ЗАСНАВАЛЬНiК – НАЦЫЯНАЛЬНАЯ АКАДЭМiЯ НАВУК...

1

СЕРЫЯ БIЯЛАГIЧНЫХ НАВУК 2010 № 4

СЕРИЯ БИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК 2010 № 4

ЗАСНАВАЛЬНIК – НАЦЫЯНАЛЬНАЯ АКАДЭМIЯ НАВУК БЕЛАРУСI

Часопіс выдаецца са студзеня 1956 г.

Выходзіць чатыры разы ў год

ЗМЕСТ

Келько А. Ф., Торчик В. И. Влияние регуляторов роста и подогрева субстрата на укореняемость стебле-вых черенков Juniperus scopulorum Sarg. ‘Blue Arrow’. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Иванов О. А., Домаш В. И. Накопление ингибиторов сериновых протеиназ в различных частях дикорастущих видов растений семейства Compositae в процессе роста и развития . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

Ковалевич О. А., Каган Д. И., Падутов В. Е. Генетическая структура и геногеография дубрав юга Беларуси . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

Русаленко А. И., Филон Д. И. Эколого-флористическая классификация еловых лесов Беларуси . . . . . . . . 20Гирилович И. С., Лемеза Н. А. Видовой состав и распространение микромицетов порядка Рeronosporales

в окрестностях геостанции «Западная Березина» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27Марчик Т. П. Оксидоредуктазная активность дерново-карбонатных почв. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36Молчан О. В., Ромашко С. Н., Кенькова М. А., Юрин В. М. Иммобилизация протопластов мезофилла

листа Catharanthus roseus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45Орловская О. А., Корень Л. В., Хотылева Л. В. Цитологическая характеристика гибридов пшеницы,

созданных при отдаленной гибридизации в трибе Triticeae . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50Огурцова С. Э., Афонин В. Ю., Дромашко С. Е., Таразевич Е. В. Чувствительность генома карпа

(Cyprinus carpio) к повреждениям ДНК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55

Национальная

академия наук

Беларуси

Лукша В. И., Савчук А. В., Воронкова Е. В., Ермишин А. П. Генно-цитоплазматическая мужская сте-рильность гибридов между дигаплоидами S. tuberosum и диплоидными видами картофеля. . . . . . . . . . . . . . . . . 60

Мажуль В. М., Щербин Д. Г., Галец И. В., Кисель М. А. Действие фосфолипазы А2 на внутримолеку-лярную динамику белков изолированных мембран эритроцитов человека. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

Доманский В. П. Метод оценки степени водного дефицита у вегетирующего растения. . . . . . . . . . . . . . . 71Радюк М. С., Доманская И. Н., Щербаков Р. А., Шалыго Н. В. Влияние низкотемпературного стресса

на содержание дегидринов и шаперона БТШ70 в зеленых проростках ячменя (Hordeum vulgare) . . . . . . . . . . . . 75Mikhailova R. V., Lobanok A. G., Tsirkunova Zh. F., Khomich M. B., Ngo Kim Chi, Fam Hong Hai, Tran

Din Toai. Application of chitinolytic enzymes from Paecilomyces marquandii and bromeline for hydrolysis of high-molecular-weight chitosan. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80

Десятник А. А., Тюрина Ж. П., Клапко С. Ф., Стратан М. В., Лаблюк С. В., Болога О. А., Коропчану Э. Б., Рижа А. П., Булхак И. И. Влияние диоксиматов кобальта (��) с фторсодержащими анионами на био- диоксиматов кобальта (��) с фторсодержащими анионами на био-диоксиматов кобальта (��) с фторсодержащими анионами на био- кобальта (��) с фторсодержащими анионами на био-кобальта (��) с фторсодержащими анионами на био- (��) с фторсодержащими анионами на био-с фторсодержащими анионами на био- фторсодержащими анионами на био-фторсодержащими анионами на био- анионами на био-анионами на био- на био-на био- био-био-синтез амилаз Aspergillus niger 33–19 CNMN FD 02A и липаз Rhizopus arrhizus Fisher CNMN FD 03 L. . . . . . . . 85

Кравченко Е. В., Максимова Л. В. Эффекты соединения ИФБ-30 на холинергическую нейротрансмис-сию при нарушениях неассоциативного обучения, вызванных скополамином. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

Емельянчик О. А. Анализ встречаемости скелетного индикатора анемии cribra orbitalia у населения Беларуси X�–X�X вв. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

Кожуро Ю. И., Семенчик Е. А., Максимова Н. П. Сортовые различия стресс-реакции растений ячменя (Hordeum vulgare) на воздействие гербицида трефлана. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

Сидорович А. А., Сидорович В. Е. Воспроизводство в популяции лисицы обыкновенной (Vulpes vulpes) в хвойно-мелколиственых комплексах Беларуси . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

Денисова С. И., Ковганко Н. В., Чернов Ю. Г., Кашкан Ж. Н., Сурвило В. Л., Соколов С. Н. Влияние препарата имидаклоприда «Биуник-200 СЛ» на развитие непарного шелкопряда (Lymantria dispar) . . . . . . . . . . 111

Бушмакиу Г. Новые данные о фауне ногохвосток (Collembola) Республики Беларусь .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

ИЗВЕСТИЯ НАЦИОНАЛЬНОЙ АКАДЕМИИ НАУК БЕЛАРУСИ 2010 № 4Серия биологических наук

на русском и белорусском языкахРэдактар Л. Л. Б а ж к о

Камп’ютарная вёрстка Ю. В. Д з я н і ш ч ы к

Здадзена ў набор 21.09.2010. Падпісана ў друк 11.10.2010. Выхад у свет 18.10.2010. Фармат 60×841/8. Папера афсетная. Ум. друк. арк. 14,88. Ул.-выд. арк. 16,4. Тыраж 129 экз. Заказ 424.Кошт нумару: індывідуальная падпіска – 17 780 руб., ведамасная падпіска – 44 110 руб.

Рэспубліканскае ўнітарнае прадпрыемства «Выдавецкі дом «Беларуская навука». ЛИ № 02330/0494405 ад 27.03.2009. Вул. Ф. Скарыны, 40. 220141, Мінск. Пасведчанне аб рэгістрацыі № 395 ад 18.05.2009.

Надрукавана ў РУП «Выдавецкі дом «Беларуская навука».

© Выдавецкі дом «Беларуская навука». Весці НАН Беларусі. Серыя біялагічных навук, 2010



Беларуси

3

PROCEEDINGSOF THE NATIONAL ACADEMY

OF SCIENCES OF BELARUSBIOLOGICAL SERIES 2010 N 4

FOUNDER IS THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF BELARUS

The Journal has been published since January 1956

�ssued four times a year

CONTENTS

Kelko H. F., Torchyk U. I. The effects of growth regulators and bottom heat on rooting of juniperus scopulorum

Sarg. ‘Blue Arrow’ stem cuttings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5Ivanov O. A., Domash V. I. Accumulation of serine proteinase inhibitors in different parts of wild species of the

Compositae during growth and development . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11Kovalevich O. A., Kahan D. I., Padutov V. E. Genetic structure and gene geography of oak stands in south part

of Belarus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16Rusalenko A. I., Filon D. I. Ecological-floristic classification of spruce forests of Belarus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Hirilovich I. S., Lemeza N. A. Species structure and distribution of micromycetes order Peronosporales

in vicinities of geostation «West Beresina» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27Marchik T. P. The oxidoreductase activities of rendsina soil part of Belarus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36Molchan O. V., Romashko S. N., Kenkova M. A., Yurin V. M. �mmobilization of Сatharanthus roseus leaf

mesophyll protoplasts. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45Orlovskaya O. A., Koren L. V., Khotyleva L. V. Cytological characteristic of wheat hybrids produced by remote

hybridization in the Triticeae tribe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50Ogurtsova S. E., Afonin V. Yu., Dromashko S. E., Tarazevich E. V. Sensetivity of carp (Cuprinus carpio)

genome to DNA damages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55Luksha V. I., Savchuk A. V., Voronkova E. V., Yermishin A. P. Genetic-cytoplasmic mail sterility of hybrids between

of potato S. tuberosum dihaploids and diploid species. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60Mazhul V. М., Shcharbin D. G., Halets I. V., Kisel M. А. The effect of phospholipase A2 on protein internal

dynamics of isolated human erythrocyte membranes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66Domanskii V. P. The method of evaluation of water insufficiency in living plant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71Radyuk M. S., Domanskaya I. N., Shcherbakov R. A., Shalygo N. V. The influence of low temperature stress

on contents of dehydrins and heat shock protein Hsp70 in green leaves of barley (Hordeum vulgare) . . . . . . . . . . . . . . . 75Mikhailova R. V., Lobanok A. G, Tsirkunova Zh. F., Khomich M. B., Ngo Kim Chi, Pham Hong Hai,

Tran Dinh Toai. Application of chitinolytic enzymes from Paecilomyces marquandii and bromeline for hydrolysis of high-molecular-weight chitosan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80



Беларуси

Deseatnic A. A., Tiurina J. P., Clapco S. F., Stratan M. V., Labliuc S. V., Bologa O. A., Coropceanu E. B., Rija A. P., Bulhac I. I. The influence of dioxymates of cobalt (��) with fluorine anions on the biosynthesis of amylases by Aspergillus niger 33–19 CNMN FD 02A and lipases by Rhizopus arrhizus Fisher CNMN FD 03L. . . . . . . . . . . . . . 85

Kravchenko E. V., Maksimova L. V. The effects of �FB-30 compound at disturbances of non-associative learn-ing, caused by scopolamine. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91

Yemieljanchik O. A. Analysis of occurance of skeletal indication of anemia cribra orbitalia at the population of Belarus of X�-X�X centuries. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

Kazhura Y. I., Semenchik E. A., Maximova N. P. The distinctions of barley (Hordeum vulgare) cultivars varying on stress-reactions on herbicide treflan influence. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

Sidorovich A. A., Sidorovich V. E. Reproduction of the red fox (Vulpes vulpes) in the coniferous-small-leaved woodlands in Belarus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

Denisova S. I., Kovganko N. V., Chernov Yu. G., Kashkan Zh. N., Survilo V. L., Sokolov S. N. Affect of the preparation imidacloprida «Biunik-200 SL» on the development of Lymantria dispar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

Busmachiu G. A new data on springtails (Collembola) from the Republic of Belarus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118



Беларуси

5

ВЕСЦІ НАЦЫЯНАЛЬНАЙ АКАДЭМІІ НАВУК БЕЛАРУСІ № 4 2010СЕРЫЯ БІЯЛАГІЧНЫХ НАВУК

УДК 582.477:581.14

А. Ф. КЕльКо, В. И. ТоРчИК

ВЛИЯНИЕ РЕГУЛЯТОРОВ РОСТА И ПОДОГРЕВА СУБСТРАТА НА УКОРЕНЯЕ-МОСТЬ СТЕБЛЕВЫХ ЧЕРЕНКОВ JUNIPERUS SCOPULORUM SARG. ‘BLUE ARROw’

Центральный ботанический сад НАН Беларуси, Минск

(Поступила в редакцию 11.02.2010)

Введение. В озеленении большой популярностью пользуются хвойные растения и особенно их декоративные формы, разнообразные по габитусу, ветвлению, окраске и размерам хвои. К числу последних относится и можжевельник скальный ‘Blue Arrow’� кустарник с узкоколонновид-Blue Arrow’� кустарник с узкоколонновид- Arrow’� кустарник с узкоколонновид-Arrow’� кустарник с узкоколонновид-’� кустарник с узкоколонновид-ной формой кроны и темно-серо-голубой хвоей. Он рекомендуется для использования в качестве солитеров и групп на газонах, в разреженных насаждениях лиственных пород, садах регулярного стиля [1]. Несмотря на высокую устойчивость в условиях Беларуси, широкого распространения в озеленении не получил, в основном из-за отсутствия достаточного количества посадочного материала отечественной репродукции.

Исследования по изучению регенерационной способности черенков можжевельника скаль-ного ‘Blue Arrow’ в условиях Беларуси позволили установить, что их укореняемость в значитель-Blue Arrow’ в условиях Беларуси позволили установить, что их укореняемость в значитель- Arrow’ в условиях Беларуси позволили установить, что их укореняемость в значитель-Arrow’ в условиях Беларуси позволили установить, что их укореняемость в значитель-’ в условиях Беларуси позволили установить, что их укореняемость в значитель-ной степени определяется сроками заготовки черенков и варьирует в широких пределах (от 16 % до 100 %) [1, 2].

Следует заметить, что ежегодный циклический характер изменения климатических факто-ров вносит достаточно большую долю условности в определение оптимальных сроков заготовки черенков. В связи с чем даже небольшое смещение этих сроков может привести к заготовке черен-ков с недостаточным содержанием природных ауксинов и негативно сказаться на их укореняемо-сти [3]. Поэтому для стимулирования ризогенеза у черенков древесных растений используются синтетические регуляторы роста [4, 5].

В некоторых работах отмечено положительное влияние на регенерационную способность че-ренков подогрева субстрата [6].

Цель настоящей работы – изучение влияния синтетических регуляторов роста и подогрева субстрата на укоренение стеблевых черенков можжевельника скального ‘Blue Arrow’.

Объекты и методы исследования. Объектом исследования служили растения можжевель-ника скального ‘Blue Arrow’ из коллекционного фонда ГНУ «Центральный ботанический сад НАН Беларуси». Для укоренения использовались крупные черенки (ветви 1-го порядка ветвле-ния) и мелкие черенки (небольшие веточки 2-го порядка ветвления с «пяткой»). Средняя длина крупных черенков составила 21,0 ± 3,6 см, мелких – 5,7 ± 1,3 см.

Опыт был заложен в середине января 2009 г. в отапливаемой теплице. Укоренение происходило в условиях искусственного тумана в субстрате из смеси торфа и песка в соотношении 1:1 по объему. В процессе укоренения для защиты от солнечных ожогов проводилось притенение черенков с помо-щью спанбонда. Перед высадкой черенки связывали в пучки по 20 шт. и погружали основаниями на глубину 1,5–2 см на 24 ч в водные растворы индолилмасляной (в концентрации 0,005 и 0,01 %) [7], индолилуксусной (0,01 и 0,02 %) [8] и нафтилуксусной (0,0025 и 0,004 %) [9] кислот (далее ИМК, ИУК и НУК). Контролем служили черенки, не обработанные регуляторами роста.

Изучение влияния подогрева субстрата на корнеобразование у черенков проводилось путем укоренения их в гряде с подогревом. В качестве контроля использовали холодную гряду.



Беларуси

6

Подогрев субстрата обеспечивался в течение первых 3 мес после высадки черенков и осущест-влялся с помощью горячей воды, циркулирующей по полиэтиленовым трубам, уложенным по дну воздушной камеры в нижней части гряды. Температура воздуха у поверхности гряды без по-догрева колебалась в пределах 13,5–16,5 °С, у поверхности гряды с подогревом – 15,0–19,0 °С. Температура субстрата на глубине 5 см на гряде без подогрева была одинаковой с температурой воздуха, а на гряде с подогревом была выше на 3–4 °С, чем температура воздуха. Относительная влажность воздуха на гряде без подогрева была несколько выше, чем на гряде с подогревом, и колебалась в первом случае от 76 до 82 %, а во втором – от 70 до 78 %.

Учет результатов проводили через 10 мес после высадки черенков. Эффективность влияния подогрева субстрата и регуляторов роста оценивали по укореняемости, развитию корневой си-стемы и приросту центрального побега черенков. В связи малыми объемами выборок (в основ-ном менее 30) достоверность различий устанавливали с помощью непараметрического метода статистического анализа – U-критерия Манна-Уитни.

Результаты и их обсуждение. Максимальное укоренение черенков (100 %) наблюдается при обработке их 0,005 и 0,01%-ными водными растворами ИМК и укоренении без подогрева суб-страта (рис. 1). При подогреве субстрата использование более низкой концентрации ИМК повы-шает укореняемость по сравнению с контролем на 23 %, в то время как увеличение содержания вещества в растворе до 0,01 %, вероятно, оказывает на черенки токсичное действие и приводит к снижению укореняемости до 50 %, что ниже, чем в контроле на 19,2 %. Влияние температурных условий укоренения черенков на действие регуляторов роста отмечалось и другими авторами [10].

З. Я. Иванова, исследуя влияние ИУК на укоренение черенков можжевельника скального, установила, что обработка 0,02%-ным раствором способствует повышению укореняемости до 74,3 % по сравнению с 50,8 % в контроле [10]. Наш опыт привел к получению аналогичного ре-зультата: 76,9 % черенков укоренилось после обработки 0,02%-ным раствором ИУК, тогда как без обработки – 53,6 %. Применение препарата с подогревом субстрата, позволяет получить большее количество укорененных черенков – 92,3 %. Более низкая концентрация ИУК в растворе (0,01 %) без подогрева также стимулирует корнеобразование по сравнению с контролем, однако укореняемость ниже (66,7 %), чем при более высокой концентрации.

Рис. 1. Влияние регуляторов роста и подогрева субстрата на укореняемость черенков можжевельника скального ‘Blue Arrow’



Беларуси

7

В свою очередь 0,0025%-ный и 0,004%-ный водные растворы НУК не оказали положительно-го действия на укореняемость черенков рассматриваемого культивара. Причем более высокая концентрация вещества при подогреве субстрата, как и в случае обработки ИМК, приводит к снижению укореняемости.

Д. Я. Комиссаров [6] отмечает, что корнеобразование у черенков многих растений, в том чис-ле сосны, лиственницы, тиса, происходит значительно лучше, когда температура субстрата на 4–5 ºС выше температуры воздуха. Из рис. 1 видно, что при черенковании можжевельника скаль-ного ‘Blue Arrow’ подогрев субстрата способствует увеличению укореняемости на 15 %.

На приживаемость растений после пересадки и их дальнейший рост влияет степень развития корневой системы черенков. В связи с этим нами были определены основные параметры корне-вых систем, формируемых черенками в различных вариантах опыта.

Ряд авторов отмечают развитие более мощных корневых систем у черенков, обработанных растворами ИМК, нежели другими препаратами [7, 9], хотя ИУК также приводит к увеличению длины и количества корней по сравнению с необработанными черенками [10].

Из табл. 1 следует, что при высадке черенков можжевельника скального ‘Blue Arrow’ в гряду без подогрева субстрата обработка 0,01%-ным раствором ИМК способствует формированию бо-лее развитой корневой системы, чем в контроле или при использовании 0,005%-ного раствора.

Т а б л и ц а 1. Влияние водных растворов ИМК и подогрева субстрата на развитие корневой системы у черенков можжевельника скального ‘Blue Arrow’

Признак

Гряда без подогрева Гряда с подогревом

КонтрольКонцентрация


0,005% 0,01% 0,005% 0,01%

Количество корней 1-го порядка, шт.

Крупные черенки 4,3 ± 0,929,0

5,5 ± 0,931,4

13,0 ± 1,010,8

7,0 ± 0,518,1

5,0 ± 0,4 a16,3

6,8 ± 0,3 c7,4

Мелкие черенки 1,2 ± 0,234,9

2,3 ± 0,3 a22,2

2,2 ± 0,2 a18,8

2,8 ± 0,5 b34,5

2,6 ± 0,434,4

1,5 ± 0,547,1

Длина корней 1-го порядка, см


3,8 ± 0,3 a29,0

6,3 ± 0,5 ac30,9

13,6 ± 1,6 b35,3

16,7 ± 2,046,4

13,3 ± 1,532,5


7,9 ± 1,238,5

6,4 ± 0,729,4

3,3 ± 0,533,1

8,3 ± 0,6 ac21,1

0,8 ± 0,2 ab88,3



43,0 ± 5,522,1

104,5 ± 4,56,0

75,8 ± 18,548,8

60,3 ± 1,5 b4,2

38,3 ± 16,875,8


21,3 ± 5,242,0

23,1 ± 2,933,4

7,3 ± 1,841,6

28,5 ± 3,9 a27,5 –



1,0 ± 0,132,0

1,3 ± 0,0 ac17,2

2,4 ± 0,2 b30,7

2,0 ± 0,1 ab27,1

1,8 ± 0,1 ab34,5


0,6 ± 0,044,2

1,0 ± 0,027,2

0,9 ± 0,1 b19,5

1,4 ± 0,1 b24,7 –



0,3 ± 0,030,7

0,2 ± 0,053,2

0,5 ± 0,0 b24,5

1,1 ± 0,1 ab23,3

0,5 ± 0,1 b36,3

Мелкие черенки – 0,2 ± 0,028,4

0,4 ± 0,026,4 – 0,4 ± 0,1

43,3 –

П р и м е ч а н и е. В числителе – M ± m, где М – среднее значение, m – ошибка среднего� в знаменателе – V – ко-V – ко- – ко-эффициент вариации� различия достоверны при P < 0,05 в зависимости от: концентрации раствора регулятора роста (a), подогрева субстрата (b), концентрации растворов в пределах одного варианта опыта (c) (с подогревом, без подогре-ва). То же в табл. 2 и 3.

При подогреве субстрата и обработке 0,01%-ным раствором ИМК наблюдается слабое раз-витие корневых систем. Тогда как содержание ИМК в растворе 0,005 % способствует лучшему развитию корневых систем у черенков в сочетании с подогревом, чем без него.



Беларуси

8

Как показывают результаты опыта, при использовании для обработки черенков рассматриваемого таксона ИУК, наибольшее положительное влияние на развитие корневых систем оказала 0,02%-ная концентрация раствора в сочетании с подогревом субстрата (табл. 2). При отсутствии же подогрева формированию более развитых подземных органов способствует обработка 0,01%-ным раствором.

Т а б л и ц а 2. Влияние водных растворов ИУК и подогрева субстрата на развитие корневых систем у черенков можжевельника скального ‘Blue Arrow’

Признак



Контроль Концентрация

0,01 % 0,02 % 0,01 % 0,02 %



5,0 ± 1,240,0

7,5 ± 2,547,1

7,0 ± 0,518,1

1,5 ± 0,5 a46,6

6,3 ± 0,38,0


1,8 ± 0,334,6

1,5 ± 0,338,4

2,8 ± 0,5 b34,5

1,3 ± 0,343,6

3,5 ± 1,054,5



12,5 ± 1,4 c34,7

6,1 ± 1,0 a44,0

13,6 ± 1,6 b35,3

5,0 ± 1,5 ab52,9

12,8 ± 1,2 bc30,0


12,5 ± 2,743,8

13,9 ± 0,69,0

3,3 ± 0,533,1

0,7 ± 0,1 ab14,2

9,4 ± 1,3 abc35,9



62,3 ± 11,932,9

19,5 ± 4,532,6

75,8 ± 18,548,8

11,0 ± 1,012,8

97,0 ± 20,029,1


18,5 ± 3,526,7

17,0 ± 5,733,6

7,3 ± 1,841,6 – 27,8 ± 3,6 a

26,2Длина корней 2-го порядка, см


1,1 ± 0,0 c21,2

0,7 ± 0,1 a25,4

2,4 ± 0,2 b30,7

1,6 ± 0,2 ab21,9

3,1 ± 0,1 abc18,7


1,0 ± 0,0 ac17,4

0,5 ± 0,038,1

0,9 ± 0,1 b19,5 – 2,0 ± 0,1 ab

18,7Длина корней 3-го порядка, см


0,2 ± 0,055,4

0,7 ± 0,1 a41,8

0,5 ± 0,0 b24,5

0,3 ± 0,0 a34,4

0,7 ± 0,137,9

Мелкие черенки – 0,3 ± 0,128,2 – – – 0,4 ± 0,2

43,3

Применение в качестве стимулятора корнеобразования НУК привело к получению противо-речивых результатов. Как видно из табл. 3, 0,0025%-ная концентрация раствора без подогрева субстрата привела к более слабому развитию подземных органов, чем в контрольном варианте. Наряду с подогревом субстрата обработка тем же раствором благоприятно сказалась на одних параметрах корневых систем и оказала противоположное действие на другие. Более высокое со-держание вещества в растворе (0,004 %) способствовало увеличению длины корней без подогре-ва субстрата, а при подогреве – как возрастанию, так и уменьшению длин корней различных порядков. Исходя из этого, использование такого регулятора роста, как НУК, в рассматриваемых концентрациях для черенкования можжевельника скального ‘Blue Arrow’ не позволяет значимо улучшить результат по сравнению с контролем.

Т а б л и ц а 3. Влияние водных растворов НУК и подогрева субстрата на развитие корневых систем у черенков можжевельника скального ‘Blue Arrow’

Признак




0,0025 % 0,004 % 0,0025 % 0,004 %



1,3 ± 0,3 a43,3

5,0 ± 1,2 c40,0

7,0 ± 0,518,1

6,5 ± 0,510,8

3,5 ± 0,5 a20,0


1,1 ± 0,133,0

4,5 ± 0,5 ac15,7

2,8 ± 0,5 b34,5

2,7 ± 0,7 b43,2

2,0 ± 0,650,0



3,0 ± 0,3 a27,6

9,2 ± 1,2 c34,1

13,6 ± 1,6 b35,3

6,2 ± 1,5 a69,5

11,3 ± 1,220,9


2,7 ± 0,13,0

8,6 ± 1,447,3

3,3 ± 0,533,1

9,8 ± 1,4 ac28,5

4,9 ± 0,9 30,1



Беларуси

9

Признак




0,0025 % 0,004 % 0,0025 % 0,004 %


Крупные черенки 50,0 ± 18,050,9 – 61,3 ± 4,2

11,775,8 ± 18,5

48,833,0 ± 12,1

63,621,5 ± 6,5

42,7Мелкие черенки 8,5 ± 4,5

74,8 – 62,0 ± 23,052,4

7,3 ± 1,841,6

24,3 ± 3,5 a28,6

4,5 ± 1,547,1


Крупные черенки 1,1 ± 0,120,4 – 1,5 ± 0,0 a

20,92,4 ± 0,2 b

30,7 1,3 ± 0,1 ab

34,14,8 ± 0,4 abc

26,5Мелкие черенки 0,6 ± 0,1

35,4 – 1,3 ± 0,1 a25,9

0,9 ± 0,1 b19,5

1,0 ± 0,1 ac36,7

0,6 ± 0,1 b22,8


Крупные черенки 0,2 ± 0,030,5 – 0,3 ± 0,0 a

45,40,5 ± 0,0 b

24,50,5 ± 0,0

9,20,7 ± 0,1 ab

28,5Мелкие черенки – – 0,3 ± 0,1

38,5 – 0,1 ± 0,043,3 –

Исследования показали, что, как правило, более развитая корневая система способство-вала формированию большего прироста черенками, что четко прослеживается в случае об-работки черенков 0,01%-ным водным раствором ИМК при укоренении без подогрева суб-страта (рис. 2).

Следует отметить, что результаты исследования указывают на преимущество использования в качестве черенков побегов 1-го порядка ветвления над мелкими черенками 2-го порядка. Первые, чаще всего, формируют более мощные корневые системы, что способствует и более ин-тенсивному росту надземных органов. Мелкие черенки можжевельника скального ‘Blue Arrow’ в некоторых вариантах опыта вообще не образуют прироста в силу слабой неразветвленной кор-невой системы (рис. 3).

Заключение. Для вегетативного размножения можжевельника скального ‘Blue Arrow’ сте-Blue Arrow’ сте- Arrow’ сте-Arrow’ сте-’ сте-блевыми черенками следует использовать крупные черенки 1-го порядка ветвления.

окончание табл. 3

Рис. 2. Прирост крупных черенков можжевельника скального ‘Blue Arrow’ в зависимости от подогрева субстрата и обработки регуляторами роста



Беларуси

Подогрев субстрата позволяет увеличить укореняемость на 15 %. Увеличению укореняемо-сти на 23–47 % и формированию более развитых корневых систем способствует обработка че-ренков в течение 24 ч 0,005%-ным водным раствором ИМК или 0,02%-ным раствором ИУК при укоренении с подогревом субстрата, а без подогрева – 0,005–0,01%-ным раствором ИМК.

Литература

Т о р ч и к В. И., А н т о н ю к Е. Д. Декоративные садовые формы хвойных растений. Мн., 2007. С. 137, 118.1. T o r c h i k V. // Propagation of Ornamental Plants. 2005. Vol. 5, № 1. P. 51–55.2. Б и л ы к Е. В. Размножение древесных растений стеблевыми черенками и прививкой. Киев, 1993. С. 50.3. V a k o u f t s i s G. // Propagation of Ornamental Plants. 2008. Vol. 8, № 3. P. 125–132.4. Г а р т м а н Х. Т., К е с т е р Д. Е. Размножение садовых растений. М., 1963. С. 185.5. К о м и с с а р о в Д. А. // Ботан. журн. 1962. Т. 47, № 12. С. 1786–1800.6. М а я ц к и й И. Н., Т а л а л у е в а Л. В. Размножение декоративных деревьев и кустарников в Молдове. 7.

Кишинев, 1991. С. 108.Ш к у т к о Н. В., Ш у р а в к о М. В. Размножение туи, можжевельника, кипарисовика и тиса стеблевыми 8.

черенками в Белоруссии. Рекомендации. Мн., 1988. С. 9.В е р з и л о в В. Ф. Регуляторы роста и их применение в растениеводстве. М., 1971. С. 29, 26. 9.

И в а н о в а З. Я. Биологические основы и приемы вегетативного размножения древесных растений стебле- в а н о в а З. Я. Биологические основы и приемы вегетативного размножения древесных растений стебле-в а н о в а З. Я. Биологические основы и приемы вегетативного размножения древесных растений стебле- а н о в а З. Я. Биологические основы и приемы вегетативного размножения древесных растений стебле-а н о в а З. Я. Биологические основы и приемы вегетативного размножения древесных растений стебле- н о в а З. Я. Биологические основы и приемы вегетативного размножения древесных растений стебле-н о в а З. Я. Биологические основы и приемы вегетативного размножения древесных растений стебле- о в а З. Я. Биологические основы и приемы вегетативного размножения древесных растений стебле-о в а З. Я. Биологические основы и приемы вегетативного размножения древесных растений стебле- в а З. Я. Биологические основы и приемы вегетативного размножения древесных растений стебле-в а З. Я. Биологические основы и приемы вегетативного размножения древесных растений стебле- а З. Я. Биологические основы и приемы вегетативного размножения древесных растений стебле-а З. Я. Биологические основы и приемы вегетативного размножения древесных растений стебле- З. Я. Биологические основы и приемы вегетативного размножения древесных растений стебле- З. Я. Биологические основы и приемы вегетативного размножения древесных растений стебле- Я. Биологические основы и приемы вегетативного размножения древесных растений стебле-Я. Биологические основы и приемы вегетативного размножения древесных растений стебле-10. выми черенками. Киев, 1982. С. 235, 236.

H. F. KelKo, U. I. TorchyK

THE EFFECTS OF GROwTH REGULATORS AND BOTTOM HEAT ON ROOTING OF JUNIPERUS SCOPULORUM SARG. ‘BLUE ARROw’ STEM CUTTINGS

Summary�t is necessary to use large 20 cm long stem cuttings for vegetative propagation of Juniperus scopulorum Sarg. ‘Blue

Arrow’ is established. The 24-hour treatment by 0,005 % �BA water solution or by 0,02 % �AA water solution followed by striking into bottom heat bed and the treatment by 0,005–0,01 % �BA water solution without bottom heat increase rooting on 23–47 % and help to form more developed root systems.

Рис. 3. Прирост мелких черенков можжевельника скального ‘Blue Arrow’ в зависимости от подогрева субстрата и обработки регуляторами ростаа



Беларуси

11


УДК 577.152.344:582.998

о. А. ИВАНоВ, В. И. ДоМАШ

НАКОПЛЕНИЕ ИНГИБИТОРОВ СЕРИНОВЫХ ПРОТЕИНАЗ В РАЗЛИЧНЫХ ЧАСТЯХ ДИКОРАСТУЩИХ ВИДОВ РАСТЕНИЙ СЕМЕЙСТВА COMPOSITAE В ПРОЦЕССЕ РОСТА И РАЗВИТИЯ

Институт экспериментальной ботаники им. В. Ф. Купревича НАН Беларуси, Минск


Введение. Белки-ингибиторы протеиназ широко распространены среди всех групп живых организмов. Они обнаружены у вирусов, бактерий, животных, растений. Такое распространение объясняется универсальной способностью ингибиторов к формированию устойчивых белок-белковых комплексов с эндогенными и экзогенными ферментами [1]. Несмотря на успехи в изу-чении структурной организации белков-ингибиторов протеиназ, остаются нерешенными многие вопросы, связанные с функциями этих белков в растении. Предполагается их роль в регуляции активности эндогенных протеиназ, участие в процессах роста и развития растения, регуляции процессов программируемой клеточной гибели в ходе развития и старения растительных тканей [2]. Кроме того, они могут выступать в качестве запасных веществ, как антипитательные факто-ры. Все больше появляется сведений о том, что ингибиторы протеиназ играют важную роль в защите растений от фитопатогенов и насекомых-вредителей [3]. Немаловажно и использование ингибиторов в медицине [4].

В процессе роста и развития растения постоянно испытывают влияние целого ряда биотиче-ских и абиотических факторов внешней среды. В обеспечении устойчивости растительного ор-ганизма к внешним воздействиям значительная роль отводится ингибиторам протеиназ [5]. На примере Arabidopsis thaliana показано повышение экспрессии гена At 1g47710, кодирующего со-At 1g47710, кодирующего со- 1g47710, кодирующего со-g47710, кодирующего со-47710, кодирующего со-ответствующий ингибитор сериновых протеиназ в корнях и листьях, в ответ на выдерживание растения при 4 ºС в течение 24 ч в 5 и 13 раз соответственно [6]. Показано участие ингибиторов сериновых протеиназ в формировании механизмов устойчивости растений к засолению и ряду иных стрессовых воздействий [7, 8].

Белковые ингибиторы протеиназ хорошо изучены в основном в культурных видах растений. Представители дикорастущей флоры исследованы значительно хуже. Сравнительно небольшое число работ посвящено изучению ингибиторов сериновых протеиназ в семенах дикорастущих видов семейства Бобовые (Fabaceae) [9, 10]. В работах A. V. Konarev et al. дан анализ содержания ингибиторов сериновых протеиназ (трипсина, химотрипсина, субтилизина) в семенах некоторых видов растений семейств Колокольчиковые (Campanulaceae), Жимолостные (Caprifoliaceae), Маслиновые (Oleaceae), Сложноцветные (Compositae) [11, 12]. Данные, посвященные изучению ингибиторов сериновых протеиназ в вегетативных органах дикорастущих видов растений, практи-чески отсутствуют. Остаются слабоизученными и вопросы, связанные с процессами накопления ингибиторов сериновых протеиназ в различных частях растений в процессе их роста и развития. Получение подобных сведений актуально и с теоретической точки зрения, поскольку позволяет расширить спектр представлений о роли ингибиторов протеиназ в растительном организме, и с практической, так как дает возможность выявить источники растительных ресурсов для по-лучения препаратов ингибиторов сериновых протеиназ.

Цель нашего исследования – изучение накопления ингибиторов сериновых протеиназ (трип-сина) в различных частях растений ряда широко распространенных на территории Беларуси дико-



Беларуси

12

растущих видов семейства Compositae в процессе их роста и развития. Выбор данного семейства растений был обусловлен его широким видовым разнообразием и повсеместным распростране-нием на территории Республики Беларусь.

Объекты и методы исследования. Объектами исследования являлись различные части рас-тений отдельных представителей семейства Compositae. Исследовали подземные части (корни, корневища) и надземную вегетативную массу (листья) 18 видов растений данного семейства, произрастающих на территории Республики Беларусь.

Растения анализировали в различные периоды роста и развития: в начале вегетации у одно-летних растений – при формировании 4–6 настоящих листьев, у многолетних – при формирова-нии новых облиственных побегов, у многолетних растений с прикорневыми неотмирающими на зиму листовыми розетками – после развития 3–4 визуально различимых новых листьев и в период активного цветения и после созревания семян.

Активность ингибиторов трипсина определяли в супернатантах, полученных после экстрак-ции белков-ингибиторов из исследуемого растительного материала при помощи 0,2 М NaCl. Экстракцию осуществляли в течение 2 ч при 4 ºС, после чего осадок отделяли центрифугирова-нием в течение 20 мин при 5500×g и температуре 4 ºС. Супернатант отделяли, проводили осаж-дение «балластных» белков путем доведения рН до 4,0 при помощи 0,1 н HCl, отстаивали 4 ч и повторно центрифугировали 30 мин при 5500×g и температуре 4 ºС. В полученном экстракте определяли активность ингибиторов трипсина по методу Гофмана и Вайсблая [13] с использова-нием 2,3 мМ раствора N-бензоил-DL-аргинин-п-нитроанилида в качестве субстрата.

Концентрацию белка в исследуемых экстрактах определяли по методу Брэдфорд [14].Результаты и их обсуждение. На примере 18 видов растений была изучена динамика нако-

пления ингибиторов протеолитических ферментов в различных частях растения в течение всего вегетативного периода для многолетних растений и всех этапов роста и развития однолетних растений. В качестве критерия оценки была выбрана удельная активность белков-ингибиторов по отношению к трипсину. Полученные результаты представлены в таблице. Проводили сравни-тельный анализ удельной активности экстрактов корневищ и листьев в начале вегетации, в пери-од активного цветения растений и после полного созревания плодов. Анализ результатов позво-лил выявить несколько характерных особенностей накопления и перераспределения белковых ингибиторов в различных вегетирующих органах исследованных растений.

Удельная ингибиторная активность белка различных органов дикорастущих видов растений семейства Сompositae в процессе их роста и развития

Вид Исследованная часть

Стадия развития растения

начало вегетации цветение конец вегетации

Удельная активность ингибиторов трипсина, ИЕ/мг белка

Achilea millefolium (тысячелистник обыкновенный) Листья Корневище 3,45 8,73 7,14 6,91 6,55 9,84Antennaria dioica (кошачья лапка двудомная) Листья Корневище 2,80 5,17 1,88 3,92 2,69 7,93Arnica montana (арника горная) Листья Корневище 16,32 10,18 22,91 6,39 14,24 9,98Artemisia absinthium (полынь горькая) Листья Корневище 3,73 8,10 6,56 7,16 5,61 8,11Artemisia vulgaris (полынь обыкновенная) Листья Корневище 1,64 6,81 2,26 5,02 3,20 5,39Bidens tripartita (череда трехраздельная) Листья 4,12 3,57 3,17cirsium palustre (бодяк болотный) Листья 0,61 0,93 0,77Galinsoga parviflora (галинзога мелкоцветковая) Листья 0 7,61 5,75helianthus tuberosus (подсолнечник клубненосный) Листья 2,62 3,12 2,97helichrisum arenarium (бессмертник песчаный) Листья Корневище 5,72 2,79 6,28 2,31 5,71 3,18hieracium umbellatum (ястребинка зонтичная) Листья Корневище ―* ― 5,23 1,14 4,22 5,31Inula britannica (девясил британский) Корневище 11,24 7,91 16,81



Беларуси

13

Вид Исследованная часть

Стадия развития растения

начало вегетации цветение конец вегетации

Удельная активность ингибиторов трипсина, ИЕ/мг белка

leontodon autumnalis (кульбаба осенняя) Листья 8,13 5,34 9,72Solidago virgaurea (золотарник обыкновенный) Листья Корневище 2,02 10,54 5,24 9,18 1,94 9,80Tanacetum vulgare (пижма обыкновенная) Листья Корневище 3,76 6,13 6,69 3,59 3,54 5,45Taraxacum officinalis (одуванчик лекарственный) Листья Корневище 3,25 2,41 4,39 2,80 4,87 7,13Tussilago farfara (мать-и-мачеха) Корневище 1,91 1,99 4,79

*Активность не определяли.

У однолетних растений наблюдали три тенденции накопления ингибиторов трипсина в ли-стьях. Так, например, для листьев cirsium palustre было характерно постепенное повышение удель-ной ингибиторной активности к фазе цветения и ее понижение к концу вегетативного периода.

В листьях Galinsoga parviflora не было обнаружено трипсинингибирующей активности в на-чале развития растения (4 настоящих листа), к моменту активного цветения растения она была довольно значительной и уменьшалась к созреванию семян. Можно предположить, что такое отсут-ствие активности в начале развития и ее высокий уровень в середине развития растения связан с экспрессией соответствующих генов ингибиторных белков.

Наконец, для листьев Bidens tripartitа было характерно повышение общей ингибиторной ак-тивности к моменту цветения и сохранение ее уровня к окончанию вегетации (рис. 1).

Результаты исследований позволили показать также, что удельная активность экстрактов ли-стьев непрерывно падала на всех этапах развития, что свидетельствует об уменьшении доли белковых ингибиторов относительно основного пула белков в листьях растений. Так, на рис. 2 продемонстрировано подавление активности трипсина экстрактами листьев, собранных во вре-мя цветения и в фазе созревания семян. Как видно из рисунка, более выраженная способность ингибировать трипсин при меньших концентрациях общего белка в экстракте была характерна для листьев в фазе цветения. Так, 50%-ное ингибирование трипсина наблюдалось при 35 мкг белка в инкубационной среде.

Для многолетних растений с отмирающими на зиму надземными органами отмечено повы-шение удельной ингибиторной активности в листьях в середине вегетации с падением этого по-

окончание таблицы

Рис. 2. Подавление активности трипсина экстрактами листьев Bidens tripartitа на различных этапах раз-

вития

Рис. 1. Общая активность ингибиторов трипсина в ли-стьях Bidens tripartitа в различные фазы роста и раз-

вития растения



Беларуси

14

казателя к моменту окончания плодоношения. В корневищах, наоборот, наблюдалась тенденция к уменьшению удельной активности к периоду цветения растения и возрастанию ее к этапу окончания созревания плодов. На рис. 3 в каче-стве примера приведена гистограмма накопления ингибиторов с антитриптической активностью в листьях и корневищах Achilea millefolium.

Наблюдаемые изменения в активности инги-биторных белков по отношению к общему со-держанию белка в тканях растения могут быть обусловлены рядом физиолого-биохимических процессов, которые протекают в растительном организме в процессе роста и развития. Известно, что в процессе роста и развития растений наблю-даются изменения в активности компонентов протеиназно-ингибиторной системы, которые связаны с интенсификацией белкового обмена

и реутилизацией азотсодержащих соединений в период цветения и формирования семян расте-ний. Система протеиназа-ингибитор обеспечивает транспорт и утилизацию аминокислот из се-мян в листья и корни при прорастании семян и обратный перенос из стареющих листьев в созре-вающие семена, а также регуляцию распада и синтеза белков [15].

Проведенные исследования позволили впервые установить, что для многолетних растений семейства Compositae с зимующими прикорневыми розеточными листьями характерно накопле-ние ингибиторов протеиназ не только в типично запасающих органах, которыми являются кор-невища или корни, но и в листьях. Это было показано для всех исследованных растений данной группы (Antennaria dioica, hieracium officinarum, leontodon autumnalis, Taraxacum officinalis), в листьях которых в начале и в конце вегетации удельная активность ингибиторов трипсина была значительно выше, чем в фазе цветения (таблица). Это может свидетельствовать о важной роли ингибиторов сериновых протеиназ как факторов устойчивости данных видов растений к стрессовым условиям (перезимовке при отрицательных температурах) [6–8], в частности, с ан-тистрессовыми свойствами ингибиторных белков [16]. Таким образом, можно сделать предпо-ложение о возможности использования ингибиторов протеиназ в качестве биохимических мар-керов устойчивости растений к неблагоприятным факторам внешней среды, например, морозоу-стойчивости.

Заключение. Впервые в пределах исследованных видов растений семейства Compositae вы-явлено несколько вариантов накопления ингибиторов трипсина в различных органах растений в процессе их роста и развития, показано накопление ингибиторов трипсина в листьях растений с зимующими розеточными листьями после плодоношения и при переходе в состояние покоя, что может указывать на антистрессорную функцию белков-ингибиторов как факторов морозоу-стойчивости растений.


М о с о л о в В. В., В а л у е в а Т. А. Растительные белковые ингибиторы протеолитических ферментов / 1. Под ред. В. Л. Кретовича. М., 1993.

K u m a r G. N. M., H o u t z R. L., K n o u l e s N. R. // Plant physiology. 1999. Vol. 119. P. 89–99.2. М о с о л о в В. В., В а л у е в а Т. А. // Прикл. биохим. и микробиол. 2005. Т. 41, № 3. 3.

С. 261–282.Д о м а ш В. И., Ш а р п и о Т. П., З а б р е й к о С. А. // Весцi НАН Беларусi. Сер. мед. навук. 2008. № 1. 4.

С. 58–63.Z h a n g X., S h e n k u i L., T a k a n o T. // Plant Mol. Biol. 2008. Vol. 68. P. 131–143.5. K r e p s J. A., W u Y. J., C h a n g H. S. et al. // Plant Physiology. 2002. Vol. 130. P. 2129–2141.6.

Рис. 3. Динамика удельной активности ингибиторов трипсина в листьях и корневищах Achilea millefolium

в течение вегетативного периода



Беларуси

Д о м а ш В. И., С о с н о в с к а я Т. Ф., Ш а р п и о Т. П., З а б р е й к о С. А. // Весці НАН Беларусі. Сер. 7. біял. навук. 2006. № 3. С. 22–26.

