Комплексная устойчивость к холоду и возбудителям фитофтороза и альтер-нариоза трансгенных форм картофеля экспрессирующих ген ацил-липидной из Synechococcus vulcanus

Н.О. Юрьева1, А.А. Мелешин2, П.Г. Шелухин2, М.К. Деревягина2,

Г.И. Соболькова1, И.В. Голденкова-Павлова3, Х.Р.

Шимилилашвили 3, О.В. Мелешина2

1Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН,

2Всероссийский НИИ картофельного хозяйства  имени А.Г. Лорха,

3Институт общей генетики РАН

Конкурентноспособный  потенциал любого живого организма на нашей пла-нете  определяется в главной мере возможностью эффективно использовать его пищевые ресурсы.   Учитывая, что на сегодняшней эволюционной  стадии чело-вечество представляет собой общество потребления и демографического роста,  необходимо всецело реализовывать генетический потенциал растений и живот-ных, используя  передовые достижения науки и техники.

Экспериментально доказано, что первым защитным барьером на пути любого стрессового фактора, как абиотического, так и биотического, является клеточная мембрана. Результаты работ многих авторов показали, что ответная реакция на воздействие большинства стрессовых факторов связана с изменением уровня свободных ненасыщенных жирных кислот в клеточных мембранах ( WangX.,LiW.,LiM.,2006; XingJ.S., ChinC-K.,2000). Как известно, десатураза является цитоплазматическим энзимом, который катализирует образование двойных  карбоновых(С=С) связей в определенных положениях в цепях жирных кислот и играет ключевую роль в сложных сигналинговых  реакциях в ответ   на воздей-ствие различных стрессовых факторов , в том числе воздействие низких отрица-тельных температур и атак фитопатогенов.

Основной целью исследования являлось изучение эффективности использования  генетических конструкций, экспрессирующих ген ацил-липидной  десатуразы ?9 из  цианобактерии Synehoccusvulcanus при воздействии на растения кратковременного (30-60 минут) температурного холодового стресса в диапазоне (-5-10ОС) , а также устойчивости к биотическим стрессам.

Трансгенные растения и растения исходных сортов картофеля промораживали при -6-9°С в течение 1 часа в климатической камере Sanyo. Определяли площадь поврежденных листьев. Устойчивость к холоду определяли по 5-бальной шкале.

Выделившиеся по холодостойкости трансгенные формы оценивали по устойчивости к возбудителям фитофтороза и альтернариоза методом заражения отделенных листьев (листовых индексов). В качестве стандартов использовали сорта картофеля, явившиеся основой для проведения трансгенных модификаций и дикий вид картофеля S. acaule, как один из самых холодостойких в секции Tuberarium.

На основании предварительного скрининга были выделены формы сортов Юбилей  Жукова и Скороплодный, превышающие по устойчивости к холоду сорта стандарты. 

Выделившиеся по холодостойкости формы были искусственно заражены зооспорами Phytophtorainfestansи Alternariasolani. Индекс поражения листьев альтернариозом  у всех трансгенов сорта Скороплодный был в 2-14 раз ниже, чем у исходного сорта.  Две линии сорта Юбилей Жукова также  на 34 и 36% соответственно меньше поразились альтернариозом. Устойчивость к фитофторозу существенно не изменилась.

Таким образом, две  трансгенных линии с. Скороплодный( 87,109) и две  линии с.Юбилей Жукова сочетали устойчивость к холоду в случае форм 85,89 сорта Юбилей Жукова на уровне вида S. acauleс повышенной устойчивостью к альтернариозу.  Результаты данного эксперимента наглядно показали, насколько важную роль играют десатуразы в механизме противостояния стрессовым факторам разной природы, а также отразили  возможность создания форм картофеля с повышенной способностью противостоять комплексу неблагоприятных условий.