv/Fm, Fv/F0, Y(NPQ), qN и Y(NО) в качестве биомаркеров оценки устойчивости сортов к патогену на уровне фотосинтетического аппарата. Реакция более устойчивых сортов пшеницы Новосибирская 29 и Сибирская 21 на внедрение патогена оказалась менее выраженной по сравнению с менее устойчивым сортом Новосибирская 41. У более устойчивых сортов установлены наименьшие изменения параметров ФлХ относительно контроля. Наибольшие межсортовые различия при инфицировании B. sorokiniana (от 1,9 до 8,6 раза) проявлялись у 16-суточных проростков. Уровень фотосинтетической активности при формировании адаптивных реакций при патогенезе B. sorokiniana может служить критерием стрессоустойчивости, что позволит проводить комплексные исследования по моделированию системы растение – хозяин – патоген, оценивать первичные неспецифические реакции и адаптивные компоненты стрессоустойчивости сортов яровой пшеницы. 

1. Rios J.A., Aucique-Pérez C.E., Debona D., Cruz Neto L.B.M., Rios V.S., Rodrigues F.A. Changes in leaf gas exchange, chlorophyll a fluorescence and antioxidant metabolism within wheat leaves infected by Bipolaris sorokiniana // Annals of Applied Biology. 2017. Vol. 170. Is. 2. P. 189–203. DOI: 10.1111/aab.12328.

2. Торопова Е.Ю., Соколов М.С. Роль сорта в контроле обыкновенной корневой гнили яровой пшеницы // Агрохимия. 2018. № 11. С. 48–59.

3. Власенко Н.Г., Кулагин О.В., Егорычева М.Т., Иванова И.А. Влияние сорта и технологии возделывания на формирование фитосанитарной ситуации в посевах яровой пшеницы в лесостепи Приобья // Вестник защиты растений. 2018. № 2. С. 21–28.

4. Разина А.А., Султанов Ф.С., Дятлова О.Г. Корневая гниль на новых сортах яровой пшеницы при разных сроках посева // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2020. Т. 50. № 2. С. 39–46. DOI: 10.26898/0370-8799-2020-2-5.

5. Торопова Е.Ю., Пискарев В.В., Сухомлинов В.Ю. Корневая гниль на сортах яровой пшеницы в северной лесостепи Приобья // Аграрная наука. 2019. № 1. С. 162–164. DOI: 10.32634/0869-8155-2019-326-1-162-165.

6. Ступко В.Ю., Зобова Н.В., Сидоров А.В. Гаевский Н.А. Перспективные способы оценки яровой мягкой пшеницы на чувствительность к эдафическим стрессам // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 10. С. 45–50.

7. Spyroglou I., Rybka K., Rodriguez R.M., Stefański P., Valasevich N.M. Quantitative estimation of water status in field-grown wheat using beta mixed regression modelling based on fast chlorophyll fluorescence transients: A method for drought tolerance estimation // Journal of Agronomy and Crop Science. 2021. Vol. 207. Is. 4. P. 577–781.

8. Kalaji H.M., Schansker G., Brestic M. Frequently asked questions about chlorophyll fluorescence, the sequel // Photosynthesis Research. 2017. Vol. 132. Is. 1. P. 13–66.

9. Lyu H., Lazár D. Modeling the light-induced electric potential difference (ΔΨ), the pH difference (ΔpH) and the proton motive force across the thylakoid membrane in C3 leaves // Journal of Theoretical Biology. 2017. Vol. 413. P. 11–23.

10. Нестеренко Т.В., Шихов В.Н., Тихомиров А.А. Флуоресцентный метод определения реактивности фотосинтетического аппарата листьев растений // Журнал общей биологии. 2019. Т. 80. № 3. С. 187–199.

11. Sherstneva O., Khlopkov A., Gromova E., Yudina L., Vetrova Ya., Pecherina A., Kuznetsova D., Krutova E., Sukhov V., Vodeneev V. Analysis of chlorophyll fluorescence parameters as predictors of biomass accumulation and tolerance to heat and drought stress of wheat (Triticum aestivum) plants // Functional Plant Biology. 2021. Vol. 49 (2). P. 155–169. DOI: 10.1071/FP21209.

12. Saddiq M.S., Iqbal S., Hafeez M.B., Ibrahim A.M.H., Raza A., Fatima E.M., Baloch H., Jahanzaib, Woodrow P., Ciarmiello L.F. Effect of Salinity Stress on Physiological Changes in Winter and Spring Wheat // Agronomy. 2021. Vol. 11. P. 1193. DOI: 10.3390/ agronomy11061193.

13. Todorova D., Aleksandrov V., Anev S., Sergiev I. Photosynthesis Alterations in Wheat Plants Induced by Herbicide, Soil Drought or Flooding // Agronomy. 2022. Vol. 12. P. 390. DOI: 10.3390/agronomy 12020390.

14. Saja D., Janeczko A., Barna B., Skoczowski A., Ziurka M., Kornaś A., Gullner G. Powdery Mildew-Induced Hormonal and Photosynthetic Changes in Barley Near Isogenic Lines Carrying Various Resistant Genes // Intеrnational Jornal Molecular Sciences. 2020. Vol. 21. Is. 12. P. 4536. DOI: 10.3390/ijms21124536.

15. Nesterenko T.V., Shikhov V.N., Tikhomirov A.A. Estimation of changes in the activity of photosynthetic apparatus of plant leaves based on half-time of fluorescence intensity decrease // Photosynthetica. 2019. Vol. 57. N 1. P. 132–136.

16. Тимофеев Н.П., Маторин Д.Н., Глинушкин А.П. Индукция флуоресценции хлорофилла у зараженной корневой гнилью озимой пшеницы // Естественные и технические науки. 2017. № 3 (105). С. 17–19.

17. Маторин Д.Н., Тимофеев Н.П., Глинушкин А.П. Исследование влияния грибковой инфекции Bipolaris sorokoniana на световые реакции фотосинтеза пшеницы с использованием флуоресцентного метода // Вестник Московского университета. Сер. 16. Биология. 2018. № 4. С. 247–253.

18. Гурова Т.А., Свежинцева Е.А., Чесноченко Н.Е. Адаптация сортов пшеницы при гипертермии, хлоридном засолении и инфицировании Bipolaris sorokiniana Shoem. // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2020. Т. 50. № 6. С. 12–25. DOI: 10.26898/0370-8799-2020-6-2.

19. Oláh V., Hepp A., Irfan M., Mészáros I. Chlorophyll Fluorescence Imaging-Based Duckweed Phenotyping to Assess Acute Phytotoxic Effects // Plants 2021. Vol. 10 (12). P. 2763. DOI: 10.3390/plants10122763.

20. Гурова Т.А., Чесноченко Н.Е. Флуоресценция хлорофилла листьев пшеницы при инфицировании Bipolaris sorokiniana, хлоридном засолении и гипертермии семян // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. 2022. Т. 52. № 6. С. 12–28. DOI: 10.26898/0370-8799-2022-6-2.

21. Pérez-Bueno M.-L., Pineda M., Barón M. Phenotyping Plant Responses to Biotic Stress by Chlorophyll Fluorescence Imaging // Frontiers in Plant Science. 2019. Vol. 43. P. 1135. DOI: 10.3389/fpls.2019.01135.

22. Katanić Z., Mlinarić S., Katanić N., Ćosić J., Španić V. Photosynthetic Efficiency in Flag Leaves and Ears of Winter Wheat during Fusarium Head Blight Infection // Agronomy. 2021. Vol. 11 (12). P. 2415. DOI: 10.3390/agronomy11122415.