Д о м а ш В. И., Ш а р п и о Т. П., З а б р е й к о С. А., С о с н о в с к а я Т. Ф. // Биоорган. химия. 2008. 8. Т. 1, № 3. С. 353–357.

D e l g a d o-V e r g a s F., L o p e z-V a l d e s H., V a l d e s-R o d r i g u e z S. et al. // J. Agric. Food Chem. 2004. 9. Vol. 52. P. 6115–6121.

M a c e d o M. L. R., G a r c i a V. A., F r e i r e M. G. M., R i c h a r d s o n M. // Phytochemistry. 2007. Vol. 68. 10. P. 1104–1111.

K o n a r e v A. V., G r i f f i n J., K o n e c h n a y a G. Y., S h e w r y P. R. // Phytochemistry. 2004. Vol. 65. 11. P. 3003–3020.

K o n a r e v A. V., A n i s i m o v a �. N., G a v r i l o v a V. A. et al. // Phytochemistry. 2002. Vol. 59. P. 279–12. 291.

Г о ф м а н Ю. Я., В а й с б л а й И. М. // Прикл. биохим. и микробиол. 1975. Т. 11, № 5. С. 777–783.13. B r a f o r d M. M. // Anal. Biochem. 1976. Vol. 72. P. 248 – 254.14. Д о м а ш В. И., Б у с н ю к О. В., З а б р е й к о С. А. // Физиол. и биохим. культ. растен. 1993. Т. 25, 15.

№ 2. С. 170–175.K e a t e s S. E., K o s t m a n T. A., A n d e r s o n J. D., B a i l e y B. A. // Plant Physiology. 2003. Vol. 132. 16.

P. 1610–1622.

o. A. IVANoV, V. I. DoMASh

ACCUMULATION OF SERINE PROTEINASE INHIBITORS IN DIFFERENT PARTS OF wILD SPECIES OF THE COMPOSITAE DURING GROwTH AND DEVELOPMENT

Summary

Accumulation of serine proteinase inhibitors (trypsin) in roots, rhizome and leaves of 18 wild speciec of the compositae during growth and development were studed. Several specific characteristics of acсumulation and redistribution proteinase inhibitors between different organs of the the examined plants were shown. Accumulation of trypsin inhibitors in leaves of rosette overwintering plants changin into dormancy condition were demonstrated.



Беларуси

16


УДК 575.1:630*165:674.031.632.26

о. А. КоВАлЕВИч, Д. И. КАГАН, В. Е. ПАДУТоВ

ГЕНЕТИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА И ГЕНОГЕОГРАФИЯ ДУБРАВ ЮГА БЕЛАРУСИ

Институт леса НАН Беларуси, Гомель


Введение. Дубравы являются одной из наиболее ценных составных частей лесного фонда Беларуси. В связи с сокращением площадей насаждений дуба в настоящее время особую акту-альность приобретает вопрос о восстановлении дубрав, сохранении их биологического и генети-ческого разнообразия.

Цель данной работы – изучение генетической структуры популяций дуба черешчатого юга Беларуси.

Материалы и методы исследования. Для исследования были выбраны естественные на-саждения дуба черешчатого, произрастающие на юге Беларуси. Всего отобрано и проанализиро-вано 15 насаждений (анализ локусов хлоропластной ДНК – 15 популяций� ядерной ДНК – 12): из Гомельского лесхоза, Стародятловичское лесничество� Комаринского л-за, Жаровское лес-во� Петриковского л-за, Петриковское лес-во� Житковичского л-за, Людиневичское лес-во� Лунинецкого л-за, Микашевичское лес-во� Лельчицкого л-за, Марковское лес-во� Лельчицкого л-за, Стодоличское лес-во� Наровлянского л-за, Демидовское лес-во� Ельского л-за, Ельское лес-во� Калинковичского л-за, Клинское лес-во� Василевичского л-за, Узножское лес-во� Василевичского л-за, Короватицкое лес-во� Милошевичского л-за, Приболовичское лес-во� Светлогорского л-за, Черненское лес-во� Комаринского л-за, Комаринское лес-во.

В качестве экспериментального материала использовались почки, листья, древесина. Сбор экспериментального материала производился с деревьев, отстоящих друг от друга на расстоя-нии не менее 50 м. Препараты суммарной ДНК были получены при помощи СТАВ-метода [1]. В данной работе использованы RAPD-метод – анализ локусов ядерной ДНК� PCR-RFLP и (SSRР) микросателлитный методы – анализ локусов хлоропластной ДНК. При этом для оценки генети-ческой структуры и уровня изменчивости были использованы ядерные локусы, а для изучения геногеографии – хлоропластные.

rAPD-анализ. Для исследования популяций дуба черешчатого был использован набор из пяти десятичленных праймеров: Oligo 4 – CAAACGGCAC, температура отжига (Ta) = 34,5 °С� Oligo 16 – GCCCCTCGTC, Ta = 40,3 °С� Oligo 28 – GTAGACCCGT, Ta = 24,7 °С� Oligo 31 – CCCGTCAGCA, Ta = 39,5 °С� Oligo 32 – CCGCAGCCAA, Ta = 45,5 °С.

ПЦР-анализ проводился по стандартной методике [1]. Электрофоретическое фракционирова-ние продуктов амплификации осуществляли в 12,5%-ном ПААГ геле, которые окрашивали пре-паратами серебра.

Для описания генетической изменчивости использовались следующие параметры: доля поли-морфных локусов по 99%-ному критерию (P99)� среднее число аллелей на локус (A)� эффективное число аллелей (ne)� общее генетическое разнообразие (НT). Для расчетов данных параметров при-менялась программа POPGENE.

Pcr-rFlP-анализ. Объектом изучения рестрикционного анализа ампликонов явились хлоро-пластные локусы, кодирующие т-РНК [2]. Нуклеотидные последовательности праймеров и назва-ния эндонуклеаз, использованных для PCR-RFLP анализа исследованных локусов, приведены в работе [3]. Условия проведения ПЦР и рестрикции описаны в [1].



Беларуси

17

Электрофоретическое разделение продуктов проводили в 2%-ном агарозном геле. Для визуа-лизации продуктов гибридизации гели окрашивали раствором бромистого этидия.

Микросателлитный анализ. В ходе исследования были изучены микросателлитные локусы, характеризующиеся мононуклеотидными повторами. Структуры праймеров, фланкирующих микросателлитные повторы хлДНК, представлены в работе [4].

Амплификацию проводили согласно методике, описанной в [1].Электрофоретическое фракционирование продуктов амплификации выполнялось на генети-

ческом анализаторе AB� PR�SM 310 (Applied Biosystems) согласно инструкции фирмы-про-изводителя.

Результаты и их обсуждение. В ходе RAPD-анализа для пяти используемых праймеров было выявлено 28 генетически детерминированных четких зон амплификации (Oligo 4 – 6 локу-Oligo 4 – 6 локу- 4 – 6 локу-сов, Oligo 16 – 7, Oligo 28 – 2, Oligo 31 – 6, Oligo 32 – 7).

Для определения уровня генетической изменчивости в 12 исследованных популяциях дуба черешчатого были рассчитаны показатели генетического полиморфизма (таблица).

Основные показатели генетической изменчивости в популяциях дуба черешчатого Беларуси на основе RAPD-маркеров

Номер Лесхоз, лесничество Доля полиморфных локусов (P99), %

Среднее число аллелей на локус (А)

Эффективное число аллелей (ne)

Уровень генетической изменчивости (H)

1 Лунинецкий, Микашевичское 85,71 1,86 ± 0,36 1,50 ± 0,35 0,292 ± 0,1742 Лельчицкий, Марковское 92,86 1,93 ± 0,26 1,52 ± 0,35 0,309 ± 0,1643 Наровлянский, Демидовское 96,43 1,96 ± 0,19 1,58 ± 0,31 0,340 ± 0,1404 Василевичский, Узножское 92,86 1,93 ± 0,26 1,57 ± 0,33 0,332 ± 0,1505 Гомельский, Стародятловичское 100,00 2,00 ± 0,00 1,59 ± 0,30 0,350 ± 0,1296 Лельчицкий, Стодоличское 89,29 1,89 ± 0,32 1,52 ± 0,39 0,311 ± 0,1587 Ельский, Ельское 96,43 1,96 ± 0,19 1,59 ± 0,33 0,339 ± 0,1558 Комаринский, Жаровское 92,86 1,93 ± 0,26 1,53 ± 0,35 0,317 ± 0,1659 Житковичский, Людиневичское 96,43 1,96 ± 0,19 1,51 ± 0,33 0,306 ± 0,14710 Петриковский, Петриковское 92,86 1,93 ± 0,26 1,53 ± 0,34 0,309 ± 0,16411 Калинковичский, Клинское 89,29 1,89 ± 0,32 1,48 ± 0,34 0,289 ± 0,16612 Дисненский, Язненское 100,00 2,00 ± 0,00 1,54 ± 0,30 0,328 ± 0,130

В целом по виду 100,00 2,00 ± 0,00 1,58 ± 0,29 0,345 ± 0,127

Среднее число аллелей на локус (А) варьировало от 1,86 до 2,00. Эффективное число аллелей в популяциях (ne) также изменялось незначительно – от 1,48 до 1,59. Значение показателя P99 в популяциях дуба в Беларуси находилось в пределах 86–100 %.

Все изученные популяции характеризовались достаточно богатыми генетическими ресурса-ми. Следует отметить, что средний уровень генетической изменчивости популяций дуба череш-чатого Беларуси (НT = 0,345) несколько ниже такового, установленного для насаждений дуба че-решчатого в центрально- и западноевропейских странах (НT = 0,390) на основе RAPD-маркеров [5], и превышает показатели, установленные для популяций европейской части России (НT = 0,250) [6]. Оценка степени генетической подразделенности естественных насаждений дуба черешчато-го была произведена на основании коэффициента GST, который варьировал по RAPD-локусам от 0,021 до 0,261 и в среднем равнялся 0,076. Это указывает на то, что около 8 % приходится на межпопуляционную изменчивость, в то время как более 92 % всей генетической изменчивости присутствует внутри популяций дуба черешчатого. Варьирование коэффициентов генетической дистанции (DN) невелико – от 0,0222 между популяциями из Ельского и Демидовского лесничеств до 0,0898 между популяциями из Петриковского и Микашевичского лесничеств при среднем значе-нии DN = 0,0514. Посредством невзвешенного парно-группового метода кластерного анализа (UPGMA) была изучена степень межпопуляционной дифференциации у дуба черешчатого (рис. 1).

Анализ дендрограммы генетического сходства насаждений дуба черешчатого показал, что большинство популяций (9 насаждений) характеризуются сходной генетической структурой и располагаются в центральной части исследованного региона. Данная группа разделяется еще



Беларуси

18

на две подгруппы, насаждения одной из которых произрастают по левую сторону от р. Припять (Пт, Лд, Кл, Уз(п), Ст), а другой – по правую, за исключением насаждения Язненского лес-ва Дисненского л-за (Дм, Ел, Сд, Яз). Отдельную группу сформировали насаждения Мк и Мр, произрастающие на границе Гомельской и Брестской областей. От всех насаждений отделилась популяция, произрастающая в Жаровском лес-ве Комаринского л-за на границе с Украиной.

Как уже отмечалось выше, проанализированные популяции были изучены не только по ядер-ной, но и по хлоропластной ДНК. Это исследование было основано на принципах, использован-ных в ходе международной программы EUFORGEN, связанной с филогеографическим анализом насаждений Q. robur на территории Европейского континента. Следует отметить, что в ходе ра-бот, проведенных зарубежными учеными, на территории Беларуси были отобраны три популя-ции, что не позволило получить объективную картину геногеографической структуры дубрав в данном регионе.

На основании полученных данных PCR-RFLP-анализа хлДНК все исследованные популяции были нами типированы как гаплогруппа А, которая наиболее характерна и для смежных с Беларусью регионов – Польши и Литвы [7, 8]. Распространение данной гаплогруппы в постледниковый пе-риод по территории Центральной и Восточной Европы происходило из Балканского рефугиума [2].

В связи с тем что анализ локусов т-РНК хлоропластов не позволил выявить различий в га-плотипической структуре популяций, для более детального изучения нами были использованы данные микросателлитного анализа хлДНК. Исходя из полученных результатов, на юго-востоке Беларуси были выявлены три варианта гаплотипов. Распределение которых приведено на рис. 2.

Как видно по карте, насаждения со сходной структурой располагаются в водосборе одной и той же реки, что не противоречит гипотезе распространения дуба вдоль пойм рек.

Результаты распределения гаплотипов дуба были сопоставлены с данными, полученными при изучении межпопуляционной дифференциации насаждений на основании использования RAPD-метода. Установлено, что большинство популяций, сходных по своей генетической струк-туре, принадлежат к одному гаплотипу и располагаются на ле-вом берегу р. Припять (рис. 2). Популяции, произрастающие по правую сторону р. Припять, характеризуются различными гене-тическими дистанциями и наличием гаплогрупп разного типа. Можно предположить, что в этом месте произошло соприкосно-вение двух различных путей расселения дуба черешчатого. Данная гипотеза подтверждается особенностями наследования

Рис. 1. Дендрограмма генетического сходства дубрав юга Беларуси, построенная по результатам RAPD-анализа: Мр – Марковское лесничество, Лельчицкий лесхоз� Мк – Микашевичское лес-во, Лунинецкий л-з� Дм – Демидовское лес-во, Наровлянский л-з� Ел – Ельское лес-во, Ельский л-з� Яз – Язненское лес-во, Дисненский л-з� Сд – Стодоличское лес-во, Лельчицкий л-з� Лд – Людиневичское лес-во, Житковичский л-з� Уз(п) – Узножское лес-во, Василевичский л-з (пойма)� Ст – Стародятловичское лес-во, Гомельский л-з� Пт – Петриковское лес-во, Петриковский л-з� Кл –

Клинское лес-во, Калинковичский л-з� Жр – Жаровское лес-во, Комаринский л-з

Рис. 2. Распределение гаплотипов по результатам микросателлитного

анализа хлоропластной ДНК



Беларуси

анализируемого генетического материала. Хлоропластная ДНК наследуется только по материн-ской линии, в то время как ядерная ДНК является производной материнской и отцовской нукле-иновых кислот. В результате переопыления деревьев, относящихся к разным гаплотипам, своео-бразие хлоропластной ДНК в ряду поколений будет сохраняться, в то время как различия по ядерной ДНК будут нивелироваться, что приведет к объединению насаждений в единую близко-родственную генетическую группу, как это видно на рис. 2.

Данные, полученные по третьему гаплотипу, также подтверждают выдвинутые выше утверждения. Так, насаждение, произрастающее в Комаринском л-зе, генетически удалено от других проанализированных дубрав. Своеобразие этой популяции, по данным RAPD-анализа (рис. 1), возможно объясняется ее относительной изоляцией бассейнами рек Днепр и Припять от других насаждений. Насаждение, произрастающее в Гомельском л-зе и обладающее таким же гаплотипом, как и дубрава Комаринского л-за, по своей генетической структуре (рис. 1) близко к большинству проанализированных популяций, что можно объяснить географической близо-стью к данным популяциям и отсутствием серьезных преград, которые бы препятствовали пере-опылению деревьев из разных насаждений.

В соответствии с программой «Сохранение генетических ресурсов и развитие селекционно-го семеноводства Беларуси за период до 2015 года» на территории РБ выделены 2 лесосеменных района: Белорусский и Полесский. Южная часть Беларуси относится к Полесскому району.

Любой лесосеменной район должен представлять собой территорию со сравнительно одно-родными природными условиями и генотипическим составом популяций. Однако проведенный анализ показал, что насаждения, произрастающие даже в пределах одного района, могут отно-ситься к различным гаплотипам.

Таким образом, полученные данные показывают, что при проведении лесовосстановитель-ных мероприятий необходимо учитывать происхождение посадочного материала. В случае же использования материала инорайонного происхождения его генетическая оценка обязательна.

Заключение. На основании проведенного исследования можно сделать следующие выводы: генетическая изменчивость популяций дуба черешчатого юга Беларуси на основе RAPD-маркеров является достаточно высокой и соответствует оценкам, сделанным для популяций Центральной и Западной Европы� популяции дуба черешчатого на территории юга Беларуси представлены одной гаплотипической группой А (по классификации, представленной в работах [2, 7])� по результатам микросателлитного анализа в исследованных популяциях выявлены три варианта гаплотипов.


1. П а д у т о в В. Е., Б а р а н о в О. Ю., В о р о п а е в Е. В. // Методы молекулярно-генетического анализа. Мн., 2007.

2. P e t i t R. J., C s a i k l U. M., B o r d a c s S. et al. // Forest Ecology and Management. 2002. Vol. 156. Р. 5–26.3. D e m e s u r e B., S o d z i N., P e t i t R. J. // Mol. Ecol. 1995. Vol. 4. Р. 129–131.4. D e g u i l l o u x M. F., D u m o l i n-L a p e g u e S., G i e l l y L. et al. // Mol. Ecol. Notes. 2003. Vol. 3. Р. 24–27.5. B o d e n e s C. et al. // Mol. Ecol. 1997. Vol. 6. P. 713–724.6. Я к о в л е в И. А., К л е й н ш м и т Й. // Генетика. 2002. Т. 38, № 2. С. 207–215 7. P l i u r a A., R u n g i s D., B a l i u c k a s V. // Baltic Forestry. 2009. Vol. 15. (1). Р. 2–12.8. D e r i n g M., L e w a n d o w s k i A., U f n a l s k i K., K e d z i e r s k a A. // Silva Fennica. 2008. Vol. 42, N 3.

Р. 327–335.

o. A. KoVAleVIch, D. I. KAhAN, V. e. PADUToV

GENETIC STRUCTURE AND GENE GEOGRAPHY OF OAK STANDS IN SOUTH PART OF BELARUS

Summary

The pedunculate oak (Quercus robur L.) has been the subject of the current research. During the research work molecu-lar genetic analysis of oak stands from south part of Belarus was carried out. �t has been detected that genetic variation of pe-dunculate oak is enough high. �nvestigated populations of pedunculate oak was represented by three variants of haplotype.



Беларуси

20


УДК 630*174:630*182(476)

А. И. РУСАлЕНКо, Д. И. ФИлоН

ЭКОЛОГО-ФЛОРИСТИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ЕЛОВЫХ ЛЕСОВ БЕЛАРУСИ

Белорусский государственный технологический университет, Минск


Введение. На территории Беларуси ель европейская (Picea abies Karst.) занимает свыше 10% лесопокрытой площади. В связи с большим хозяйственным значением она относится к главным лесообразующим породам.

Нами установлено, что в региональном масштабе (для территории Беларуси в целом) на об-щем фоне климатических условий структура и продуктивность лесных растительных сообществ обусловливается почвенно-грунтовыми условиями, из которых ведущим фактором является водно-воздушный режим почв. Особенности водно-воздушного режима зависят в основном от гранулометрического состава почвы и глубины залегания грунтовых вод.

Ель является мезогигрофитом и по требовательности к влаге среди наших лесообразующих пород занимает второе место после ольхи черной. Количество влаги, необходимое для нормаль-ного роста и развития ели, зависит от ее возраста. С возрастом деревьев увеличивается количе-ство хвои и древостоям требуется больше влаги. Поэтому усыханию подвергаются преимуще-ственно приспевающие и спелые еловые древостои, имеющие значительный ассимиляционный аппарат и произрастающие в условиях экстремального недостатка влаги.

При отражении изменений условий влагообеспеченности еловых древостоев на оси абсцисс, а их продуктивности в классах бонитета на оси ординат экологическая амплитуда ельников бу-дет иметь вид параболы. Средняя часть ее с наибольшей ординатой соответствует близким к оптимальным условиям водно-воздушного режима почв, при которых произрастающие еловые древостои достигают наибольшей продуктивности. Одна из нисходящих ветвей экологической амплитуды обусловлена недостатком влаги, а вторая, противоположная, – избытком (недостат-ком кислорода в почвенном растворе).

Объекты и методы исследования. По сравнению с сосной ель имеет сокращенную экологи-ческую амплитуду существования. Однако еловые древостои в целом отличаются значительным разнообразием по продуктивности (от V бонитета до �б) и составу древесного яруса, что обу-V бонитета до �б) и составу древесного яруса, что обу- бонитета до �б) и составу древесного яруса, что обу-�б) и составу древесного яруса, что обу-б) и составу древесного яруса, что обу-словливает необходимость их классификации. Наиболее целесообразной в хозяйственном отно-шении является эколого-флористическая классификация, апробированная нами на примере со-сновых насаждений [1]. Для классификации использовались материалы по 92 еловым насажде-ниям, произрастающим в северной, центральной и южной частях Беларуси (лесхозы: Россонский, Оршанский, Горецкий, Толочинский, Белыничский, Кличевский, Новогрудский, Воложинский, Минский, Городокский, Житковичский).

При эколого-флористической классификации для выделения синтаксонов используются: 1) видовой состав насаждений� 2) продуктивность древесного яруса� 3) экологические условия, определяющие структуру и продуктивность насаждений.

Результаты и их обсуждение. При эколого-флористической классификации выделяемые синтаксоны образуют следующий нисходящий иерархический ряд: лесная растительность (леса) – формация лесов – класс лесов – группа насаждений – лесная ассоциация – лесная су-бассоциация.



Беларуси

21

К формации еловых лесов относятся растительные сообщества (насаждения), в которых ель является преобладающей древесной породой.

На общем фоне климатических факторов в региональном масштабе экологическая амплиту-да существования еловых древостоев определяется почвенно-грунтовыми условиями, которые характеризуются, с одной стороны, недостатком влаги, а с другой – избытком. Следовательно, в формации еловых лесов по влагообеспеченности можно выделить два класса: 1-й – ельники не-достаточного увлажнения и 2-й – ельники избыточного увлажнения.

Граница между классами лесов соответствует оптимальной глубине залегания грунтовых вод, которая определяется по уравнению

у = 127 + 8,7х,

где у – оптимальная глубина залегания грунтовых вод, cм� х – среднее содержание частиц физи-ческой глины в зоне капиллярной каймы, %.

В связи с амплитудой колебания глубина залегания грунтовых вод определяется в период наибольшего проявления ростовых процессов у древесных пород, который приходится на конец мая – начало июня. Для первого класса лесов глубина залегания грунтовых вод больше опти-мальной, а для второго класса – меньше оптимальной.

Выделение промежуточного класса лесов, соответствующего оптимальным условиям влаго-обеспеченности, некорректно по научным представлениям и нецелесообразно с практической точки зрения, так как приводит к усложнению ведения лесного хозяйства. Оптимальный водно-воздушный режим почв – скорее всего, теоретическая категория. В природных условиях такое состояние является кратковременным с последующим проявлением недостатка или избытка влаги и в первом случае мероприятия должны быть направлены на сохранение влаги, а во вто-ром – на создание благоприятных условий аэрации почвы.

В пределах каждого класса лесов при значительном различии почвенно-грунтовых условий наблюдается их постепенное изменение, что затрудняет непосредственное использование эколо-гических факторов для разделения классов лесов на более элементарные синтаксономические единицы. Между тем бонитет древесного яруса является следствием воздействия на древостой определенных условий местопроизрастания, т. е. древостой одного бонитета занимает опреде-ленную часть экологической амплитуды существования ели, что дает основание использовать его в качестве классификационного показателя. В результате еловые леса подразделяются на 9 групп, которые при последовательной нумерации и аналогично сосновым лесам составляют ряд от 3-й до 11-й. В первом классе лесов выделяются следующие четыре группы еловых насаж-дений: 3-я соответствует �� бонитету, 4-я – ��, 5-я – � и 6-я – �а и �б бонитетам. Второй класс еловых лесов подразделяется на следующие пять групп: 7-я соответствует �а и � бонитетам, 8-я – ��, 9-я – ��, 10-я – �V и 11-я – V бонитету. На территории Беларуси ельники V бонитета встречаются крайне редко [2] и поэтому при обследовании нами еловых лесов такие насаждения не обнаружены.

Еловые древостои одинаковой продуктивности (�а класс бонитета) встречаются в 6-й и 7-й группах насаждений. Однако отнесение древостоев данной продуктивности к той или иной группе не вызывает затруднений. В 6-ю группу включаются древостои, произрастающие только на автоморфных почвах повышенных местоположений, где высокая продуктивность обеспечи-вается гранулометрическим составом (связносупесчаные, легко- и среднесуглинистые почвы). Древостои же 7-й группы произрастают на полугидроморфных почвах любого гранулометриче-ского состава, в том числе и на рыхлопесчаных.

В лесных растительных сообществах наибольшей видовой насыщенностью характеризуется живой напочвенный покров. Особенности его разнообразия использованы нами для последую-щего разделения еловых лесов на ассоциации и субассоциации, а также для характеристики условий местопроизрастания. Анализ напочвенного покрова проводили следующим образом. Полевые материалы его описания распределяли по группам насаждений. В пределах группы для каждого вида напочвенного покрова определяли встречаемость, среднюю высоту и обилие в баллах по шкале, приведенной в работе [3]. Такой методический подход позволяет определить экологическую амплитуду существования отдельных видов напочвенного покрова, установить



Беларуси

22

примерно их физиологический (экологический) и фитоценотический оптимумы, а также выявить в напочвенном покрове виды-индикаторы условий местопроизрастания, доминанты и кондоми-нанты. Такому анализу подвергли 210 видов напочвенного покрова, которые встречались при полевом описании. Фрагмент такого анализа приведен в табл. 1.

Т а б л и ц а 1. Участие отдельных видов в напочвенном покрове еловых лесов

ВидГруппа насаждений

3 4 5 6 7 8 9 10

Ландыш майский 2–10017,0–2,5

3–6019,1–4,3

8–47,120,5–2,3

14–5021,3–2,6

4–13,319,6–1,5

1–14,39,0–1,0 – –

Гилокомиум блестящий 2–1002,0–3,0

5–1003,9–4,0

16–94,13,8–3,6

16–57,13,4–2,2

9–304,6–2,2

4–57,14,3–2,0 – –

Костяника 1–5020,0–2

1–2020,0–1,0

7–41,214,1–2,0

17–60,720,2–2,3

5–16,719,3–1,6

1–14,326,7–2,0 – –

Орляк обыкновенный 1–5050,0–2,0

4–8049,1–1,0

10–58,844,3–1,7

13–46,452,7–1,5

8–26,780,0–1,8

4–57,142,1–1,8 – –

Дикранум многоножковый 2–1002,0–3,0

5–1003,7–4,4

15–88,23,6–3,5

14–503,7–2,2

13–43,33,1–2,5

6–85,74,8–2,8

2–1004,6–3,0

1–1003,0–1,0

Сныть обыкновенная – – 1–5,930,0–2,0

10–35,723,7–2,6

2–6,724,6–2,5 – – –

Брусника 2–1009,7–3,0

5–10011,7–2,8

13–76,511,4–2,5

14–5013,1–1,9

16–53,311,9–2,3

7–10013,2–2,4

1–5012,0–1,0

1–10014,9–5,0

Мниум – 2–403,5–2,0

11–64,72,4–3,3

25–89,32,5–3,8

16–53,32,3–2,3

2–28,62,8–2,5

1–501,0–1,0 –

Брахитеций укороченный – 1–201,0–1,0

3–17,61,0–5,0

16–57,11,3–3,0

6–201,0–2,5

2–28,61,6–2,0 – –

Плеуроциум Шребера 2–1003,0–4,0

5–1003,9–5,2

17–1003,1–4,8

21–752,6–3,7

26–86,72,9–3,4

6–85,73,5–5,0

2–1003,6–3,0

1–1003,0–2,0

Седмичник европейский 1–506,3–1,0

5–1009,5–2,0

13–76,510,2–2,3

18–64,311,2–2,3

20–66,79,3–2,6

4–57,110,2–2,0

2–1008,1–2,0

1–1006,8–1,0

Майник двулистный 1–507,9–4,0

5–1008,5–1,4

17–1009,1–3,2

28–10010,4–3,4

30–1009,2–3,5

6–85,77,7–2,2

2–1008,8–3,0 –

Черника 2–10016,1–4,5

5–10018,8–4,8

16–94,118,2–4,6

26–92,922,3–3,7

27–9017,6–3,4

7–10019,5–4,7

2–10020,1–3,5

1–10021,4–5,0

Кислица обыкновенная – 2–406,3–3,5

11–64,77,7–3,6

28–1008,3–5,0

24–807,4–4,3

1–14,38,3–2,0

2–1006,7–4,0 –

Щитовник мужской – – 5–29,432,8–1,4

19–67,945,7–1,6

12–4047,8–1,5

2–28,616,8–1,0

1–5044,5–1,0 –

Кочедыжник женский – – 2–11,842,5–1,0

12–42,942,9–1,8

15–5037,1–1,7 – 1–50

45,5–5,01–100

30,0–1,0Политрихум обыкновенный – – 2–11,8

3,0–3,06–21,45,8–2,0

6–205,6–1,5

4–57,19,0–3,0

1–506,1–4,0

1–10017,2–4,0

Сфагнум – – – 1–3,66,0–2,0

8–26,74,7–2,8

4–57,17,6–4,8

2–1004,9–3,0

1–1007,0–6,0

П р и м е ч а н и е. Над чертой – число пробных площадей с данным видом напочвенного покрова и их процент от общего количества объектов группы насаждений� под чертой – средняя высота растения (см) и его обилие (балл).

Согласно принципу сигматистов [4], который мы использовали для выделения ассоциаций, из 210 видов напочвенного покрова отобраны 44 растения со встречаемостью больше 10%. Для каждого из них с использованием порядкового номера группы насаждений и количества объек-тов, на которых встречается данный вид в этой группе, подсчитано его средневзвешенное поло-жение среди восьми групп еловых насаждений (например, для сныти обыкновенной: (1×5 + 10×6 + 2×7) / 13 = 6,1, где 13 – число пробных площадей с данным видом напочвенного покрова, т. е. 1 + 10 + 2).

В результате получили следующий ряд, отражающий изменение почвенно-грунтовых усло-вий от недостатка до избытка влаги в пределах экологической амплитуды существования еловых



Беларуси

23

древостоев: 1) марьянник лесной (5,2)� 2) марьянник дубравный (5,4)� 3) ландыш майский (5,6)� 4) рамишия однобокая (5,7)� 5) гилокомиум блестящий (5,7)� 6) вейник тростниковидный (5,8)� 7) кипрей горный (5,8)� 8) земляника лесная (5,8)� 9) костяника (5,8)� 10) фиалка трехцветная (5,8)� 11) осока пальчатая (5,9)� 12) орляк обыкновенный (5,9)� 13) латук посевной (5,9)� 14) золотая розга (5,9)� 15) грушанка круглолистная (5,9)� 16) живучка ползучая (5,9)� 17) перелеска благородная (5,9)� 18) ожика волосистая (6,0)� 19) дикранум многоножковый (6,1)� 20) сныть обыкновенная (6,1)� 21) брусника (6,1)� 22) мниум (6,1)� 23) вейник ланцетный (6,1)� 24) ветреница дубравная (6,2)� 25) брахитеций укороченный (6,2)� 26) плеуроциум Шребера (6,2)� 27) седмичник европей-ский (6,2)� 28) майник двулистный (6,2)� 29) черника (6,2)� 30) мерингия трехжилковая (6,2)� 31) зеленчук желтый (6,2)� 32) кислица обыкновенная (6,3)� 33) малина (6,3)� 34) голокучник Г. Линнея (6,3)� 35) звездчатка ланцетовидная (6,3)� 36) щитовник мужской (6,4)� 37) крапива двудомная (6,5)� 38) хвощ лесной (6,5)� 39) плаун булавовидный (6,6)� 40) иван-чай узколистный (6,6)� 41) вербейник обыкновенный (6,6)� 42) кочедыжник женский (6,6)� 43) политрихум обыкновенный (6,8)� 44) сфагнум (7,6).

Для выделения ассоциаций еловых лесов нами апробированы различные методические при-емы. При физиономическом подходе, основанном на доминантах, оказалось, что мшистая ассо-циация встречается в шести группах насаждений (с 3-й по 8-ю), черничная – в шести (3, 5–9), кисличная – в четырех (5–7, 9), сфагновая – в трех (7, 8 и 10). В то же время в некоторых насажде-ниях доминантами являются зеленчук, майник, седмичник и др. Следовательно, при физионо-мическом принципе возможна субъективность при выделении ассоциаций и, кроме того, они обладают низкой информативностью в отношении главного объекта лесного хозяйства, т. е. дре-весной породы.

При выделении ассоциаций еловых лесов нами использован флористический подход с неко-торыми элементами теории сигматистов. В результате апробирования различных вариантов и сочетаний из вышеуказанных 44 представителей напочвенного покрова отобраны 14 видов, которые являются определяющими при выделении ассоциаций: 3) ландыш майский� 5) гилоко-миум блестящий� 9) костяника� 19) дикранум многоножковый� 22) мниум� 25) брахитеций укоро-ченный� 26) плеуроциум Шребера� 28) майник двулистный� 29) черника� 32) кислица обыкновен-ная� 36) щитовник мужской� 42) кочедыжник женский� 43) политрихум обыкновенный� 44) сфагнум. Из них 19, 22, 25 и 26 объединены единым названием – мхи, а 36 и 42 – папоротники.

Название ассоциации дается по крайним определяющим видам, которые встречаются в том или ином насаждении. Они могут быть как доминантами, так и кондоминантами. На первое место в названии ассоциации ставится вид напочвенного покрова с меньшим порядковым номером.

В полевых условиях выделение ассоциаций не вызывает затруднений и производится следу-ющим образом. В насаждении, для которого необходимо определить ассоциацию, визуально устанавливается наличие в напочвенном покрове определяющих видов в порядке возрастания их номеров. Например, отсутствует ландыш майский, но встречается гилокомиум блестящий. Второй крайний вид напочвенного покрова, который необходим для названия ассоциации, уста-навливается продвижением от наибольшего порядкового номера, т. е. от сфагнума. Например, в напочвенном покрове отсутствуют сфагнум и политрихум обыкновенный, но присутствует ко-чедыжник женский. Следовательно, данное насаждение относится к гилокомиумово-папоро-тниковой ассоциации. Данный принцип определения ассоциации основан на наличии и отсут-ствии видов напочвенного покрова в насаждении и, следовательно, исключает субъективность.

В еловой формации выделено 19 ассоциаций (табл. 2). Наибольшее количество ассоциаций (13) приходится на 7-ю группу насаждений. Несколько меньше их (по 9) насчитывается в 5-й и 6-й группах. С продвижением к экстремальным значениям экологической амплитуды ельни-ков уменьшается количество как исследованных объектов, так и ассоциаций. Являясь более тре-бовательной к условиям местопроизрастания, ель в большей степени реагирует на изменение почвенно-грунтовых условий, чем напочвенный покров. Поэтому одна и та же ассоциация может встречаться в нескольких группах насаждений, например ландышево-черничная в трех (3, 4 и 5), а мшисто-сфагновая – даже в четырех (7–10). В отличие от эколого-флористической в лесотипо-



Беларуси

24

логической классификации И. Д. Юркевича при выделении типов леса по доминантам напочвенного покрова в один тип леса включаются насаждения с древесным ярусом разной продуктивности [5].

Т а б л и ц а 2. Характеристика ассоциаций еловых лесов

Ассоциация Группа насаждений

Количество объектов Возможные субассоциации

Ландышево-черничная 3–5 7 Мшистая, черничнаяЛандышево-кисличная 4–6 6 Мшистая, кисличнаяЛандышево-папоротниковая 5–7 12 Мшистая, седмичниковая, черничная, кисличная,

малиноваяЛандышево-политрихумовая 6,8 6 Мшистая, черничная, кисличнаяЛандышево-сфагновая 7 1 КисличнаяГилокомиумово-черничная 4,5 3 МшистаяГилокомиумово-кисличная 5–7 3 Мшистая, черничная, кисличнаяГилокомиумово-папоротниковая 5–7 9 Мшистая, кисличнаяГилокомиумово-политрихумовая 5,7 3 Черничная, кисличнаяГилокомиумово-сфагновая 6–8 7 Мшистая, майниковая, черничная, кисличнаяКостяниково-папоротниковая 6–7 6 Мшистая, майниковая, зеленчуковая, кисличнаяМшисто-майниковая 5 1 МшистаяМшисто-черничная 7,8 3 Мшистая, черничнаяМшисто-кисличная 7 1 ЧерничнаяМшисто-папоротниковая 5–7 11 Мшистая, черничная, зеленчуковая, кисличнаяМшисто-политрихумовая 7 1 МшистаяМшисто-сфагновая 7–10 7 Мшистая, черничная, кисличная, сфагноваяМайниково-папоротниковая 6,7 4 Майниковая, мшистая, кисличнаяМайниково-сфагновая 8 1 Сфагновая

В эколого-флористической классификации субассоциации устанавливаются по доминантам напочвенного покрова. Всего выделено только восемь субассоциаций. Наиболее часто из них встречаются мшистая (в шести группах насаждений – с 3-й по 8-ю), черничная (в шести группах – 3-й, 5–9-й) и сфагновая (в четырех – с 7-й по 10-ю). В то же время седмичниковая и малиновая приурочены только к 7-й группе.

Использование произрастающих в фитоценозе растений для характеристики условий место-произрастания имеет давнюю историю. В лесном хозяйстве до сих пор используются трофотопы и гигротопы (А1, В2 и т. д.), предложенные еще в первой половине ХХ в. [6]. Обладая минималь-ными затратами, так как является по сути визуальным методом, такой принцип подхода не дает возможности определения конкретных почвенно-грунтовых условий. Каждое из растений имеет свою экологическую амплитуду существования, которая может включать весьма различные почвенно-грунтовые условия. Так, ель формирует древостои высокой продуктивности на сугли-нистых почвах и в то же время еловые древостои такой же продуктивности произрастают на рыхлопесчаных почвах, но при залегании грунтовых вод на глубине около 1,4 м. Даже сфагнум в качестве доминанта можно встретить с 7-й по 10-ю группу еловых насаждений, а зеленые мхи (дикранум многоножковый, плеуроциум Шребера и др.) – с 3-й по 8-ю группу.

Однако незаметное визуально изменение особенностей напочвенного покрова можно выра-зить количественно вычислением индекса влажности почвы (ИВП). Этот показатель, отражаю-щий изменение водно-воздушного режима почвы, для конкретного фитоценоза определяется на основании встречающихся видов напочвенного покрова, их порядкового номера и обилия в бал-лах. Сумма произведений двух последних величин делится на сумму обилия всех видов, кото-рые используются для подсчета ИВП в данном фитоценозе. Например, в напочвенном покрове произрастают: ожика волосистая, седмичник европейский, майник двулистный, имеющие оби-лие по два балла, а также черника (4 балла), зеленчук желтый (3 балла), кислица обыкновенная (5 баллов) и кочедыжник женский (1 балл). ИВП данного фитоценоза равен 29,32, т. е.:

[(18×2 + 27×2 + 28×2 + 29×4 + 31×3 + 32×5 + 42×1)]/19.



Беларуси

25

Несмотря на то что ИВП характеризует условия водно-воздушного режима поверхностных слоев почвы, имеется довольно тесная связь (r2 = 0,54) его величины с группами насаждений. Эта связь выражается уравнением прямой линии:

у = 8,5254 + 2,5067 х,

где у – ИВП� х – группа еловых насаждений.Достоверность коэффициента детерминации Fфакт = 104,51. Вычисленное значение критерия

Фишера (Fфакт) больше табличного (F99,9% = 11,38), поэтому можно сделать вывод о существова-нии достоверной прямолинейной связи между принадлежностью елового насаждения к опреде-ленной группе и индексом влажности почвы. Уравнение действительно при х = 3–10, myx = 2,92.

В табл. 3 приведены фактические значения ИВП, вычисленные по данным описания напочвен-ного покрова, и значения ИВП согласно уравнению корреляционной связи. Являясь относитель-ной характеристикой водно-воздушного режима почв, индекс влажности почвы в определенной мере может указывать на принадлежность фитоценоза к группе насаждений, а также отражать различие насаждений по водно-воздушному режиму в пределах группы.

Т а б л и ц а 3. Индекс влажности почвы еловых насаждений

Группа насаждений

Количество объектов

Индекс влажности почвы

среднее значение пределы колебаний

фактическое по уравнению фактическое по уравнению

3 2 16,84 16,05 16,75–16,93 14,80–17,304 5 18,60 18,55 17,65–19,13 17,30–19,805 17 20,67 21,06 14,79–26,27 19,81–22,316 28 23,36 23,57 17,38–30,97 22,32–24,827 30 26,83 26,07 20,95–30,77 24,82–27,328 7 26,73 28,58 22,00–34,80 27,33–29,839 2 31,79 31,09 30,97–32,60 29,84–32,3410 1 33,04 33,59 33,04 32,34–34,84

Согласно предложенной классификации, в названии насаждений отражаются формация ле-сов, продуктивность древесного яруса и особенности напочвенного покрова. Например, ельник 4-й группы мшисто-ландышево-кисличный, т. е. данное насаждение относится к еловой форма-ции, произрастает в условиях недостатка влаги (первый класс лесов), имеет древесный ярус �� класса бонитета, относится к ландышево-кисличной ассоциации и мшистой субассоциации. Или же ельник 8-й группы чернично-мшисто-сфагновый, который относится к еловой формации, имеет древесный ярус такой же продуктивности (�� бонитет), но произрастает в условиях избытка влаги (второй класс лесов), относится к мшисто-сфагновой ассоциации и черничной субассоциации.

Заключение. В соответствии с эколого-флористической классификацией еловые леса под-разделяются на два класса по влагообеспеченности, на девять групп по продуктивности древес-ного яруса и среди них выделено 19 ассоциаций. Классификация основана на использовании условий местопроизрастания и видовой структуры насаждений. При данном эколого-флори-стическом подходе ведущая роль для выделения синтаксонов принадлежит экологическим показа-телям, а фитоценотические имеют второстепенное значение. Преимущественное внимание при классификации уделено основному компоненту растительных сообществ, т. е. древесной породе.

Группа насаждений является хозяйственной синтаксономической единицей лесных расти-тельных сообществ и по объему равна примерно типу леса лесотипологической классификации. Группа насаждений определяется по бонитировочной таблице М. М. Орлова, что исключает субъективность и обеспечивает целенаправленное ведение лесного хозяйства.


1. Р у с а л е н к о А. И. // Весці. НАН Беларусі. Сер. бiял. навук. 1996. № 2. С. 5–12.2. Ю р к е в и ч И. Д., Г о л о д Д. С., П а р ф е н о в В. И. Типы и ассоциации еловых лесов (по исследованиям

в БССР). Мн., 1971.



Беларуси

3. Ю р к е в и ч И. Д., Г е л ь т м а н В. С., Л о в ч и й Н. Ф. Типы и ассоциации черноольховых лесов. Мн., 1968.

4. М и р к и н Б. М., Р о з е н б е р г Г. С. Фитоценология. Принципы и методы. М., 1978.5 . Ю р к е в и ч И. Д. Выделение типов леса при лесоустроительных работах. Мн., 1980.6. В о р о б ь е в Д. В. Методика лесотипологических исследований. Изд. 2-е, испр. и доп. Киев, 1967.

А. I. rUSAleNKo, D. I. FIloN

ECOLOGICAL-FLORISTIC CLASSIFICATION OF SPRUCE FORESTS OF BELARUS

Summary

Ecological-floristic classification of spruce forests of Belаrus is developed. Classification is based the utilization of growth conditions and the specific structure of plant communities. At ecological-floristic classification for allocation of syn-taxonomic units are used: 1) specific structure of stands� 2) productivity of stands� 3) the ecological conditions determining structure and productivity of stands. Allocated at the given classification syntaxonomic units form a following descending hierarchical line: wood vegetation (forests) – a formation of forests – a class of forests – group of stands – forest association – forest subassociation. Vegetative communities in which the spruce is prevailing forest layer concern to a formation of spruce forests. According to ecologofloristic classification spruce forests are divided into two classes by water provision and into 9 groups of stands by productivity and out of them 19 associations were selected by the specific structure of surface soil cover. The basic syntaxonomic unit is a group of stands uniting phytocenoses within a class of forests with woody tiers of equal pro-ductivity.



Беларуси

27


УДК 582.281.14(476.1)

И. С. ГИРИлоВИч, Н. А. лЕМЕЗА

ВИДОВОЙ СОСТАВ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ МИКРОМИЦЕТОВ ПОРЯДКА PERONOSPORALES В ОКРЕСТНОСТЯХ ГЕОСТАНЦИИ «ЗАПАДНАЯ БЕРЕЗИНА»

Белорусский государственный университет, Минск


Введение. Географическая станция Белгосуниверситета расположена на правом берегу реки Западная Березина в 1,2 км от Саковщинского водохранилища, на территории Воложинского района Минской области. Согласно геоботаническому районированию [10], территория геостан-ции «Западная Березина» находится в Неманско-Предполесском геоботаническом округе подзо-ны грабово-дубово-темнохвойных лесов. Исследуемый нами регион характеризуется значитель-ным разнообразием почвенных, орографических, гидрологических условий, чередованием холмисто-моренного рельефа с долинно-моренными равнинами, а также флористической специ-фикой растительных сообществ, которые возникли под влиянием экологических факторов.

Разнообразие геоморфологических и почвенно-гидрологических условий обусловили в пре-делах небольшой территории геостанции развитие различных типов растительности. Наряду с лесами (основным зональным типом растительности Беларуси, которая относится к Ошмяно-Минскому лесорастительному району подзоны широколиственных лесов) здесь представлены пойменные и материковые луга, а также низинные болота, где произрастает свыше 600 видов высших сосудистых растений.

На базе геостанции проводятся учебные практики студентов географического и биологиче-ского факультетов. В связи с этим возникла необходимость целенапрвленного систематического исследования паразитных грибов и грибоподобных организмов на территории и в окрестностях геостанции «Зап. Березина».

Цель наших исследований – изучение видового состава, распространения, вредоносности и не-которых экологических особенностей фитопатогенных микромицетов порядка Peronosporales. Систематические исследования паразитных грибов и грибоподобных организмов проводились на территории и в окрестностях геостанции «Зап. Березина». Поэтому полученные нами данные мо-гут стать основой для дальнейшего микологического мониторинга в западных регионах Беларуси.

Представители порядка Peronosporales являются облигатными паразитами сосудистых рас-тений, имеют широкое распространение в естественных и культурных фитоценозах. Они вызы-вают опасные заболевания растений, известные под названием ложной мучнистой росы. Поражая различные органы питающих растений, замедляют их рост и развитие, снижают урожайность и качество получаемой продукции, а в ряде случаев приводят к гибели растений.

Объекты и методы исследования. Комплексное исследование пероноспоральных микроми-цетов проводилось нами в 1986–2008 гг. При выполнении полевых исследований использованы детально-маршрутный и стационарные методы исследований. Обследованием были охвачены различные типы лесов, лугов, агроценозы, сегетальные, синантропные и рудеральные места обитания растений. При документации и обработке собранного микологического гербарного ма-териала использованы общепринятые методы [1]. При идентификации микромицетов и сосуди-стых растений использованы определители и монографические работы отечественных и зару-бежных авторов [2–9, 11].



Беларуси

28

Результаты и их обсуждение. В результате многолетних исследований в различных фитоце-нозах окрестностей геостанции «Зап. Березина» нами выявлено 125 видов и форм грибоподоб-ных организмов порядка Peronosporales из 3 семейств – Pythiaceae, Peronosporaceae, Albuginaceae. Наиболее широко представлены роды семейства Peronosporaсeae (9 родов). Среди них род Peronospora Corda включает 72 вида, паразитирующих на 108 видах питающих растений, отно- включает 72 вида, паразитирующих на 108 видах питающих растений, отно-сящихся к 63 родам 25 семейств. Род Plasmopara J. Schröt. включает 16 видов, которые отмечены на 24 видах питающих растений. Род Bremia Regel–11 видов, а Hyaloperonospora Constant. – 10 видов, паразитирующих на 19 и 14 видах питающих растений соответственно. Другие роды представлены небольшим числом видов (таблица).

Распределение представителей порядка Peronosporales по родам и питающим растениям

Семейство, род Количествовидов

Питающие растения

видов родов cемейств

Pythiaceae J. Schröt.Pythium Pringsh. 1 1 1 1Phytophthora de Bary 1 3 3 1

Peronosporaceae Warm.Basidiophora Roze & Cornu 1 1 1 1Bremia Regel 11 19 11 1Hyaloperonospora Constant. 10 14 11 1Paraperonospora Constant. 3 5 5 1Perofascia Constant. 1 1 1 1Peronospora Constant. 72 108 63 25Plasmopara J. Schröt. 16 24 19 7Pseudoperonospora Rostovzev 3 5 3 3

Sclerospora M. W. Dick 1 1 1 1Albuginaceae J. Schröt.

Albugo (Pers.) Roussel 4 27 19 2Wilsoniana Thines 1 1 1 1

Всего 125 193 125 34

Представители порядка Peronosporales обнаружены на 193 видах питающих растений из 125 родов 34 семейств. Наибольшее число питающих растений зарегистрировано в таких семействах, как Brassicaceae – 32, Asteraceae – 30, Fabaceae – 22, Scrophulariaceae – 13, Apiaceae – 12, caryophyllaceae – 11 видов питающих растений. В других семействах отмечено меньшее число видов растений-хозяев. Среди них установлено поражение рудеральных, сегетальных, кормовых, лекарственных, овощных и других групп хозяйственно полезных растений. Ниже приводится аннотированный список выявленных микромицетов и их растений-хозяев с указанием места и даты сбора.

Царство chroMISTAОтдел ooMycoTAКласс oomycetes

Порядок PeronosporalesСемейство Pythiaceae J. Schröt.

Pythium debarianum R. Hesse. паразитирует на корнях сеянцев древесных и рассаде многих сельскохозяйственных растений. Отмечен нами на всходах Beta vulgaris L., окр. геостанции «Зап. Березина», 20.06.1987.

Phytophthora infestans (Mont.) de Bary (Peronospora infestans (Mont.) de Bary) паразитирует на листьях, стеблях и плодах lycopersicon esculentum Mill. и Solanum tuberosum L. Отмечается еже-



Беларуси

29

годно, повсеместно. В благоприятные годы для развития возбудителя фитофтороза наблюдается высокая степень поражения. На листьях Petunia × atkinsiana D. Don ex Loudon, произрастающей в цветнике на территории геостанции «Зап. Березина», 14.07.2003.

Семейство Peronosporaceae Warm.

Basidiophora entospora Roze & Cornu (Peronospora entospora (Roze & Cornu.) Berk. & Broome, Plasmopara entospora (Roze & Cornu.) J. Schrцt.) на листьях conyza canadensis (L.) Cronq., окр. д. Филиппинята, паровое поле, 01.07.2004.

Bremia lactucae Regel (Bremia centaureae Syd.) на листьях centaurea cyanus L., окр. д. Замостяны, в посевах озимой пшеницы, 04.07.1999� на листьях centaurea jacea L., окр. д. Калдыки, суходоль-окр. д. Калдыки, суходоль-. д. Калдыки, суходоль-д. Калдыки, суходоль-. Калдыки, суходоль-Калдыки, суходоль-, суходоль-суходоль-ный луг, 14.07.1999.

Bremia lactucae f. sp. hieracii Skidmore & D. S. �ngram нa листьях hieracium umbellatum L., окр. д. Калдыки, закустаренный участок пойменного луга, 14.07.1999.

Bremia lactucae var. arctii Uljan. на листьях Arctium lappa L. и A. tomentosum Mill., окр. д. Замо-стяны, на пустыре, 12.07.2004.

Bremia lactucae var. cardui Uljan. на листьях carduus crispus L., окр. д. Криница, на пустыре, 14. 07. 2000.

Bremia lactucae var. cirsii Jacz. ex Uljan. на листьях cirsium arvense (L.) Scop. на территории геостанции «Зап. Березина», 20.07.1999� c. oleraceum (L.) Scop., c. vulgare (Savi) Ten., окр. д. Куте-нята, ольс, 28.07.2000.

Bremia lactucae var. lactucae Regel на листьях lactuca sativa L. – д. Калдыки, огороды, 22.07.2000 и l. serriola L., окр. г. Воложин, по обочинам дороги, 15.07.1998.

Bremia lapsanae Syd. на листьях lapsana communis L., окр. д. Саковщина, на опушке леса, 02.07.2000.

Bremia ovata Sawada (Bremia lactucae f. ovata (Sawada) L. Ling & M. C. Tai) на листьях Сrepis paludosa (L.) Moench, окр. д. Калдыки, ольс, 06.07.2003 и c. tectorum l., окр. д. Замостяны, в по-окр. д. Замостяны, в по-. д. Замостяны, в по-д. Замостяны, в по-. Замостяны, в по-Замостяны, в по-, в по-в по- по-по-севах ржи, 17.07.2000.

Bremia sonchicola (Schltdl.) Sawada (Bremia sonchi Sawada, B. lactucae f. sonchicola (Schltdl.) L. Ling. & M. C Tai) на листьях Sonchus arvensis L. и S. asper (L.) Hill в окр. д. Замостяны, в руде- окр. д. Замостяны, в руде-окр. д. Замостяны, в руде-. д. Замостяны, в руде-д. Замостяны, в руде-. Замостяны, в руде-Замостяны, в руде-, в руде-в руде- руде-руде-ральных местах, 06.07.2004.

Bremia taraxaci S. �to & Tokun. (Bremia lactucae f. taraxaci (S. �to & Tokun.) L. Ling & M. C. Tai) на листьях Taraxacum officinale L., окр. д. Криница, на обочине лесной дороги, 15.05.1998.

Bremia tulasnei (Hoffm.) Syd. на листьях Senecio sylvaticus l. и S. vulgaris L., окр. д. Кутенята, на вырубке, в сосняке, 20.07.2001.

Hyaloperonospora arabidopsidis (Göum.) Göker, Riethm., Voglmayr, Weiss & Oberw. (Peronospora arabidopsidis Göum.) на листьях Arabidopsis thaliana (L.) Heynh., окр. д. Калдыки, на краю поля, 17.07.2001. Возбудитель болезни встречается повсеместно, иногда с высокой степенью поражения.

hyaloperonospora barbareae (Göum.) Göker, Riethm., Voglmayr, Weiss & Oberw. (Peronospora barbareae Göum.) на листьях Barbarea vulgaris R. Br., окр. д. Криница, у обочины дороги, 20.06.1999.

hyaloperonospora berteroae (Göum.) Göker, Riethm., Voglmayr, Weiss & Oberw. (Peronospora berteroae Göum.) на листьях Berteroa incana (L.) DC., окр. д. Замостяны, в рудеральных местах произрастания, 16.05.2001.

hyaloperonospora brassicae (Göum.) Göker, Riethm., Voglmayr, Weiss & Oberw. (Peronospora brassicae Göum.) на листьях Brassica napus L., B. oleracea L., raphanus raphanistrum L., r. sativus L., r. sativus L. var. radicula Pers., окр. д. Калдыки, в посевах, 19.07.2001.

hyaloperonospora cardaminopsidis (A. Gustavsson) Göker, Riethm., Voglmayr, Weiss & Oberw. (Peronospora cardaminopsidis A. Gustavsson) на листьях cardaminopsis arenosa (L.) Hayek, окр. д. Кри-ница, вблизи песчаных карьеров, 10.07.2000.

hyaloperonospora erophilae (Göum.) Göker, Riethm., Voglmayr, Weiss & Oberw. (Peronospora erophilae Göum.) нa листьях erophila verna (L.) Bess., окр. д. Калдыки, паровое поле, 01.07.2001.



Беларуси

30

hyaloperonospora niessliana (Berl.) Constant. (Peronospora niessliana Berl.) на листьях Alliaria petiolata (Bieb.) Cavara & Grande, окр. д. Криница, закустаренный участок леса, 16.07. 1997.

hyaloperonospora parasitica (Pers.) Constant. (Peronospora parasitica (Pers.) Fr.) на листьях и стеблях capsella bursa-pastoris Medik., повсеместно, в течение вегетационного периода. Часто с высокой степенью поражения.

hyaloperonosora sisymbrii-loeselii (Göum.) Göker, Riethm., Voglmayr, Weiss & Oberw. (Pero-nospora sisymbrii-loeselii Göum.) на листьях Sisymbrium loeselii L. по обочинам дороги, окр. д. Сако-вщина, 18.07.2002.

hyaloperonospora thlaspeos-arvensis (Göum.) Göker, Riethm., Voglmayr, Weiss & Oberw. (Peronospora thlaspeos-arvensis Göum.) на листьях Thlaspi arvense L. в окр. д. Кутенята, часто по паровым полям, 12.07.2002.

Paraperonospora leptosperma (de Bary) Constant. (Peronospora leptosperma de Bary, Plasmopara leptosperma (de Bary) Skalický) на листьях и стеблях lepidotheca suaveolens (Pursh.) Nutt., Matricaria recutita L. и Tripleurospermum inodorum (L.) Sch. Bip. на территории геостанции «Зап. Березина» и в окр. д. Калдыки, 22.07.1987.

Paraperonospora sulphurea (Göum.) Constant. (Peronospora sulphurea Göum., Plasmopara sulphu-rea (Göum.) Skalický) на листьях Artemisia vulgaris L., окр. д. Кражино, на пустыре, 24.04.2001.

Paraperonospora tanaceti (Göum.) Constant. (Peronospora tanaceti Göum., Plasmopara tanaceti (Göum.) Skalický) на листьях и стеблях Tanacetum vulgare L. на территории геостанции «Зап. Березина», 10.06.1994.

Perofascia lepidii (McAlpine) Constant. (Peronospora lepidii (McAlpine) G. W. Wilson) на листьях и цветоносных стеблях lepidium ruderale L., по обочинам дороги в окр. д. Саковщина, 22.07.2002.

Peronospora aestivalis Syd. на прилистниках и листочках Medicago falcatа L., M. lupulina L., M. sativa L. в окр. д. Замостяны, 20.07.1990, а также в посевах клевера, окр. д. Калдыки, 16.07.2000.

Peronospora affinis Rossmann на листьях Fumaria officinalis L. в посадках картофеля, окр. д. Саковщина и Филиппинята, 11.06.1990.

Peronospora agrimoniae Syd. на листьях Agrimonia eupatoria L. в окр. геостанции «Зап. Березина», по террасе, 19.07.2000.

Peronospora alchemillae G. H. Otth нa листьях Alchemilla vulgaris L. в окр. геостанции «Зап. Березина», по террасе, 19.07.2001.

Peronospora alta Fuckel (P. lanceolata Gapon.) на листьях Plantago lanceolata L. и P. major L. на территории геостанции «Зап. Березина», 10.07.2000. Часто наблюдается высокая степень по- территории геостанции «Зап. Березина», 10.07.2000. Часто наблюдается высокая степень по-территории геостанции «Зап. Березина», 10.07.2000. Часто наблюдается высокая степень по- геостанции «Зап. Березина», 10.07.2000. Часто наблюдается высокая степень по-геостанции «Зап. Березина», 10.07.2000. Часто наблюдается высокая степень по- «Зап. Березина», 10.07.2000. Часто наблюдается высокая степень по-Зап. Березина», 10.07.2000. Часто наблюдается высокая степень по-. Березина», 10.07.2000. Часто наблюдается высокая степень по-Березина», 10.07.2000. Часто наблюдается высокая степень по-», 10.07.2000. Часто наблюдается высокая степень по-Часто наблюдается высокая степень по- наблюдается высокая степень по-наблюдается высокая степень по- высокая степень по-высокая степень по- по-по-ражения подорожника большого.

Peronospora anthemidis Göum. (P. leptosperma f. anthemidis Schnabl, Plasmopara anthemidis (Göum.) Skalický) на листьях Anthemis arvensis L. в окр. д. Криница, по обочинам дороги, 10.07.2000.

Peronospora aparines (de Bary) Göum. (P. calotheca var. aparines de Bary) на листьях Galium aparine L., окр. д. Калдыки, в посевах, 19.07.2001.

Peronospora arborescens (Berk.) de Bary (P. papaveris Tul.) на листьях Papaver somniferum L., в цветнике на территории геостанции, 11.07.2001.

Peronospora arenariae (Berk.) Tul. на листьях Moehringia trinervia (L.) Clairv., окр. геостанции «Зап. Березина», на просеке, 10.07.1999.

Peronospora arthurii Farl. на листьях oenothera biennis L., o. rubricaulis Klebahn., окр. пос. Раков, по обочинам дороги, 04.07.2005.

Peronospora buniadis Göum. на листьях Bunias orientalis L., окр. д. Кутенята, на пустыре, 20.06.1996.

Peronospora calotheca de Bary на листьях, цветоносных стеблях, чашелистиках Galium odora-tum (L.) Scop., окр. д. Замостяны, на закустаренном участке леса, 15.06.2000.

Peronospora campestris Göum. на листьях и стеблях Arenaria serpyllifolia L. Возбудитель от-Возбудитель от- от-от-мечен на территории геостанции «Зап. Березина», 9.06.1999.



Беларуси

31

Peronospora cardamines-laciniatae Göum. на листьях cardamine amara L. и c. pratensis L., окр. геостанции «Зап. Березина», ольс, по обочинам дороги, 10.07.2002.

Peronospora chelidonii Miyabe на листьях и стеблях chelidonium majus L., отмечается ежегод-отмечается ежегод- ежегод-ежегод-но на территории геостанции «Зап. Березина», 10.07.2000.

Peronospora chrysosplenii Fuckel на листьях chrysosplenium alternifolium L. окр. д. Кутенята, 20.06.2000, а также в окр. геостанции «Зап. Березина», по террасе.

Peronospora cochleariae Göum. на листьях Armoracia rusticana P. G. Gaertn., B. Mey, & Scherb., окр. д. Замостяны, 19.07.2001.

Peronospora conferta (Unger) Göum. на листьях cerastium arvense L., c. holosteoides Fres и c. semidecandrum L. в различных местах обитания, окр. д. Криница, 24.07.2003.

Peronospora conglomeratа Fuckel нa листьях Geranium prаtense L., G. pusillum L., окр. д. Саковщина, вблизи водохранилища, 26.07.2002.

Peronospora corydalis de Bary на листьях и цветоносах corydalis solida (L.) Clairv., окр. д. Кражино, по террасе, 28.06.2003.

Peronospora cyparissiae de Bary на листьях euphorbia cyparissias L., окр. д. Саковщина, вбли-окр. д. Саковщина, вбли-. д. Саковщина, вбли-д. Саковщина, вбли-. Саковщина, вбли-Саковщина, вбли-, вбли-вбли-зи песчаных карьеров, 19.07.2001.

Peronospora destructor (Berk.) Casp. ex Berk. (P. schleideni Unger) на листьях Allium cepa L., A. fistulosum L., в д. Саковщина, в огородах, 19.07.2001.

Peronospora digitalis Göum. нa листьях Digitalis purpurea L., в цветнике на территории гео-в цветнике на территории гео- цветнике на территории гео-цветнике на территории гео- на территории гео-на территории гео- территории гео-территории гео- гео-гео-станции «Зап. Березина», 12.07.2000.

Peronospora drabae Göum. на листьях Draba hirsuta Pers., D. nemorosa L., окр. д. Саковщина, на паровом поле, 19.07.2001.

Peronospora elsholtziae T. R. Liu & C. K. Pali на листьях elsholtzia ciliata (Thunb.) Hyl., окр. д. Кутенята, 20.07.2002.

Peronospora erodii Fuckel (Pseudoperonospora erodii (Fuckel) G. W. Wilson, Peronoplasmopara erodii (Fuckel) Uljan.) на листьях erodium cicutarium (L.) L’Herit., окр. д. Калдыки, сегетальное, 25.07.1986.

Peronospora erysimi Göum. на листьях erysimum cheiranthoides L., окр. д. Криница и Замостяны, сегетальное, 16.07.2002.

Peronospora fagopyri �. Tanaka на листьях Fagopyrum esculentum Moench, окр. д. Калдыки, в посевах, 12.06.1994.

Peronospora farinosa (Fr.) Fr. (Peronospora chenopodii Schltdl.) на листьях chenopodium album L. в различных местах обитания, повсеместно, часто с высокой степенью поражения.

Peronospora farinosa f. sp. betae Byford (Peronospora betae Kuehn, P. schachtii Fuckel) на ли-на ли- ли-ли-стьях Beta vulgaris L., окр. д. Саковщина, в посевах, 26.07.2002.

Peronospora ficariae Tul. на листьях Ficaria verna Huds. в окр. геостанции «Зап. Березина», по террасе, 14. 06. 2000.

Peronospora flava Göum. на листьях linaria vulgaris Mill. по обочинам дороги в окр. д. Кутенята, 10.07.2000.

Peronospora galii Fuckel (P. calotheca var. molluginis (Fuckel) de Bary) на листьях Galium mollu-go L., по террасе, в окр. геостанции «Зап. Березина», 10.07.2000.

Peronospora galii-veri Göum. на листьях и стеблях Galium verum L., окр. д. Калдыки, на травя-окр. д. Калдыки, на травя-. д. Калдыки, на травя-д. Калдыки, на травя-. Калдыки, на травя-Калдыки, на травя-, на травя-на травя- травя-травя-нистом склоне, 10.07.2000.

Peronospora gei Syd. на листьях Geum rivale L. и G. urbanum L., окр. д. Калдыки и Саковщина, 08.07.2004.

Peronospora hiemalis Göum. на листьях ranunculus acris L., окр. д. Калдыки, в пойме р. Зап. Березина, 28.07.1994.

Peronospora hyoscyami f. sp. tabacina Scalický на листьях Nicotiana alata Link & Otto, в цвет-в цвет- цвет-цвет-нике д. Калдыки, 22.07.2002.

Peronospora knautiae Fuckel на листьях Knautia arvensis (L.) Coult., окр. геостанции «Зап. Березина», на поляне в сосняке крушиново-мшистом, 14.07.2000.

Peronospora lamii A. Braun на листьях lamium album L. в д. Саковщина, Калдыки 22.07.2002, а также на lamium amplexicaule L. и l. purpurem L., произрастающих по паровым полям, в окр. д. Филиппинята, 20.07.2001.



Беларуси

32

Peronospora lathyri-verni A. Gustavsson на листьях lathyrus vernus L., окр. д. Замостяны, по террасе, 10.07.2006.

Peronospora lobulariae Ubrizsy & Vörös на листьях lobularia maritima (L.) Desv. в цветнике на территории геостанции «Зап. Березина», 14.07.2003.

Peronospora media Gäum. на Stellaria media (L.) Vill. в окр. д. Калдыки, паровое поле, 16.07.2007.Peronospora melampyri (Bucholtz) Davis (Plasmopara melampyri Bucholtz) на листьях

Melampyrum pratense L. в различных типах леса, окр. геостанции «Зап. Березина», 04.07.2003. Peronospora melandryi Gäum. на листьях Melandrium album (Mill.) Garcke в окр. д. Калдыки,

Кутенята, на пустыре, 19.07.2001. Peronospora meliloti Syd. на листочках Melilotus albus Medik. и M. officinalis (L.) Poll. по обо- по обо-по обо- обо-обо-

чинам дороги в окр. д. Криница, 08.07.2000.Peronospora myosotidis de Bary на листьях Myosotis arvensis (L.) Hill, M. micrantha Pall.

ex Lehm. и M. scorpioides L., окр. д. Криница, 19.07.2000.Peronospora obovata Bonord. (Peronospora lepigoni Fuckel) на Spergula arvensis L. и Spergularia

rubra (L.) J. & C. Presl в окр. д. Калдыки, в посевах, 19.07.2001. Peronospora ochroleuca Ces. (P. turritidis Gäum.) на листьях Turritis glabra L. в окр. д. Саковщина,

на лесной поляне, 16.07.2001.Peronospora parva Gäum. на листьях Stellaria holostea L. в окр. д. Саковщина, 29.07.2003. Peronospora phyteumatis Fuckel на листьях Phyteuma spicatum L. в окр. геостанции «Зап.

Березина», по террасе, 28.07.1999,Peronospora polygoni Halst. на листьях Polygonum aviculare L., окр. д. Саковщина, на обочине

дороги, 29.07.2003. Peronospora polygoni-convolvuli A. Gustavsson на листьях Fallopia convolvulus (L.) Löve, окр.

геостанции «Зап. Березина», в посадках картофеля, 20.07.2002. Peronospora potentillae-anserinae Gäum. на листьях Potentilla anserina L., в рудеральных ме-в рудеральных ме- рудеральных ме-рудеральных ме- ме-ме-

стах обитания, окр. д. Замостяны, 19.07. 2001.Peronospora radii de Bary на лепестках Tripleurospermum inodorum (L.) Sch., окр. д. Кутенята,

на пустыре, 18.07.2003.Peronospora ranunculi Gäum. на листьях ranunculus auricomus L., r. polyanthemos L., r. re-

pens L., r. scleratus L., окр. д. Кутенята, на лугу, 18.07.2003.Peronospora roripae-islandicae Gäum. на rorippa austriaca (Crantz) Besser, r. palustris (L.)

Besser и r. sylvestris (L.) Besser в окр. д. Саковщина, вблизи водохранилища, 26.07.2002.Peronospora rumicis Corda на листьях rumex acetosa L. и r. acetosella L. в окр. геостанции

«Зап. Березина», на краю леса, 10.07.2000.Peronospora scleranthi Rabenh. на листьях Scleranthus annuus L. в окр. пос. Кражино, на обо-в окр. пос. Кражино, на обо- окр. пос. Кражино, на обо-окр. пос. Кражино, на обо-. пос. Кражино, на обо-пос. Кражино, на обо-. Кражино, на обо-Кражино, на обо-, на обо-на обо- обо-обо-

чине дороги, 18.07.2002.Peronospora silvatica Gäum. на листьях Galium intermedium Schult. окр. д. Саковщина, в сме-окр. д. Саковщина, в сме-. д. Саковщина, в сме-д. Саковщина, в сме-. Саковщина, в сме-Саковщина, в сме-, в сме-в сме- сме-сме-

шанном лесу, 18.07.2002.Peronospora silvestris Gäum. на листьях Veronica officinalis L. в окр. геостанции «Зап.

Березина», на просеке, 12.07.2000.Peronospora sisymbrii-officinalis Gäum. (P. parasitica f. sisymbrii Schneider) на листьях

Sisymbrium officinale (L.) Scop., на территории геостанции «Зап. Березина», 12.07.2000.Peronospora sisymbrii-sophiae Gäum. (P. parasitica f. sophiae Thüm.) на листьях Descurainia

sophiae (L.) Webb ex Prantl, в д. Саковщина, по обочинам дороги, 18.07.2002.Peronospora sordida Berk. (Plasmopara sordida (Berk.) Kollerm.) на листьях Scrophularia nodo-

sa L., в сосняке, окр. д. Саковщина, 18.07.2002.Peronospora stachydis Syd. на листьях Stachys palustris L. в окр. д. Филиппинята, на паровом

поле, 12.07.2000.Peronospora symphyti Gäum. на листьях Symphytum officinale L. в окр. геостанции, на заболо-в окр. геостанции, на заболо- окр. геостанции, на заболо-окр. геостанции, на заболо-. геостанции, на заболо-геостанции, на заболо-, на заболо-на заболо- заболо-заболо-

ченном участке луга, 12.07.2000. Peronospora trifolii-alpestris Gäum. на листочках Trifolium alpestre L. в окр. д. Кутенята, на

травянистом склоне, 18.07.2003.



Беларуси

33

Peronospora trifoliorum de Bary (Peronospora fulva Syd., P. lotorum Syd., P. trifolii-arvensis (Thüm.) Syd., P. trifolii-hybridi Gäum., P. trifolii-pratensis A. Gustavsson, P. trifolii-repentis (Thüm.) Syd.) на листьях lathyrus pratensis L. и L. sylvestris L. в окр. д. Калдыки, на закустаренном участ-в окр. д. Калдыки, на закустаренном участ- окр. д. Калдыки, на закустаренном участ-окр. д. Калдыки, на закустаренном участ-. д. Калдыки, на закустаренном участ-д. Калдыки, на закустаренном участ-. Калдыки, на закустаренном участ-Калдыки, на закустаренном участ-, на закустаренном участ-на закустаренном участ- закустаренном участ-закустаренном участ- участ-участ-ке луга, 10.07.2001� на листьях lotus corniculatus L. в окр. г. Воложин, по обочинам дороги, 14.07.2003� на листьях Trifolium arvense L. в окр. д. Кутенята, в посевах ржи с невысокой степе-в окр. д. Кутенята, в посевах ржи с невысокой степе- окр. д. Кутенята, в посевах ржи с невысокой степе-окр. д. Кутенята, в посевах ржи с невысокой степе-. д. Кутенята, в посевах ржи с невысокой степе-д. Кутенята, в посевах ржи с невысокой степе-. Кутенята, в посевах ржи с невысокой степе-Кутенята, в посевах ржи с невысокой степе-, в посевах ржи с невысокой степе-в посевах ржи с невысокой степе- посевах ржи с невысокой степе-посевах ржи с невысокой степе- ржи с невысокой степе-ржи с невысокой степе- с невысокой степе-с невысокой степе- невысокой степе-невысокой степе- степе-степе-нью поражения, 18.07.2001� на листьях Trifolium hybridum L. в окр. д. Криница, на краю сосняка. 10.07.2001� на листьях Trifolium medium L. и T. pratense L. в окр. д. Криница, 10.07.2001� на листьях Trifolium repens L. в окр. д. Калдыки, на суходольном лугу, 10.07.2001.

Peronospora valerianae Trail на листьях Valeriana officinalis L., ольс в окр. д. Кутенята, 24.07.2003.

Peronospora verna Gäum. на листьях Veronica chamaedrys L., V. serpyllifolia L., V. verna L. в окр. д. Саковщина, на краю леса, 14.07.2000� на листьях Veronica arvensis L. в посевах, окр. д. Ку-тенята, 18.05.2000.

Peronospora viciae (Berk.) de Bary (Peronospora sepium Gäum., P. viciae-sativae (Thüm.) Syd.) на листьях Vicia cassubica L. в окр. д. Саковщина, на краю сосняка, 10.07.1990� на листьях V. hirsuta (L.) S. F. Gray в посевах ржи, окр. д. Калдыки, 19.07.2001� на листьях V. sepium L. и V. tetrasperma (L.) Schreb. в окр. д. Кутенята, 10.07.2000� на листьях Vicia angustifolia L., V. sativa L. в посевах пшеницы, окр. д. Кутенята, 10.07.2000.

Peronospora viciae pisi Boerema & Verh. (Peronospora pisi Gäum.) на листьях Pisum arvense L. и P. sativum L. в окр. д. Филиппинята в посевах, 20.06.1996.

Peronospora violae de Bary на листьях Viola arvensis Murray и V. tricolor L., окр. д. Криница, в посевах, 10.07.2000.

Plasmopara anemones-nemorosae Săvul. & O. Săvul. на листьях Anemonoides nemorosa (L.) Holub, произрастающих в окр. геостанции «Зап. Березина», по террасе, 15.05.1986. В притеррас-произрастающих в окр. геостанции «Зап. Березина», по террасе, 15.05.1986. В притеррас- в окр. геостанции «Зап. Березина», по террасе, 15.05.1986. В притеррас-в окр. геостанции «Зап. Березина», по террасе, 15.05.1986. В притеррас- окр. геостанции «Зап. Березина», по террасе, 15.05.1986. В притеррас-окр. геостанции «Зап. Березина», по террасе, 15.05.1986. В притеррас-. геостанции «Зап. Березина», по террасе, 15.05.1986. В притеррас-геостанции «Зап. Березина», по террасе, 15.05.1986. В притеррас- «Зап. Березина», по террасе, 15.05.1986. В притеррас-«Зап. Березина», по террасе, 15.05.1986. В притеррас-, по террасе, 15.05.1986. В притеррас-по террасе, 15.05.1986. В притеррас- террасе, 15.05.1986. В притеррас-террасе, 15.05.1986. В притеррас-, 15.05.1986. В притеррас-В притеррас- притеррас-притеррас-ной части отмечалась высокая степень поражения.

Plasmopara chaerophylli (Casp.) Trotter (Peronospora umbelliferarum var. chaerophylli Casp.) на ли-на ли- ли-ли-стьях Anthriscus sylvestris (L.) Hoffm. в окр. геостанции «Зап. Березина», по террасе, 01.06.1986.

Plasmopara densa (Rabenh.) J. Schröt. (Peronospora densa Rabenh., Peronoplasmopara densa (Rabenh.) Nicolas & Aggéry) на листьях odontites vulgaris Moench в окр. геостанции «Зап. Березина», на пустошном лугу, 24.07.1986� на листьях rhinanthus aestivalis (N. Zing.) Schischk. & Serg. и r. minor L. в окр. пос. Кутенята и Калдыки, на суходольном лугу, 10.06.1999.

Plasmopara geranii-pratensis Săvul. & O. Săvul. на листьях Geranium pratense L. в окр. геостанции «Зап. Березина», по террасе, 04.07.1993.

Plasmopara geranii-silvatici Săvul. & O. Săvul. отмечена на листьях Geranium sylvaticum L., среди кустарников в окр. д. Калдыки, 14.07.1998.

Plasmopara hepaticae (Casp.) C. G. Shaw. отмечена на листьях hepatica nobilis Schreb. в окр. геостанции «Зап. Березина», по террасе и др. местах произрастания, 20.07.1986. Часто наблюда- «Зап. Березина», по террасе и др. местах произрастания, 20.07.1986. Часто наблюда-Зап. Березина», по террасе и др. местах произрастания, 20.07.1986. Часто наблюда-. Березина», по террасе и др. местах произрастания, 20.07.1986. Часто наблюда-Березина», по террасе и др. местах произрастания, 20.07.1986. Часто наблюда-», по террасе и др. местах произрастания, 20.07.1986. Часто наблюда-по террасе и др. местах произрастания, 20.07.1986. Часто наблюда- террасе и др. местах произрастания, 20.07.1986. Часто наблюда-террасе и др. местах произрастания, 20.07.1986. Часто наблюда- и др. местах произрастания, 20.07.1986. Часто наблюда-и др. местах произрастания, 20.07.1986. Часто наблюда- др. местах произрастания, 20.07.1986. Часто наблюда-др. местах произрастания, 20.07.1986. Часто наблюда-. местах произрастания, 20.07.1986. Часто наблюда-местах произрастания, 20.07.1986. Часто наблюда- произрастания, 20.07.1986. Часто наблюда-произрастания, 20.07.1986. Часто наблюда-, 20.07.1986. Часто наблюда-Часто наблюда- наблюда-наблюда-ется высокая степень поражения.

Plasmopara nivea (Unger) J. Schröt. (Plasmopara aegopodii (Casp.) Trotter, P. angelicae (Casp.) Trotter, P. podagrariae (G. H. Otth) Nannf.) на листьях Aegopodium podagraria L. в различных ме-в различных ме- различных ме-различных ме- ме-ме-стах произрастания. На территории геостанции «Зап. Березина», 10.06.1993. В затененных и влажных местах нахождения отмечается высокая степень поражения. На листьях Angelica syl- syl-syl-vestris L., Archangelica officinalis Hoffm. L. в окр. д. Замостяны и Кражино, у водохранилища, 24.07.2002� на Apium graveolens L., carum carvi L., д. Калдыки, на обочине дороги, 14.07.1998.

Plasmopara pastinacae Săvul. & O. Săvul. на листьях Pastinaca sativa L. в частном секторе д. Калдыки, 10.07.2000 и P. sylvestris Mill. в окр. д. Замостяны, по обочинам дороги, 16.08.1991.

Plasmopara peucedani Nannf. на листьях Peucedanum palustre (L.) Moench в окр. д. Калдыки, на низинном лугу, 20.06.1996.

Plasmopara pimpinellae Trevis. & O. Săvul. на листьях Pimpinella saxifraga L. в окр. д. Криница, по склонам холмов, 20.06. 2000.

Plasmopara pusilla (de Bary) J. Schröt. (Peronospora pusilla de Bary) на листьях Geranium palu-stre L. и G. pusillum L. в окр. д. Криница, вблизи ручья, 14.07.2003.



Беларуси

34

Plasmopara ribicola J. Schröt. на листьях ribis sp. в д. Калдыки, в саду, 19.07.2001.Plasmopara selini Wronska на листьях Selinum carvifolia (L.) L. в закустаренной пойме р. Птичь,

окр. д. Калдыки, 14.07.2000.Plasmopara sii Gapon. на листьях Sium latifolium L. в окр. д. Саковщина, у водохранилища,

10.07.2000.Plasmopara solidaginis Novot. на листьях Solidago virgaurea L. в окр. геостанции «Зап.

Березина», в сосняке крушиново-мшистом, 26.07.1995.Plasmopara viticola (Berk. & M. A. Curtis) Berl. & De Toni (Peronospora viticola (Berk. & M. A.

Curtis) de Bary) на листьях Vitis vinifera L. в д. Саковщина, 10.07.2000.Pseudoperonospora cubensis (Berk. & M. A. Curtis) Rostovzev (Plasmopara cubensis (M. J. Berkeley

& M. A. Curtis) C. J. Humphrey, Peronoplasmopara cubensis (Berk. & Curt.) G. P. Clinton, Peronospora cubensis M. J. Berkeley & M. A. Curtis) на листьях cucumis sativus L. на территории геостанции «Зап. Березина» и в д. Калдыки, Криница и др., 20.07.1999. В годы, благоприятные для развития возбудителя, наблюдается высокая степень поражения.

Pseudoperonospora humuli (Miyabe & Takah.) G. W. Wilson (Peronoplasmopara humuli Miyabe & Takah., Plasmopara humuli (Miyabe & Takah.) Sacc., Peronospora humuli (Miyabe & Takah.) Skalický) на листьях humulus lupulus L. в окр. д. Саковщина, Криница, Кутенята, геостанции «Зап. Березина» по террасе среди кустарников, 17.07.2000.

Pseudoperonospora urticae (Lib.) E. S. Salmon & Ware (Peronoplasmopara urticae (Lib. & Berk.) Tr. & O. Sгvul., Peronospora urticae (Lib.) de Bary) на листьях Urtica dioica L. и U. urens L. в окр. д. Кри-ница, 13.07.2000.

Sclerospora graminicola (Sacc.) J. Schröt. нa листьях Setaria viridis (L.) Beauv., на паровом поле, окр. пос. Раков, 04.07.2005.

Семейство Albuginaceae J. Schröt. (cystopaceae A. & P. Jacz.)

Albugo candida var. candida (Pers.) Roussel нa листьях Arabidopsis thaliana (L.) Heynh., паровое поле в окр. д. Калдыки, 17.07.2001� нa листьях Barbarea vulgaris R. Br., Berteroa incana (L.) DC., окр. д. Замостяны, вблизи парового поля, 16.06.2001� нa листьях, стеблях и соцветиях capsella bursa-pastoris (L.) Medik., по обочинам дорог, паровым полям, в посевах и др. местах произрастания. Повсеместно, в течение вегетационного периода. Часто наблюдается массовое и сильное поражение. Возбудитель нередко развивается совместно с Hyaloperonospora parasitica� нa листьях cardamine amara L., c. den-. den-den-tata Schult. и c. pratensis L., окр. д. Калдыки, в ольсе, по обочинам дороги, 10.07.1999� на листьях и цветоносных стеблях cardaminopsis arenosa (L.) Haek, окр. д. Калдыки, 10.07.1999� на листьях и стеблях Descurainia sophia (L.) Webb & Prantl, встречается часто в рудеральных местах произрас-L.) Webb & Prantl, встречается часто в рудеральных местах произрас-.) Webb & Prantl, встречается часто в рудеральных местах произрас-Webb & Prantl, встречается часто в рудеральных местах произрас- & Prantl, встречается часто в рудеральных местах произрас-Prantl, встречается часто в рудеральных местах произрас-, встречается часто в рудеральных местах произрас-тания� нa листьях и стеблях erysimum cheiranthoides L., окр. д. Замостяны, по обочинам дороги, 06.07.2003� на листьях и стеблях lepidium ruderale L., окр. д. Криница у обочины дороги, 02.07.2000� на листьях и стеблях rorippa austriaca (Crantz) Bess. и r. sylvestris (L.) Bess. в окр. д. Замостяны, Кражино, Кутенята, на заливном лугу, 14.07.2000� на листьях, стеблях, цветоносах, чашелистиках и плодах Sisymbrium altissimum L., S. loeselii L. и S. officinale (L.) Scop. в окр. д. Саковщина и Калдыки, по обочинам дороги, 19.07.2001� на листьях и стеблях Thlaspi arvense L., окр. д. Замостяны, 16.05.2000, по паровым полям, отмечается ежегодно и с высокой степенью поражения.

Albugo candida var. macrospora Togashi на листьях Armoracia rusticana P. G. Gaertn., B. Mey. & Scherb., окр. д. Замостяны, вблизи огородов, 19.07.2000� на листьях Brassica napus L., окр. д. За-мостяны, посевы, 17.07.2000� нa листьях B. rapa L., д. Калдыки, 28.07.2004� на листьях raphanus raphanistrum L., окр. д. Криница, по обочинам дороги, 04.09.2002� на листьях raphanus sativus L. и r. sativus L. var. radicula Pers., д. Калдыки, в огородах, 28.07.2004.

Albugo tragopogonis (DC.) S. F. Gray (cystopus tragopogonis (DC.) J. Schröt.) на листьях Artemisia vulgaris L., окр. д. Кражино, на пустыре, 20.04.2001� на листьях Scorzonera humilis L. и Tragopogon dubius Scop., окр. д. Филиппинята, 22.07.1999.

Albugo tragopogonis var. cirsii Cif. & Biga (cystopus tragopogonis var. cirsii Cif. & Biga) на листьях cirsium arvense (L.) Scop., окр. д. Калдыки, на обочине дороги, 19.07.2001.



Беларуси

Wilsoniana bliti (Biv.) Thines (Albugo bliti (Biv.) Kuntze, cystopus bliti (Biv.) Lév.) на листьях Amaranthus retroflexus L. – в различных местах произрастания (рудеральных, сегетальных, обочинам дорог), в течение вегетационного периода. Часто наблюдается массовое поражение. Отмечен в посадках картофеля, окр. д. Замостяны, 08.09.1996.

Заключение. Природно-климатические условия геостанции «Зап. Березина» благоприят-ствуют развитию и перезимовке многих видов фитопатогенных грибов, приносящих значитель-ный ущерб как возделываемым, так и дикорастущим цветковым растениям. Некоторые из них появляются в апреле и сохраняются на питающих растениях до конца вегетационного периода. При проведении дальнейших исследований возможно нахождение и новых интересных видов микромицетов.


Б и л а й В. И1. . Методы экспериментальной микологии. Киев, 1982.Г а п о н е н к о Н. И. Семейство 2. Peronosporaceae Средней Азии и южного Казахстана. Ташкент, 1972. Г е л ю т а В. П., Т и х о н е н к о Ю. Я., Б у р д ю к о в а Л. И., Д у д3. к а И. А. Паразитные грибы степной

зоны Украины. Киев, 1987. Д у д к а И. А., Б у р д ю к о в а Л. И4. . Флора грибов Украины. Киев, 1996.Н о в о т е л ь н о в а Н. С., П ы с т и н а К. А. Флора споровых растений СССР. Т. 11. Грибы (3). Порядок 5.

Peronosporales. Л., 1985. О с и п я н Л. Л. Микофлора Армянской ССР. Т. 1. Пероноспоровые грибы. Ереван, 1967.6. С т а н я в и ч е н е С. Пероноспоровые грибы Прибалтики. Вильнюс, 1984.7. У л ь я н и щ е в В. И. Микофлора Азербайджана. Т. 4. Пероноспоровые грибы. Баку, 1967. 8. Ц в е л е в Н. H. Определитель сосудистых растений Северо-Западной России. СПб., 2000. 9. Ю р к е в и ч И. Д., Г о л о д Д. С., А д е р и х о В. С. Растительность Белоруссии, ее картирование, охрана 10.

и использование. Мн., 1979.K o c h m a n J., M a j e w s k i T. Grzyby (Mycota). 11. T. �Y. Warszawa, 1970.

I. S. hIrIloVIch, N. A. leMeZA

SPECIES STRUCTURE AND DISTRIBUTION OF MICROMYCETES ORDER PERONOSPORALES IN VICINITIES OF GEOSTATION «wEST BEREZINA»

Summary

There were revealed 125 micromycetes species of order Peronosporales belonging to 13 genera 3 families, which parasit-izing on 193 species 125 genera 34 familia of host plants during long-term researches in vicinities of geostation «West Beresina».



Беларуси

36


УДК 631.465

Т. П. МАРчИК

ОКСИДОРЕДУКТАЗНАЯ АКТИВНОСТЬ ДЕРНОВО-КАРБОНАТНЫХ ПОЧВ

Гродненский государственный университет им. Янки Купалы


Введение. Изучение ферментативной активности почв значительно расширяет представле-ния о биохимической составляющей процессов почвообразования, формирования почвенного плодородия и экологической среды в целом. Это определяется тем, что ферментативная актив-ность является показателем, отражающим экологическую ситуацию всей биологической актив-ности почвенных организмов во взаимодействии с абиотическими факторами. Активность раз-личных ферментов в почвах – по существу интегральная характеристика жизнедеятельности всей почвенной биоты.

В настоящей работе изучены закономерности профильного распределения четырех фермен-тативных систем (каталазы, дегидрогеназы, полифенолоксидазы и пероксидазы) дерново-карбонатных почв северо-западного региона Беларуси.

Объекты и методы исследования. В условиях умеренного климата Республики Беларусь при наличии промывного водного режима на карбонатных породах формируются дерново-карбонатные почвы, встречающиеся островками среди зонального типа почв и занимающие око-ло 0,4 % обследованной площади [1]. Обладают наиболее высоким естественным плодородием на территории республики и оцениваются в 80–100 баллов бонитета. Исследования проводились в Гродненском районе (АПК «Свислочь») в полевые сезоны 2002–2003 гг. Объектами изучения являлись почва дерново-карбонатная типичная: типовая пробная площадь (ТПП) № 15 под сея-ным сенокосным лугом – Trifolium pratense + Dactilуs glomerata + Phleum pretense (клевер луго-вой + ежа сборная + тимофеевка луговая) и ТПП № 16 под лесом – Populetum �uercetoso-aegop- �uercetoso-aegop-�uercetoso-aegop--aegop-aegop-odiomosum (осинник дубняково-снытиевый), почва дерново-карбонатная выщелоченная: ТПП № 13 под посевами Brassica napus (рапс посевной) и ТПП № 14 под посевами Medicago sativa (люцерна посевная), почва дерново-карбонатная оподзоленная: ТПП № 11 под посевами Triticale (тритикале озимый) и ТПП № 12 под посевами Vicia sativa + Avena sativa (вико-овсяная смесь). ТПП № 11–14 заложены на пахотных землях, находящихся в соответствующем севообороте, сопро-вождаемом установленными агротехническими мероприятиями. Опытные образцы отбирались из почвенных разрезов по генетическим горизонтам методом конверта. Активность каталазы определяли газометрическим методом [2], дегидрогеназы – методом Ленарда в модификации А. Ш. Галстяна [2], полифенолоксидазы и пероксидазы по Л. А. Карягиной, Н. А. Михайловской [3]. Полученные данные обработаны на персональном компьютере с помощью статистического пакета Statistica for Windows 6.0 в режиме однофакторного дисперсионного и множественного регрессионного анализов.

Результаты и их обсуждение. В обмене веществ и энергии в почве важное место принадле-жит оксидоредуктазам. В основе синтеза гумусовых компонентов почвы лежат окислительно-восстановительные реакции, в которых участвуют соответствующие ферменты. Различные фе-нольные соединения растительных остатков после их окисления при участии оксидаз переходят в биохимически активную форму и в результате реакций конденсации, полимеризации и связы-



Беларуси

37

вания с азотсодержащими соединениями образуют молекулы гуминовых кислот. Участвуют ок-сидоредуктазы в образовании солонцов в аридном климате, оказывают защитное воздействие на почву, разрушая различные ксенобиотики [4,5].

Каталаза – фермент, при участии которого осуществляется разложение пероксида водорода до воды и молекулярного кислорода. Сравнение разновидностей дерново-карбонатных почв по-казывает, что каталазная активность гумусовых горизонтов возрастает в ряду оподзоленные < выщелоченные < типичные и составляет 4,10–5,20 ∼ 3,40–5,16 ∼ 4,55–6,55 см3 О2 на 1г в.-с. п/1 мин соответственно, с максимумом в лесной подстилке – 9,25 см3 О2. Наиболее высокая актив-ность каталазы в типичной дерново-карбонатной почве обуславливается, очевидно, оптималь-ной для работы фермента реакцией среды и сохранением в карбонатных почвах окислительных ферментов в более активном состоянии, чем в выщелоченных почвах. Кроме того, активность окислительных ферментов определяется степенью аэробиозиса в почвах. В изученных дерново-карбонатных почвах коэффициент аэробности (отношение аэробных бактерий к анаэробным) выше в типичном подтипе (↔ 13), чем в выщелоченном (↔ 8) и оподзоленном (↔ 6).

Распределение каталазной активности по профилю носит неравномерный характер и отлича-ется в подтипах дерново-карбонатных почв (рис. 1). В типичных и выщелоченных подтипах об-щей закономерностью является снижение активности вниз по профилю соответственно до 1,35–2,45 см3 О2 в горизонте С, что свидетельствует о наличии в верхних слоях окислительных усло-вий, способствующих активности каталазы. В оподзоленном подтипе профильное распределение каталазной активности приближается к элювиально-иллювиальному типу с увеличением в сред-ней части профиля до 5,20–9,35 см3 О2 и падением в горизонте С до 1,95–2,10 см3 О2, что, на наш взгляд, связано с аналогичным распределением гумуса и почвенных микроорганизмов в этом подтипе [5, 6]. С. А. Абрамян [7] установлено, что более высокой активностью каталазы облада-ют подвижные гумусовые вещества, в частности фульвокислоты, которые легко вымываются из верхних горизонтов, приводя, возможно, к повышению каталазной активности иллювиальных горизонтов оподзоленного подтипа дерново-карбонатных почв (ТПП № 11–12). С другой сторо-ны, повышенная каталазная активность средней части профиля может быть связана с утяжеле-нием гранулометрического состава опосредованно, через большее накопление на поверхности частиц гумуса. Для изученных дерново-карбонатных почв не установлено достоверных прямых парных корреляционных зависимостей активности каталазы от содержания физической глины и гумуса, кроме типичного подтипа (rкаталаза-гумус = 0,85, Р < 0,05), однако однофакторный диспер-сионный анализ показал достоверную высокую степень влияния этих факторов, что косвенно указывает на нелинейный характер зависимостей.

Следует отметить, что в некоторых работах также не выявлено прямых корреляционных связей для многих показателей почвы и активности каталазы. Так, Л. А. Мурдам [8] показала на дерново-карбонатных почвах Эстонии, что каталаза может функционировать независимо от почвенных ми-кроорганизмов. К настоящему времени установлено, что почвенные горизонты обладают запасом неорганических катализаторов и недоокисленных соединений, которые формируют общую каталаз-ную активность почвы. Наибольшей способностью разлагать пероксид водорода обладают нижние горизонты, содержащие железомарганцевые соединения [9]. Изучение ферментативной и общей ка-талазной активности дерново-карбонатных почв северо-запада Беларуси показало, что в верхних го-ризонтах окислительные процессы осуществляются в основном за счет ферментов биологического комплекса, в нижних карбонатных горизонтах значительно возрастает доля абиотического ката-лиза – до 54 % в оподзоленных, 36 % в выщелоченных, 50 % в типичных подтипах.

Дерново-карбонатные почвы северо-западного региона Беларуси относятся к среднеобога-щенным по каталазе [2] и превосходят по активности типичные для Беларуси дерново-подзолистые.

Дегидрогеназная активность рассматривается как индикатор окислительного метаболизма и микробиологической активности почвы, так как дегидрогеназа является исключительно вну-триклеточным ферментом. Дегидрогеназная активность изученных подтипов невысока, среди них несколько выделяется ТПП № 16 под лесным фитоценозом с наиболее интенсивной энзима-тической активностью гумусовых горизонтов – 3,50–4,80 мг ТТФ на 1 г в.-с. п/24 ч. В генетиче-



Беларуси

38

ски сопряженном ряду дерново-карбонатных почв активность дегидрогеназы увеличивается от 1,0 ± 0,1 мг в выщелоченных до 1,7 ± 0,7 мг в оподзоленных и 2,8 ± 0,7 мг ТТФ в типичных. Наибольшая активность типичного подтипа обусловлена более благоприятным водным режи-мом для микроорганизмов-продуцентов дегидрогеназы (rвлажность-дегидрогеназа = 0,45, Р < 0,05), максимальным содержанием гумуса (rгумус-дегидрогеназа = 0,82, Р < 0,05), а также более оптималь-ной реакцией среды. Как установлено И. К. Хабировым с соавт. [10], действие дегидрогеназы осуществляется преимущественно на участках с недостаточным содержанием кислорода и возрас-тает при усилении анаэробности почвы. Сравнение плотности почвы и дегидрогеназной активно-

Рис. 1. Профильное распределение каталазной (в см2 О2, 1 мин / г в.-с. п.) и дегидрогеназной (в мг ТТФ, 24 ч / 10 г в.-с. п.) активности в подтипах дерново-карбонатных почв: 1 – оподзоленные, 2 – выщелоченные, 3 – типичные

1 2 3



Беларуси

39

сти гумусовых горизонтов изученных дерново-карбонатных почв выявило тенденцию увеличе-ния активности в более уплотненных горизонтах, кроме типичного подтипа, однако достоверной прямой корреляции не отмечено, что свидетельствует о более сложном опосредованном влиянии физических свойств почвы на дегидрогеназную активность через изменение условий существо-вания почвенных микроорганизмов. Для изученных дерново-карбонатных почв выявлена тесная положительная зависимость дегидрогеназы от численности и биомассы бактерий (r = 0,78–0,98, Р < 0,05), от длины мицелия и биомассы грибов (r = 0,81–0,98, Р < 0,05), что подтверждает деги-дрогеназную активность в этих почвах преимущественно микробной природы.

Профильное распределение дегидрогеназной активности в изученных почвах обнаруживает одинаковую тенденцию во всех подтипах с уменьшением в средней части профиля до «следо-вых» количеств (0,01–0,05 мг ТТФ) в подстилающей породе (рис. 1) и тесно коррелирует с рас-пределением гумуса (r = 0,76–0,96, Р < 0,05), что подтверждает участие дегидрогеназ в синтезе гумусовых веществ и в трансформации органических соединений ароматического ряда.

По содержанию дегидрогеназы дерново-карбонатные почвы северо-запада Беларуси относятся к среднеобогащенным [2].

Полифенолоксидаза катализирует реакции окисления полифенолов за счет кислорода возду-ха до хинонов, которые в соответствующих условиях конденсируются с аминокислотами и пеп-тидами и образуют первичные молекулы гуминовой кислоты [4].

Наибольшая полифенолоксидазная активность изученных дерново-карбонатных почв отме-чена для лесной подстилки типичного подтипа (1,94 мг 1,4п-бензохинона на 10 г в.-с. п/1 ч). В гумусовых горизонтах активность колеблется в пределах 0,15–0,25 мг 1,4п-бензохинона, по профилю наблюдается резкое падение до 0,01–0,03 мг 1,4п-бензохинона в подстилающей породе (рис. 2), что связано с уменьшением содержания органического вещества и микроорганизмов по профилю. Косвенным подтверждением служит наличие тесной положительной корреляционной зависимости активности полифенолоксидазы с гумусом (r = 0,88–0,97, Р < 0,05) и с биомассой микроорганизмов (r = 0,82–0,89, Р < 0,05). Различия в полифенолоксидазной активности изучен-ных подтипов связаны, по-видимому, не только с разным содержанием органического вещества, но и различной плотностью и влажностью гумусовых горизонтов. Т. А. Щербаковой показано [5], что активность полифенолоксидазы снижается при высокой влажности и недостаточной обе-спеченности кислородом, что подтверждено для изученных подтипов отрицательной парной корреляцией (rполифенолоксидаза-плотность = –0,39 – –0,86, Р < 0,05, rполифенолоксидаза-влажность = – 0,87 – –0,88, Р < 0,05). Необходимо отметить, что значительной полифенолоксидазной активностью характе-ризуются в основном гумусовые горизонты и лесная подстилка, что определяет их роль как глав-ных поставщиков продуктов гумификации в почвенных профиль.

Источником продуцирования полифенолоксидазы в почву являются в основном почвенные грибы и растения, хотя преимущественное значение того или иного источника весьма противо-речиво [4]. В изученных дерново-карбонатных почвах полифенолоксидазная активность обу-словлена в основном деятельностью почвенных микроорганизмов с небольшим преобладанием грибного источника: коэффициент корреляции между активностью фермента и численностью бактерий 0,77–0,86 (Р < 0,05), численностью грибов 0,85–0,88 (Р < 0,05). Однако в типичной дерново-карбонатной почве под лесным фитоценозом возрастает значимость корневых систем как продуцентов полифенолоксидазы и поставщиков органического вещества в нижние горизон-ты, так как наблюдается высокая активность полифенолоксидазы по всему профилю до горизон-та С, где составляет 0,11 мг 1,4п-бензохинона.

Дерново-карбонатные почвы северо-западной части Беларуси характеризуются довольно вы-сокой полифенолоксидазной активностью, что связано с нейтральной реакцией среды, так как оптимум действия лежит в диапазоне 6,3–7,2 и насыщенностью почв основаниями [4, 7].

Пероксидаза катализирует реакции окисления фенольных производных различной природы за счет кислорода, пероксида водорода или других органических перекисей. Показано также, что типичной для этого фермента реакцией является расщепление ароматического кольца, что игра-ет важную роль при распаде циклических аминокислот [4].



Беларуси

40

В результате проведенных исследований нами установлено, что максимальной пероксидаз-ной активностью обладает лесная подстилка типичного подтипа под лесным фитоценозом, где она составляет 0,8 мг 1,4п-бензохинона на 10 г в.-с. п/1 ч., что связано с большим количеством субстрата для трансформации. Активность гумусовых горизонтов намного ниже и изменяется в ряду типичные < выщелоченные < оподзоленные в пределах 0,17–0,35 мг. Наибольшая перок-сидазная активность оподзоленного подтипа обусловлена более кислой реакцией среды, так как наиболее благоприятный диапазон рН до 6,2.

Рис. 2. Профильное распределение полифенолоксидазной и пероксидазной (в мг 1,4п-бензохинона, 1 ч/10 г. в.-с. п.) активности в подтипах дерново-карбонатных почв: 1 – оподзоленные, 2 – выщелоченные, 3 – типичные

1 2 3



Беларуси

41

Распределение пероксидазной активности по профилю (рис. 2) носит одинаковый характер в типичном и выщелоченном подтипах и характеризуется увеличением активности с глубиной до 0,38–0,49 и 0,27–0,57 мг 1,4п-бензохинона соответственно. В оподзоленном подтипе измене-ние происходит более плавно с тенденцией к увеличению в нижних карбонатных горизонтах. С одной стороны, такое распределение пероксидазной активности связано с увеличение доли илистых частиц, способствующих накоплению большего количества внеклеточной пероксидазы при падении биомассы микроорганизмов по профилю, что подтверждается положительной кор-реляционной зависимостью с плотностью почвы r = 0,48 – 0,50 (Р < 0,05). В то же время в фор-мировании пероксидазной активности глубоких горизонтов подтипов дерново-карбонатных почв, скорее всего, кроме прижизненных выделений корней растений и микроорганизмов, уча-стие принимает минеральная матрица почвы.

В ряде работ обнаружена [4, 10] отрицательная связь активности пероксидазы с содержанием органического вещества, для полифенолоксидазы – прямая, что служит индикатором направ-ленности и соотношения процессов превращения гумуса. В исследованных нами дерново-карбонатных почвах выявлена достоверная корреляционная зависимость активности полифено-локсидазы с содержанием гумуса r = 0,88–0,97 (Р < 0,05), для пероксидазы r = –0,50 – –0,65 (Р < 0,05). Поскольку оба процесса – синтез и разложение гумуса – происходят в почве одновре-менно, то его количество определяется соотношением этих двух противоположно направленных процессов, а соотношение активности полифенолоксвидазы к пероксидазе используют как услов-ный коэффициент гумусонакопления. В дерново-карбонатных почвах данный коэффициент воз-растает от оподзоленного к выщелоченному и типичному подтипам и составляет соответственно 51–81 % ∼ 84–90 % ∼ 118–243 %, что указывает на создание наиболее благоприятных условий для гумусонакопления в лесной подстилке и дерново-гумусовых горизонтах типичного подтипа. Увеличение пероксидазной активности и снижение коэффициента гумусонакопления в оподзо-ленном и выщелоченном подтипах свидетельствует об увеличении скорости разложения органи-ческого вещества и активном его потреблении при снижении потенциальной способности к гу-мусонакоплению, а также может являться признаком ухудшения экологической ситуации среды и возрастания в биохимических превращениях роли фенольных соединений.

Генетическая индивидуальность проявления ферментативной активности почв определяется различными экологическими факторами, специфика влияния которых зависит как от условий почвообразования, так и природы самих ферментных систем. Статистический анализ позволил выявить значения отдельных экологических параметров, их взаимообусловленный эффект и установить доминанты, контролирующие профильное распределение энзиматической актив-ности дерново-карбонатных почв северо-запада Беларуси.

Результаты дисперсионного анализа показали, что влияние свойств почвы на активность изученных ферментов достаточно стабильное. В типичных дерново-карбонатных почвах боль-шинство изученных факторов оказывает аналогичное влияние на ферментативную активность почвы (87,5–99,8 %, Р < 0,05), тогда как в выщелоченных и оподзоленных почвах влияние факторов более дифференцировано, при этом данные почвы сходны по степени влияния фак-торов на энзиматическую активность (табл. 1). Стабильное доминирующее положительное значение вне зависимости от подтипа имеет почвенная биота. В то же время достаточно высо-кий уровень (91–99 %, Р < 0,05) влияния содержания гумуса характерен для дерново-карбонатных типичных, тогда как для остальных почв степень влияния снижается до 57–80 % при сохранении положительной взаимосвязи. Выявлена обратная корреляция между содержа-нием физической глины, реакцией среды и ферментативной активностью почвы, что, на наш взгляд, связано с закономерностями их профильного распределения. Отмечено изменение вектора влияния влажности почвы на изученные ферменты: в интенсивно используемых почвах взаимосвязь отрицательная, тогда как в подверженных меньшей трансформации типичных дерново-карбонатных – положительная.

Установлено, что на каталазную активность во всех разновидностях изученных почв фор-мирующее значение оказывают содержание физической глины и биомасса микробиоты.



Беларуси

42

Дегидрогеназа и полифенолоксидаза имеют сходную зависимость на фоне высокого влияния уровня увлажнения и содержания гумуса, что подтверждает мнение о взаимосвязи данных фер-ментов с водным режимом и процессами гумусообразования.

Т а б л и ц а 1. Зависимости профильного распределения ферментативной активности дерново-карбонатных почв от эколого-эдафических факторов

Параметр Содержание гумуса

Содержание физической глины Реакция среды Влажность Биомасса

микробиоты

Дерново-карбонатные типичныеКаталаза η2 ± mη2 93,22 ± 1,43 96,40 ± 1,58 77,12 ± 4, 82 96,40 ± 1,58 96,40 ± 1,58

F 65,26 61,21 16,01 61,21 61,21p 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00r 0,85* –0,92* –0,77* 0,48* 0,96*

Дегидрогеназа η2 ± mη2 98,35 ± 0,35 98,50 ± 0,66 95,22 ± 1,01 98,50 ± 0,66 98,50 ± 0,66F 284,47 149,63 94,66 149,63 149,63p 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00r 0,82* –0,92* –0,87* 0,45* 0,96*

Полифенолоксидаза η2 ± mη2 98,97 ± 0,22 87,50 ± 5,47 47,84 ± 10,48 87,50 ± 5,47 87,50 ± 5,47F 448,10 98,47 4,36 98,47 98,47p 0,00 0,00 0,01 0,00 0,00r 0,97* –0,92* –0,54* 0,87* 0,75*

Пероксидаза η2 ± mη2 91,52 ± 1,79 97,24 ± 1,21 41,57 ± 12,3 97,24 ± 1,21 97,24 ± 1,21F 51,17 79,82 3,38 79,82 79,82p 0,00 0,00 0,03 0,00 0,00r 0,66* –0,47* –0,10* 0,93* 0,19Дерново-карбонатные выщелоченные и оподзоленные

Каталаза η2 ± mη2 – 91,38 ± 8,04 29,42 ± 5,23 47,62 ± 16,67 92,30 ± 3,47F – 11,36 5,62 2,86 26,63p – 0,00 0,01 0,03 0,00r – –0,39* –0,63* 0,13 – 0,35

Дегидрогеназа η2 ± mη2 77,02 ± 4,79 86,28 ± 12,8 54,05 ± 3,41 71,56 ± 9,05 94,65 ± 2,41F 16,09 6,74 15,88 7,91 39,32p 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00r 0,76*–0,96* –0,78* – –0,92* –0,70* – –0,81* –0,73* – –0,74* 0,81*–0,98*

Полифенолоксидаза η2 ± mη2 80,34 ± 4,09 93,91 ± 6,09 64,49 ± 2,63 64,17 ± 11,4 93,15 ± 3,09F 19,60 16,54 24,51 5,63 30,20p 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00r 0,88* –0,84* –0,72* –0,88* 0,83*–0,88*

Пероксидаза η2 ± mη2 57,61 ± 8,83 – – – 94,24 ± 2,59F 6,52 – – – 36,31p 0,00 – – – 0,00r –0,50*– –0,65* 0,33 –0,61* – –0,49*

Пероксидазная активность в типичных дерново-карбонатных почвах регулируется всеми анализируемыми нами факторами, тогда как в трансформируемых (оподзоленных и выщелочен-ных) отмечена достоверная связь только с реакцией среды, почвенной биотой и содержанием гумуса. При этом вектор взаимосвязи пероксидазы с содержанием гумуса в типичном подтипе прямо противоположен вектору в остальных подтипах, что подтверждает мнение исследовате-лей о двойственном влиянии пероксидазы на процессы гумификации и минерализации органи-ческого вещества в зависимости от степени трансформации почвы и ее типологии.

Результаты регрессионного анализа установили зависимость ферментативной активности от параметров почвы. Для дерново-карбонатных почв разработаны регрессионные модели зависи-мости ферментативной активности, куда вошли наиболее значимые показатели физических и химических свойств почв (табл. 2, 3). Адекватность полученных уравнений подтверждена вы-



Беларуси

43

Т а

б л

и ц

а 2

. Ре

грес

сион

ные

мод

ели

зави

сим

ости

фер

мен

тати

вной

акт

ивно

сти

дерн

ово-

карб

онат

ных

почв

от

соде

ржан

ия б

иоге

нны

х эл

емен

тов

Под

тип

Ура

внен

ие р

егре

ссии

R2

p

Опо

дзол

енны

еК

атал

аза

= 3,

338

+ 1

1,32

7 N

общ

+ 0

,627

NЛ

-Г –

17,

683

Р общ

–0,

0015

Р2О

5 – 0

,052

К2О

0,67

0,00

Дег

идро

гена

за = –

0,91

3 –

1,33

2 N

общ

+ 0

,135

NЛ

-Г +

2,1

31 Р

общ

+ 0

,051

Р2О

5 + 0

,009

К2О

0,83

0,00

Пол

ифен

олок

сида

за = 0

,035

+ 0

,324

Nоб

щ +

0,0

096

NЛ

-Г –

0,6

24 Р

общ

+ 0,

004

Р 2О

5 + 0

,000

3 К

2О0,

810,

00П

ерок

сида

за = 0

,560

– 1

,338

Nоб

щ +

0,0

21 N

Л-Г

– 1

,106

Роб

щ +

0,0

014

Р 2О

5 – 0

,000

5 К

2О0,

460,

01*1

0–1

Вы

щел

очен

ые

Кат

алаз

а =

1,07

9 +

12,

516

Nоб

щ –

0,2

12 N

Л-Г

16,

431

Р общ

+ 0

,003

Р2О

5 + 0

,079

К2О

0,67

0,02

Дег

идро

гена

за = –

0,36

8 +

0,0

83 N

общ

– 0

,035

NЛ

-Г +

0,3

296

Р общ

+ 0

,351

Р2О

5 + 0

,000

9 К

2О0,

960,

00П

олиф

енол

окси

даза

= 0

,031

+ 0

,427

Nоб

щ –

0,0

18 N

Л-Г

– 0

,534

Роб

щ +

0,0

05 Р

2О5 +

0,0

02 К

2О0,

970,

00Ти

пичн

ые

Кат

алаз

а =

–2,4

47 +

3,9

78 N

общ

– 0

,183

NЛ

-Г +

25,

058

Р общ

+ 0

,129

Р2О

5 + 0

,02

К2О

0,95

0,00

Дег

идро

гена

за = 0

,482

– 1

,062

Nоб

щ +

0,11

7 N

Л-Г

– 6

,533

Роб

щ +

0,0

96 Р

2О5 –

0,0

001

К2О

0,98

0,00

Пол

ифен

олок

сида

за = –

0,04

9 +

2,5

78 N

общ

– 0

,038

NЛ

-Г +

0,6

32 Р

общ

+ 0

,002

Р2О

5 – 0

,010

К2О

0,98

0,00

Пер

окси

даза

= 0

,574

+ 0

,678

Nоб

щ –

0,0

02 N

Л-Г

– 1

,862

Роб

щ –

0,0

14 Р

2О5 +

0,0

033

К2О

0,94

0,00

П р

и м

е ч

а н

и е

. Nоб

щ –

сод

ерж

ание

общ

его

азот

а, %

� NЛ

-Г –

сод

ерж

ание

лег

коги

дрол

изуе

мого

азо

та, м

г/кг

� Роб

щ –

сод

ерж

ание

общ

его

фос

фор

а, %

� Р 2

О5

– со

держ

ание

под

виж

ного

фос

фор

а, м

г/кг

� К2О

– с

одер

жан

ие п

одви

жно

го к

алия

, мг/

кг.

Т а

б л

и ц

а 3

. Ре

грес

сион

ные

мод

ели

зави

сим

ости

фер

мен

тати

вной

акт

ивно

сти

дерн

ово-

карб

онат

ных

почв

от

физ

ико-

хим

ичес

ких

свой

ств

почв

ы

Под

тип

Ура

внен

ие р

егре

ссии

R2

p

Опо

дзол

енны

еК

атал

аза

= 14

,629

+ 0

,139

y –

3,16

3 d

– 4,

385

z +

0,9

65 w

0,67

0,00

Дег

идро

гена

за = 9

,968

+ 0

,010

y –

2,1

29 d

– 0

,789

z –

0,0

63 w

0,71

0,00

Пол

ифен

олок

сида

за = 0

,076

– 0

,002

y –

0,0

32 d

– 0

,092

z +

0,0

07 w

0,74

0,00

Вы

щел

очен

ные

Дег

идро

гена

за = 5

,131

– 0

,103

y +

0,1

37 d

– 0

,168

z –

0,02

5 w

0,86

0,00

Пол

ифен

олок

сида

за = 1

,039

– 0

,005

y–

0,10

6 d

– 0,

052

z –

0,01

2 w

0,90

0,00

Типи

чны

еК

атал

аза

= 35

,245

– 0

,413

y+

5,78

3 d

– 3,

608

z –

0,10

2 w

0,95

0,00

Дег

идро

гена

за = 2

0,86

2 –

0,13

1 y

– 0,

701

d –

1,80

9 z

– 0,

107

w0,

940,

00

Пол

ифен

олок

сида

за = –

3,99

2 –

0,03

9 y

– 0,

302

d +

0,6

66 z

+ 0

,046

w0,

960,

00

Пер

окси

даза

= –

1,67

6 +

0,0

09 y

– 0

,158

d +

0, 1

234

z +

0,0

61 w

0,91

0,00

П р

и м

е ч

а н

и е

. y–

соде

ржан

ие ф

изич

еско

й гл

ины

, %� d

– п

лотн

ость

, см3 /г

� z –

обм

енна

я ки

слот

ност

ь� w

– в

лаж

ност

ь, %

.



Беларуси

сокими значениями критериев качества моделей регрессии (R2 = 0,67 – 0,99). Наиболее сильная зависимость от изученных параметров нами отмечена для типичных дерново-карбонатных почв (91–99 %). В оподзоленных и выщелоченных почвах коэффициент детерминирования регрессион-ных уравнений снижается и для некоторых ферментов достоверные взаимосвязи не выявлены.

Заключение. Проведенные нами исследования дерново-карбонатных почв северо-запада Беларуси позволили установить уровень активности основных окислительно-восстановительных ферментов в условиях, неосложненных экологическими нарушениями состояния окружающей среды для типичного современного уровня использования природных ресурсов (лесной массив, луговое и полевое землепользование).

Для изученных дерново-карбонатных почв выявлен высокий уровень активности оксидоре-дуктаз. Специфичность почвенных процессов в отдельных горизонтах почвы, их генетическая природа создает профильное разнообразие ферментативной активности. В верхних горизонтах установлен наиболее высокий уровень, что тесно связано с большей обеспеченностью гумусом, богатством микробиоты и экстрацеллюлярной деятельностью корневых систем. В минеральных горизонтах дерново-карбонатных почв на фоне снижения оксидоредуктазной активности из группы рассматриваемых ферментов выделяются пероксидаза и каталаза, показывающие обрат-ную картину: наблюдается увеличение их общей активности в биологически менее активных слоях почвы.

В разных подтипах дерново-карбонатных почв установлена близость по характеристикам ферментативной активности, что отражает их генетическое сходство. Определенную роль, на-блюдаемую в разнообразии ферментативных реакций между почвенными разновидностями, кроме гумусового состояния и содержания микроорганизмов, играет выщелоченность профиля и, как следствие, изменение в связи с этим реакции среды.

Полученные результаты подтверждают многофункциональный характер формирования фер-ментативного потенциала почвы, его различия в разных почвах и позволяют выразить эти связи количественными характеристиками.


С м е я н Н. И. Классификация, диагностика и ситематический список почв Беларуси. Мн., 2007. 1. Методы почвенной микробиологии и биохимии/ Под ред. Д. Г. Звягинцева. М., 1991. 2. К а р а г і н а Л. А., М і х а й л о ў с к а я Н. А. // Весці АН БССР. Сер. біял. навук. 1986. № 2. С. 40–41.3. Г у л ь к о А. Е., Х а з и е в Ф. Х. // Почвоведение. 1992. № 11. С. 55–67.4. Щ е р б а к о в а Т. А. Ферментативная активность почв и трансформация органического вещества. Мн., 1983. 5. М а р ч и к Т. П., Е ф р е м о в А. Л. // Веснiк ГрДУ. 2008. № 3. С. 161–168.6. А б р а м я н7. С. А. Природа регуляции ферментативных процессов в почве. М., 1990. М у р д а м Л. А. Динамика микробиологических процессов и ферментативной активности в связи с транс-8.

формацией азота в почве: Автореф. дис. … канд. биол. наук. Мн., 1982.Т у л ь с к а я Е. М., З в я г и н ц е в Д. Г.// Почвоведение. 1980. № 1. С. 90–97.9. Х а б и р о в И. К. // Экологические условия и ферментативная активность почв: Сб. ст. Уфа, 1979. С. 99–111.10.

T. P. MArchIK

THE OXIDOREDUKTAZE ACTIVITIES OF RENDZINA SOIL OF BELARUS

Summary

Revealled high level katalase, degidrogena, polifenoloxidase and peroxidases to activities on profile of rendzina soils. �n difference between subrange, except the contentses humus and microorganism, has importance leached profile and change to relationship from this reactions of the ambience. With reduction of the ferments activities the stand out in lower horizon peroxidase and каталаза, pointing to increase their general activity in biologically more active layer of ground.. For studied ground is designed models to plural regression, founded on using physical and chemical features of rendzina soil, forecasting contents and potential spares ferments, defining directivity of the biochemical processes.



Беларуси

45


УДК 577.15.086.83

о. В. МолчАН, С. Н. РоМАШКо, М. А. КЕНьКоВА, В. М. ЮРИН

ИММОБИЛИЗАЦИЯ ПРОТОПЛАСТОВ МЕЗОФИЛЛА ЛИСТА CATHARANTHUS ROSEUS


(Поступила в редакцию 03. 06. 2010)

Введение. Фармакологическая ценность катарантуса розового (catharanthus roseus (L.) G. Don) обусловлена высоким содержанием винбластина и винкристина – алкалоидов индольно-го ряда, обладающих противоопухолевой активностью [1]. Сырье катарантуса используют для получения препаратов, применяемых при лимфогранулематозе, гематосаркомах и других онколо-гических заболеваниях. Данный вид растений является ценным источником сырья для фармаколо-гической промышленности, но на территории Беларуси может произрастать только в контроли-руемых условиях (оранжерейной культуре, культуре клеток и тканей). Однако синтез вторичных метаболитов в растениях катарантуса розового при таких способах культивирования находится на более низком уровне по сравнению с дикорастущим растительным организмом [2]. Поэтому особый интерес представляет разработка биотехнологических приемов, позволяющих стимули-ровать процессы биосинтеза. Один из таких приемов – иммобилизация, часто приводящая к сверхсинтезу и способствующая экскреции биологически активных соединений [3–5].

В подавляющем большинстве случаев иммобилизуют суспензионные культуры раститель-ных клеток. Исследованию физиологических характеристик иммобилизованных протопластов посвящены лишь единичные работы [6, 7]. Возможно, это обусловлено методическими трудно-стями, связанными с получением интактных протопластов и сохранением их жизнеспособности в процессе иммобилизации. Тем не менее протопласты являются перспективным объектом иссле-дования, поскольку в отличие от недифференцированных клеток культуры содержат весь необ-ходимый аппарат биосинтеза вторичных метаболитов [8]. Таким образом, биосинтетические процессы в культивируемых иммобилизованных протопластах могут быть близки к соответ-ствующим процессам в клетках in vivo. Разработка методов иммобилизации и культивирования протопластов позволит использовать их для изучения биосинтеза тех продуктов вторичного ме-таболизма, которые зачастую не определяются в клетках каллусной и суспензионной культуры.

Цель работы – определение условий выделения и иммобилизации интактных протопластов мезофилла листа катарантуса розового в асептических условиях, а также изучение влияния им-мобилизации на содержание фотосинтетических пигментов и алкалоидов в протопластах.

Объекты и методы исследования. Объектом исследования служили 6-месячные растения катарантуса розового в фазе цветения, выращенные при температуре 25 °С и 16-часовом фото-периоде. Листья стерилизовали, удаляли эпидермис и инкубировали в стерильном растворе (200 мМ маннита, 50 мМ глицина, 2,5 мМ CaCl2, 30 мМ Mes, рН 5,6), содержащем пектиназу и целлюлазу в различных концентрациях. Полученную суспензию протопластов фильтровали через нейлоновый фильтр и центрифугировали (100 g, 10 мин). Осадок ресуспензировали в среде 1 (400 мМ маннита, 5 мМ MgCl2, 0,5 мМ ЭГТА, 10 мМ HEPES, рН 7,5) с последующим центрифу-HEPES, рН 7,5) с последующим центрифу-, рН 7,5) с последующим центрифу-гированием (100 g, 10 мин). Осадок ресуспендировали в 5 мл среды 2 (600 мМ сахарозы, 100 мМ маннита, 2 мм МgCl2, 20 мМ Трис-Mes, рН 7,5), на которую последовательно наслаивали 2 мл среды 3 (500 мМ сахарозы, 100 мМ маннита, 2 мм МgCl2, 20 мМ Трис-Mes, рН 7,5) и 1 мл среды 1.



Беларуси

46

После центрифугирования (100 g, 10 мин) фракцию очищенных протопластов отбирали на гра-g, 10 мин) фракцию очищенных протопластов отбирали на гра-, 10 мин) фракцию очищенных протопластов отбирали на гра-нице сред 1 и 2, разбавляли средой 1 и использовали для иммобилизации. Подсчет протопластов и оценку их жизнеспособности проводили в камере Горяева по стандартной методике с исполь-зованием метиленового синего [8].

Для иммобилизации полученную суспензию протопластов смешивали со средой 4 (100 мМ маннита, 0,5 мМ ЭГТА, 10 мМ HEPES, 3 % альгината натрия, рН 7,5), в соотношении 1:2 (v/v) и по капле выдавливали через стерильный инъектор в среду 5 (100 мМ CaCl2, 3 мМ Mes, 400 мМ маннита, pH 5,6). После стабилизации в течение 30 мин гранулы трижды промывали средой Мурасиге и Скуга (MS-средой) [9], содержащей 400 мМ маннита, 2 % сахарозы и помещали в MS-среду, содержащую 400 мМ маннита, 2 % сахарозы, 0,2 мг/л кинетина, 0,1 мг/л нафтилуксус-MS-среду, содержащую 400 мМ маннита, 2 % сахарозы, 0,2 мг/л кинетина, 0,1 мг/л нафтилуксус--среду, содержащую 400 мМ маннита, 2 % сахарозы, 0,2 мг/л кинетина, 0,1 мг/л нафтилуксус-ной кислоты для культивирования. Иммобилизованные протопласты культивировали в условиях периодичного освещения (трижды по 1 ч в течение суток) стационарно либо при перемешивании с использованием орбитального шейкера (120 об/мин). Экстракцию и определение содержания

фотосинтетических пигментов проводили по стан-дартной методике [10]. Определение суммы алкалои-дов проводили по методу Endo et al. [11].

Результаты и их обсуждение. оптимизация условий выделения протопластов. В соответствии с требованиями к получению иммобилизованных си-стем клеток растений [12] на первом этапе работы необходимо было выделить суспензию интактных жизнеспособных протопластов, характеризующихся высоким уровнем содержания алкалоидов индольно-го ряда.

Выделение протопластов возможно из тканей различных органов растения (листа, стебля, корней, плодов, клубней), а также из клеток культуры. Чаще всего работают с протопластами мезофилла листа, которые обладают высокой способностью к разви-тию in vitro [8]. Разработка процедуры выделения протопластов имеет особое значение, поскольку для исследований необходимо получить большое коли-чество (106–107) интактных протопластов из мини-мального количества растительной ткани. В нашей работе был протестирован ряд параметров, влияю-щих на выход интактных протопластов мезофилла листа катарантуса розового.

Важным параметром является концентрация ис-пользуемых ферментов, которая обычно зависит от вида растения и типа ткани. В данной работе исследо-вали зависимость выхода протопластов от концентра-ции целлюлазы (рис. 1, А). Наибольшее количество протопластов после 3 ч инкубации было выделено при использовании целлюлазы в концентрации 4 и 3% – 3,75 и 1,25 млн/мл соответственно. Однако количество поврежденных протопластов при этом превышало количество интактных. Таким образом, использование целлюлазы в высоких концентрациях приводило к разрушению значительного количества выделившихся протопластов. При инкубации ткани листа в растворе 1%-ной целлюлазы концентрация протопластов в суспензии составила только 5 тыс/мл.

Рис. 1. Влияние концентрации целлюлазы (A), времени инкубации в растворе ферментов (Б) и температуры (В) на выход протопластов из 4 г ткани листа: 1 – 1 %, 2 – 2, 3 – 3, 4 – 4 %, 26 °С, 3 ч (А)� 1 – 3 ч, 2 – 16 ч, 2%-ная целлюлаза, 26 °С (Б)�

1 – 10 °С, 2 – 26 °С, 2%-ная целлюлаза, 16 ч (В)



Беларуси

47

Считается, что суспензия изолированных протопластов может быть использована в качестве объекта исследования в том случае, если содержание интактных протопластов превышает 75 %. Данное требование выполняется при выделении протопластов в растворе 2%-ной целлюлазы, поэтому именно такая концентрация была использована для дальнейших экспериментов.

Была исследована также зависимость выхода протопластов от времени инкубации (рис. 1, Б). Длительность периода инкубации ткани в растворе ферментов при выделении протопластов за-висит от состояния ткани, типа и концентрации ферментов, рН, осмотического давления, меха-нических условий инкубации и др. Например, длительная инкубация с использованием эффек-тивных ферментов не всегда благоприятна, так как они могут быть токсичными. На рис. 1, Б видно, что максимальное количество протопластов (10,2 млн/мл) было получено после 16-часо-вой инкубации в ферментном растворе. Общее количество протопластов было почти в 20 раз выше, чем при инкубации в течение 3 ч (0,5 млн/мл). Количество интактных также было значи-тельно выше при 16-часовой инкубации. На рис. 1, Б также видно, что увеличение времени инку-бации приводит к разрушению выделившихся протопластов – снижается соотношение интакт-ных и поврежденных.

Возможно, что к уменьшению интенсивности деструктивных процессов приведет снижение температуры инкубации. Поэтому далее была исследована зависимость выхода протопластов от температуры (рис. 1, В). Общепризнанно, что температура инкубации ткани в ферментном рас-творе не должна превышать 35 °С. В случае чувствительных систем выделение протопластов проводят при низкой температуре (8–15 °С). На рис. 1, В видно, инкубация при 10 °С является оптимальной – общий выход протопластов соста-вил 30 млн/мл, при этом более 20 млн оставались интактными.

Оптимизация процесса выделения позволила получить достаточно высокие показатели выхода протопластов мезофилла листа катарантуса – в среднем 5–7 млн/г ткани. Таким образом, была получена суспензия с высокими концентрацией и соотношением интактных и поврежденных прото-пластов.

Иммобилизация протопластов. Следующим этапом являлся подбор соответствующего метода иммобилизации и условий культивирования, при которых поддерживаются жизнеспособность про-топластов и уровень биосинтетических процессов. Было установлено, что при использовании для им-мобилизации 3%-ного альгината натрия и 100 мМ хлорида кальция гранулы сохраняли механиче-скую прочность, а протопласты оставались ин-тактными. Исследовано также влияние условий культивирования на физиологическое состояние иммобилизованных протопластов, характеризуе-мое по приросту биомассы и содержанию фото-синтетических пигментов.

На рис. 2 видно, что на 7-е сутки инкубации наблюдался прирост сухой массы на 23–26 %, при-чем при инкубации в стационарных условиях при-рост был несколько выше, чем в условиях перемеши-вания. Следует отметить, что, согласно литературным данным, при иммобилизации клеток суспензион-ных культур обычно наблюдают замедление ро-стовых процессов и, соответственно, прироста

Рис. 2. Влияние режимов инкубации на прирост сухой массы (А), содержание хлорофилла а (Б) и со-держание хлорофилла b (В) в иммобилизованных

протопластах в течение 7 сут



Беларуси

48

биомассы [5]. Однако в большинстве случаев иммобилизуют клетки на стационарной фазе ро-ста. Возможно, что при инкубации культуры протопластов уже на вторые-третие сутки после их выделения и помещения в среду инкубации начинается деление протопластов, образование кле-точной стенки, что сопровождается стимуляцией биосинтетических процессов [8].

Физиологическое состояние иммобилизованных протопластов характеризовали по содержа-нию основных фотосинтетических пигментов – хлорофиллов a и b (рис. 2, Б, В). При инкубиро-вании протопластов на 7-е сутки наблюдалось увеличение содержания хлорофиллов а и b. Причем рост содержания хлорофилла b был значительным – почти на 50 %. Известно, что свет низкой интенсивности стабилизирует структуру фотосинтетических мембран и функциональ-ную активность хлоропластов при ряде стрессовых воздействий (гипертермии, засухе). Возможно, такую же роль играет низкое освещение на начальных этапах иммобилизации про-топластов.

В любом случае прирост биомассы и увеличение содержания фотосинтетических пигментов может свидетельствовать как о сохранении жизнеспособности и включении процессов адапта-ции к условиям низкой интенсивности освещения, так и о том, что в протопластах протекают процессы биосинтеза.

определение содержания алкалоидов. Было установлено, что содержание алкалоидов в им-мобилизованных протопластах катарантуса розового в течение первых суток инкубации сравни-мо с содержанием алкалоидов в протопластах в суспензии и составляет 70–90 мг/г сухой массы (рис. 3, А). Затем на 2-е сутки инкубации наблюдается снижение содержания алкалоидов до 12–

15 мг/г сухой массы. Возможно, такое снижение обусловлено перестройкой метаболизма клеток, связанной как с регенерацией клеточной стенки и делением протопластов, так и с процессами адаптации к условиям иммобилизации. Даль-нейшая инкубация иммобилизованных клеток приводила к росту содержания алкалоидов. Кроме того, было показано, что в условиях перемешива-ния содержание алкалоидов в иммобилизованных протопластах выше и составляет 40–45 мг/г сухой массы, в то время как в стационарных условиях – 20–25 мг/г сухой массы (рис. 2, Б).

Экскреция алкалоидов. Проведенные исследова-ния позволили установить, что на 7-е сутки инкуба-ции иммобилизованных протопластов наблюдает-ся экскреция алкалоидов в среду культивирования (рис. 3, В), причем в стационарных условиях выход алкалоидов выше и составляет 0,8–1,2 мг/мл.

Заключение. Оптимизация процесса выделе-ния позволила получить для иммобилизации су-спензию протопластов мезофилла листа катаран-туса розового с высоким содержанием интактных протопластов. Выход протопластов составил в сред-нем 5–7 млн/г ткани. Из опубликованных в лите-ратуре наивысшим является показатель 0,5–1 млн протопластов мезофилла листа катарантуса розо-вого на 1 г ткани [6].

При инкубации протопластов, иммобилизо-ванных включением в пространственную струк-туру гранул альгината кальция, на 7-е сутки был зарегистрирован прирост сухой массы и увеличе-ние содержания фотосинтетических пигментов.

Рис. 3. Влияние времени (А) и режимов инкубации (Б) на содержание алкалоидов в иммобилизованных протопластах. Влияние режимов инкубации на

содержание алкалоидов в среде инкубации (В)



Беларуси

На начальных этапах инкубации наблюдалось некоторое снижение содержания алкалоидов в иммобилизованных протопластах. Дальнейшая инкубация приводила к увеличению содержа-ния алкалоидов. При инкубации в стационарных условиях более высоким было содержание ал-калоидов в иммобилизованных протопластах, а с использованием шейкера – более высокий уро-вень экскреции алкалоидов в среду культивирования.


E l - S a y e d М., V e r p o o r t e R. // Phytochem. Rev. 2007. Vol. 6. P. 277–305.1. V e r p o o r t e R., C o n t i n A., M e m e l i n k J. // Phytochem. Rev. 2002. Vol. 1. P. 13–25.2. K n o r r D., M i a z g a S., T e u t o n i c o R. // Food Technol. 1985. Vol. 39, № 10. Р. 135–140.3. С o l l i n H. A. // Plant Growth Regulation. 2001. Vol. 34. P. 119–134.4. Z i y a d - M o h a m m e d M. T., S c r a g g A. H. // Method in molecular biology. 1990. Vol. 6. P. 513–536.5. N o b u a k i M. // Biotechnology Letters. 2003. Vol. 25. P. 1687–1693.6. R o g e r D., D a v i d A., D a v i d H. // Plant Physiology. 1996. Vol. 112. P. 119–1199.7. Б о л в е л л Г. П. // Биотехнология растений: культура клеток М., 1989.8. M u r a s h i g e T., S k o o g F. A. // Physiol. Plant. 1962. Vol. 48. P. 473–497.9. L i c h t e n t h a l e r H. K. // Methods of Enzymology. 1987. Vol.148. P. 331–382.10. E n d o Т., G o o d b o d y A., M i s a w a M. // Planta Med. 1987. Vol. 53. P. 479–482.11. H a l d i m a n n D., B r o d e l i u s P. // Phytochemistry. 1987. Vol. 26. P. 1431–1434.12.

o. V. MolchAN, S. N. roMAShKo, M. A. KeNKoVA, V. M. yUrIN

IMMOBILIZATION OF CATHARANTHUS ROSEUS LEAF MESOPHYLL PROTOPLASTS

Summary

�mmobilized protoplasts are alternative sources of pharmacologically important secondary metabolities production. We study the yield of leaves mesophyll protoplasts in dependent on cellulase concentration, time and temperature of isolation medium. The influence of cultivation conditions on the immobilized protoplasts physiological status (increase of biomass and chlorophyll content) was studied. Total alkaloid content was also determined. According to our experimental dates it is possible to determine conditions of direct stimulation and excretion of indole alkaloid in immobilized protoplasts of catharanthus roseus plants.



Беларуси

50


УДК 631.52:081:635.544.4

о. А. оРлоВСКАЯ, л. В. КоРЕНь, л. В. ХоТЫлЕВА

ЦИТОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГИБРИДОВ ПШЕНИЦЫ, СОЗДАННЫХ ПРИ ОТДАЛЕННОЙ ГИБРИДИЗАЦИИ В ТРИБЕ ТRITICEAE

Институт генетики и цитологии НАН Беларуси, Минск


Введение. Современная стратегия селекции пшеницы направлена на повышение устойчивости сортов к абиотическим и биотическим стрессам при поддержании высокого уровня урожайно-сти и качества продукции. Для решения этой задачи все чаще привлекается генофонд дикора-стущих сородичей пшеницы, которые несут гены, детерминирующие многие хозяйственно цен-ные признаки [1–3]. Так, тетраплоидные виды рода Triticum (T. dicoccoides, T. dicoccum, T. persicum, T. polonicum, T. turgidum, AuB) малотребовательны к условиям произрастания, невосприимчивы ко многим заболеваниям, отличаются высоким содержанием белка в зерне (до 26,9 %) и хороши-ми физическими свойствами клейковины [4]. Пшеница спельта (T. spelta L., AuBD) – древний, почти исчезнувший из культуры вид также обладает рядом полезных признаков: неприхотливо-стью к условиям возделывания, устойчивостью к избыточному увлажнению, а мука из спельты пригодна для изготовления кондитерских изделий [5]. T. kiharae (AbGD) представляет собой гекса-) представляет собой гекса-плоидный вид, выделенный из амфидиплоида T. timopheevii × Ae. taushii. Этот вид является гомо-логом T. spelta и имеет в своем генотипе все гены иммунитета, характерные для T. timopheevii. Все эти свойства видов рода Triticum делают их ценным исходным материалом для селекции мягкой пшеницы. С целью создания качественно новых форм пшеницы нами были получены гибриды при скрещивании дикорастущих видов рода Triticum с сортами мягкой пшеницы T. aestivum [6] и оце-нена их цитологическая стабильность путем анализа поведения хромосом в мейозе у гибридов F2.

Материалы и методы исследования. Материалом для исследования послужили сорта мяг-кой пшеницы T. aestivum, 2n = 42 (Фестивальная, Белорусская 80, Саратовская 29, Ростань, Чайниз Спринг, Рассвет, Тома, Дарья) и виды рода Triticum разного уровня плоидности: диплоидный вид T. monococcum, 2n = 14, тетраплоидные виды (T. persicum, T. dicoccum, T. dicoccoides, T. dicoccoides К5199, T. polonicum, T. turgidum, 2n = 28), гексаплоидные виды (T. spelta К1731, T. kiharae, 2n = 42). Получены гибриды по 45 комбинациям скрещивания (из них 18 – прямых, где в качестве материн-ского компонента использовали сородичей мягкой пшеницы и 27 – обратных, где они служили опылителем). Виды рода Triticum выступали как в роли материнского, так и отцовского компо-нентов скрещивания, так как успех межвидовой гибридизации зависит не только от видов, вовле-каемых в гибридизацию, но и от направления скрещивания [7].

Процесс конъюгации хромосом гибридов F2 анализировали у отдельных образцов пяти комби-наций скрещивания. Изучение микроспорогенеза проводили на временных давленых препаратах. Колосья извлекали до выхода из листового влагалища, чтобы уловить все стадии мейоза, и фикси-ровали их в смеси этанол-уксусной кислоты (3:1). Через сутки после фиксации материал переводи-ли в 70%-ный спирт, где он хранился до анализа. В качестве красителя использовали 2%-ный аце-тоорсеин. Для характеристики каждого образца изучали по 30 пластинок метафазы � и по 50 пластинок следующих стадий мейоза: анафазы � и ��, диад, метафазы ��, тетрад. Исследование пре-паратов проводили на микроскопах МБС-10 и Amplival (Zeiss) c объективом Апохромат 100х.

Результаты и их обсуждение. С целью обогащения и улучшения генофонда Triticum aestivum в скрещивания с сортами мягкой пшеницы были привлечены дикорастущие виды рода Triticum. Проведено 45 комбинаций скрещиваний (из них 18 – прямых, 27 – обратных), опылено 3526 цветков.



Беларуси

51

Из 45 проведенных комбинаций скрещивания в 34 комбинациях получены гибридные зер-новки (табл. 1). Завязываемость зерновок колебалась в пределах 1,39–74,0 %. Самый высокий процент завязываемости отмечен для комбинаций с T. spelta К1731, причем как в прямых (T. spelta К1731 × Саратовская 29, 55,26 %), так и в обратных направлениях (Росстань × T. spelta К1731, 74,0 %). Стабильно высокие значения по анализируемому показателю наблюдались при использовании в отдаленной гибридизации T. persicum К11899 (табл. 1).

Т а б л и ц а 1. Завязываемость семян при использовании видов Triticum в скрещиваниях с Triticum aestivum

Комбинация скрещивания Опылено цветковЗавязалось зерновок Завязываемость,

%всего без эндосперма

T. persicum К11899 × Рассвет 86 32 0 37,21T. persicum К11899 × Тома 90 19 1 21,11T. dicoccum К45926 × Фестивальная 112 15 2 13,39T. dicoccum К45926 × Белорусская 80 84 15 1 17,86T. dicoccum К45926 × Рассвет 50 1 0 2,0T. dicoccum К45926 × Тома 84 3 1 3,57T. spelta К1731 × Фестивальная 48 0 0 0T. spelta К1731 × Саратовская 29 38 21 0 55,26T. spelta К1731 × Рассвет 64 15 0 23,44T. spelta К1731 × Тома 74 15 0 20,27T. monococcum К105 × Фестивальная 192 0 0 0T. monococcum К105 × Саратовская 29 96 0 0 0T. monococcum К105 × Белорусская 80 72 1 0 1,39T. monococcum К105 × Чайниз Спринг 226 0 0 0T. monococcum К105 × Дарья 168 1 0 0,6T. monococcum К105 × Рассвет 44 0 0 0T. polonicum × Рассвет 54 14 0 25,93T. polonicum × Тома 46 16 0 34,78Саратовская 29 × T. persicum К11899 48 13 0 27,08Саратовская 29 × T. dicoccoides 28 3 0 10,71Саратовская 29 × T. dicoccoides К5199 28 2 0 7,14Саратовская 29 × T. polonicum 54 19 0 35,19Саратовская 29 × T. kiharae 44 4 0 9,09Росстань × T. persicum К11899 172 58 0 33,72Росстань × T. dicoccoides 106 32 0 30,19Росстань × T. dicoccoides К5199 78 19 0 24,36Росстань × T. spelta К1731 50 37 0 74,0Росстань × T. turgidum 40 0 0 0Росстань × T. kiharae 70 2 0 2,86Чайниз Спринг × T. persicum К11899 164 43 0 26,22Чайниз Спринг × T. dicoccoides 44 5 0 11,36Чайниз Спринг × T. dicoccoides К5199 22 0 0 0Чайниз Спринг × T. monococcum К105 30 1 0 3,33Чайниз Спринг × T. polonicum 52 0 0 0Чайниз Спринг × T. turgidum 50 0 0 0Чайниз Спринг × T. kiharae 56 1 0 1,79Рассвет × T. persicum К11899 82 23 0 28,05Рассвет × T. dicoccoides К5199 18 8 0 44,44Рассвет × T. spelta К1731 54 9 0 16,67Рассвет × T. monococcum К105 86 0 0 0Рассвет × T. turgidum 44 0 0 0Рассвет × T. kiharae 138 4 0 2,9Тома × T. persicum К11899 200 19 0 9,5Тома × T. spelta К1731 88 9 0 10,23Тома × T. polonicum 52 2 0 3,85



Беларуси

52

Анализ полученных результатов показал, что при скрещивании гексаплоидных и тетрапло-идных пшениц оплодотворение протекает более успешно, когда опылителем является многохро-мосомный вид. Так, в комбинации, где в качестве материнского компонента скрещивания ис-пользовали T. persicum К11899, а в качестве отцовского – сорт пшеницы Тома завязываемость составила 21,11 %, тогда как в обратной комбинации – только 9,5 %. Однако выполненность за-вязавшихся зерновок выше в комбинациях, где в роли опылителя выступали тетраплоидные виды. Как видно из табл. 1, ни в одной такой комбинации скрещивания не выявлено зерновок без эндосперма. В обратных же комбинациях зерновки были более морщинистые, с плохо выпол-ненным эндоспермом, а у части – эндосперм практически отсутствовал.

Большое значение при отдаленной гибридизации имеют исследования характера поведения хромосом на отдельных стадиях мейоза, так как в основе получаемых рекомбинаций лежат процес-сы, происходящие именно в мейозе. Процесс конъюгации хромосом гибридов F2 от скрещивания дикорастущих видов рода Triticum с сортами мягкой пшеницы анализировали у отдельных об-разцов пяти комбинаций скрещивания. Теоретически гибриды, полученные при скрещивании тетраплоидных видов пшеницы T. dicoccum K45926, T. dicoccoides, T. turgidum (2n = 28) с гексаплоид-ными T. aestivum (2n = 42), должны иметь в кариотипе 35 хромосом. В наших исследованиях об-разец-7 комбинации T. dicoccum K45926 × Фестивальная и образец-11 комбинации T. dicoccoides × Фестивальная насчитывали только 28 хромосом, на основании чего можно предположить, что это тетраплоидные виды пшеницы, выступавшие в качестве материнского компонента скрещи-вания. Для данных двух образцов характерен высокий уровень конъюгации хромосом, особенно для комбинации T. dicoccoides × Фестивальная (99,3 %), в то время как у гибридного материала процент хромосом, входящих в биваленты, варьировал от 90,8 до 94,1. Число открытых бивален-тов у 35-хромосомных гибридов также было выше, чем у тетраплоидных образцов и колебалось в пределах 2,4–3,0 на материнскую клетку пыльцы (МКП). Снижение синапсиса гомологичных хромосом происходит не только при формировании открытых бивалентов, но и в результате по-явления дополнительных унивалентов. Наибольшее число унивалентов для гибридов, получен-ных в результате скрещивания тетраплоидных видов пшениц с гексаплоидными сортами мягкой пшеницы, отмечено для образца-12 комбинации T. dicoccoides × Фестивальная (табл. 2).

Т а б л и ц а 2. Конъюгация хромосом в метафазе I у гибридов F2 от скрещивания дикорастущих видов пшеницы с T. aestivum

Гибрид Образец

Биваленты, шт.

Униваленты, шт.закрытые открытые всего

количество хромосом, входящих

в биваленты

T. dicoccum K45926 × Фестивальная3 14,0 ± 0,25 2,4 ± 0,26 16,4 ± 0,10 93,9 2,2 ± 0,217 12,2 ± 0,22 1,0 ± 0,23 13,2 ± 0,07 94,3 1,6 ± 0,15

T. dicoccoides × Фестивальная11 12,1 ± 0,23 1,8 ± 0,22 13,9 ± 0,06 99,3 0,2 ± 0,1112 12,9 ± 0,33 3,0 ± 0,31 15,9 ± 0,15 90,9 3,2 ± 0,2914 13,8 ± 0,24 2,6 ± 0,24 16,4 ± 0,10 94,1 2,1 ± 0,21

T. turgidum × Чайниз Спринг 18 13,4 ± 0,34 2,8 ± 0,29 16,2 ± 0,15 91,2 3,1 ± 0,3T. kiharae × Саратовская 29 26 13,9 ± 0,29 5,4 ± 0,32 19,3 ± 0,15 91,6 3,5 ± 0,3

T. kiharae × Фестивальная

28 15,6 ± 0,26 4,6 ± 0,25 20,2 ± 0,15 96,2 1,6 ± 0,2929 15,6 ± 0,27 4,2 ± 0,26 19,8 ± 0,14 94,4 2,4 ± 0,2931 14,9 ± 0,24 4,2 ± 0,22 19,1 ± 0,16 90,8 3,8 ± 0,3234 15,7 ± 0,27 4,0 ± 0,27 19,7 ± 0,16 93,8 2,6 ± 0,32

В результате исследования микроспорогенеза у полученных нами 42-хромосомных комбина-ций (T. kiharae × Саратовская 29 и T. kiharae × Фестивальная) выявлен достаточно высокий уро-вень спаривания хромосом (табл. 2.). У всех изученных растений наблюдали МКП со 100%-ной бивалентной конъюгацией на стадии метафазы �. Количество таких МКП колебалось от 3,3 % (образец-31 T. kiharae × Фестивальная) до 36,7 % (образец-28 T. kiharae × Фестивальная). Основным типом нарушений хромосомной конъюгации в М� у гексаплоидных форм, так же как и у 35-хро-� у гексаплоидных форм, так же как и у 35-хро- у гексаплоидных форм, так же как и у 35-хро-



Беларуси

53

мосомных растений, является наличие унивалентов. Чаще всего в исследованном материале встречались МКП с двумя и четырьмя унивалентами. Максимальное число унивалентов равно восьми, но такие клетки обнаружены только у образца-31 T. kiharae × Фестивальная. Можно от-метить, что для этого образца выявлен самый низкий уровень бивалентной конъюгации среди из-ученного материала (табл. 2).

Униваленты, образовавшиеся в метафазе �, дают начало отстающим хромосомам на следую-щей стадии мейоза – анафазе �. В исследованном материале на этой стадии мейоза есть отстаю-щие хромосомы, хроматиды, фрагменты хромосом, а также хроматидные мосты. Количество МКП с нарушениями у гибридного материала изменяется от 47,7 до 90 % (табл. 3). У большин-ства растений модальный класс составляют МКП с двумя отставшими хромосомами, а у образ-цов-31 и 34 комбинации T. kiharae × Фестивальная - с одной хромосомой. Максимальное число отстающих хромосом на данной стадии (7) обнаружено у образца-31. Можно отметить, что имен-но для этого образца характерно наибольшее число унивалентов на стадии метафазы � (табл. 2). На стадии А� для всех изученных комбинаций, за исключением T. dicoccum K45926 × Фестивальная, обнаружены клетки с хроматидными мостами. У растений комбинации T. dicoccoides × Фестивальная такие нарушения встречались чаще всего.

Т а б л и ц а 3. Соотношение нормальных и аномальных МКП на различных стадиях мейоза гибридов F2 от скрещивания дикорастущих видов пшеницы с сортами T. aestivum

Гибрид Образец

Анафаза � Диады

Мейотический индекс,

%

Количество МКП

без нарушений, %


с нарушениями, %


без нарушений, %


с нарушениями, %

T. dicoccum K45926 × Фестивальная 3 18,2 81,8 23,6 76,4 18,0

T. dicoccoides × Фестивальная12 16,0 84,0 12,2 87,8 8,014 36,0 64,0 50,0 50,0 20,0

T. turgidum × Чайниз Спринг 18 20,0 80,0 12,5 87,5 20,0T. kiharae × Саратовская 29 26 46,0 54,0 30,0 70,0 15,0

T. kiharae × Фестивальная

28 52,3 47,7 61,3 38,7 32,029 50,0 50,0 48,0 52,0 22,031 10,0 90,0 6,7 93,3 034 36,6 63,4 36,7 63,3 10,0

В результате указанных аномалий в ходе первого деления мейоза образуются диады с раз-личным количеством микроядер. Для гибридов пшеницы F2 выявлена тенденция увеличения ко-личества аномальных МКП от стадии А� к стадии диад. Однако у ряда образцов число таких клеток уменьшается, хотя и незначительно. Например, у образца-14 комбинации T. dicoccoides × Фес-тивальная количество МКП с нарушениями на стадии интеркинеза (50 %) немного ниже, чем на предыдущей - 64 %. Для исследованного материала обнаружены клетки с 1–7 микроядрами, но чаще всего встречались МКП с одним или двумя микроядрами. Таким образом, количество ано-мальных МКП в интеркинезе варьирует от 38,7 до 93,3 % и отражает степень нарушения первого деления мейоза у гибридов пшеницы F2..

Количество нарушений разного рода во всех исследованных комбинациях скрещивания зна-чительно увеличивается на протяжении второго деления мейоза. Типичным нарушением на ста-дии метафазы �� (M��) является невключение всех хромосом в экваториальную пластинку.

Отмечена также асинхронность деления, когда одна из клеток находится на стадии M��, а другая на более поздней стадии. На стадии анафазы �� одновременно с хромосомами, разделив-шимися на хроматиды и синхронно расходившимися к противоположным полюсам, наблюдали задерживающиеся хромосомы, и хроматидные мосты, а также хромосомы, расходившиеся с на-рушением синхронности. Таким образом, второе деление мейоза у полученных гибридов пшеницы F2 сопровождается значительными нарушениями, что приводит к образованию большого количе-ства тетрад с микроядрами. Одна тетрада гибридного растения может содержать более 10 микроядер.



Беларуси

В зависимости от комбинации скрещивания модальной является группа спорад с 2, 3 и 5 микро-ядрами. Анализ нарушений на завершающей стадии мейоза показал, что процент нормальных тетрад (мейотический индекс) у изученного материала варьирует от 0 до 32 %. Самые низкие значения по данному показателю выявлены у образца-31 T. kiharae × Фестивальная и образца-12 T. dicoccoides × Фестивальная. Для этих гибридов отмечено наибольшее количество МКП с на-рушениями на всех стадиях мейоза (табл. 3). Меньше всего аномалий на протяжении как первого, так и второго мейотических делений характерно для образца-28 комбинации T. kiharae × Фес-тивальная (табл. 3). Следует отметить, что значение мейотического индекса у большинства изу-ченных гибридов пшеницы F2 невелико, что говорит о незавершенности процесса стабилизации мейоза. Широкий спектр изменчивости по уровню цитологической стабильности между образ-цами в пределах одной комбинации скрещивания, вероятно, является следствием неоднородно-сти хромосомного состава.

Заключение. С целью обогащения и улучшения генофонда культурных злаков получены гибриды сортов мягкой пшеницы с дикорастущими видами рода Triticum по 45 комбинациям скрещивания (из них 18 – прямых, 27 – обратных). Установлено, что при скрещивании гексапло-идных (2n = 42) и тетраплоидных (2n = 28) пшениц оплодотворение протекает более успешно, когда опылителем является многохромосомный вид. В результате изучения микроспорогенеза у гибридов пшеницы F2 выявлена высокая степень бивалентной конъюгации хромосом на ста-дии метафазы �, но стабилизация мейоза затрагивает лишь спаривание хромосом. Последующие стадии протекают со значительным числом аномалий, что обусловлено наличием чужеродного генетического материала в геноме мягкой пшеницы. В дальнейших исследованиях из более позд-них поколений гибридов будут выделены стабильные формы пшеницы с включением чужерод-ного генетического материала, с хозяйственно ценными признаками для включения их в селек-ционные программы по созданию сортов, адаптированных к условиям Беларуси.

Работа выполнена при финансовой поддержке Белорусского республиканского фонда фунда-ментальных исследований (№ Б09СО-004).


1. W e i l o n g X. // Euphytica. 2008. Vol. 164, N 3. P. 603–614.2. D e l i b e s A., L o p e z - B r a n a �., M o r e n o - V a z q u e z S., M a r t i n - S a n c h e z J. A. // Spanish Journal

of Agricultural Research. 2008. № 6. P. 81–873. O l i v e r R. E., C a i X., W a n g R. C. et al. // Plant disease. 2008. Vol. 92, N 1. P. 150–157. 4. Г о н ч а р о в Н. П. Сравнительная генетика пшениц и их сородичей. Новосибирск, 2002.5. Пшеницы мира / Под ред. акад. В. Ф. Дорофеева. Л., 1987. 6. О р л о в с к а я О. А., К о р е н ь Л. В., Л е о н т ь е в В. Н., Х о т ы л е в а Л. В. // Тр. БГТУ. Сер. �V. Химия

и технология органических веществ. 2008. Вып. XV�. С. 202–204.7. F a e s h a d f a r M., M o l n a r - L a n g M., S u t k a J. // Cereal Res. Commun. 1994. Vol. 22, N 1–2. P. 15–20.

o. A. orloVSKAyA, l. V. KoreN, l. V. KhoTyleVA

CYTOLOGICAL CHARACTERISTIC OF wHEAT HYBRIDS PRODUCED BY REMOTE HYBRIDIZATION IN THE TRITICEAE TRIB

Summary

Hybrids from crossing common wheat cultivars with wild species of the genus Triticum were produced in 45 crossing combinations for improving gene pool of cereals. The revealed features of chromosome behavior in meiosis in wheat hybrids F2 point to the possibility of alien material introgression into common wheat genome.



Беларуси

55


УДК 575.224:639.215.2

С. Э. оГУРЦоВА1, В. Ю. АФоНИН1,2, С. Е. ДРоМАШКо2, Е. В. ТАРАЗЕВИч3

ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ГЕНОМА КАРПА (CYPRINUS CARPIO) К ПОВРЕЖДЕНИЯМ ДНК

1Институт фармакологии и биохимии НАН Беларуси, Минск, 2Институт генетики и цитологии НАН Беларуси, Минск,

3Институт рыбного хозяйства РУП «НПЦ НАН Беларуси по животноводству», Минск


Введение. В живых клетках существует ряд регуляторных механизмов, включающихся в от-вет на повреждения ДНК различными мутагенными факторами. Они управляются каскадами киназных реакций и отвечают за остановку продвижения клеток по клеточному циклу для уве-личения времени на репарацию полученных повреждений и на индукцию некоторых типов ре-парации. Кроме того, включаются гены программированной клеточной гибели или апоптоза. Апоптоз состоит из ряда последовательных этапов, приводящих к гибели клеток, началом чего является включение механизма самоликвидации генома в результате ферментативного гидроли-за ДНК. Все эти регуляторные механизмы направлены на то, чтобы не допустить появления в организме большого числа мутантных клеток и клеток с измененным пролиферативным по-тенциалом. Репарация ДНК и апоптоз являются энергетически зависимыми процессами, конку-рирующими друг с другом, что необходимо учитывать при анализе реакции на мутагенные воз-действия таких пойкилотермных животных, как карп, чьи процессы на молекулярном, клеточном и физиологическом уровне зависят от температуры окружающей среды, а значит и времени года.

Мутагенные свойства многих химических веществ определяются их метаболитами. В наших исследованиях были использованы противоопухолевые хиноны (митомицин С). Поэтому мы уделим основное внимание конечным механизмам их метаболической активации-детоксикации.

Наиболее простым и доступным методом регистрации повреждений ДНК является учет аберраций хромосом на стадии метафазы [1]. Поэтому при их учете надо исходить из общего представления о формировании разных типов аберраций, в основе которых лежат одно- и дву-нитевые повреждения ДНК. При наличии этих повреждений в G0/G1 стадиях клеточного цикла возникшие на их основе разрывы ДНК могут воссоединяться прямо по месту разрыва или оши-бочно с другой нитью ДНК [2]. В формировании аберраций хромосомного типа играет роль за-держка в G1 митотического цикла, так как именно здесь в промежутке между G0/G1 и точкой R происходит репарация двунитевых повреждений ДНК [3]. В норме этот срок составляет 4 ч, именно в это время возможно неправильное воссоединение разорванных нитей ДНК.

Часть повреждений ДНК относится к так называемым потенциальным повреждениям, кото-рые могут реализоваться как в данном, так и в последующих клеточных циклах. В S фазе кле-точного цикла ДНК представлена уже реплицированными участками гомологичных хромосом и вновь реплицируемыми участками. Кроме того, в клетке присутствуют отдельные азотистые основания, в которых могут нарушаться химические связи еще до начала синтеза молекулы ДНК. В этой фазе существуют свои репарационные механизмы, связанные непосредственно с синтезом ДНК и репликативными процессами [4].

Широкое распространение имеет учет аберраций хромосом с помощью микроядерного теста. При параллельных исследованиях удалось установить, что большинство микроядер в клетках костного мозга представляют из себя хроматидные делеции [5, 6]. В некоторых случаях, как это



Беларуси

56

было установлено в экспериментах с использованием иммуннофлюоресцентных методов, часть микроядер представляет из себя целые хромосомы или центрические фрагменты [5, 7]. Кроме того, в качестве микроядер могут регистрироваться фрагменты хроматина, образовавшиеся в ре-зультате апоптоза – программированной клеточной гибели [8].

Анализ литературных источников по изучению частоты клеток с микроядрами у рыб пока-зывает, что за последние три года цитогенетические критерии активно используются только в мониторинговых работах, что демонстрирует недостаток фундаментальных исследований. При этом в биоиндикационных работах можно отметить факты различной возрастной реакции цито-генетических параметров крови на мутагенные воздействия радиации [9]. Это указывает на воз-можную связь цитогенетических параметров с параметрами генетической и половой структуры популяций, меняющихся с возрастом. В целом по поводу цитогенетических механизмов гибели соматических клеток крови рыбы можно отметить, что они являются свойственными всем мно-гоклеточным организмам. Следовательно, изучение цитогенетических эффектов повреждения ДНК у карпов различных отводок может быть эффективным методом описания различных пород.

Цель настоящей работы заключалась в исследовании чувствительности генома карпов раз-личных породных групп к ДНК-повреждающему агенту митомицину С методом проточной ци-тофлуориметрии и в сравнении с результатами микроядерного теста.

Объекты и методы исследования. Объектом исследования являлась товарная рыба карпа различных пород в возрасте от 1 года до 4 лет из селекционно-племенного участка «Изобелино».

Периферическая кровь забиралась шприцом из хвостовой вены карпа и переносилась в сте-рильную пробирку (5 мл) с гепарином (Vacutainer. Brand. Sterile �nterior. Sodium Heparin). Пробирки помещались в термостат с водой при температуре среды обитания карпа на момент исследования.

Мазки крови готовились на стеклах по общепринятой методике для гематологических иссле-дований. Фиксировали мазки 96%-ным этанолом. Окраску проводили по Романовскому–Гимза. Время окрашивания и концентрация кра сителя подбирались опытным путем.

Микроскопический анализ проводился на микроскопе Olympus BH-2, окуляры 10х20, объек-Olympus BH-2, окуляры 10х20, объек- BH-2, окуляры 10х20, объек-BH-2, окуляры 10х20, объек--2, окуляры 10х20, объек-тив х100, иммерсионное масло (Olympus nd = 1.516). Для фотографированиия использовался цифровой фотоаппарат Olym pus.

ДНК-повреждающий мутаген митомицин С (0,5 мг/кг) in vivo вводился путем инъекции в хвостовую вену� in vitro митомицин С (в различных концентрациях) добавлялся к гепаринизи-рованной периферической крови.

Методом проточной цитофлуориметрии анализировали образцы проб ДНК на Cytomics FC 500 (Becton Coulter, USA) в популяциях клеток крови. На основании гистограмм распределения содержания ДНК изучали частоту апоптотических клеток и клеток на разных стадиях клеточного цикла.

Анализ содержания ДНК проводили в клетках, предварительно фиксированных в этаноле. Образцы клеток отмывали дважды фосфатно-солевым буфером (ФСБ), фиксировали в охлаж-денном этаноле (70 %) и хранили при –20 °С до проведения анализа. Фиксированные в этаноле клетки отмывали ФСБ, обрабатывали раствором РНК-азы (150 ед/мл) и окрашивали раствором (50 мкг/мл) пропидиум йодида (propidium iodine – P�) фирмы Sigma в течение 30 мин при комнат-propidium iodine – P�) фирмы Sigma в течение 30 мин при комнат- iodine – P�) фирмы Sigma в течение 30 мин при комнат-iodine – P�) фирмы Sigma в течение 30 мин при комнат- – P�) фирмы Sigma в течение 30 мин при комнат-P�) фирмы Sigma в течение 30 мин при комнат-) фирмы Sigma в течение 30 мин при комнат-ной температуре.

Полученные образцы анализировали на проточном цитофлуориметре фирмы Becton Coulter, USA. Для возбуждения флуоресценции использовали аргоновый лазер (длина волны 488 нм, 1000 Вт). Измерения проводили при скорости до 2 000 клеток в 1 с. В одной пробе анализирова-ли не менее 30 000 клеточных ядер. Процент апоптотических клеток рассчитывали на основании обработки пропидиум йодидом. Критерием в этом случае служит обнаружение на ДНК-гист-грамме дополнительного пика, свидетельствующего о наличии гиподиплоидных клеток [10].

Статистическую обработку проводили с использованием пакета анализа данных Excel. Достоверность оценивали по критерию t-Стьюдента с учетом дисперсии (F-тест), а также ис-F-тест), а также ис--тест), а также ис-пользовали непараметрический критерий Ван-дер-Вардена из доступной в Интернете демо-версии STAD�A 7.0 / учебная для Windows (C) (А. П. Кулаичев, 1996–2005).



Беларуси

57

Результаты их обсуждение. На клетках крови карпов трех породных групп проанализирова-но цитоге нетическое действие in vivo (инъекция в хвостовую вену) ДНК-повреждаю щего мута-гена митомицина С (0,5 мг/кг). Установлено, что у каждой из изу ченных породных групп мито-мицин С повышал долю эритроцитов с микрояд рами. Наибольший уровень цитогенетических повре ждений при воздействии мутагена отмечается у отводки смесь зеркальная (табл. 1), кото-рая, по данным ДУП «Институт рыбного хозяйства» РУП «НПЦ НАН Беларуси по животновод-ству», характеризуется меньшей жизнеспособно стью.

Т а б л и ц а 1. Цитогенетические характеристики повреждения ДНК особей кар пов различных породных групп при действии

митомицина С (0,5 мг/кг) (летний период)

Отводок (породная группа) Число особей Микроядра

КонтрольСмесь чешуйчатая (чешуйчатая) 5 0,21 ± 0,11Три прим (зеркальная) 5 0,27 ± 0,15Смесь зеркальная (зеркальная) 5 0,15 ± 0,11

Митомицин (0,5 мг/кг)Смесь чешуйчатая (чешуйчатая) 5 0,64 ± 0,16Три прим (зеркальная) 5 0,70 ± 0,19Смесь зеркальная (зеркальная) 5 1,34 ± 0,16

Для изучения особенностей различных отводок карпов был проведен анализ молекулярно-биологических показателей особей методом проточной цитофлуориметрии. Как видно из табл. 2, у карпов в состоянии входа в зимовку (осенний период) наблюдаются различия как по уров-ням апоптоза, так и по показателям нахождения клеток в цикле. Большое число клеток в проли-ферационном пуле (S и G2 + M) у отводки три прим сопровождается высоким уровнем апоптоза, что указывает на меньшую чувствительность особей к изменению сезонных факторов среды. У отводки смесь зеркальная, напротив, остановка клеток в стадии G1 приводит к меньшему уров-ню апоптоза и, следовательно, обновлению тканей перед зимовкой, что может быть причиной низкой жизнеспособности, регистрируемой в рыбхозах в нерестовый (весенний) период, когда реализуются повреждения ДНК в период активной пролиферации.

Т а б л и ц а 2. Оценка молекулярно-биологических показателей периферической крови карпа методом проточной цитофлуориметрии

Отводок (породная группа) Апоптотические клетки,

%

Стадия клеточного цикла

G1 S G2 + M

Сазан (чешуйчатая) 4,55 86,45 13,55 0,02Тремлянский чешуйчатый (чешуйчатая) 0,97 93,96 5,89 0,15Тремлянский зеркальный (зеркальная) 3,30 99,48 0,53 0Смесь чешуйчатая (чешуйчатая) 1,02 87,34 12,66 1,02Три прим (зеркальная) 7,73 77,76 16,65 5,59Смесь зеркальная (зеркальная) 0,60 100,0 0 0

Для изучения действия мутагенов на клетки был проведен эксперимент по анализу апоптоза и изменений в клеточном цикле клеток при добавлении митомицина С в различных концентра-циях к гепаринизированной периферической крови. Из табл. 3 видно, что митомицин С в низкой концентрации вызывает дальнейшее прохождение эритроцитов по клеточному циклу в стадию G2 + M и репродуктивную гибель путем апоптоза, характерную именно для этого типа миелоид-ных клеток. Высокие дозы мутагенов приводят к аресту клеток в стадии S, где во время синтеза ДНК и происходит реализация действия таких противоопухолевых препаратов, как митомицин С. Известно, что гиподиплоидия не всегда является специфическим признаком апоптоза, при об-



Беларуси

58

работке мутагенами число таких клеток может составлять более 30 % популяции [10]. Однако, как видно из полученных данных, массового изменения соотношения между субпопуляциями клеток в данном случае не наблюдается.

Т а б л и ц а 3. Оценка молекулярно-биологических показателей периферической крови карпа при действии митомицина С in vitro (24 ч)

Вариант Апоптотические клетки, %

Стадии клеточного цикла

G1 S G2 + M

Контроль 1,33 ± 0,65 76,36 19,80 3,84Митомицин 0,02 мг/мл 11,41 ± 2,19 77,50 5,42 17,08Митомицин 0,10 мг/мл 3,85 ± 1,10 75,30 7,61 17,09Митомицин 0,20 мг/мл 1,59 ± 0,43 64,51 27,73 7,77

При анализе чувствительности отводок к действию митомицина С (табл. 4) можно отметить, что по уровню апоптоза максимальная чувствительность обнаруживается у смеси чешуйчатой, у которой данные показатели соответствуют цитогенетическим нарушением по темпам обновле-ния крови. Анализируя клеточный цикл, установили, что действие митомицина С приводит к задержке клеток в стадии G2 + M. Это свидетельствует о том, что наиболее чувствительными являются особи смесь зеркальная. Необходимо отметить, что именно на этой стадии клеточного цикла происходит формирование клеток с микроядрами, которые отмечались при действии ми-томицина С in vivo в летний период у смеси зеркальной (табл. 1).

Т а б л и ц а 4. Оценка молекулярно-биологических показателей периферической крови карпа при действии митомицина С in vitro (24 ч) у различных отводок

Отводок Апоптотические клетки, %

Стадии клеточного цикла

G1 S G2 + M

КонтрольСмесь чешуйчатая 3,21 76,54 16,09 7,37Три прим 0,39 83,71 16,29 0Смесь зеркальная 0,39 68,82 27,02 4,16

Митомицин 0,02 мг/млСмесь чешуйчатая 13,17 85,75 7,86 6,37Три прим 9,16 80,0 3,31 16,65Смесь зеркальная 11,9 73,83 5,06 28,21

Митомицин 0,10 мг/млСмесь чешуйчатая 2,78 73,87 0 26,12Три прим 3,52 78,22 16,77 5,01Смесь зеркальная 5,24 73,81 6,06 20,14

Митомицин 0,20 мг/млСмесь чешуйчатая 2,33 83,52 12,28 6,32Три прим 1,59 33,20 58,43 8,36Смесь зеркальная 0,84 76,80 12,46 10,74

Заключение. В результате проведенных исследований можно заключить, что индукция по-вреждений ДНК in vitro позволяет выявить различия между селекционными группами карпов по молекулярно-биологическим критериям методом проточной цитофлуориметрии. Моле-кулярно-биологические пока затели периферической крови могут быть включены в комплекс критериев, используемых при паспортизации карпов белорусской селекции.

Работа частично выполнена в рамках задания 4.4.7 «Оценить генетическое разнооб разие и соз-дать эколого-генетические и молекулярно-биологические паспорта карпа белорусской селек-ции» ГП «Биотехнология».



Беларуси


С е в а н ь к а е в А. В. // Радиа ц. биол. Радиоэкол. 2000. Т. 40, вып. 5. С. 589–595.1. B r y a n t P. E. // �nt. J. Radiat. Biol. 1997. Vol. 71, N 6. P. 675–680.2. C h u G. // J. Biol. Chemistry. 1997. Vol. 272, N 39. P. 24097–24100.3. R h � n d N., R u s s e l l P. // Genetics. 1998. Vol. 149, N 4. P. 1729–1737.4. И л ь и н с к и х Н. Н., Н о в и ц к и й В. В., В а н ч у г о в а Н. Н., И л ь и н с к и х И. Н. Микроядерный 5.

анализ и цитогенетическая нестабильность. Томск, 1992.S a v a g e J. R. K. // Mutat. Res. 1989. Vol. 225, N 4. P. 171–173.6. T h o m s o n E. J., P e r r y P. E. // Mutagenesis. 1988. Vol. 3, N 4. P. 415–418.7. S t e e n S. B., Z h u C h., R o t h D. B. // Molecular analysis of DNA rearrangements in the immune system / Ed. by 8.

R. Jessberger and M. R. Lieber. Berlin, Heidelberg: Springer Vrl., 1996. P. 68–78.� l y i n s k i k h N. N., � l y i n s k i k h E. N., � l y i n s k i k h �. N. // Mutat. Res. 1998. Vol. 421, N 2. P. 197–203. 9.

М а н с к и х В. Н. // Бюл. сибирской медицины. 2004. № 1. С. 63–70.10.

S. e. oGUrTSoVA, V. yu. AFoNIN, S. e. DroMAShKo, Е. V. TArAZeVIch

SENSITIVITY OF CARP (CYPRINUS CARPIO) GENOME TO DNA DAMAGES

Summary

The article deals with sensitivity of carp (cyprinus carpio) genome to DNA damages by mytomicine C, evaluated with method of running cytophluorimetry. This method give the possibility to recognize differences between breed groups, caused by in vitro induction of DNA damages in peripheral blood erythrocytes. Thus, molecular biological characteristics can be used in criteria complex for breeding registration certificate.



Беларуси

60


УДК 635.21:575.222.2.73+575.153

В. И. лУКША, А. В. САВчУК, Е. В. ВоРоНКоВА, А. П. ЕРМИШИН

ГЕННО-ЦИТОПЛАЗМАТИЧЕСКАЯ МУЖСКАЯ СТЕРИЛЬНОСТЬ ГИБРИДОВ МЕЖДУ ДИГАПЛОИДАМИ S. TUBEROSUM И ДИПЛОИДНЫМИ ВИДАМИ КАРТОФЕЛЯ

Институт генетики и цитологии НАН Беларуси, Минск


Введение. В центрах генетического разнообразия рода Solanum произрастает около 225 ди-ких видов картофеля [1]. Они являются источником разнообразных селекционно-ценных генов, прежде всего устойчивости к болезням и вредителям, неблагоприятным факторам среды. Кроме того, использование в селекции генофонда диких видов позволяет расширить аллельное разно-образие исходного материала, что способствует повышению урожайности будущих сортов кар-тофеля. Большинство (около 70 %) диких видов картофеля является диплоидами (2n = 2x = 24). Многие из них хорошо скрещиваются с дигаплоидами (2n = 2x = 24), полученными на основе сор- тов культурного картофеля Solanum tuberosum (2n = 2x = 48). Гибридизация диплоидных Solanum с дигаплоидами, последующий отбор на диплоидном уровне и мейотическое удвоение хромосом на завершающем этапе селекции рассматривается как наиболее эффективный способ использо-вания генетического разнообразия видов картофеля [2].

Первичные дигаплоиды S. tuberosum, как правило, мужски стерильны, что является отраже-нием инбредной депрессии, связанной со снижением уровня плоидности [3]. Поэтому их можно использовать в скрещиваниях с дикими и культурными диплоидными видами картофеля только в качестве материнских форм. В большинстве случаев это позволяет существенно повысить фер-тильность диплоидного селекционного материала [2, 4]. Однако при гибридизации дигаплоидов с некоторыми видами картофеля получают практически полностью стерильное потомство. Стерильность таких гибридов связывают со специфическим взаимодействием «чувствительного» плазмона S. tuberosum с доминантными генами мужской стерильности диплоидных видов карто-феля [5, 6].

В литературе описаны случаи мужской стерильности гибридов между дигаплоидами S. tubero-. tubero-tubero-sum и культурными диплоидными видами группы Phureja – Stenotomum [7, 8], дикими диплоид-ными видами S. infundibuliforme, S. raphanifolium, S. sancta-rosa, S. microdontum, S. sparsipilum, S. canasense, S. bukasovii [4], S. gourlayi, S. chacoense, S. spegazzinii [9]. Таким образом, явление мужской стерильности гибридов между дигаплоидами S. tuberosum и диплоидными видами мо-жет существенно ограничивать возможности использования в селекции генофонда достаточно большого количества диких и культурных диплоидных видов картофеля, представляющих зна-чительный интерес в качестве носителей ценных генов устойчивости к болезням и вредителям, экстремальным факторам среды. Тем не менее количество публикаций, посвященных этой про-блеме, ограничено, среди них преобладают те, что касаются гибридов с участием культурных диплоидных видов. Это не дает возможности адекватно оценить значение данного явления для диплоидной селекции картофеля, разработать оптимальные варианты решения проблемы.

Цель настоящего исследования – изучение ряда показателей мужской фертильности гибри-дов между дигаплоидами S. tuberosum и образцами диплоидных видов картофеля, которые, по данным литературы, могут приводить к появлению стерильного потомства, а также видов, кото-рые, как полагают, не несут генов стерильности, гибридов между видами этих двух групп.



Беларуси

61

Материал и методы исследования. В качестве исходного материала использовали фертильные вторичные дигаплоиды S. tuberosum – tbr1 (первичный дигаплоид (ПД) сорта Юбель × (ПД сорта Юбель × ПД сорта Покра)) и tbr2 (ПД сорта Юбель × ПД сорта Покра) из коллекции Института ге-tbr2 (ПД сорта Юбель × ПД сорта Покра) из коллекции Института ге-2 (ПД сорта Юбель × ПД сорта Покра) из коллекции Института ге-нетики и цитологии НАН Беларуси, а также ряд фертильных образцов диплоидных диких и при-митивных культурных видов S. microdontum (mcd A751–1, mcd C56–1, mcd СБ-12); S. phureja (phu A72–10, phu C63–11); S. stenotomum (stn С65–11); S. sparsipilum (spl A41, spl A42); S. infundibuliforme (inf А31)� S. berthaultii (ber C50–3), S. chacoense (chc A 15, chc A 6), S. tarijense (tar A36). Клоны диких и примитивных культурных видов (за исключением S. chacoense) любезно предоставлены лаборато-рией биотехнологии НПЦ НАН Беларуси по картофелеводству и плодоовощеводству.

Родительские растения и межвидовые гибриды выращивали в условиях закрытого грунта. Для предотвращения самоопыления перед гибридизацией проводили кастрацию цветков материнских образцов. Оценку мужской фертильности гибридов проводили в 2004 г. Сбор пыльцы для анализа ее жизнеспособности и функциональной фертильности проводили следующим образом: распу-стившиеся цветы собирали, подсушивали 1 сут при комнатной температуре, затем вытряхивали из них пыльцу с помощью электрического вибратора. Учитывали наличие/отсутствие пыльцы в пыль-никах. Жизнеспособность пыльцы оценивали на препаратах свежесобранной, окрашенной 4%-ным ацетокарми ном пыльцы (процент окрашенных пыльцевых зерен) [10]. Для определения функциональной фертильности пыльцы (ФФП) производили проращивание пыльцы in vitro по ме-тодике N. Pallais et al. [11]. Сбор пыльцы для проращивания проводили у каждо го образца как минимум дважды за период цветения. Учет проросших пыльцевых зерен делали через 4 ч после помещения пыльцы на питательную среду. Учитывали по 300 пыльцевых зерен с образца в не-скольких полях зрения микроскопа (увеличение 600 ×). Функциональную фертильность пыльцы рассчитывали как ФФП = (частота проросших пыльцевых зерен/частота окрашенных пыльцевых зерен) × 100 %. Статистическую обработку данных проводили при помощи пакета Statistica 6.0.

Результаты и их обсуждение. Мужская стерильность межвидовых гибридов может прояв-ляться в виде нерастрескиваемости пыльников, формировании спор тетрад (спорад), абортивных пыльцевых зерен, срастании пестика и пыльников, образовании деформированных цветков [5]. Однако с точки зрения использования диплоидных межвидовых гибридов в селекции картофеля основное значение имеют такие показатели мужской фертильности, как наличие/отсутствие пыльцы в пыльниках [12], доля жизнеспособных пыльцевых зерен, функциональная фертиль-ность пыльцы [8]. В литературе нет единого мнения относительного того, какие растения счи-тать мужски стерильными при оценке доли жизнеспособных (окрашиваемых ацетокармином) пыльцевых зерен. Чаще всего, в качестве порогового уровня берут 5 %, т. е. мужски стерильны-ми считают растения, формирующие менее 5 % жизнеспособных пыльцевых зерен [4, 13]. По мнению C. P. Carroll [8], этот порог находится на уровне 20–25 %, поскольку растения, имеющие частоту жизнеспособных пыльцевых зерен ниже этого уровня, как показывает практика, прак-тически не завязывают семян при использовании их в качестве опылителей. В настоящей работе мы определяли долю гибридов, имеющих частоту жизнеспособных пыльцевых зерен как ниже 5 %, так и ниже 20 %. Дополнительно определяли функциональную фертильность пыльцы по прорастанию пыльцы in vitro (этот показатель коррелирует с завязываемостью семян при гибри-дизации диплоидного картофеля [14]) у образцов с жизнеспособностью пыльцы выше 20 %.

Как видно из табл. 1, для части межвидовых гибридов, которые были получены в настоящей работе, характерно проявление стерильности, связанной с отсутствием пыльцы. В большей сте-пени это относится к гибридам с участием диких видов, представители которых, по данным литературы [4, 7, 8], несут ядерные гены мужской стерильности: S. phureja, S. stenotomum, S. infundibu-. stenotomum, S. infundibu-stenotomum, S. infundibu-, S. infundibu-S. infundibu-. infundibu-infundibu-liforme, S. sancta-rosa, S. microdontum. В частности, все 9 гибридов с участием формы sct 21–3 (S. sancta-rosa) не образовывали пыльцу. Напротив, гибриды с участием видов S. berthaultii и S. chacoense, которые, как полагают [4], не несут генов стерильности, в основном формировали достаточно большое количество пыльцы. В то же время имели место и отклонения от названно-го правила. Так, гибриды с участием S. sparsipilum, вопреки данным литературы [4], были мужски фертильны, а среди гибридов с участием S. tarijense, напротив, с высокой частотой (более 40 %) встречались гибриды, не формирующие пыльцу.



Беларуси

62

Т а

б л

и ц

а 1

. П

оказ

ател

и м

ужск

ой ф

ерти

льно

сти

гибр

идов

меж

ду д

игап

лоид

ами

S.tu

bero

sum

и д

ипло

идны

ми

вида

ми

карт

офел

я

Гибр

иды

Про

анал

изир

ован

о ги

брид

ов, ш

т.

Кол

ичес

тво/

част

ота

ги

брид

ов, н

е ф

орм

ирую

щих

пы

льцу

, шт/

%

Жиз

несп

особ

ност

ь пы

льцы

, %

Кол

ичес

тво

/час

тота

ги

брид

ов с

жиз

несп

особ

ност

ью

пыль

цы м

енее

5%

, шт/

%

Кол

ичес

тво

/час

тота

гиб

ридо

в с

жиз

несп

особ

ност

ью п

ыль

цы

мене

е 20

%, ш

т/%

Фун

кцио

наль

ная

ф

ерти

льно

сть

пыль

цы, %

Кол

ичес

тво

/час

тота

м

ужск

и ст

ерил

ьны

х ги

брид

ов, ш

т/%

Гибр

иды

меж

ду д

игап

лоид

ами

S.tu

bero

sum

и д

ипло

идны

ми

вида

ми

карт

офел

я, н

есущ

ими

гены

муж

ской

сте

риль

ност

иtb

r1 ×

phu

С63

-220

5/25

67,8

3/15

3/15

27,9

8/32

tbr 1

× p

hu A

72-1

03

2/67

92,0

0/0

0/0

18,4

2/67

tbr 2

× p

hu С

63-2

51/

2073

,00/

00/

013

,41/

20tb

r 2 ×

phu

A72

-10

346/

1870

,33

5/15

5/15

31,1

11/3

2tb

r 1 ×

inf A

31

4413

/30

59,5

28/

188/

1872

,421

/48

tbr 1

× st

n С

65-1

120

8/40

88,5

80/

00/

016

,68/

40tb

r 2 ×

stn

С65

-11

207/

3567

,15

0/0

0/0

40,1

7/35

tbr 1

× s

pl A

4124

0/0

90,2

40/

00/

037

,50/

0tb

r 1 ×

spl

A42

200/

090

,00/

00/

041

,60/

0tb

r 2 ×

spl

A42

200/

086

,90/

00/

028

,70/

0tb

r 1 ×

mcd

А-7

5112

4/33

57,1

50/

00/

038

,44/

33tb

r 1 ×

mcd

СБ-

1217

5/29

91,8

30/

00/

037

,95/

29tb

r 1 ×

mcd

С56

-133

6/18

76,8

94/

124/

1227

,210

/30

tbr 2

× m

cd С

Б-12

202/

1069

,50/

00/

029

,32/

10tb

r 2 ×

sct 2

1-3

99/

100

––

––

9/10

0Ги

брид

ы м

ежду

диг

апло

идам

и S.

tube

rosu

m и

дип

лоид

ным

и ви

дам

и ка

ртоф

еля,

не

несу

щим

и ге

ны м

ужск

ой с

тери

льно

сти

tbr 1

× b

er c

50-3

315

0/0

74,2

30/

00/

072

,80/

0tb

r 1 ×

chc

A 1

517

0/0

74,7

10/

01/

653

,80/

0tb

r 2 ×

chc

A 1

520

0/0

76,0

50/

01/

536

,20/

0tb

r 2 ×

tar A

369

4/44

85,2

0/0

0/0

31,5

4/44

tbr 1

× ta

r A36

2410

/42

75,4

50/

00/

034

,310

/42



Беларуси

63

Учет других показателей мужской фертильности гибридов должен был дополнить картину формирования мужски стерильных форм среди межвидовых гибридов с участием дигаплоидов S. tuberosum в качестве материнского родителя. Однако, за исключением показателя «количество гибридов с жизнеспособностью пыльцы менее 5 %», информативность изученных показателей мужской фертильности оказалась невысокой. Это связано с тем, что те гибриды, которые форми-ровали пыльцу, демонстрировали сравнительно высокую ее жизнеспособность и функциональ-ную фертильность. Лишь часть гибридов с участием видов картофеля, которые несут ядерные гены мужской стерильности, была мужски стерильна по причине формирования большого количе-ства (более 95 %) абортивной пыльцы. В то же время все гибриды из второй группы (родитель-ские дикие виды без генов мужской стерильности) образовывали пыльцу с высокой жизнеспо-собностью и функциональной фертильностью, в том числе и гибриды с участием упомянутого выше вида S. tarijense. Следовательно, в исследованиях по изучению генно-цитоплазматической мужской стерильности межвидовых гибридов картофеля, по-видимому, можно ограничиться учетом лишь таких показателей, как «количество гибридов, не формирующих пыльцу» и «коли-чество гибридов с жизнеспособностью пыльцы менее 5 %».

Для подтверждения того, что мужская стерильность межвидовых гибридов обусловлена ядерно-цитоплазматическим взаимодействием, принято сравнивать показатели фертильности прямых и обратных гибридов. В связи с тем что первичные дигаплоиды картофеля S. tuberosum, как правило, мужски стерильны, сделать это довольно сложно. В литературе мы обнаружили лишь одну публикацию, в которой описано получение реципрокных гибридов с участием S. tubero-. tubero-tubero-sum и S. phureja, которые существенно различались по фертильности [7].

Имея в распоряжении мужски фертильные дигаплоиды S. tuberosum, отобранные в результа-те специальной селекции на этот признак, мы имели возможность сравнить показатели фертиль-ности реципрокных гибридов с участием этих форм и взятых в анализ образцов диплоидных диких и культурных видов картофеля (табл. 2). Как видим, стерильные формы появлялись толь-ко в комбинациях, где в качестве материнской формы были взяты дигаплоиды S. tuberosum, а в качестве опылителей – дикие виды, несущие ядерные гены стерильности. Таким образом, результаты проведенного анализа в целом подтверждают существующее мнение о чувствитель-ности цитоплазмы S. tuberosum к ядерным генам стерильности некоторых диплоидных видов картофеля [4, 15].

Т а б л и ц а 2. Количество (шт.) фертильных и стерильных гибридов между дигаплоидами S. tuberosum и диплоидными видами картофеля в зависимости от направления скрещиваний (стерильными считали

гибриды, не образующие пыльцу, или с уровнем жизнеспособности пыльцы менее 5 %)

Гибриды

Прямые скрещивания Обратные скрещивания

Проанализировано гибридов

Мужски фертильных

гибридов

Мужски стерильных

гибридов



гибридов


гибридов

tbr1 × phu С 63-2 20 12 8 20 20 0tbr 1 × phu A 72-10 3 1 2 20 20 0tbr 2 × phu С 63-2 5 4 1 8 8 0tbr 2 × phu A 72-10 33 23 11 20 20 0tbr 1 × inf A 31 44 23 21 40 40 0tbr 1 × stn С 65-11 20 12 8 28 28 0tbr 2 × stn С 65-11 20 13 7 11 11 0tbr 1 × spl A 41 25 25 0 9 9 0tbr 1× spl A 42 20 20 0 10 10 0tbr 1 × mcd А-751 10 7 3 9 9 0tbr 1 × mcd С Б-12 17 12 5 12 12 0tbr 1 × mcd С 56-1 33 23 10 15 15 0tbr 2 × mcd С Б-12 20 18 2 10 10 0tbr 1 × ber c 50-33 3 3 0 7 7 0tbr 1 × chc A 15 17 17 0 10 10 0tbr 2 × chc A 15 20 20 0 10 10 0



Беларуси

64

Изучение показателей мужской фертильности межвидовых гибридов с участием использо-ванных в работе образцов диплоидных видов картофеля не выявило достоверных различий между реципрокными гибридами (табл. 3). Более того, все полученные гибриды, вне зависимо-сти от того, использовались ли образцы видов, несущих гены мужской стерильности, или нет, оказались мужски фертильными. Стерильные формы выявлены только в комбинациях, где в ка-честве материнской формы были взяты дигаплоиды S. tuberosum, а в качестве опылителей – ди-кие виды, несущие ядерные гены стерильности (табл. 1, 2). Эти данные являются дополнитель-ным доказательством того, что цитоплазма именно S. tuberosum чувствительна к ядерным генам стерильности некоторых диплоидных видов картофеля, следствием чего может быть появление стерильных форм среди гибридов между дигаплоидами S. tuberosum и этими видами картофеля.

Т а б л и ц а 3. Количество (шт.) фертильных и стерильных гибридов между диплоидными видами картофеля (стерильными считали гибриды, не формирующие пыльцу, и с уровнем жизнеспособности пыльцы

менее 5 %)

Гибриды

Прямые скрещивания Обратные скрещивания



гибридов


гибридов

Проанализированогибридов


гибридов


гибридов

Диплоидные виды, несущие ядерные гены стерильности × диплоидные виды, несущие ядерные гены стерильностиphu745 × phu С63-2 20 20 0 10 10 0phu С63-2 × mcdС56-1 20 20 0 9 9 0phu С63-2 × spl A42 10 10 0 10 10 0phu 745 × mcd С56-1 20 20 0 10 10 0stn С65-11 × mcd С56-1 9 9 0 9 9 0stn С65-11 × phu С63-2 15 15 0 12 12 0mcd СБ-12 × spl A42 3 3 0 10 10 0mcd С56-1 × phu С63-2 20 20 0 9 9 0mcdСБ-12 × mcd С56-1 20 20 0 9 9 0mcdС56-1 × mcd СБ-12 20 20 0 11 11 0inf A 31 × spl A41 20 20 0 12 12 0spl A42 × phu С63-2 20 20 0 10 10 0spl A42 × mcd СБ-12 20 20 0 10 10 0Диплоидные виды, не несущие ядерные гены стерильности × диплоидные виды, несущие ядерные гены стерильности

chcA 15× mcd СБ-12 20 20 0 12 12 0chc A 15 × spl A42 20 20 0 12 12 0chc A 15 × stn С65-11 4 4 0 19 19 0chc A 15 × inf A 31 20 20 0 7 7 0chc A 15 × phu С63-2 7 7 0 8 8 0chc A 6 × mcd С56-1 12 12 0 15 15 0chc A 15× mcd СБ-12 20 20 0 12 12 0ber c50-3 × mcd СБ-12 8 8 0 10 10 0ber c50-3 × mcd СБ-12 20 20 0 9 9 0ber c 1-11 × mcd С56-1 7 7 0 10 10 0ber c50-3 × mcd С56-1 19 19 0 9 9 0ber c50-3 × stn С65-11 20 20 0 9 9 0

Таким образом, полученные нами результаты подтвердили данные литературы, что при гибри-дизации дигаплоидов картофеля S. tuberosum с некоторыми диплоидными дикими и примитивны-ми культурными видами образуется мужски стерильное потомство. В настоящей работе среди гибридов с участием S. phureja, S. stenotomum, S. infundibuliforme, S. sancta-rosa, S. microdontum с частотой от 10 до 100 % встречались мужски стерильные формы. В то же время такие виды, как S. berthaultii и S. chacoense при гибридизации с дигаплоидами S. tuberosum давали в основном фер-тильное потомство. Аналогичные результаты были получены в [4, 15, 16]. Следует, однако, отме-тить, что частота появления стерильных форм в настоящем исследовании в большинстве случаев была далека от 100 %. Кроме того, наблюдали появление стерильных форм у видов, по данным литературы, не несущих гены мужской стерильности (S. tarijense), и, напротив, формирование



Беларуси

фертильного потомства у гибридов, полученных с участием S. sparsipilum, относящегося к видам, образцы которого несут гены мужской стерильности. Появление фертильных форм можно объяс-нить тем, что данные образцы диплоидных видов картофеля несут гены мужской стерильности (Ms) в гетерозиготном состоянии. Интересно, что взятые в скрещивание в качестве опылителей формы S. sparsipilum дали 100%-ное фертильное потомство, хотя, по литературным данным, из-вестно, что этот вид также несет ядерные гены стерильности [4]. По-видимому, у использованных нами образцов S. sparsipilum гены стерильности находятся в рецессивном состоянии (msms).

Второе объяснение появления фертильных форм среди межвидовых гибридов можно связать с присутствием доминантного аллеля гена-восстановителя фертильности rt у использованных нами дигаплоидов S. tuberosum, который, как полагают, имеется у сортов культурного картофеля [12, 13]. Роль каждого из этих факторов в получении фертильных форм может быть оценена путем тщательно-го анализа расщепления в потомстве полученных гибридов F1, а также их беккроссного потомства.

Заключение. В результате проведенных исследований установлено, что часть межвидовых ги-бридов с участием дигаплоидов S. tuberosum в качестве материнской формы и образцов S. phureja, S. microdontum, S. stenotomum, S. infundibuliforme в качестве опылителей обладает мужской сте-рильностью (не образуют пыльцу или пыльца преимущество стерильная). В то же время обратные гибриды с участием этих форм были мужски фертильны. Все реципрокные гибриды между дига-плоидами S. tuberosum и образцами S. berthaultii, S. chacoense, S. sparsipilum, а также между образ-цами диплоидных диких и примитивных культурных видов картофеля, взятых в анализ, были мужски фертильными. Полученные результаты позволяют прийти к выводу, что мужская стериль-ность межвидовых гибридов обусловлена взаимодействием чувствительной цитоплазмы S. tubero-. tubero-tubero-sum и ядерных генов мужской стерильности некоторых диплоидных видов картофеля.


H a w k e s J. G. The Potato: Evolution, biodiversity and genetic resources. London: Belhaven Press, 1990. 1. J a n s k y S. H., P e l o q u i n S. J., Y e r k G. L. // Plant Breeding. 1990. Vol. 104. P. 290–294.2. C a r r o l l C. P., L o w R. J. // Potato Research. 1976. Vol.19. P. 109–121.3. H e r m u n d s t a d S. A., P e l o q u i n S. J. // Amer. Potato J. 1985. Vol.62. P. 479–487.4. G r u n P. // The biology and taxonomy of the Solanaceae. Linnean Soc. Symp. London: Acad. Press, 1979. Ser. N 7. P. 655–665.5. G r u n P., A u b e r t i n M. // Genetics. 1967. Vol. 51, № 3. P. 399–409.6. R o s s R. W., P e l o q u i n S. J., H o u g a s R. W. / /Eur. Potato J. 1964. Vol. 7. P. 81–89.7. C a r r o l l C. P. // Genetica. 1975. Vol 45. P. 149–162.8. S a n t i n i M., C a m a d r o E. L., M a r c e l l a n O. N., E r a z z u L. E. // Am. J. Potato Res. 2000. Vol. 77. P. 211–218.9.

А б р а м о в а Л. И. Цитологические механизмы образования и отбор продуцентов нередуцированных 10. гамет у паслёновых (на примере картофеля). Методические указания. ВИР, 1995.

P a l l a i s N., F o n g N., B e r r i o s D. // �nnovative methods for propagating potatoes. C�P Rep. 28th Planning 11. Conf.: Proc. int. conf. Lima: C�P, 1984. P. 149–168.

H a n n e m a n R. E, j r., P e l o q u i n S. J. // Theor. Appl. Genet. 1981. Vol. 59. P. 53–55.12. � w a n a g a M., O r t i z R., C i p a r M. S., P e l o q u i n S. J. // Amer. Potato J. 1991. Vol. 68, N 1. P. 19–28.13. Е р м и ш и н А. П., С а в ч у к А. В., К а л а ш н и к о в а Н. В. // Весцi АН Беларусi. Сер. бiял. навук. 1997. 14.

№ 3. С. 37–40.L i b e r a l M. T. // Pesq Agropec Bras. 1966. Vol. 1. P. 165–172.15. L e u e E. F., P e l o q u i n S. J. // Am. Potato J. 1980. Vol. 57. P. 189–195.16.

V. I. lUKShA, A. V. SAVchUK, e. V. VoroNKoVA, A. P. yerMIShIN

GENETIC-CYTOPLASMIC MAIL STERILITY OF HYBRIDS BETwEEN OF POTATO S. TUBEROSUM DIHAPLOIDS AND DIPLOID SPECIES

Summary�t has been revealed that part of interspecies hybrids between S. tuberosum dihaploids (used as a female parent) and

accessions of S. phureja, S. microdontum, S. stenotomum, S. infundibuliforme (male parents) were male sterile (did not produce pollen or produce mainly sterile pollen). At the same time reciprocal hybrids between these parents were male fertile. All reciprocal hybrids between S. tuberosum dihaploids and accessions of S. berthaultii, S. chacoense, S. sparsipilum, as well hybrids between accessions of diploid wild and primitive cultivated species, used in the experiment, were male fertile. The results of the study made it possible to conclude that male sterility of interspecies hybrids was caused by interaction between sensitive cytoplasm of S. tuberosum and nuclear genes of male sterility in some diploid potato species.



Беларуси

66


УДК 577.335/336:535.373

В. М. МАЖУль1 , Д. Г. ЩЕРБИН1, И. В. ГАлЕЦ1, М. А. КИСЕль2

ДЕЙСТВИЕ ФОСФОЛИПАЗЫ А2 НА ВНУТРИМОЛЕКУЛЯРНУЮ ДИНАМИКУ БЕЛКОВ ИЗОЛИРОВАННЫХ МЕМБРАН ЭРИТРОЦИТОВ ЧЕЛОВЕКА

1 Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, Минск, 2 Институт биоорганической химии НАН Беларуси, Минск


Введение. Биологические мембраны играют ключевую роль в реализации и регуляции фун-даментальных процессов жизнедеятельности клетки − таких как метаболизм, транспорт веществ, ионная проницаемость, возбудимость, механохимическая активность, запасание и преобразова-ние энергии [1]. Основная роль в выполнении мембранами функциональных нагрузок принадле-жит белкам. В свою очередь функционирование белковых макромолекул во многом контролиру-ется их структурой, прежде всего конформационным состоянием [2, 3]. Существенное значение в осуществлении макромолекулой функциональной активности имеют также медленные (с мил-лисекундными и секундными характерными временами) внутримолекулярные движения струк-туры белка, представляющие собой флуктуации положения фрагментов полипептидных цепей, доменов и субъединиц в объеме глобулы [4, 5]. К настоящему времени хорошо изучена роль кон-формации белковых макромолекул и структурных перестроек между статичными конформаци-онными состояниями белков в регуляции и реализации их функциональной активности [2, 3]. В то же время внутримолекулярная динамика мембранных белков in situ практически не иссле-дована, что во многом связано с методическими трудностями ее анализа. Один из доступных методов изучения миллисекундной внутримолекулярной динамики мембранных белков основан на регистрации кинетических параметров триптофановой фосфоресценции при комнатной тем-пературе (ТФКТ). Впервые применимость метода ТФКТ для анализа внутримолекулярных дви-жений белков в составе биологических мембран и клеток показана в 1976 г. [6]. Немного позднее [7] установлено, что способностью к миллисекундной ТФКТ обладают в основном белки, вклю-ченные в состав мембранных структур. Данный эффект объясняется тем, что у белков, раство-ренных в цитоплазме и матриксах органелл, тушащие ТФКТ низкочастотные флуктуации струк-туры выражены в гораздо большей степени, чем у мембранных белков. Контрастные различия в способности к ТФКТ мембранных и водорастворимых клеточных белков предоставляют уни-кальную возможность селективного мониторинга медленной внутримолекулярной динамики мембранных белков in situ без предварительного их выделения [7, 8].

В литературе имеются данные, показывающие специфичность мембранных белков к опреде-ленному липидному окружению в осуществлении своей функциональной активности и возмож-ность конформационных переходов при изменении липидного состава [9−13]. Для оптимального функционирования белка также необходим определенный амплитудно-частотный спектр вну-тримолекулярных движений [4, 5]. В связи с этим целью настоящей работы являлось изучение внутримолекулярной подвижности мембранных белков in situ в условиях изменения состава фосфолипидов мембраны эритроцита.

Для осуществления модификации фосфолипидного окружения белковых макромолекул ис-пользовали фосфолипазу A2. Этот фермент гидролизует сложноэфирную связь в положении sn-2 молекулы фосфолипида. При действии фосфолипазы А2 на фосфолипид образуются 2-лизофос-



Беларуси

67

фолипид и жирная кислота. В sn-2 положении глицеринового остатка фосфолипида могут нахо-диться различные жирные кислоты, включая арахидоновую и эйкозапентаеновую. При этом преимущественно отщепляются полиненасыщенные жирные кислоты с длиной цепи в 18 и 20 углеродных атомов (18 – линолевая кислота, наиболее распространенная в фосфолипидах, а 20 – арахидоновая и эйкозапентаеновая). Cпецифичность фосфолипазы А2 в наибольшей степени вы-ражена по отношению к фосфатидилхолину и фосфатидилэтаноламину [14, 15].

Проведение настоящих исследований представляет самостоятельный интерес в связи тем, что в литературе сведения о ТФКТ биологических мембран и использовании метода ТФКТ для анализа медленной внутримолекулярной динамики мембранных белков в литературе, кроме работ В. М. Мажуля и соавт. [4−8, 16, 17], отсутствуют.

Материалы и методы исследования. Эритроцитарные мембраны выделяли из свежей до-норской крови по методу Доджа и соавт. [18] и суспендировали в 77,7 мМ Трис-HCl буфере, рН 7,4. Концентрацию белка в препаратах мембран определяли по методу Лоури в модифи-кации [19].

В работе использовали коммерческий препарат фосфолипазы А2 из яда среднеазиатской коб-ры Naja naja oxiana с удельной активностью 1 200 ед/мг (Опытный завод органического синтеза и биопрепаратов Института химии АН Эстонии). Обработку препаратов мембран фосфолипазой А2 проводили при 37 °С в течение 40 мин. В суспензию препаратов мембран перед добавлением самого фермента вносили раствор CaCl2 в конечной концентрации 1,0 мМ для активации дей-ствия фосфолипазы А2. Реакцию останавливали внесением в суспензию мембран Na2ЭДТА в конечной концентрации 3,0 мМ.

Изменение фосфолипидного состава мембран контролировали методом тонкослойной хро-матографии [20]. Определение продуктов гидролитического действия фосфолипазы А2 в изо-лированных мембранах эритроцитов проводили следующим образом. К 1 объему суспензии мембран добавляли 4 объема смеси хлороформ-метанол в объемном соотношении 1:2, переме-шивали и фильтровали на стеклянном фильтре. К фильтрату прибавляли 1 объем воды и 1 объем хлороформа, смесь интенсивно встряхивали в делительной воронке и оставляли при 4 °С. Через 10–15 мин нижний слой отделяли и упаривали на роторном испарителе. Остаток растворяли в 200 мкл хлороформа и наносили на пластинку с закрепленным слоем силикагеля 60 (Merck, Германия). Хроматографию проводили в системе растворителей хлороформ-метанол-уксусная кислота-вода (в соотношении 25:15:4:2). Визуализацию липидов на пластинке осуществляли рас-твором нингидрина в бутаноле и молибдатным реагентом на фосфолипиды. Участки силика геля, содержащие липиды и лизопроизводные, соскабливали и определяли в них содержание фосфора по методу [21].

Кинетику затухания ТФКТ эритроцитарных мембран регистрировали с помощью автомати-зированного тау-фосфориметра с монохроматорами в каналах возбуждения и регистрации [22−24]. Возбуждение ТФКТ суспензий эритроцитарных мембран проводили при длине волны 297 нм, регистрацию кинетики затухания ТФКТ при длине волны 441 нм – на втором максимуме спектра ТФКТ. Концентрация белка в пробе составляла 1 мг/мл. Удаление кислорода из суспен-зии мембран осуществляли с помощью сульфита натрия в конечной концентрации 80 мМ [23].

Результаты и их обсуждение. Кинетика затухания ТФКТ суспензии мембран эритроцитов в нативном состоянии (контроль) хорошо аппроксимируется суммой двух экспонент с различны-ми временами жизни быстрой (τ1) и медленной (τ2) компонент, амплитудой и вкладом в ТФКТ быстрой компоненты (α1 и S1): 160 ± 10 мс, 1630 ± 90 мс, 0,91 ± 0,05 и 0,52 ± 0,03 соответственно. Значения кинетических параметров ТФКТ суспензии эритроцитарных мембран несколько варьи-ровали у препаратов, полученных из крови различных доноров. Мультиэкспоненциальность ки-нетических кривых затухания ТФКТ мембран может быть объяснена различиями во внутримо-лекулярной подвижности структур мембранных белков в областях локализации триптофанилов. Учитывая существование выраженной зависимости длительности ТФКТ от молекулярной под-вижности окружения хромофора, можно утверждать, что динамика структуры мембранных бел-ков в местах локализации триптофанилов, фосфоресцирующих с временами жизни τ1, усилена по сравнению с динамикой участков локализации остатков триптофана, ответственных за мед-



Беларуси

68

ленный компонент ТФКТ (они фосфоресцируют с временами жизни, соответствующими значе-нию τ2). Необходимо учитывать, что в эксперименте регистрируется интегральная ТФКТ мем-бранных белков. Поэтому кинетические параметры ТФКТ изолированных эритроцитарных мем-бран отражают усредненное состояние внутримолекулярной подвижности структуры белков в местах локализации триптофанилов, но не несут информации об особенностях внутримолеку-

лярных движений конкретных белков. При проведении исследований с помощью метода

фосфоресценции мембраны инкубировали с фосфоли-пазой А2 в интервале концентраций 1,0–20,0 мкг/мл в течение 40 мин. Показано, что инкубация мембран с ферментом в концентрации 10,0 мкг/мл в течение дан-ного времени приводит к выраженному снижению со-держания фосфатидилхолина, фосфатидилэтаноламина и фосфатидилсерина (рис. 1). Содержание сфингомие-лина, который не подвергается гидролизу в присутствии фермента, при этом не изменялось. В результате гидро-лиза фосфолипидов в мембране происходило накопле-ние свободных жирных кислот и лизофосфолипидов. Зависимость накопления лизофосфолипидов от време-ни инкубации изолированных мембран эритроцитов с фосфолипазой А2 представлена на рис. 2.

Результаты изучения внутримолекулярной дина-мики мембранных белков in situ в условиях модифика-ции фосфолипидного окружения представлены на рис. 3. Из рисунка следует, что под действием фосфолипазы А2 отношения τ1/τ1

0 и τ2/τ20 ТФКТ суспензии мембран

снижаются относительно значений в контроле на 10 %. При этом наиболее выраженные изменения отношения τ1/τ1

0 ТФКТ мембран происходили в интервале концен-траций фермента 1,0−5,0 мкг/мл, τ2/τ2

0 ТФКТ − при бо-

Рис. 1. Зависимости содержания фосфолипидов в изолированных мембранах эритроцитов от вре-мени инкубации с фосфолипазой А2 (10 мкг/мл): 1 – фосфатидилхолин, 2 – сфингомиелин, 3 – фосфатидилэтаноламин, 4 – фосфатидилсерин. Изменение количественного состава фосфоли-пидов от времени указано в процентах от их

общего числа

Рис. 2. Зависимости накопления лизофосфолипи-дов в изолированных мембранах эритроцитов от времени инкубации с фосфолипазой А2 (10 мкг/мл): 1 – лизофосфатидилхолин, 2 – отсутствие продук-тов гидролиза сфингомиелина, 3 – лизофосфа-тидилэтаноламин, 4 – лизофосфатидилсерин. Накопление лизофосфолипидов от времени ука-зано в процентах от общего числа фосфолипидов

Рис. 3. Зависимости отношений τ1/τ10 (кривая 1)

и τ2/τ20 (кривая 2) ТФКТ от концентрации фос-

фолипазы А2 в суспензии изолированных мем-бран эритроцитов� τ1

0 и τ20 − времена жизни бы-

строй и медленной компонент ТФКТ в отсут-ствие фермента (контроль), τ1 и τ2 − в его присутствии. Концентрация белка 1 мг/мл� 70 мМ Трис-HCl буфер рН 7,4� 80 мМ Na2SO3� мем-браны инкубировали с ферментом при 37 °С в течение 40 мин, кинетику затухания ТФКТ

образцов измеряли при 20 °С, λвозб = 297 нм



Беларуси

69

лее высоких концентрациях (15,0 и 20,0 мкг/мл). Наблюдаемое в эксперименте снижение значе-ний τ1/τ1

0 и τ2/τ20 ТФКТ мембран эритроцитов при действии фосфолипазы А2 указывает на воз-

растание интенсивности низкочастотных флуктуаций структуры мембранных белков в областях локализации триптофанилов.

Известно, что появление жирных кислот и лизофосфолипидов в результате действия фосфо-липазы А2 изменяет свойства липидного бислоя мембраны [25−27]. Так, с помощью реакции гемагглютинации выявлено нарушение процесса слияния вируса с мембраной эритроцита при введении в липидный бислой лизофосфатидилхолина [28]. Добавление лизофосфолипидов при-водило к нарушению упаковки липидов в мембране, увеличению ее текучести и проницаемости для ионов [29−32]. В некоторых случаях лизофосфолипиды выступали как солюбилизирующие агенты для интегральных мембранных белков [33]. «Растормаживание» внутримолекулярной динамики мембранных белков при увеличении общего количества лизофосфолипидов в мембра-не коррелирует с нашими данными по изучению солюбилизирующего мембраны действия де-тергентов ДСН, дезоксихолата натрия, саркозила, дигитонина и твина-20 [34, 35].

Заключение. Полученные результаты свидетельствуют о способности фосфолипазы А2 из-менять внутримолекулярную подвижность белков в составе мембраны. Индуцированный дей-ствием фосфолипазы А2 эффект лабилизации внутримолекулярной подвижности мембранных белков можно объяснить изменением физико-химических свойств окружения белковых макро-молекул в результате накопления продуктов гидролиза фосфолипидов (лизофосфолипидов и свободных жирных кислот) и нарушением вследствие этого белок-липидных взаимодействий в мембране.


К о н е в С. В. Структурная лабильность биологических мембран и регуляторные процессы. Мн., 1987. 1. М а ж у л ь В. М. Конформационные переходы в белках и связь их с параметрами флуоресценции: Дис.... 2.

канд. биол. наук. Мн., 1969. М а ж у л ь В. М., Ч е р н и ц к и й Е. А., К о н е в С. В. // Биофизика. 1970. Т. 15, № 1. С. 5–11. 3. М а ж у л ь В. М., З а й ц е в а Е. М., Щ е р б и н Д. Г. // Биофизика. 2000. Т. 45, вып. 6. С. 965–989. 4. М а ж у л ь В. М., З а й ц е в а Е. М., Щ е р б и н Д. Г. // Весцi НАН Беларусi. Сер. бiял. навук. 2000. № 4. 5.

С. 124−143.М а ж у л ь В. М., Е р м о л а е в Ю. С., Б о б р о в В. А. и др. // Весцi АН БССР. Сер. бiял. навук. 1976. № 6. 6.

С. 52–56. М а ж у л ь В. М., К о н е в С. В., Е р м о л а е в Ю. С. и др. // Биофизика. 1983. Т. 28, вып. 6. С. 9807. −984. М а ж у л ь В. М., К а н а н о в и ч С. Ж., П р о к о п о в а Ж. В. // Весцi НАН Беларусi. Сер. бiял. навук. 8.

2001. № 1. С. 60−64. E y t a n G. D., R a c k e r E. J. // J. Biol. Chem. 1977. Vol. 252, N 10. P. 32089. −3213. К а п л я А. А., К р а в ц о в а В. В., К р а в ц о в А. В. // Биохимия. 1996. Т. 61, вып. 6. С. 99810. −1005. Y g u e r a b i d e J., Y g u e r a b i d e E. E. // The enzymes of biological membranes / Ed. by A. N. Martonosi 2nd 11.

ed. N. Y.: Plenum Press, 1985. Vol. 1. P. 393−420. Y u C. A., G w a k S. H., Y u L. // Biochim. Biophys. Acta. 1985. Vol. 812, N 3. P. 65612. −664. R i g e l l C. W., S a u s s u r e C., F r e i r e E. // Biochemistry. 1985. Vol. 24, N 20. P. 563813. −5646. R o s s B. M., K i s h S. J. // J. Neurochem. 1994. Vol. 63. P. 1839–1848. 14. D e n n i s E. A. // J. Biol. Chem. 1994. Vol. 269, N 18. P. 13057–13060. 15. М а ж у л ь В. М., Е р м о л а е в Ю. С., К о н е в С. В. // Журн. прикл. спектр. 1980. Т. 32, № 5. С. 903–907. 16. M a z h u l 17. ′ V. M., S h c h e r b i n D. G. // Proc. SP�E. 1997. Vol. 2980. P. 487−494. D o d g e G. T., M i t c h e l l C., H a n a h a n D. J. // Arch. Biochеm. Biophys. 1963. Vol. 100, № 2. P. 119–130. 18. M a r k w e l l M. A. K., H a a s S. M., B i e b e r L. L., T o l b e r t N. E. // Anal. Biochem. 1978. Vol. 87, № 1. 19.

P. 206–210. К а м ы ш н и к о в В. С. Клинико-биохимическая лабораторная диагностика: Справочник: в 2 т. 2-е изд. Мн., 20.

2003. Т. 2. Практикум по биохимии / Под ред. С. Е. Северина, Г. А. Соловьевой. М, 1989. 21. М а ж у л ь В. М., И в а ш к е в и ч Л. С., Щ е р б и н Д. Г. и др. // Журн. прикл. спектр. 1997. Т. 64, № 4. 22.

С. 489−493. M a z h u l ’ V. M., S h c h е r b i n D. G. // Сurrent Topics in Biophysics. 1997. Vol. 21, N 2. P. 117–122. 23. М а ж у л ь В. М., Щ е р б и н Д. Г. // Биофизика. 1998. Т. 43, вып. 3. С. 456–462. 24. B e r l i n E., H a n n a h J. S., Y a m a n e K. et al. // �nt. J. Biochem. Cell Biol. 1996. Vol. 28, N 10. 25.

P. 1131−1139.



Беларуси

H e e m s k e r k J. W., F e i j g e M. A., K a l a f u s z R., H o r n s t r a G. // Biochim. Biophys. Acta. 1989. 26. Vol. 1004, N 2. P. 252−260.

K e l l D. B., H a r r i s C. M. // Eur. Biophys. J. 1985. Vol. 12, N 4. P. 18127. −197. Ч и з м а д ж е в Ю. А. // Природа. 2003. № 4. С. 6928. −74. T a n a k a Y., M a s h i n o K., � n o u e K., N o j i m a S. // J. Biochem. 1983. Vol. 94, № 3. P. 83329. −840. L e e Y., C h a n S. �. // Biochemistry. 1977. Vol. 16, N 7. P. 130330. −1309. Z e r o u g a M., J e n s k i L. J., S t i l l w e l l W. // Biochim. Biophys. Acta. 1995. Vol. 1236, N 2. P. 26631. −272. B h a m i d i p a t i S. P., H a m i l t o n J. A. // Biochemistry. 1995. Vol. 34, N 16. P. 566632. −5677. S c h l e i c h e r A., F r a n k e R., H o f m a n n K. P. et al. // Biochemistry. 1987. Vol. 26, N 18. P. 590833. −5916. Г а л е ц И. В. // Весці НАН Беларусі. Сер. біял. навук. 2005. № 5, ч. 1. C. 5434. −56. М а ж у л ь В. М., Г а л е ц И. В. // Биофизика. 2008. Т. 53, вып. 4. С. 60235. −609.

V. М. MAZhUl , D. G. ShchArBIN, I. V. hAleTS, M. А. KISel

THE EFFECT OF PHOSPHOLIPASE A2 ON PROTEIN INTERNAL DYNAMICS OF ISOLATED HUMAN ERYTHROCYTE MEMBRANES

Summary

Using room temperature phosphorescence method it was shown that the action of enzyme phospholipase A2 in the concentration range of 1.0–20.0 µg/ml resulted in the enhancement of slow protein internal dynamics in the composition of isolated human erythrocyte membranes. We presumed that induced by phospholipase A2 the effect of labialization of slow membrane protein internal motions can be the consequence of both the change of physico-chemical properties of protein microenvironment and disturbance of protein-lipid interactions in the membran.



Беларуси

71


УДК 635.04+631.67

В. П. ДоМАНСКИЙ

МЕТОД ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ ВОДНОГО ДЕФИЦИТА У ВЕГЕТИРУЮЩЕГО РАСТЕНИЯ

Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, Минск


Введение. Недостаточное водное питание приводит к снижению продуктивности растений, а в более тяжелых случаях – к их гибели. В то же время в практике выращивания растений фак-тически не применяются инструментальные методы оценки состояния водообеспеченности рас-тений. Очевидным признаком недостаточности водного питания растения является увядание листьев, связанное с уменьшением внутриклеточного давления воды [1]. В случаях, когда этого явления не наблюдается, водообеспечение может показаться достаточным. Однако это далеко не так: исследования показывают, что недостаточность водного питания всегда сопровождается не-добором урожая [2, 3]. Это связано с тем, что закрытие устьиц, уменьшающее транспирацию и потерю влаги, пропорционально снижает и ассимиляцию углекислоты, необходимую для фо-тосинтеза [1]. Для растений в условиях дефицита воды в почве характерно снижение скорости карбоксилирования рибулозо-бисфосфата более чем в 2 раза, снижение эффективности карбок-силирования и других показателей, характеризующих работу темновой и све-товой стадий фотосинтеза [2].

В настоящее время в развитых странах ведутся работы по созданию авто-матизированных систем сбора данных о состоянии вегетирующих растений и принятия решения по ним. Это должно привести в итоге к созданию автома-тизированных растениеводческих комплексов с компьютерным управлением и оптимальными условиями формирования урожая. В такой системе датчик (сенсор) влагообеспеченности растения совершенно необходим наряду с други-ми сенсорами физиологического состояния растения. В литературе описано большое количество методов определения водного статуса растения, обзор ко-торых можно найти в [4], различающихся как по измеряемому параметру, так и по выбору индикаторного органа. Однако не все из них применимы для не-прерывного и неповреждающего контроля за состоянием растения.

Общеизвестно, что одним из основных показателей нормальной влагообе-спеченности растения является тургор его мягких тканей, обусловленный на-пряженным состоянием клеточных стенок ткани из-за внутриклеточного дав-ления воды. Но если по отношению к термину «внутриклеточное давление» уместно понятие «измерение» [5], то понятие «тургор» используется преиму-щественно для визуальной оценки состояния растения. Вместе с тем жесткость листовой пластинки, например, обусловленная тургором, вполне может быть объектом измерения. Можно предположить, что такие измерения могут выя-вить наличие водного дефицита гораздо раньше, чем растение достигнет со-стояния «устойчивого завядания». Если эти измерения проводить непрерывно на интактном растении, то мы можем иметь дистанционный контроль за со-стоянием его влагообеспеченности. Исследование возможностей реализации этого подхода и является целью данной статьи.

Рис. 1. Схема из-мерения жестко-сти листовой пла-стинки. На схеме показан фрагмент листа ячменя (вид с ребра). А и С – точки закрепле-ния листа, В – точка приложения силы и регистра-ции деформации



Беларуси

72

Объекты и методы исследования. В ме-ханике под жесткостью подразумевается способность детали (или конструкции) про-тивостоять деформации, она определяется как отношение силы к вызванному ею сме-щению. Лист растения, потерявший тургор, теряет жесткость на изгиб, что и предопре-деляет «обвисание» листьев. Если листо-вую пластинку закрепить в двух точках, а к середине между ними приложить силу пер-пендикулярно плоскости листа (рис.1), то он будет изгибаться в трех местах (при ма-лых смещениях, при больших – появится еще и растяжение) и противостоять этому изгибу. Отношение приложенной силы к ве-личине смещения и дает искомую величину жесткости.

Эта идея была реализована с использова-нием электродинамического преобразователя

(ЭДП) от малогабаритного «динамика», смещение его подвижной части использовано для созда-ния изгибающего усилия согласно рис. 1. Являясь обратимым электромеханическим преобразовате-лем, ЭДП позволяет измерять амплитуду колебаний, генерируя пропорциональную смещению э. д. с. Мостовая схема включения ЭДП позволяет выделить эту э. д. с., которая детектируется синхрон-ным детектором и регистрируется прибором (рис. 2). Поскольку амплитуда изгибающего усилия постоянна (она определяется питающим током), амплитуда колебаний обратно пропорциональна суммарной жесткости системы (листа и самой подвижной системы ЭДП). Приняв жесткость под-вижной системы ЭДП за единицу, можно получить жесткость испытуемого листа в этих услов-ных единицах. При сравнении наших данных с результатами, полученными в [6], можно заклю-чить, что жесткость листа в этих единицах хорошо соответствует внутриклеточному давлению, измеренному в МПа.

Для изучения возможностей метода использовали проростки ячменя 7-дневного возраста. Растения выращивали в чашке Петри на водопроводной воде. Для создания водного дефицита растения извлекали из чашки и устанавливали корнями на сложенную в несколько слоев филь-тровальную бумагу. Начиная с этого момента, через произвольные отрезки времени (10– 20 мин) измеряли жесткость одного из листьев посева. Через 2,5 ч растения вновь устанавли-вали в чашку Петри с водой и регистрировали кинетику восстановления нормального водо-снабжения листьев.

Результаты и их обсуждение. На рис. 3 показана кинетика изменения жесткости листа, из-меренной по предлагаемому методу. В точках 1, 2, 3 кинетики фиксировали внешний вид расте-ний (фотографии не приводятся). В момент наибольшего водного дефицита (в данном опыте) внешний вид растений не отличался от их вида в начале и конце опыта, хотя ощущалась не-сколько большая мягкость листьев на ощупь. Как видно из приведенных данных, предлагаемый метод обнаружения водного дефицита растений достаточно чувствителен: изменения жесткости листа уверенно регистрируются тогда, когда по внешнему виду растений недостаточности водного питания определить еще нельзя. Чувствительность обусловлена тем, что оболочка растительной клетки практически нерастяжима, поэтому даже небольшая потеря воды сопровождается силь-ным падением внутриклеточного давления. В отдельном опыте со взвешиванием срезанного листа (данные не приведены) двукратное уменьшение жесткости листа сопровождалось потерей только 8 % его массы.

Предлагаемый метод реализован на ЭДП достаточно большой массы (около 30 г) в виде на-стольного устройства. Естественно, что датчик таких размеров не может быть размещен на ли-сте растения большинства возделываемых культур, в данной работе эксперименты проводились

Рис. 2. Схема включения ЭДП и измерения жесткости его подвижной системы балансируется резистором 8 Ом (обо-значен звездочкой) при заторможенной подвижной систе-ме ЭДП. Коэффициент передачи автотрансформатора – 1:2



Беларуси

73

с растениями ячменя, которые пригибали для размещения листовой пластинки в камере, где проводилось измерение жесткости. Искажалось при этом и освещение листа, так как значитель-ная часть листовой пластинки затенялась. В настоящее время изготавливается и испытывается датчик жесткости на базе миниатюрного ЭДП с массой около 2 г, датчик таких размеров уже может быть закреплен на стебле большинства растений (в непосредственной близости от листа). Дальнейший прогресс в области миниатюризации датчика состоит в замене ЭДП на пьезоэлек-трический преобразователь, этот вопрос сейчас изучается.

Предлагаемый метод ориентирован на использование датчиков (сенсоров) для индивидуаль-ного растения, которых при необходимости может быть установлено несколько, в различных ярусах листьев. Это хорошо согласуется с идеей контроля водного потенциала листьев по ярусам [4]. Будучи дополнена сведениями о водном потенциале почвы и атмосферы полученная инфор-мация позволит дать достаточно тонкую оценку ситуации с влагообеспечением растения, а воз-можно, и физиологического состояния вообще.

Необходимо отметить, что предлагаемый метод, подобно большинству других (измерение толщины листа, диаметра стебля), не дает абсолютных значений степени водного дефицита, его показания нужно соотносить с нормой, которая изменяется в процессе роста и старения листа. Поэтому необходима периодическая перекалибровка. Для датчика в составе системы непрерыв-ного мониторинга состояния растения это не представляет большой проблемы, растение обычно периодически находится в состоянии отсутствия водного дефицита (после дождя или полива, в предрассветные часы), это состояние и следует принимать за нормальное, а снижение тургора отсчитывать от последнего значения этой нормы.

Несомненный интерес представляло бы исследование зависимости жесткости листовой пла-стинки от степени водного дефицита, определяемого, как процентное содержание воды в листе по отношению к содержанию в состоянии полного тургора (по Слейчеру). Такое исследование, однако, осложнено тем, что определение «истинного» водного дефицита требует высушивания листа, т. е. его уничтожения, и эту зависимость нельзя получить для индивидуального образца. Мы оставляем этот вопрос для освещения в последующей публикации.

Заключение. Предлагаемый метод может быть использован при создании сенсора для не-прерывного контроля вегетирующего растения на отсутствие дефицита его водоснабжения. Он также с успехом может применяться при исследованиях, связанных с водным режимом растений и транспирацией в различных условиях.

Рис. 3. Кинетика изменения жесткости листовой пластинки ячменя после создания дефицита водного питания посева ячменя (1) и после восстановления нормального водоснабжения (2). В моменты времени 1–3 сравнивали внешний

вид растений



Беларуси

ЛитератураС л е й ч е р Р. Водный режим растений. М., 1970.1. К н я з е в а И. В., М у д р и к В. А., П и г у л е в с к а я Т. К. // 2. Вестн. Башкирского ун-та. 2001. № 2 (�).

С. 43–45.С3. а ф и н Х. М., Ж и г у л е в М. А., К о н н о в а Л. А. // Материалы докл. 1-й Российской науч.-практ. конф.

«Актуальные проблемы инноваций с нетрадиционными растительными ресурсами и создания функциональных продуктов». Москва, 18–19 июня 2001 г., М., 2001.

Е м е л ь я н о в Л. Г., А н к у д С. А. // Водообмен и стресс-устойчивость растений. Мн., 1992. С. 116.4. M e s h c h e r y a k o v A., S t e u d l e E., K o m o r E. // Plant Physiol. 1991. Vol. 98, N3. P. 840–852. 5. Х о л о д о в а В. П., М е щ е р я к о в А. Б., А л е к с а н д р о в а С. Н., К у з н е ц о в Вл. В. // Вестн. 6.

Нижегородского ун-та, сер. Биология. 2001. Вып. 1. С. 151–154

V. P. DoMANSKII

THE METHOD OF EVALUATION OF wATER INSUFFICIENCY IN LIVING PLANT

Summary

The possibility of using the plant leaf elasticity for detecting a water stress was shown.



Беларуси

75


УДК 581.1+577.34.05

М. С. РАДЮК, И. Н. ДоМАНСКАЯ, Р. А. ЩЕРБАКоВ, Н. В. ШАлЫГо

ВЛИЯНИЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО СТРЕССА НА СОДЕРЖАНИЕ ДЕГИДРИНОВ И ШАПЕРОНА БТШ70

В ЗЕЛЕНЫХ ПРОРОСТКАХ ЯЧМЕНЯ (HORDEUM VULGARE)

Институт биофизики и клеточной инженерии НАН Беларуси, Минск


Введение. К настоящему времени выделено несколько семейств белков, участвующих в за-щите клеток растений от повреждающего действия низкой температуры. Это дегидрины, белки-шапероны, антифризные белки, многофункциональные белки, которые регулируют процессы трансляции и транскрипции, а также белки термогенеза, т. е. белки, разобщающие процессы окисления и фосфорилирования в митохондриях [1].

Особую роль в адаптации растений к низким температурам играют дегидрины. Первоначально дегидрины были охарактеризованы как белки водного стресса. Эти белки за счет высокой ги-дрофильности препятствуют потере клеткой воды и стабилизируют клеточные белки [2]. Впоследствии было установлено, что дегидрины также препятствуют образованию льда в клет-ках [3, 4]. Впервые дегидрины были обнаружены в зародышах и семядолях на поздних стадиях эмбриогенеза растений [5, 6]. Затем эти белки были названы белками позднего эмбриогенеза (late embryogenesis abundant (LEA) proteins). Поскольку интенсивный синтез и запасание LEA-белков в семенах происходит на поздних стадиях их созревания в фазу обезвоживания, было предполо-жено, что они задействованы в реакциях, способствующих сохранению клеточных структур за-родышей от повреждений, вызванных потерей воды [7]. Вместе с тем индукция синтеза LEA-белков была зарегистрирована в вегетирующих растениях в условиях нарушения водного режи-ма, вызванного засухой, засолением и понижением температуры [8]. Сам факт синтеза LEA-белков при неблагоприятных воздействиях, приводящих к водному стрессу, может гово-рить в пользу выполнения ими важной защитной роли при обезвоживании растительных клеток. Предполагается, что дегидрины могут обеспечивать формирование гидрофильной оболочки во-круг экспонированных гидрофобных поверхностей клеточных компонентов, что в конечном счете может предотвращать коагуляцию макромолекул и способствовать их ренатурации [4, 9].

Шапероны известны как белки, участвующие в формировании трехмерной структуры дру-гих полипептидов [10]. К настоящему времени установлено, что белки, обладающие шапероновой активностью, синтезируются также во время гипотермии и адаптации растений к низким темпе-ратурам [11]. У живых организмов семейство белков-шаперонов участвует во многих клеточных процессах сборки, стабилизации и транспорта белковых молекул через мембраны митохондрий и ядерную оболочку. Они вовлечены в сигнальную трансдукцию, регуляцию апоптоза, а один из белков этого семейства играет ключевую роль в регуляции клеточного цикла во время гаметогене-за. Показано, что все эти белки обладают свойством узнавать ненативные конфигурации белков, связываться с ними и поддерживать их в состоянии, способном к последующему восстановле-нию, предотвращая случайные ассоциации белков и формирование нефункциональных агрега-тов [12]. Это свойство позволяет отнести БТШ70 к семейству молекулярных шаперонов [13]. Причем если БТШ90 и малые БТШ проявляют АТФ-независимую шаперонную активность, под-держивая белки в состоянии, способном к реактивации, но не способствуя их дальнейшей уклад-



Беларуси

76

ке, как и большинство других шаперонов, то БТШ70 не только предотвращают дальнейшую де-натурацию белков, но и восстанавливают их до нативного состояния в присутствии АТФ и ко-шаперона БТШ40 [14].

БТШ70 вместе со своим ко-шапероном БТШ40 связывается с белком сразу после его синтеза на рибосоме. Затем этот белок, если он еще не свернулся, связывается с шаперонином БТШ60, который обычно работает со своим ко-шаперонином БТШ10 [15]. БТШ70 является важнейшим неспецифическим стресс-индуцируемым белком и участвует в преодолении последствий всех видов стрессов, в том числе и низкотемпературного. В частности, увеличение содержания БТШ70 под влиянием низкотемпературного стресса показано в растениях шпината [16]. Акклима-тизированые при 4 °С растения Deschampsia antarctica Desv содержали в 1,9 раза больше БТШ70, чем выросшие при 13 °С. При этом такие растения оказались также более устойчивыми и к высо-кой температуре [17].

В настоящей работе было исследовано влияние низкой положительной (+ 2 °C) и отрицательной (– 5 °С) температуры на содержание дегидринов и белка шаперона БТШ70 в проростках ячменя.

Материалы и методы исследования. Для работы использовали растения ячменя (hordeum vulgare L.) сорта Гонар, выращенные при температуре 24 °С и освещенности 100 µЕ м–2 · s–1 с фото-периодом 14 ч. В 6-дневном возрасте растения помещали в камеру с температурой + 2 °C на 24 ч или – 5 °С на 5 ч, после чего растения возвращали в исходные условия выращивания (постстрес-совый период). Перед помещением растений в условия низкой температуры и через определен-ные промежутки времени на протяжении стрессового и постстрессового периодов пробы (0,5 г листьев, срезанных выше колеоптиля) фиксировали жидким азотом и помещали на хранение при – 70 °С. Общая продолжительность экспериментов составляла 3 сут.

Содержание дегидринов и БТШ70 определяли с помощью иммуноблотинга, с использовани-ем первичных антител фирмы Agrisera (Швеция). Дегидрины характеризуются высоким содер-Agrisera (Швеция). Дегидрины характеризуются высоким содер- (Швеция). Дегидрины характеризуются высоким содер-жанием консенсусных аминокислотных мотивов K�KEKLPG. С помощью синтетического белка, содержащего такие мотивы, были получены антитела на дегидрины широкого ряда видов расте-ний, в том числе злаковых [18], которые были использованы в нашей работе. Белки разделяли с помощью денатурирующего гель-электрофореза. Для этого 0,5 г листьев растирали в 3,0 мл буфера для экстракции, содержащего 56 мМ дитиотрейтола, 56 мМ Na2CO3, 2 мМ ЭДТА, 12 % сахарозы и 2 % SDS-Na. Полученный гомогенат нагревали при 75 °С в течение 10 мин в термо-блоке фирмы Eppendorf (Германия), перемешивали и центрифугировали на центрифуге Biofuge pico (Германия) в течение 5 мин при 13 000 g. Содержание белка в супернатанте определяли по методу Брэдфорд [19]. Форез проводили с использованием 12%-ного разделяющиего и 4%-ного концентрирующего гелей на приборе для электрофореза фирмы Amersham Biosciensis (США) при напряжении 110 В до вхождения белков в разделяющий гель, после чего напряжение увели-чивали до 200 В и продолжали форез еще в течение 1 ч. Перенос белков на нитроцеллюлозную мембрану Amersham (США) размером 6 × 9 см проводили используя прибор для полусухого пе-Amersham (США) размером 6 × 9 см проводили используя прибор для полусухого пе- (США) размером 6 × 9 см проводили используя прибор для полусухого пе-реноса TE 77 фирмы Amersham Biosciences (США) при токе 2 мА/см2 мембраны в течение 2 ч. Для переноса использовали анодный буфер, содержащий 39 мМ глицина, 48 мМ Триса, 0,0375 % SDS-Na и 20 % метанола. После окончания переноса нитроцеллюлозную мембрану извлекали, прокра-шивали в растворе Ponceau Rot в течение 5 мин, подсушивали с помощью фильтровальной бума-ги и отмечали положение белковых маркеров (Fermentas, Литва). Для проведения иммунобло-Fermentas, Литва). Для проведения иммунобло-, Литва). Для проведения иммунобло-тинга антитела растворяли в среде TBS, содержащей 10 мМ Трис-HCl pH 7,5 и 0,15 М NaCl плюс 4 % сухого молока. Нитроцеллюлозную мембрану сначала инкубировали в течение 1 ч в 50 мл TBS с 4 % сухого молока, затем в течение 1 ч в среде, содержащей первичные антитела на деги-дрины и БТШ70. Далее мембрану промывали раствором TBST, содержащим 0,005 % Tween 20 в течение 30 мин. Раствор TBSТ меняли 2–3 раза. Промытую мембрану инкубировали в течение 1 ч в буфере, содержащем вторичные антитела (Sigma, Германия), конъюгированные со щелоч-Sigma, Германия), конъюгированные со щелоч-, Германия), конъюгированные со щелоч-ной фосфатазой. Затем мембрану промывали раствором TBSТ в течение 30 мин и кратковремен-TBSТ в течение 30 мин и кратковремен-Т в течение 30 мин и кратковремен-но (1–2 мин) инкубировали в 0,1 М Трис-HCl буфере pH 9,5 для щелочной фосфатазы, содержа-HCl буфере pH 9,5 для щелочной фосфатазы, содержа- буфере pH 9,5 для щелочной фосфатазы, содержа-pH 9,5 для щелочной фосфатазы, содержа- 9,5 для щелочной фосфатазы, содержа-щем 100 мМ NaCl и 5 мМ MgCl2. Затем мембрану инкубировали в темноте в 25 мл проявляющей смеси: буфер для щелочной фосфатазы, в который добавили 10 мг p-nitro-blue-tetrazolium-chloride



Беларуси

77

(NBT) фирмы Fermentas (Литва), растворенного в 200 мкл воды, и 5 мг BC�P (5-bromo-4-chloro 3-indolil-phosphate) фирмы Duchefa (Нидерланды), растворенного в 200 мкл воды. После четкой визуализации полос мембрану тщательно промывали водой и подсушивали на воздухе. Интенсивность проявившихся полос оценивали с помощью программы TotalLab.

Все эксперименты проводили в 3-кратной биологической повторности.Результаты их обсуждение. Проведенный иммуноблотинг показал, что дегидрины в кон-

трольных проростках ячменя, выросших при температуре + 24 °С, присутствовали в небольшом количестве (рис. 1, А). В то же время под влиянием низкой положительной температуры (+ 2 °С) содержание дегидринов через 24 ч увеличивалось в 4 раза по отношению к исходному уровню, за-регистрированному до начала действия стрессового фактора. Однако наиболее резкое (более чем на порядок) возрастание уровня дегидринов регистрировалось в начале постстрессового периода, т. е. когда растения возвращали в исходные условия выращивания, затем на протяжении всего ис-следуемого постстрессового периода содержание дегидринов практически не изменялось (см. рис. 1, А). Следует отметить, что в контрольных растениях ячменя регистрировалось достаточно высокое ко-личество белка-шаперона БТШ70 (рис. 1, Б). При действии низкой положительной температуры (+ 2 °C, 24 ч) содержание БТШ70 в проростках ячменя увеличивалось в 1,5 раза по сравнению с контролем. Однако в постстрессовый период уровень БТШ70 постепенно снижался.

Во время стресса, вызванного низкой отрицательной температурой (–5 °С, 5 ч), содержание дегидринов не изменялось и оставалось на низком уровне, характерном для контрольных расте-ний (рис. 2, А). После окончания действия стрессового фактора (–5 °С) количество дегидринов, как и в варианте с использованием низкой положительной температуры (+ 2 °C), возрастало бо-), возрастало бо-лее чем на порядок, а затем к концу постстрессового периода начинало постепенно снижаться. Содержание БТШ70 в условиях действия низкой температуры (–5 °С, 5 ч) увеличивается на 40 %. В постстрессовый период отмечено снижение количества белка-шаперона (рис. 2, Б).

При анализе полученных результатов обращает на себя внимание значительное увеличение содержания дегидринов в растениях ячменя при действии положительной температуры (+ 2 °C), низкий уровень дегидринов, зарегистрированный при действии отрицательной температуры (– 5 °С), и сохранение высокого уровня дегидринов в постстрессовый период в растениях обоих вариан-тов. Следует отметить, что обнаруженное возрастание количества дегидринов в условиях близкой к нулю положительной температуры согласуется с их ролью в адаптации растений к низкотемпературному стрессу [2], однако значительное увеличение уровня дегидринов после прекращения действия стрессового фактора не совсем понятно. Возможно, это связано с тем, что в природе после низкой положительной температуры часто следует отрицательная температура, при которой в клетках могут образоваться кристаллы льда, ведущие к гибели растения, и высо-

Рис. 1. Иммуноблотинг и изменение содержания дегидринов (А) и БТШ70 (Б) в зеленых проростках ячменя во время стресса, вызванного низкой положительной температурой (+ 2 °С, 24 ч) и в постстрессовый период. Окончание дей-

ствия стрессового фактора показано вертикальной штриховой линией



Беларуси

78

кий уровень дегидринов необходим, чтобы подготовить клетку к действию последующего низ-котемпературного стресса. Низкий уровень дегидринов, зарегистрированный при действии низ-кой отрицательной температуры, может быть связан с коротким временем действия стрессового фактора. При этом резкое увеличение содержания дегидринов и сохранение их высокого уровня в постстрессовый период в растениях этого варианта, по-видимому, необходимо для адаптации растительной клетки к стрессу, вызванному действием такой же низкой температуры, либо к действию еще более низких температур.

Как было отмечено выше, белок теплового шока БТШ70 участвует во многих клеточных про-цессах сборки, стабилизации и транспорта белковых молекул через мембраны. Показано, что этот белок обладает свойством узнавать ненативные конфигурации белков, связываться с ними и поддерживать их в состоянии, способном к последующему восстановлению, предотвращая случайные ассоциации белков и формирование нефункциональных агрегатов [12, 14]. Получен-ные нами данные по увеличению количества БТШ70 при действии близкой к нулю положитель-ной и отрицательной температуры указывают на то, что изученный белок-шаперон играет важ-ную роль в защите растений от негативного влияния низкотемпературного стресса. Наши дан-ные согласуется с результатами работы [11], в которой было показано, что под действием холодового стресса в растениях пшеницы индуцируется синтез белков с молекулярной массой 70 кДа. Снижение содержания белков-шаперонов после прекращения действия стрессового фак-тора, а в некоторых случаях и в стрессовых условиях, отмечено ранее при тепловом шоке [20], что связывают с включением механизма регуляции экспрессии генов БТШ по принципу обрат-ной связи, чтобы предотвратить их избыточную продукцию. Не исключено, что такой регуля-торный механизм синтеза белков-шаперонов БТШ70 реализуется и при низкотемпературном стрессе.

Заключение. Показано, что в условиях стресса, вызванного низкой положительной темпе-ратурой (+ 2 °С, 24 ч), содержание дегидринов увеличивалось, в то время как при действии от-рицательной температуры (– 5 °С, 5 ч) количество дегидринов не изменялось и оставалось на низком уровне, зарегистрированном до начала действия стрессового фактора. В то же время в постстрессовый период после переноса опытных растений обоих вариантов в исходные усло-вия выращивания (+ 24 °С) в них обнаружено резкое возрастание содержания дегидринов. Установлено, что уровень белка-шаперона БТШ70 под влиянием низкой положительной и от-рицательной температуры увеличивался, при этом в постстрессовый период зарегистрировано постепенное снижение количества БТШ70. Полученные данные свидетельствуют о важной роли белка БТШ70 в защите проростков ячменя от стресса, вызванного низкой положительной и отрицательной температурой, и белков-дегидринов в процессе адаптации растений к услови-ям низкотемпературного стресса.

Рис. 2. Иммуноблотинг и изменение содержания дегидринов (А) и БТШ70 (Б) в зеленых проростках ячменя во время стресса, вызванного низкой отрицательной температурой (–5 °С, 5 ч) и в постстрессовый период



Беларуси


1. К о л е с н и ч е н к о А. В., В о й н и к о в В. К. Белки низкотемпературного стресса растений. Иркутск, 2003.2. Sk r ive r R., Mu nd y J. // Plant Cell.1990. Vol. 2, N 6. P. 503–512.3. G uy C., H a ske l l D., Neve n L., K le i n P., Smel s e r C. // Planta. 1992. Vol. 188. P. 265–270.4. Clo s e T. J. // Physiologia Plantarum. 1996. Vol. 96. P. 795–803. 5. D u r e L. ��, G r e e nway S. C., G a l au G. A. // Biochemistry. 1981 Vol. 20. P. 4162–4168. 6. G a l au G. A., D u r e L. �� // Biochemistry. 1981 Vol. 20. P. 4169–4178. 7. D u r e L. ��, C r ou ch M., H a r a d a J., Ho T.-H. D., Mu nd y J., Q u a t r a no R. // Plant Mol. Biol. 1989. Vol. 12.

P. 475–486. 8. D u r e L. ��. Response of plants to cellular dehydration during environmental stress / Eds. T. J. Cose, E. Bray //

Rockville: American Society of Plant Physiologist, 1993. P. 91–103. 9. C lo s e T. J. // Physiologia Plantarum. 1997. Vol. 100. P. 291–296.10. G a t e nby A. A., Vi i t a ne n P. V. // Annu. Rev. Plant Physiol.1994. Vol. 45. P. 469–491.11. Ги м а лов Ф. Р., Че ме рис А. В., Ва х и т ов В. А. // Физиол. растен. 1996. Т. 43, № 2. С. 262–266.12. He nd r ick J. P., H a r t l F. – U. // Annu. Rev. Biochem. 1993. P. 349–384.13. Ja c ob U., Bu ch ne r J. // Trends Biochem. Sci. 1994. Vol. 19. P. 205–211. 14. Fr e e m a n B. C., Mor i mot o R. �. // EMBO J. 1996. Vol. 15. P. 2969–2979.15. Hoh fe ld J., M i n a m i Y., H a r t l F.-U. // Cell. 1995. Vol. 83. P. 589–598. 16. Neve n L. G., H a ske l l D W., G uy Ch. L., D e n s low N., K le i n P. A.., G r e e n L. G., S i lve r m a n A. // Plant

Physiol. 1992. Vol. 99. 1362–1369.17. Reye s M. A., C o r c ue r a L. J., C a r d e m i l L. // Antarctic Science. 2003. Vol. 15, N 3. P. 345–352 18. C lo s e T. J., Fe n t on R. D., Mo on a n F. // Plant Mol. Biol. 1993. Vol. 23. P. 279–286.19. Br a d fo r d M.// Analyt. Biochem. 1976. Vol. 72. P. 248–254.20. Ку л а е в а О. Н. // Соросовский образоват. журн. 1997. № 2. С. 5–13.

M. S. rADyUK, I. N. DoMANSKAyA, r. A. ShcherBAKoV, N. V. ShAlyGo

THE INFLUENCE OF LOw TEMPERATURE STRESS ON СОNTENTS OF DEHYDRINS AND HEAT SHOCK PROTEIN HSP70 IN GREEN LEAVES OF BARLEY (HORDEUM VULGARE)

Summary

�nfluence of the low positive temperature (+ 2 ºС, 24 h) and the negative temperature (–5 °С, 5 h) on the contents of stress proteins such as dehydrins and heat shock protein (Hsp70) in green barley leaves was investigated. The contents of the dehy-drins increased at the stress conditions (+ 2 ºС, 24 h) while under the action of the negative temperature (–5 °С, 5 ч) the amount of dehydrins did not change and remained at the control level. The dehydrin contents increased during post-stress period in plants of both variants. The level of Hsp70 under the stress conditions (+ 2 ºС) as well as (–5 °С) increased whereas the Hsp70 amounts decreased in post-stress period. The data have shown an important role of the Hsp70 in protection of bar-ley leaves from low temperature stress and dehydrins during adaptation of plants to the above mentioned stress conditions.



Беларуси

80


UDc 577.151.02:577.152.3

r. V. MIKhAIloVA1, A. G. loBANoK1, Zh. F. TSIrKUNoVA1, M. B. KhoMIch1, NGo KIM chI2, FAM hoNG hAI2, TrAN DIN ToAI2

APPLICATION OF CHITINOLYTIC ENZYMES FROM PAECILOMYCES MARQUANDII AND BROMELINE FOR HYDROLYSIS

OF HIGH-MOLECULAR-wEIGHT CHITOSAN

1Institute of Microbiology NAS of Belarus, Minsk, 2chemical Institute of Vietnam Academy of Science and Technology, hanoi

(Submitted to the editors 24.03.2010)

Introduction. Chitin and chitosan representing natural polyaminosaccharides are promising bioma-terials for the future and nowadays they are essential for development of modern bio- and nanotechnolo-gies. Chitin is a linear cationic heteropolysaccharide made up by residues of N-acetyl-D-glucosamine (70–90 %) and D-glucosamine (10–30 %) linked by β-1,4-bonds, while chitosan (β-(1,4)-2-amino-2-deoxy-D-glycopolysaccharide) is deacetylated chitin [1, 2]. Chitin, chitosan and their derivatives are distinguished by a complex of unique properties – antioxidant, radioprotective, fiber- and film-generat-ing, immunomodulating, antimicrobial, antitumor [3, 4]. They are characterized by specific sorption capacity, biodegradability and biocompatibility. �t appears logical therefore that chitin, chitosan and de-rived compounds find wide use in analytical chemistry, medicine, food processing, cosmetics, pharma-ceutical, nuclear industries and various branches of agriculture [1, 4–6]. Technologies of producing chi-tin, chitosan and their derivatives from chitin-containing sources are based on chemical hydrolysis of the substrates. Enzymatic degradation of above-mentioned polymers is safer ecologically, it ensures tar-geted production of low-molecular-weight polymer derivatives of defined composition.

Degradation and modification of chitin and chitosan is carried out by specific enzymes of chitin-olytic complex: chitinases ([1, 4]-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucan glycanohydrolases, EC 3.2.1.14), chitosanases (chitosan-N-acetylglucosaminohydrolases, EC 3.2.1.132) and N-acetyl-β-glucosaminidases (β-N-acetyl-D-hexosaminide N-acetylhexosaminohydrolases, EC 3.2.1.52) [7]. Chitinolytic enzymes were found in microorganisms of different taxonomic groups, plants, animals and humans.

Data on depolymerization of chitins and chitosans by non-specific enzymes, namely glucanases, cel-lulases, microbial and plant proteases, lipases are provided in literature [8–11].

Earlier screening of mycelial fungi for producers of chitinolytic enzymes performed at lab of enzymes, �nstitute of Microbiology, National Academy of Sciences, Belarus allowed to select and characterize Paecilomyces mar�uandii – a promising source of extracellular chitinases [12, 13]. Fungal chitinases and chitosanases were isolated, their catalytic properties were defined [14]. Bromeline was produced from pineapple (Ananas comosus) and characterized at lab of chemical enzymology, Chemical �nstitute, Vietnam Academy of Science and Technology (VAST).

Aim of this paper is to study depolymerization of high-molecular-weight crab chitosan by chitin-olytic preparation from Paecilomyces mar�uandii and by Bromeline.

Materials and methods. High-molecular-weight chitosan kindly supplied by Bioprogress corpora-tion (Shchyolkovo, Russia) and Hong Loan company (Can Tho province, Vietnam) was used in further experiments.



Беларуси

81

Enzyme preparation from P. mar�uandii containing a complex of chitinolytic enzymes (lab of en-zymes, �nstitute of Microbiology, National Academy of Sciences, Belarus) and enzyme preparation Bromeline derived from pineapple and containing a complex of proteolytic enzymes (lab of chemical enzymology, Chemical �nstitute, VAST) were applied for chitosan hydrolysis.

Activity of fungal chitinase was assayed via amount of reducing sugars (RS) formed in the course of colloidal chitin hydrolysis [15]. The reaction mixture comprised 1 ml of 0.5 % colloidal chitin in 0.1M acetate buffer, pH 5.0 and 1 ml of enzyme solution. One unit of activity was assumed as the amount of enzyme sufficient to produce reducing compounds equivalent to 1 mg of N-acetyl-D-glucosamine upon 60 min hydrolysis of colloidal chitin at 40 °С and pH 5.0. N-acetyl-D-glucosamine concentration was determined using standard curve plotted according to calibration solution containing 0.04 to 1.0 mg of tested substance.

Chitosan depolymerization was carried out at 37 °С, pH 5.0 by chitinolytic complex of P. mar�uan-dii at activity range 2–106 U/g substrate. The reaction was terminated by 10 min boiling.

1% chitosan solution was prepared as follows: 1g of crab chitosan (molecular weight 495 kDa) was dissolved in 100 ml of 0.1 M acetic acid during 1 h. The resulting solution was transferred from conical to graduated 200 ml flask and its volume was adjusted to 0.1 M with acetate buffer, pH 5.0. pH value was set at potentiometer, using 1 M sodium hydroxide solution, at 5.0.

Chitosan degradation by Bromeline was conducted at various concentrations of enzyme (0, 3.0, 5.0, 7.0, 10.0, 12.0, 15.0, 20.0, v/v) and substrate (0.5, 1.0, 1.25 %). The process was carried out during 2 h at diverse values of pH (4.0, 4.6, 5.0, 5.5) and temperature (30, 40, 50, 60, 70°С).

Taking into account that molecular weight of the polymer depends on its viscosity, the degree of en-zymatic hydrolysis may be judged by changes in cinematic viscosity of solutions measured by viscosim-eter VPZ-4, with internal capillary diameter d = 0.82 mm and range of viscosity measurements from 6 to 30 mm2/s. Viscosity was calculated according to the formula: V = g/9.807 х Т х К,

where V – cinematic viscosity, mm2/s� g – free fall acceleration at measurement site (9.81 m/s2)� Т – solution efflux time, s� К – viscosimeter constant (0.03043 mm2/s2).

Process rate was estimated as the amount of formed reducing compounds with 3,5-dinitrosalicylic acid [15] and by modified Schales method [16]. Schales reagent comprised 0.25g of K3[Fe(CN)6] in 500 ml of 0.5 M/l Na2CO3 solution. A diluted 1.5 ml sample and 2.0 ml of Schales reagent were mixed, heated for 20 min in a boiling water bath, quickly cooled in the bath filled with crushed ice and water and centrifugated at 3000 rpm, then measured at 420 nm wavelength by UV-1200 (Shimadzu, Japan). Percentage of reducing reaction products was calculated [17].

Thin-layer chromatography of chitosan hydrolysis products was performed on Silufol UV 254 (Kavalier, Chech Republic) in the solvent system: butanol -acetic acid – water 4:1:1. 0.2 % ninhydrin soluction in ethyl alcohol was used for staining.

Provided results represent average values of 3–5 experiments. Microsoft Excel software was applied for data processing.

Results and their discussion. The interest to process of chitosan enzymatic hydrolysis resulting in production of chitooligosaccharides and glucosamine is caused by advantages of enzymatic lysis as com-pared to chemical hydrolysis. Enzyme lysis enables to minimize use of various reagents, to evade chemical modification of oligosaccharides and to regulate depolymerization of high-molecular-weight chitosan.

�t was established earlier that optimal conditions for action of P. mar�uandii chitinolytic enzymes are set in pH range 5.0–6.0 and temperature 50 °С [14, 18]. Taking into account thermal lability of the enzymes and duration of the procedures (at least 2 hours), all experiments on chitosan hydrolysis by fun-gal chitinolytic enzymes were conducted at pH 5.0 and temperature 37 °С.

To characterize process of chitosan decomposition by fungal chitinolytic enzymes we analyd obtained data on dynamics of polymer cinematic viscosity reduction depending on activity of P. mar-�uandii enzyme preparation in the reaction mixture (fig. 1, a). �t was demonstrated that minimal vis-cosity of solutions (3.8–1.58 mm2/s) was achieved upon 30-min hydrolysis with 11–106 U chitinase per 1g chitosan. Optimal enzyme-substrate ratio for hydrolysis proved 11 Units of enzyme activity/ g chitosan, and further rise in enzyme concentration did not result in significant decline of chitosan solution viscosity.



Беларуси

82

Studies on correlation of cinematic viscosity of chitosan solutions and concentration of formed re-ducing sugars with period of enzyme lysis (fig. 1, b) have shown that after first minute of the reaction solution viscosity decreased by 85 %, indicating domination of endoenzymes among fungal chitinases. �n the following minutes minor changes of solution viscosity were observed (from 4.2 to 1.9 mm2/s). Concentration of RS was rising during 150 min of hydrolysis and then it remained stable (fig. 1, b).

The data presented in fig. 1, c illustrate that the rate of reducing sugar generation in the course of chitosan hydrolysis by chitinolytic enzymes of P. mar�uandii is constant within initial 30 min, and then it tends to fall, probably, due to inhibition of chitinase activity by end products of the reaction. �t follows therefore that time space 1–30 min is optimal for chitooligosaccharide yields resulting from hydrolysis of high-molecular-weight chitosan by fungal chitinases.

Fig. 2 lists products of chitosan enzymatic lysis identified by thin-layer chromatography. �t is clear that glucosamine is detected starting from the second min of hy-drolysis.

Precipitation (рН = 11.0) of obtained low-molecular-weight chito-sans has shown 90 % yield of the end product.

�nvestigations into chitosan enzymatic hydrolysis by enzyme preparation Bromeline were initially focused on effect of preparation concentration in the reaction mixture on reduction of chitosan solution viscosity and production of RS. �t was revealed that raising enzyme concentration to 10 % (v/w) was accompanied by increased amount of RS in the media (fig. 3, a). Maximal decrease of chitosan solution viscosity was reached at enzyme concentration 12 % (v/w) (fig. 3, a).

Analysis of enzymatic depolymerization vs substrate level dem-onstrated that most favorable conditions for enzyme lysis are created at chitosan concentration < 1.25 %.

Evaluation of temperature impact on chitosan enzymatic lysis by plant proteases indicated that optimal conditions for chitosan depo-lymerization are initiated at temperature 50 °С (fig. 3, b).

Effect of active acidity of the medium on chitosan degradation by Bromeline was assessed in pH range 4.0–6.0, since shift in the more acid zone would result in acid hydrolysis of the substrate while pH

Fig. 1. Effect of P. mar�uandii enzyme preparation activity on dynamics of cinematic viscosity reduction of chitosan solu-tions (a), correlation of cinematic viscosity of chitosan solutions and concentration of reducing substances (RS) with time of enzymatic hydrolysis (в), production rate of reducing compounds as a function of time of 2 % chitosan hydrolysis by P. mar-

�uandii enzyme preparation (c)

Fig. 2. Thin-layer chromatography of chitosan hydrolysis products by chitinolytic enzymes of P. mar�uandii: 1–8 – chitosan hydrolysates upon 1, 10, 30, 60, 90, 120, 150, 170- min exposure, respectively, 9 – 1 %

glucosamine hydrochloride



Беларуси

83

drift into alkaline zone would cause chitosan precipitation. �t was found that peak generation of reducing compounds was recorded in pH interval 4.6–5.5, whereas the lowest viscosity of solutions was revealed in the course of depolymerization process at pH 5.0–5.5 (fig. 3, c).

Conclusion. Thus, it was found that hydrolysis of high-molecular-weight chitosan by Bromeline preparation should be performed at enzyme concentration 10–12 %, temperature 50 °С and pH 5.0–5.5.

Completed investigations demonstrated possibility and optimized conditions for degradation of high-molecular-weight chitosan by P. mar�uandii chitinolytic enzymes and by Bromeline proteolytic enzymes.

Literature

R a v i K u m a r M. N. V. // React. Funct. Polym. 2000. Vol. 46. P. 1–27.1. T h a r a n a t h a n R. N., K i t t u r F. S. // Crit. Rev. Food Sci. 2003. Vol. 43. P. 61–87.2. K i m S. K., R a j a p a k s e N. // Carbohydr. Polym. 2005. Vol.62. P. 357–368.3. S y n o w i e c k i J., K h a t e e b N. A. // Crit. Rev. Food. Sci. 2003. Vol. 43 (2). P. 145–171.4. V i k h o r e v a G. A., G a l b r e i c h L. S. Chitin and chitosan. Production, properties and application, Moscow: 5.

Science Publ., 2002. P. 254–279 (in Russian). H i r a n o S. // Biotechnol. Annual Rev. 1996. Vol.2. P. 237–258.6. The Comprehensive Enzyme �nformation System BRENDA 7. http:// www. brenda-enzymes. org/A l e x e y e v a M. F., C h e r k a s o v a E. �., P a s t u k h o v M. O. et al. / / Contemporary prospects 8.

in chitin and chitosan research: Proc. V�� nt. Conf., Saint-Petersburg – Repino, September 15–18, 2003. P. 384–387 (in Russian).

� l y i n a A V., T k a c h e v a Yu. V., V a r l a m o v V. P. // Prikl. biochem. i microbiol. 2002. Vol. 38, N 2. 9. P. 132–135 (in Russian).

C h e r k a s o v a E. �., A l e x e y e v a M. F., P a s t u k h o v M. O. et al. // Biotechnologia. 2005. N 2. P. 73–81 10. (in Russian).

M u z z a r e l l i R. A. A., X i a W., T o m a s e t t i M., � l a r i P. // Enzyme and microbial technology. 1995. 11. Vol. 17 (6). P. 541–545.

K h o m i c h M. B., M i k h a i l o v a R. V. // Probleme actuale ale microbiologiei şi biotehnologiei: Proc. �nt. 12. conf. Chişinău, October 5–6. 2009. P. 52–53 (in Russian).

T s i r k u n o v a Zh. F., K h o m i c h M. B., M i k h a i l o v a R. V., L o b a n o k A. G. // Vesti NAN Belarusi. 13. Ser. biol. sci. 2010, N 1. P. 62–64 (in Russian).

M i k h a i l o v a R. V., K h o m i c h M. B., T s i r k u n o v a Zh. F., L o b a n o k A. G. // Contemporary 14. problems of microbial physiology, ecology and biotechnology: �nt. symposium Moscow, December 24–27, 2009. P. 129 (in Russian).

M i l l e r G. L. // Anal. Chem. 1959. Vol. 31. P. 426–428.15.

Fig. 3. Relationship of chitosan solution viscosity reduction and concentration of reducing compounds with Bromeline preparation level (a), effect of temperature on reduction of chitosan solution viscosity and concentration of RS during chitosan de-polymerization by Bromeline preparation (в), effect of рН on decrease of chitosan solution viscosity and concentration

of reducing compounds in the course of chitosan depolymerization by Bromeline preparation (с)



Беларуси

� m o t o T., Y a g i s h i t a K. // Agr. Biol. Chem. 1971. Vol. 35 (7). P. 1154–1156.16. M e i M i n g. Doctoral thesis of University of Tsukuba, Japan, 2006.17. T s i r k u n o v a Zh. F., K h o m i c h M. B., M i k h a i l o v a R. V., L o b a n o k A. G. // Probleme actuale 18.

ale microbiologiei şi biotehnologiei: Proc. �nt. conf. Chişinău, October 5–6. 2009. P. 122–123 (in Russian).

r. V MIKhAIloVA., A. G. loBANoK, Zh. F. TSIrKUNoVA, M. B. KhoMIch, NGo KIM chI, PhAM hoNG hAI, TrAN DINh ToAI

APPLICATION OF CHITINOLYTIC ENZYMES FROM PAECILOMYCES MARQUANDII AND BROMELINE FOR HYDROLYSIS OF HIGH-MOLECULAR-wEIGHT CHITOSAN

Summary

Possibility was demonstrated and conditions were optimized for degradation of high-molecular-weight crab chitosan by chitinolytic enzymes of mycelial fungus P. mar�uandii and by plant proteolytic enzymes of Bromeline preparation. �t was found that optimal conditions for chitosan enzyme lysis by chitinolytic preparation of P. mar�uandii were created at pH 5.0 and temperature 37 ºC, by Bromeline preparation – at pH 4.6–5.0 and temperature 50 ºC. Duration of chitosan enzymatic lysis by fungal chitinolytic enzymes equals 0.5h, by plant proteolytic enzymes – 2h.



Беларуси

85


УДК 582.28 577.152.3:54.386

А. А. ДЕСЯТНИК1, Ж. П. ТЮРИНА1, С. Ф. КлАПКо1, М. В. СТРАТАН1, С. В. лАБлЮК1, о. А. БолоГА2, Э. Б. КоРоПчАНУ2, А. П. РИЖА 2, И. И. БУлХАК 2

ВЛИЯНИЕ ДИОКСИМАТОВ КОБАЛЬТА (III) C ФТОРСОДЕРЖАЩИМИ АНИОНАМИ НА БИОСИНТЕЗ АМИЛАЗ ASPERGILLUS NIGER 33–19 CNMN FD 02A И ЛИПАЗ

RHIZOPUS ARRHIZUS FISHER CNMN FD 03 L

1Институт микробиологии и биотехнологии АН Молдовы, Кишинев, Республика Молдова, 2Институт химии АН Молдовы, Кишинев, Республика Молдова


Введение. Для получения внеклеточных гидролаз, в том числе амилаз и липаз, используют в основном микроорганизмы – бактерии и мицелиальные грибы, которые осуществляют синтез этих биологически активных веществ за короткий цикл развития и на доступных питательных средах [1–5].

Важной проблемой использования микроорганизмов в качестве биотехнологических объек-тов в различных отраслях народного хозяйства является повышение и стабилизация их синтети-ческого уровня. В этом направлении перспективны исследования по регуляции и оптимизации синтеза гидролитических ферментов с помощью комплексных соединений (КС) микроэлемен-тов, которые по своей структуре близки к биологическим макромолекулам (гемоглобин, миогло-бин, хлорофилл и др.), менее токсичны и более реакционноспособны [6–9].

Цель данной работы – изучение влияния диоксиматов кобальта (��) с фторсодержащими анионами на биосинтез внеклеточных гидролаз микромицетами Aspergillus niger 33–19 CNMN FD 02A и rhizopus arrhizus Fisher CNMN FD 03 L.

Материалы и методы исследования. Штаммы изучаемых микромицетов (Aspergillus niger 33–19 CNMN FD 02A – продуцент амилаз и rhizopus arrhizus Fisher CNMN FD 03L – продуцент липаз) хранятся в Национальной Коллекции Микроорганизмов Республики Молдова.

Культивирование продуцентов осуществлялось в конических колбах объемом 1 л, на качал-ках (180–200 об/мин) при 28–30 оС на средах подобранного оптимального состава [10, 11].

В качестве посевного материала использовалась водная суспензия спор 14-дневной культуры, выращенной на сусло-агаровой среде в количестве 10 % (1·106 спор/мл) от инокулированного объема. Биосинтез гидролаз продуцентами изучался в динамике при продолжительности куль-тивирования для rhizopus arrhizus Fisher CNMN FD 03 L – 3 сут, для штамма Aspergillus niger 33–19 CNMN FD 02A – 7 сут.

В качестве возможных стимуляторов биосинтеза ферментов микромицетами тестировались КС кобальта (��) с фторсодержащими анионами ([Co(DH)2(An)2]2[ZrF6]⋅2H2O и [Co(DH)2(An)2]2[TiF6]), полученные из Института химии АН Молдовы.

В культуральных жидкостях продуцентов, получаемых после культивирования на вышеназ-ванных средах без добавления КС (контроль) и с их добавлением в различных концентрациях – 1, 5, 10 мг/л (экспериментальные варианты), было изучено изменение липолитической и амило-/л (экспериментальные варианты), было изучено изменение липолитической и амило-л (экспериментальные варианты), было изучено изменение липолитической и амило-литической активности.

Липолитическую активность определяли по расщеплению оливкового масла до олеиновой кислоты, используя модифицированный метод Ота-Ямада [12, 13]. Амилолитическую актив-ность определяли по расщеплению растворимого крахмала до декстринов различной молекуляр-ной массы в экстремально кислых условиях гидролизa – рН 2,5 [4, 12].



Беларуси

86

По окончании культивирования биомассу микромицетов отделяли фильтрованием. Выход биомассы определяли весовым методом после ее высушивания до постоянного значения при 105 °С.

Для характеристики продуцирующей способности мицелия грибов в отношении изучаемых ферментов ее выражали в ед/мг сухой биомассы.

Результаты и их обсуждение. Микромицеты Aspergillus niger 33–19 CNMN FD 02A и rhizopus arrhizus Fisher CNMN FD 03 L по результатам скрининга были отобраны как потен- CNMN FD 03 L по результатам скрининга были отобраны как потен-циальные продуценты ферментов амилолитического и липолитического действия [10, 11].

Тестируемые в качестве стимуляторов биосинтеза изучаемых гидролаз микромицетами два КС характеризуются аналогичной структурой, содержат во внутренней сфере в качестве атома-комплексообразователя – микроэлемент кобальт (��), одинаковые лиганды – диметилглиоксим (DH)– и анилин (An)–: [Co(DH)2(An)2]2[ZrF6]⋅2H2O и [Co(DH)2(An)2]2[TiF6]. Отличие состоит во внешней сфере: одно из них содержит фторированный анион титана [TiF6]2–, второе – циркония [ZrF6]2–.

Кобальт относится к числу химических элементов, играющих огромную роль в регуляции метаболических процессов микробной клетки. Биологическая активность кобальта при его вве-дении в состав КС значительно повышается. Cведения о биологической роли титана и циркония практически отсутствуют [6–7, 9].

Изучение характера роста микромицета Aspergillus niger 33–19 CNMN FD 02A и образова-ния им кислотостабильных амилаз на контрольной среде в динамике культивирования показало, что максимум накопления биомассы (3-е сутки) и синтезируемых амилаз (6-е сутки) не совпада-ют по времени (рис. 1).

Результаты по изучению влияния тестируемых КС на биосинтез кислотостабильных амилаз микромицетом Asp. niger 33–19 CNMN FD 02A представлены в табл. 1 и показывают, что их воз-действие проявляется по- разному.

Как уже было отмечено, накопление амилаз в контрольном варианте достигает своей макси-мальной величины на 6-е сутки культивирования продуцента и составляет 297,8 ед/мл. Использование КС, содержащего во внешней сфере анион [ZrF6]2–, в оптимальной концентрации 5 мг/л способствует достижению этого уровня образования амилаз на сутки раньше – 295,4 ед/мл (5-е сутки). Второе КС, содержащее во внешней сфере анион [TiF6]2–, в концентрации 5 мг/л не

Рис. 1. Динамика накопления биомассы (Х) и кислотостабильных амилаз (Е) при культивировании микромицета Aspergillus niger 33–19 CNMN FD 02A на контрольной среде



Беларуси

87

только ускоряет наступление максимума накопления амилаз на 1 сут, но и повышает его величи-ну от 297,8 ед/мл (контроль) до 368,4 ед/мл, т. е. на 23,7 %.

Изучение влияния тестируемых КС на накопление биомассы микромицетом Asp. niger 33–19 CNMN FD 02A показало, что оба вещества в оптимальной концентрации 5 мг/л в одинаковой степeни сдвигают максимум накопления биомассы с 3 сут в контроле (6,65 мг/мл) до 2 сут в оптимизированных вариантах (6,60 и 6,62 мг/мл) (табл. 2).

Для вывода о стимуляции биосинтеза кислотостабильных амилаз при использовании тести-амилаз при использовании тести- при использовании тести-руемых КС было проведено сравнение продуцирующей способности мицелия микромицета Aspergillus niger 33–19 CNMN FD 02A в контрольных и оптимизированных (концентрация КС 5 мг/л) вариантах (табл. 3).

Максимальное значение продуцирующей способности мицелия в контрольном варианте до-стигается на 6-е сутки культивирования штамма и составляет 68,77 ед/мг.

Т а б л и ц а 1. Изменение уровня образования микромицетом Aspergillus niger 33–19 CNMN FD 02A кислото-я образования микромицетом Aspergillus niger 33–19 CNMN FD 02A кислото- образования микромицетом Aspergillus niger 33–19 CNMN FD 02A кислото-кислото-стабильных амилаз под влиянием диоксиматов кобальта (III) c фторсодержащими анионами

(ед/мл, % к контролю)

КС КонцентрацияКС, мг/л

4-е сутки 5-е сутки 6-е сутки 7-е сутки

ед/мл % ед/мл % ед/мл % ед/мл %

[Co(DH)2(An)2]2[ZrF6]⋅2H2O 1 216,1 100,3 270,1 103,2 277,4 93,2 219,8 95,35 227,6 105,7 295,4 112,9 271,1 91,03 250,9 108,710 216,1 100,3 257,7 98,5 287,1 96,04 230,7 100,0

[Co(DH)2(An)2]2[TiF6] 1 252,4 117,2 310,2 118,5 279,9 94,0 256,2 111,05 280,3 130,2 368,4 140,7 283,8 95,3 261,3 113,310 276,6 128,4 335,1 128,0 292,9 98,3 240,6 104,3

Контроль – 215,3 100,0 261,7 100,0 297,8 100,0 230,7 100,0

Т а б л и ц а 2. Динамика накопления биомассы при культивировании микромицета Aspergillus niger 33–19 CNMN FD 02A на контрольной среде и оптимизированных (использование КС в концентрации 5 мг/л)

средах (мг/мл)

КСсутки

1 2 3 4 5 6 7 8

[Co(DH)2(An)2]2[ZrF6]⋅2H2O 2,70 6,60 5,45 5,10 4,15 3,95 3,75 3,70[Co(DH)2(An)2]2[TiF6] 2,68 6,62 5,50 5,20 4,25 4,05 3,90 3,75Контроль 2,65 5,50 6,65 5,53 5,00 4,33 3,80 3,60

Т а б л и ц а 3. Продуцирующая способность мицелия микромицета Aspergillus niger 33–19 CNMN FD 02A в контрольных и оптимизированных (концентрация КС 5 мг/л) вариантах в динамике культивирования

(ед/мг сухой биомассы)

КС4-е сутки 5-е сутки 6-е сутки 7-е сутки

ед/мг % ед/мг % ед/мг % ед/мг %

[Co(DH)2(An)2]2 [ZrF6]⋅2H2O 44,62 114,6 71,18 136,0 68,63 99,8 66,9 110,2[Co(DH)2(An)2]2[TiF6] 53,90 138,5 86,68 165,6 70,07 101,9 67,0 110,4Контроль 38,93 100,0 52,34 100,0 68,77 100,0 60,7 100,0

В оптимизированных вариантах при использовании КС с анионами [ZrF6]2– и [TiF6]2– макси-мум продуцирующей способности мицелия приходится на 5-е сутки культивирования проду-цента (на 24 ч раньше, чем в контроле) и составляет 71,18 и 86,68 ед/мг соответственно, т. е. при внесении в питательную среду КС с цирконием продуцирующая способность мицелия остается практически на уровне контроля, а при внесении КС с титаном она повышается на 17,9 ед/мг по сравнению с контролем. Таким образом, использование КС с титаном для биосинтеза амилаз более эффективно, чем использование КС с цирконием.



Беларуси

88

Изучение характера роста микромицета rhizopus arrhizus Fisher CNMN FD 03 L и образова- CNMN FD 03 L и образова-CNMN FD 03 L и образова- FD 03 L и образова-FD 03 L и образова- 03 L и образова-L и образова- и образова-ния им липаз на контрольной среде в динамике культивирования показало, что максимумы на-копления биомассы и синтезируемых липолитических ферментов совпадают по времени и при-ходятся на 2-е сутки культивирования продуцента (рис. 2).

При внесении в питательную среду КС с цирконием (концентрация 5, 10 мг/л) уже в первые сутки культивирования наблюдается некоторое увеличение уровня образования липаз (на 11,1 %) – 57 500 ед/мл по сравнению с 51 750 ед/мл в контроле. Воздействие КС с титаном в первые сутки не проявляется, уровень накопления ферментов в экспериментальных и контрольных вариантах практически одинаков.

Максимумы накопления липаз в контрольных и экспериментальных (при использовании обоих КС) вариантах совпадают по времени и наблюдаются на вторые сутки культивирования продуцента (табл. 4), т. е. использование тестируемых КС не приводит к ускорению процесса биосинтеза липаз микромицетом rhizopus arrhizus Fisher CNMN FD 03 L.

Однако внесение КС в среду культивирования приводит к значительному повышению уров-ня образования липаз продуцентом, особенно при использовании его в концентрации 5 мг/л. Соединение с цирконием повышает уровень образования липаз на 66,6 %, а с титаном – на 38,3 %.

Из табл. 5 видно, что оба КС не оказывают заметного влияния на уровень накопления биомас-сы микромицетом rhizopus arrhizus Fisher CNMN FD 03 L. Максимумы накопления биомассы в контрольных и экспериментальных вариантах наблюдаются на вторые сутки культивирования продуцента и их величина практически одинакова. Что касается продуцирующей способности ми-целия микромицета, то ее максимальное значение в контрольном варианте составляет 4 863 ед/мг.

При использовании КС изучаемого состава в концентрации 5 мг/л продуцирующая способ-ность мицелиальных клеток увеличивается. Для КС с цирконием ее максимум составляет 6 883 ед/мг, а для комплексного соединения с титаном – 6 054 ед/мг, что на 43,0 и 25,8 % выше максимальной величины в контрольном варианте (4 813 ед/мг).

Воздействие КС на образование липаз микромицетом rhizopus arrhizus Fisher CNMN FD 03 L проявляется по другому, чем их воздействие на биосинтез амилолитических ферментов штамма Aspergillus niger 33–19 CNMN FD 02A. Использование КС приводит к значительному повыше-CNMN FD 02A. Использование КС приводит к значительному повыше-. Использование КС приводит к значительному повыше-нию уровня накопления липаз (на 38,3 и 66,6 %) и продуцирующей способности мицелия (25,8 и 43,0 %), но без ускорения процесса биосинтеза.

Рис. 2. Динамика накопления биомассы (Х) и уровня образования липаз (Е) при культивировании микромицета rhizopus arrhizus Fisher CNMN FD 03 L на контрольной среде



Беларуси

89

Т а б л и ц а 4. Изменение биосинтеза липаз микромицетом Rhizopus arrhizus Fisher CNMN FD 03 L под влиянием диоксиматов кобальта III) c фторсодержащими анионами (ед/мл, % к контролю)

КС Концентрация, мг/л

1-е сутки 2-е сутки 3-сутки

ед/мл % ед/мл % ед/мл %

[Co(DH)2(An)2]2[ZrF6]⋅2H2O 1 51750 100,0 75000 133,3 39500 87,85 57500 111,1 93750 166,6 45000 100,010 57500 111,1 81250 144,4 39500 87,8

[Co(DH)2(An)2]2[TiF6] 1 50715 98,0 75000 133,3 44325 98,55 51750 100,0 77800 138,3 45000 100,010 51750 100,0 75000 133,3 45000 100,0

Контроль – 51750 100,0 56250 100,0 45000 100,0

Т а б л и ц а 5. Динамика накопления биомассы и продуцирующая способность мицелия микромицета Rhizopus arrhizus Fisher CNMN FD 03 L при культивировании на контрольной и оптимизированных (использовании

КС в концентрации 5 мг/л) средах

КС

Биомасса, мг/мл Продуцирующая способность, ед/мг сухой биомассы

1-е сутки 2-е сутки 3-е сутки1-е сутки 2-е сутки 3-е сутки

ед/мг % ед/мг % ед/мг %

[Co(DH)2(An)2]2[TiF6] 11,05 13,62 12,15 5203 108,1 6883 165,2 3703 100,4[Co(DH)2(An)2]2[ZrF6]⋅2H2O 10,64 12,85 11,74 4863 101,0 6054 145,3 3833 103,9Контроль 10,75 13,50 12,20 4813 100,0 4166 100,0 3688 100,0

Заключение. Изучено влияние диоксиматов кобальта (��) с фторсодержащими анионами ([Co(DH)2(An)2]2[ZrF6]⋅2H2O и [Co(DH)2(An)2]2[TiF6]) на биосинтез внеклеточных гидролаз ми-на биосинтез внеклеточных гидролаз ми- биосинтез внеклеточных гидролаз ми-биосинтез внеклеточных гидролаз ми- внеклеточных гидролаз ми-внеклеточных гидролаз ми- гидролаз ми-гидролаз ми- ми-ми-кромицетами Aspergillus niger 33–19 СNMNFD 02A – продуцентом амилаз и rhizopus arrhizus Fisher CNMN FD 03L – продуцентом липаз.

Установлено, что использование тестируемых комплексных соединений в среде культивиро-вания микромицета Aspergillus niger 33–19 CNMN FD 02A в подобранной оптимальной концен-трации 5 мг/л приводит к возникновению стимулирующего эффекта, который проявляется в ускорении процесса биосинтеза внеклеточных амилаз, способствуя более раннему (на 24 ч) на-ступлению максимума накопления ферментов при использовании обоих комплексных соедине-ний, а также к повышению уровня образования амилаз (на 23,7 %) и продуцирующей способно-сти мицелия (на 17,9 ед/мг) при использовании комплексного соединения с титаном.

Выявлено, что внесение тестируемых комплексных соединений в среду культивирования микромицета rhizopus arrhizus Fisher CNMN FD 03 L в оптимальной концентрации 5 мг/л не приводит к ускорению процесса биосинтеза липаз, однако обеспечивает значительное повыше-ние уровня образования липаз (38,3 и 66,6 %) и продуцирующей способности мицелия (на 25,8 и 43,0 %). При этом стимулирующий эффект при использовании комплексного соединения с цирко-нием значительно выше, чем при использовании комплексного соединения с титаном.


1. Б е з б о р о д о в А. М. Биотехнология продуктов микробного синтеза. М., 1991. 2. М и х а й л о в а Р. В., Л о б а н о к А. Т., С а п у н о в а Л. И. и др. // Прикл. биохим. и микробиол. 1998. Т. 34,

№ 1. С. 83–86.3. Л о б а н о к А., А с т а п о в и ч Н., М и х а й л о в а Р. Биотехнология микробных ферментов. Мн., 1989.

С. 5–85.4. К в е с и т а д з е Г. И. Грибные и бактериальные амилазы. Тбилиси, 1984. 5. Б р о к е р х о ф Х., Д ж е н с е н Р. Липолитические ферменты. М., 1978. 6. П а р п и е в Н. А., К у ш а к б а е в А., А з и м о в М. М. Координационные соединения металлов с лекар-

ственными препаратами. Ташкент, 1982. 7. Д е д ю х и н Э. Г., Е р о ш и н В. К. // Успехи микробиол. 1991. Вып. 25. С. 127–141.8. Д е с я т н и к А. А., Т ю р и н а Ж. П., Ч а п у р и н а Л. Ф. и др. // Изв. АН РМ. Сер. биол. и хим. наук. Кишинёв,

2004. Т. 294, № 3 С. 74–79.



Беларуси

9. Ф е о к т и с т о в а Н. В., З н а м е н с к а я Л. В., Л е щ и н с к а я И. Б. // Биологические науки. М., 1992. Т. 338. № 2. С. 18–24.

10. D e s e a t n i c A., T i u r i n а J., L a b l i u c S. et al. Brevet MD 2363, BOP� № 1. 2004.11. D e s e a t n i c A., S î r b u T., T i u r i n а J., L a b l i u c S. Brevet MD 2458, BOP� № 1. 2004.12. Лабораторный практикум по технологии ферментных препаратов. М., 1980. С. 57–76. 13. Р у б а н Е. Л. Микробные липазы и липиды. М., 1977. С. 216.

A. A. DeSeATNIc, J. P. TIUrINA, S. F. clAPco, M. V. STrATAN, S. V. lABlIUc, o. A. BoloGA, e. B. coroPceANU, A. P. rIJA, I. I. BUlhAc

THE INFLUENCE OF DIOXYMATES OF COBALT (III) wITH FLUORINE ANIONS ON THE BIOSYNTHESIS OF AMYLASES BY ASPERGILLUS NIGER 33–19 CNMN FD 02A AND LIPASES BY RHIZOPUS ARRHIZUS

FISHER CNMN FD 03L

Summary

The influence of dioxymates of cobalt(��) which contain fluorine anions: [Co(DH)2(An)2]2[ZrF6]⋅2H2O and [Co(DH)2(An)2]2[TiF6] (CC) on the biosynthesis of exocellular hydrolases of the micromycetes Aspergillus niger 33–19 CNMN FD 02A – producer of amylases and rhizopus arrhizus Fisher CNMN FD 03L – producer of lipases was studied.

The coordinative compounds introduced in the cultivation medium of Aspergillus niger 33–19 in concentration of 5 mg/l accelerate the process of the biosynthesis of exocellular amylases, contributing to the earlier (with 24 hours) maximum ap-proach of their accumulation. Additionally, CC with Ti assure the increasing of the level of amylases formation (to 23,7 %) and of the producing ability of the mycelium (to 17,91 u/mg). Tested coordinative compounds considerable increase the level of the lipases formation (to 38,3 and 66,6 %) and producing ability of the mycelium (to 25,8 and 43,0 %) of strain rhizopus arrhizus Fisher CNMN 03 L: complex of Ti – with 38,3 %, complex of Zr – with 66,6 %.

�t is revealed, that for the micromycete Aspergillus niger 33–19 CNMN FD 02A is more effective the use of CC with tita-nium, for the micromycete rhizopus arrhizus Fisher CNMN FD 03L – CC with zirconium.



Беларуси

91


УДК 612.821.6+ 599.323.4

Е. В. КРАВчЕНКо, л. В. МАКСИМоВА

ЭФФЕКТЫ СОЕДИНЕНИЯ ИФБ-30 НА ХОЛИНЕРГИЧЕСКУЮ НЕЙРОТРАНСМИССИЮ ПРИ НАРУШЕНИЯХ НЕАССОЦИАТИВНОГО ОБУЧЕНИЯ,

ВЫЗВАННЫХ СКОПОЛАМИНОМ

Институт фармакологии и биохимии НАН Беларуси, Минск


Введение. Клиническими исследованиями последних лет установлено, что когнитивные рас-стройства связаны с дисфункцией холинергического звена центральной нервной системы (ЦНС). Известно, что нарушения холинергической нейротрансмиссии сопровождают течение различ-ных типов деменции, включая болезнь Альцгеймера (БА) [1].

Применение блокаторов мускариновых м1-холинорецепторов (в том числе скополамина) вызывает выраженный дефицит внимания и памяти [2]. Амнезия, обнаруживаемая на фоне введения скополамина при тестировании рабочей памяти (наиболее чувствительной к по-вреждающему действию указанного м-холиноблокатора) по методике «открытое поле», предложена в качестве модели возрастных нарушений мнестических функций [3], а также может рассматри-ваться в качестве экспериментальной модели когнитивных расстройств у больных с деменциями [4]. Экспериментально установлено, что введение скополамина трансгенным мышам Tg2576 (мо-Tg2576 (мо-2576 (мо-дель БА) с амилоидными бляшками повышает уровень предшественников β-амилоида в коре головного мозга, снижая при этом активность α-секретазы [1].

Одной из элементарных форм неассоциативного обучения является габитуация или привы-кание, проявляющаяся в эксперименте постепенным ослаблением во времени исследовательско-ориентировочной реакции на новую обстановку вследствие ее оценки как биологически незначи-мой. Имеются единичные публикации, посвященные роли холинергической нейромедиаторной системы в процессах неассоциативного обучения. Установлено, что габитуация сопровождается возрастанием уровня внеклеточного АХ в гиппокампе [5]. Нарушения холинергической нейро-трансмиссии, вызванные введением скополамина как до, так и непосредственно после обучения, приводят к выраженной дисгабитуации горизонтальной (ГДА), но не вертикальной двигатель-ной активности (ВДА) животных [6]. Микроинъекции скополамина (непосредственно после обучения – в дозах 0,1 и 1,0 мкг или через 5 ч после обучения – в дозе 10,0 мкг) в центральную часть nucleus accumbens (один из участков, для которых характерна гибель холинергических нейронов при нейродегенеративных заболеваниях, в том числе БА) сопровождались наруше-нием габитуации ВДА у крыс через сутки после обучения [7, 8]. Нейропротективная терапия заболеваний ЦНС, сопровождающихся расстройствами холинергической нейротрансмиссии, направлена на сохранение и повышение жизнеспособности (выживаемости) нейронов [9]. Она включает в себя лечение ноотропами, антиоксидантами и препаратами, обладающими нейро-трофическими свойствами. Использование ноотропов (пирацетама, пиридитола) не вызывает достоверных позитивных результатов при лечении больных, страдающих БА [9]. Применение больших доз названных препаратов нередко приводит (после кратковременного улучшения когнитивных функций) к быстрому прогрессированию деменций, что объясняется «истощени-ем» холинергической нейротрансмиссии после чрезмерной стимуляции высокими дозами но-отропов [9].



Беларуси

92

В связи с вышесказанным высоко актуальна разработка новых ноотропных соединений с холи-нергическими механизмами действия. К числу эффективных и безопасных средств коррекции ког-нитивных нарушений относятся нейропептиды – эндогенные регуляторы, которым принадлежит важная роль в регуляции синаптической передачи, нейродегенеративных процессов. Практическому применению пептидов в качестве нейротропных препаратов препятствует низкая стабильность указанных соединений и быстрая деградация в организме, а также недостаточная проницаемость для них гематоэнцефалического барьера. Класс дипептидов характеризуется сравнительно высо-кой устойчивостью и специфической биодоступностью для мозга [10]. К числу ноотропных средств, разрабатываемых в ИФБ НАН Беларуси, относится новый пролинсодержащий дипептид ИФБ-30 (пролил-лейцин) [11]. Названное соединение у мышей линии BALB/c в широком диапазоне доз (0,01–0,5 мг/кг) улучшает процессы габитуации, не поддающиеся коррекции пирацетамом [11].

Целью работы явилось изучение эффектов нового пролинсодержащего дипептидного соеди-нения ИФБ-30 в отношении нарушений неассоциативного обучения, вызванных введением ско-поламина (блокатора м1-рецепторов холинергической нейромедиаторной системы) у аутбредных крыс Wistar.

Материалы и методы исследования. Исследования проведены на 27 аутбредных крысах-самцах Wistar в возрасте 2 мес, полученных из питомника отдела биомоделей ИФБ НАН Беларуси. Регистрировали показатели ГДА с помощью актометра Ugo Basile (Италия) с разме-Ugo Basile (Италия) с разме- Basile (Италия) с разме-Basile (Италия) с разме- (Италия) с разме-рами камер 41 см × 44 см × 32 см. Эксперименты проводили в утренние и дневные часы при неяр-ком освещении боксов лампами дневного света SL-36/26–735 (132,5 ± 10,3 лк над нижней частью камеры). Животных высаживали в камеры актометра поодиночке. Опыты проводили двукратно с перерывом между наблюдениями 3 сут, продолжительность каждого из сеансов регистрации составляла 6 мин. При каждой высадке животных в камеру актометра определяли показатели активности крыс в начальном (первые 3 мин) и заключительном (последние 3 мин) интервалах регистрации. Данные выражали в условных единицах (усл. ед.), соответствующих числу пере-сечений лучей в горизонтальной плоскости (NГДА). О нарушениях неассоциативного обучения у животных, в соответствии с более ранними работами в этой области [7, 12], свидетельствовало отсутствие статистически значимого снижения подвижности: 1) от начального к заключительно-му интервалу наблюдения при первой высадке в экспериментальный бокс (внутрисессионная габитуация, ультракраткосрочная память)� 2) за начальный интервал регистрации при повтор-ной высадке в сравнении с тем же показателем при первом тестировании (межсессионная габи-туация, долгосрочная память). Процесс ультракраткосрочной габитуации (сеанс 1) также описы-вали с помощью уравнения линейной регрессии� для построения прямой y = a + bx использовали натуральные логарифмы значений NГДА за каждую минуту регистрации. Для оценки выражен-ности привыкания использовали коэффициент b, характеризующий угол наклона прямой (чем ниже значения b, тем более выражено неассоциативное обучение).

Оценивали антиамнестическое действие ИФБ-30 на модели острой дисгабитуации, вызванной однократным введением скополамина. Животным за 30 мин до 1-й высадки в камеры актометра вводили однократно подкожно (п/к) растворитель – дистиллированную воду (группа I) или скопо-ламин в дозе 0,5 мг/кг (группы II, III). Крысам групп I (n = 8) и II (n = 10) вводили внутрибрюшинно (в/б) 5-кратно (1 введение в сутки, в том числе последние 2 инъекции – за 30 мин до 1-й и 2-й вы-садок) растворитель. В те же сроки особям группы III (n = 9) применяли в/б ИФБ-30 в дозе 0,5 мг/кг.

Оценке статистической значимости результатов предшествовала проверка на нормальность распределения полученных данных. В случае нормального распределения применяли одно- и двухфакторный (для повторных измерений) дисперсионный анализ ANOVA. Давали оценку статистической значимости прямых (Р1), полученных методом линейной регрессии, и рассчиты-вали коэффициент корреляции r. При оценке статистической достоверности различий коэф-фициентов b уравнений линейной регрессии (Р2) использовали метод апостериорных сравнений (ANOVA с post-hoc анализом по Ньюмену-Кейлсу). Обработку результатов осуществляли с помо-ANOVA с post-hoc анализом по Ньюмену-Кейлсу). Обработку результатов осуществляли с помо- с post-hoc анализом по Ньюмену-Кейлсу). Обработку результатов осуществляли с помо-post-hoc анализом по Ньюмену-Кейлсу). Обработку результатов осуществляли с помо--hoc анализом по Ньюмену-Кейлсу). Обработку результатов осуществляли с помо-hoc анализом по Ньюмену-Кейлсу). Обработку результатов осуществляли с помо- анализом по Ньюмену-Кейлсу). Обработку результатов осуществляли с помо-щью программного обеспечения Origin 6.1, Statistica 6.0, Biostat.

Результаты и их обсуждение. Введение исследуемых соединений и растворителя не вызы-вало достоверных различий исходного уровня активности животных всех экспериментальных групп (рис. 1, 2).



Беларуси

93

В контроле у крыс Wistar имела место статистически значимая внутрисессионная габитуа-Wistar имела место статистически значимая внутрисессионная габитуа- имела место статистически значимая внутрисессионная габитуа-ция ГДА (рис. 1, I). Подвижность крыс группы I во 2-м временном интервале 1-й высадки была существенно ниже (на 48 %, Р = 0,014� ANOVA для повторных измерений), чем ГДА за первые 3 мин эксперимента: животные помнили, что уже обследовали установку, и совершали меньше движений в горизонтальной плоскости. Однократное введение скополамина нарушало внутри-сессионную габитуацию ГДА (рис. 1, II). Уровень подвижности крыс группы II во 2-м времен-ном интервале 1-й высадки не отличался от такового в первые 3 мин наблюдения (P > 0,05, ANOVA) и существенно превышал соответствующий показатель в контрольной группе (Р = 0,011, ANOVA). В те же сроки уровень локомоторной активности у крыс, получавших скополамин на фоне введения соединения ИФБ-30 (группа III), был на 33 % ниже исходного значения (Р = 0,019, ANOVA) и существенно не отличался от такового в контрольной группе (Р > 0,05, ANOVA) (рис. 1, III).

Рис. 1. Влияние скополамина и его комбинации с соединением ИФБ-30 на процессы габитуации ГДА у крыс Wistar при первом (1) и повторном (2) обследовании камеры актометра: I – растворитель (в/б) + растворитель (п/к)� II – рас-творитель (в/б) + скополамин (0,5 мг/кг, п/к)� III – ИФБ-30 (0,5 мг/кг, в/б) + скополамин (0,5 мг/кг, п/к). Различия до-стоверны в сравнении с соответствующими значениями: * – за первые 3 мин регистрации (краткосрочная память габитуации, P < 0,05� ANOVA для повторных измерений)� # – при высадке 1 (долгосрочная память габитуации,

P < 0,05� ANOVA для повторных измерений)� х – в группе I (P < 0,05� однофакторный ANOVA)

Рис. 2. Влияние скополамина и его комбинации с соединением ИФБ-30 на процессы ультракраткосрочной габитуа-ции ГДА у крыс Wistar: I – растворитель (в/б) + растворитель (п/к)� II – растворитель (в/б) + скополамин (0,5 мг/кг, п/к)� III – ИФБ-30 (0,5 мг/кг, в/б) + скополамин (0,5 мг/кг, п/к)� * – прямые являются статистически значимыми

(P1 < 0,05� t-критерий Стьюдента)



Беларуси

Полученные результаты свидетельствуют о выраженном корректорном действии ИФБ-30 в от-ношении скополаминовой дисгабитуации. При повторном обследовании экспериментальной ка-меры у крыс всех экспериментальных групп имело место статистически значимое угашение ГДА (группа I – на 46 %, Р = 0,046� группа II – на 40 %, P < 0,001� группа III – на 38 %, Р = 0,028, ANOVA), что свидетельствует о ненарушенной долгосрочной (межсессионной) памяти габитуации.

Прямая, характеризующая процесс габитуации в группе II, не являлась достоверной (y = 4,49– 0,04x� r = – 0,57� P1 > 0,05)� коэффициент b для группы II был существенно выше такового для контрольной группы (Р2 < 0,05� ANOVA с post-hoc анализом по Ньюмену-Кейлсу), что может являть-ANOVA с post-hoc анализом по Ньюмену-Кейлсу), что может являть- с post-hoc анализом по Ньюмену-Кейлсу), что может являть-post-hoc анализом по Ньюмену-Кейлсу), что может являть--hoc анализом по Ньюмену-Кейлсу), что может являть-hoc анализом по Ньюмену-Кейлсу), что может являть- анализом по Ньюмену-Кейлсу), что может являть-ся дополнительным указанием на дисгабитуацию у животных, которым вводили скополамин (рис. 2). Прямые, описывающие габитуацию ГДА в группах I и III, носили статистически значи-мый характер (y = 4,45–0,18x� r = – 0,91� P1 = 0,011 и y = 4,57–0,11x� r = – 0,88� P1 = 0,019) и не отлича-лись между собой по показателям а и b (Р2 > 0,05� ANOVA с post-hoc анализом по Ньюмену-Кейлсу). Полученные результаты указывают на отсутствие существенных различий в выраженности при-выкания у крыс контрольной группы и у особей, получавших скополамин на фоне введения ИФБ-30.

Эффекты названного дипептида на процессы неассоциативного обучения хорошо согласу-ются с данными о способности ИФБ-30 ингибировать активность ангиотензин-превращающего фермента (АПФ) [13]. Как известно, ингибиторы АПФ препятствуют образованию ангиотензина �� [14] и обладают ноотропным действием [14]. Ангиотензин �� характеризуется негативным вли- [14] и обладают ноотропным действием [14]. Ангиотензин �� характеризуется негативным вли-�� характеризуется негативным вли- характеризуется негативным вли-янием на формирование памяти в тесте габитуации [15] и препятствует высвобождению АХ в коре головного мозга [16].

Заключение. Новое дипептидное соединение ИФБ-30 обладает статистически значимым облегчающим эффектом у крыс Wistar в отношении дисгабитуации локомоторной активности, вызванной введением м-холиноблокатора. Существенное корректорное действие исследуемого дипептида на нарушенные скополамином процессы неассоциативного обучения может быть об-условлено наличием у него холинергических механизмов действия.


S c h a e f f e r E. L., G a t t a z W. F. // Psychopharmacol. 2008. Vol. 198. P. 1–27.1. A n a g n o s t a r a s S. G., M u r p h y G. G., H a m i l t o n S. E. et al. // Nat. Neurosci. 2003. Vol. 6, N 1. P. 51–58.2. A r a u jo J. A., C h a n A. D., W i n k a L. L. et al. // Psychopharmacol. 2004. Vol. 175, N 1. P. 92–98. 3. F l o o d J. F., C h e r k i n A. // Behav. Neural. Biol. 1986. Vol. 45, N 2. P. 169–184.4. T h i e l C. M., H u s t o n J. P., S c h w a r t i n g R. K. // Neurosci. 1998. Vol. 85. P. 1253–1262. 5. U k a i M., K o b a y a s h i T., K a m e y a m a T. // Gen. Pharmacol. 1994. Vol. 25, N 3. P. 433–438.6. S c h i l d e i n S., H u s t o n J. P., 7. S c h w a r t i n g R. K. // Neurobiol. Learn. Mem. 2000. Vol. 73, N 1. P. 21–30.S c h i l d e i n S., H u s t o n J. P., 8. S c h w a r t i n g R. K. // Neurobiol. Learn. Mem. 2002. Vol. 77, N 3. P. 277–290.Г а в ри л о в а С. И. // Клин. фармакол. и терапия. 2002. Т. 11, № 4. С. 1–7.9. Б е л ь н и к А. П., О с т р о в с к а я Р. У., П о л е т а е в а И. И. // Бюл. эксп. биол. и мед. 2007. Т. 143, № 4. 10.

С. 407–410.К р а в ч е н к о Е. В., М а к с и м о в а Л. В. // Новости мед.-биол. наук. 2009. № 1–2. С. 82–86.11. C a r e y R. J., H u i l i a n g D a i, J u n m i n G u i // J. Psychopharmacol. 1998. Vol. 137, N 3. P. 241–246.12. H e e - G u k B y u n, S e - K w o n K i m // J. of Biochem. and Mol. Biol. 2002. Vol. 35, N 2. P. 239–243.13. W r i g h t J. W., Y a m a m o t o B. J., H a r d � n g J. W. // Progress in Neurobiology. 2008. Vol. 84. P. 157–181.14. C h a l a s A., C o n w a y E. L. // Behav. Brain Res. 1996. Vol. 81, N 1–2. P. 199–205.15. D o m e n e y A. M. // J. Psychiatr. Neurosci. 1994. Vol. 19, N 1. P. 46–50.16.

e. V. KrAVcheNKo, l. V. MAKSIMoVA

THE EFFECTS OF IFB-30 COMPOUND AT DISTURBANCES OF NON-ASSOCIATIVE LEARNING, CAUSED BY SCOPOLAMINE

Summary

�n experiments on autbred Wistar rats studied the effect of dipeptide compounds �FB-30 on non-associative learning processes, disturbed with the introduction of scopolamine (m1-cholinergic antagonist). Established, that the �FB-30 prevents dishabituation of locomotor activity of animals in terms of cholinergic neurotransmission pathology, which can be explained by the presence of its cholinergic mechanisms of action.



Беларуси

95


УДК 572.79.02:616.155.194-054(476)

о. А. ЕМЕльЯНчИК

АНАЛИЗ ВСТРЕЧАЕМОСТИ СКЕЛЕТНОГО ИНДИКАТОРА АНЕМИИ CRIBRA ORBITALIA У НАСЕЛЕНИЯ БЕЛАРУСИ XI–XIX вв.

Институт истории НАН Беларуси, Минск


Введение. Сribra orbitalia представляет собой частный случай патологических изменений кости, известных как поротический гиперостоз. Изменения эти затрагивают, как правило, лобную, теменные и затылочную кости черепа и проявляются в виде расширения губчатого вещества, со-провождающегося истончением слоя компактного вещества. На ранних стадиях на поверхности кости появляются небольшие отверстия, на более поздних стадиях происходит полное исчезно-вение слоя компактного вещества, сопровождающееся разрастанием трабекулярных оcтеофитов [10, p. 29]. Сribra orbitalia – гиперостозные изменения кости в верхней области орбит – наиболее часто встречающаяся форма поротического гиперостоза, которая рассматривается в качестве одного из проявлений железодефицитной анемии [22, p. 345].

Термин cribra orbitalia впервые предложил в 1885 г. H. Welcker для обозначения патологиче-H. Welcker для обозначения патологиче-. Welcker для обозначения патологиче-Welcker для обозначения патологиче- для обозначения патологиче-ских изменений кости на своде орбит, напоминающих по своему виду решето (от лат. cribrum – решето, фильтр). Первоначально этиология cribra orbitalia не была известна. Сам H. Welcker полагал, что cribra orbitalia представляет собой расовую характеристику [15, p. 351]. В 1929 г. H. U. Williams, указав на сходство между рентгеновскими снимками древних черепов с наличи-ем поротического гиперостоза и снимками пациентов, больных анемией, впервые высказал пред-положение, что поротические изменения кости представляют собой результат гиперплазии кост-ного мозга, развивающейся вследствие анемии [8, p. 477−478].

Первоначально предполагалось, что случаи cribra orbitalia, регистрируемые в различных по-пуляциях Старого Света, связаны с наследственными типами анемии, такими как талассемия и серповидно-клеточная анемия, широко представленными в областях распространения маля-рии [5]. Позже было установлено, что cribra orbitalia развивается не только при гемолитических состояниях, но также во всех случаях железодефицитной анемии. Так, O. P. Hengen проанализи-O. P. Hengen проанализи-. P. Hengen проанализи-P. Hengen проанализи-. Hengen проанализи-Hengen проанализи-проанализи-ровал все возможные гипотезы, объясняющие развитие cribra orbitalia, и пришел к выводу, что наиболее распространенной причиной гиперостоза орбит является железодефицитная анемия, обусловленная неполноценным питанием в совокупности с инфекционными и паразитарными заболеваниями [11, p. 70]. Патогенез cribra orbitalia O. P. Hengen охарактеризовал как гипертро-O. P. Hengen охарактеризовал как гипертро-. P. Hengen охарактеризовал как гипертро-P. Hengen охарактеризовал как гипертро-. Hengen охарактеризовал как гипертро-Hengen охарактеризовал как гипертро- охарактеризовал как гипертро-фию и гиперплазию диплое свода орбиты, способствующие дальнейшему расширению про-странства губчатого вещества� эти изменения обусловлены гиперактивностью красного костно-го мозга [11, p. 59−63, 71].

В 80-е годы ХХ века были опубликованы результаты изучения состава микроэлементов в костях и волосах скелетных популяций, выявляющих поротический гиперостоз. Факт пони-женного содержания железа у индивидов с наличием патологии послужил дополнительным под-тверждением гипотезы приобретенной железодефицитной анемии [9, 19].

В начале 90-х гг. P. Stuart–Macadam предложила кардинально новый подход в интерпретации поротического гиперостоза в качестве индикатора стресса. По мнению P. Stuart–Macadam [21, p. 44–45], дефицит железа в крови представляет собой адаптивную реакцию организма в условиях



Беларуси

96

хронической патогенной нагрузки. В этой связи поротический гиперостоз необходимо рассма-тривать как индикатор повышенной патогенной нагрузки в условиях конкретной среды обитания.

В современной антропологической литературе cribra orbitalia рассматривается как обобщаю-щий показатель состояния здоровья древнего населения. Происходит дальнейшее накопление сравнительных данных о встречаемости признака в различных популяциях, расширяются представ-ления об основных закономерностях распределения cribra orbitalia в рамках отдельных популя-ций, а также в пространстве и во времени [1–4]. Одной из актуальных задач является расшире-ние базы данных о встречаемости сribra orbitalia среди населения Европы различных эпох, в том числе введение в научный оборот данных о населении Беларуси.

Цель данной работы – проследить особенности половозрастного распределения встречаемо-сти cribra orbitalia в ископаемых популяциях с территории Беларуси.

Материалы и методы исследования. Материалом исследования послужили серии челове-ческих черепов из фондов Отдела антропологии и экологии Института истории НАН Беларуси, представленные: 1) материалами курганных погребений с территории Полоцкой земли X�–X�� вв. (113 черепов)� 2) материалами городского некрополя средневекового Новогрудка X�–X�� вв. (30 черепов)� 3) материалами кладбища XV��–XV�� вв. из небольшого частновладельческого города Горы Великие (теперь д. Горы Горецкого р-на Могилевской обл.) (98 черепов), 4) материалами сельских кладбищ с территории Беларуси XV��–X�X вв. (135 черепов).

Оценка степени развития сribra orbitalia производилась по шкале H. Nathan и N. Haas, со-H. Nathan и N. Haas, со-. Nathan и N. Haas, со- Nathan и N. Haas, со- и N. Haas, со-N. Haas, со-. Haas, со-Haas, со-, со-гласно которой выделяются три основных типа, рассматриваемых как последовательные стадии развития костных изменений [15, p. 351]:

1) Porotic – поротический тип (наличие небольших изолированных отверстий на поверхности кости)�

2) cribrotic – крибротический тип (размер отверстий увеличивается, они образуют скопления, сохраняя при этом свою обособленность)�

3) Trabecular – трабекулярный тип (отверстия начинают сливаться, участки кости между ними постепенно превращаются в сеть трабекул).

Проверка статистической достоверности межгрупповых различий встречаемости признака производилась с использованием теста χ2.

Результаты и их обсуждение. Состояние сохранности скелетного материала позволило включить в анализ сribra orbitalia 376 человеческих черепов, из которых 291– взрослый, 85 – детских. Необходимость раздельного изучения сribra orbitalia в группах взрослых и детей обусловлена фактом более высокой встречаемости патологии среди детей, давно отмеченным исследователя-ми [11, 6, 8, 20]. Рассмотрение общей встречаемости патологии в исследованных группах пред-ставляется нецелесообразным, поскольку в этом случае частота встречаемости будет в значи-тельной степени определяться репрезентативностью детской части выборок. Данные о частоте встречаемости сribra orbitalia среди взрослых и детей в изученных сериях представлены в табл. 1.

Таблица 1. Частота встречаемости сribra orbitalia в исследованных группах

Группа населения

сribra orbitalia

Взрослые Дети

N % N %

Кривичи (X�−X�� вв.) 95 15,7 18 50,0Новогрудок (X�−X�� вв.) 24 16,7 6 50,0Горы (XV��−XV�� вв.) 53 18,9 45 62,2Сельские кладбища (XV��−X�X вв.) 119 16,0 16 56,2

Статистически достоверных различий во встречаемости патологии между различными хро-нологическими группами, как среди взрослых, так и среди детей, выявлено не было. При этом во всех исследованных группах частота встречаемости cribra orbitalia среди детей значительно пре-вышает встречаемость патологии среди взрослых. Эти различия достигают высокой степени



Беларуси

97

статистической достоверности в кривичской серии (P < 0,001, χ² = 11,6), серии «Горы» (P < 0,001, χ² = 19,3), серии, представленной материалами сельских кладбищ XV��−X�X вв. (P < 0,001, χ² = 13,9).

На первый взгляд, факт более высокой встречаемости сribra orbitalia среди детей хорошо согласуется с совре-менными представлениями о распространении анемии. Согласно клиническим данным, наиболее высокая заболе-ваемость анемией наблюдается среди детей и женщин детородного возраста [20, p. 395]. Однако полученные дан-p. 395]. Однако полученные дан-. 395]. Однако полученные дан-ные нельзя интерпретировать как прямое отражение кар-тины заболеваемости анемией в изученных группах. Как убедительно показала P. Stuart-Macadam, поротические изменения кости могут развиваться лишь в раннем детском возрасте� у взрослых костные изменения могут сохраняться либо исчезать (репарировать) независимо от того, страдал ли индивид анемией незадолго до смерти [20, p. 397]. Необходимо также учитывать тот факт, что дети, болевшие анемией, имели повышенную веро-ятность смерти, что также влияет на увеличение частоты встречаемости признака в детской ча-сти исследованных выборок [20, p. 396� 22, p. 349].

Учитывая отсутствие статистически достоверных межгрупповых различий частоты встре-чаемости сribra orbitalia, с целью выявления общих закономерностей встречаемости признака по полу и возрасту был осуществлен анализ распределения патологии в объединенной серии.

Возрастное распределение встречаемости сribra orbitalia. На рисунке представлена диа-грамма возрастного распределения сribra orbitalia в объединенной серии. Как видно из диаграм-мы, с возрастом происходит постепенное снижение частоты встречаемости сribra orbitalia. Более детальное возрастное распределение патологии в группе детей представлено в табл. 2.

Т а б л и ц а 2. Встречаемость сribra orbitalia по возрасту и степени проявления в объединенной группе детей

Возраст, лет N

Наличие cribra orbitalia Porotic cribrotic Trabecular

n % n n n

0–2 13 10 76,9 7 3 –2–5 26 14 53,8 9 4 15–10 28 14 50,0 12 2 –10–15 10 6 60,0 5 – 115–18 8 5 62,5 – 3 2

Как видно из табл. 2, наибольшая частота встречаемости патологии наблюдается в самой младшей возрастной группе детей (0–2 года), хотя различия не достигают статистической досто-верности. Во всех возрастных группах детей преобладает поротический тип патологии, однако в старшей возрастной группе (15−18 лет) наблюдается тенденция к увеличению встречаемости крибротического и трабекулярного типов, при полном отсутствии поротического типа. В воз-растных категориях 10−15 и 15−18 лет прослеживается также некоторая тенденция к увеличе-нию частоты встречаемости сribra orbitalia.

Факт повышенной встречаемости сribra orbitalia среди детей младшего возраста, по мнению многих исследователей, отражает увеличение заболеваемости железодефицитной анемией среди детей в связи с отлучением от груди [6, 8, 13, 7, 14]. Повышенная восприимчивость детей к ане-мии в этот период обусловлена желудочно-кишечными инфекциями, часто сопровождающими переход от стерильного молока к пище и воде, содержащим микроорганизмы [22, p. 350]. Диарея приводит к дальнейшему ухудшению состояния здоровья ребенка из-за снижения аппетита и увеличения метаболических потерь основных питательных веществ, включая железо и магний [14, p. 293]. Известно, что дети, страдающие железодефицитной анемией, развившейся в резуль-p. 293]. Известно, что дети, страдающие железодефицитной анемией, развившейся в резуль-. 293]. Известно, что дети, страдающие железодефицитной анемией, развившейся в резуль-тате недостаточного или неполноценного питания, значительно в большей степени восприимчи-

Возрастное распределение сribra orbitalia в объединенной серии



Беларуси

98

вы к инфекциям и наоборот, тяжелое инфекционное заболевание может способствовать разви-тию анемии [16, с. 528].

Нами была зарегистрирована некоторая тенденция к увеличению частоты и степени разви-тия патологии в старших возрастных категориях детей (10−18 лет). Аналогичные результаты были получены японским исследователем K. Hirata [12], который констатировал повышенную встречаемость и наиболее тяжелую степень развития cribra orbitalia среди подростков (10−16 лет) в популяции Эдо XV�� века н. э. Причину подобного явления K. Hirata усматривает в высокой за-XV�� века н. э. Причину подобного явления K. Hirata усматривает в высокой за- века н. э. Причину подобного явления K. Hirata усматривает в высокой за-K. Hirata усматривает в высокой за-. Hirata усматривает в высокой за-Hirata усматривает в высокой за- усматривает в высокой за-болеваемости анемией в период ускоренного роста, вызванной высоким уровнем инфекционных и желудочно-кишечных заболеваний. В этом случае приходится допустить, что у подростков с тяжелой формой анемии продолжают развиваться костные изменения. По нашему мнению, увеличение частоты и степени развития cribra orbitalia среди детей подросткового возраста мож-но объяснить селективной смертностью. По всей вероятности подростки, перенесшие тяжелую анемию в раннем детстве, имели более высокую вероятность смерти в период ускоренного роста и полового созревания.

Половые различия встречаемости cribra orbitalia. Общая встречаемость патологии в объеди-ненной группе женщин составляет 23,4 %, что почти в два раза превышает встречаемость пато-логии в объединенной группе мужчин (12,0 %) (табл. 3). Эти различия достигают статистиче-ской достоверности (χ² = 6,7, Р < 0,01).

Т а б л и ц а 3. Возрастные различия встречаемости cribra orbitalia среди мужчин и женщин в объединенной серии

Возрастная группа

Мужчины Женщины

Nсribra orbitalia

Nсribra orbitalia

n % n %

Adultus 48 11 22,9 73 17 23,3Maturus 89 7 7,9 47 12 25,5Senilis 21 1 5,8 21 4 19,0Всего 158 19 12,0 141 33 23,4

По данным клинических исследований, железодефицитная анемия среди женщин встречается значительно чаще, чем среди мужчин, что обусловлено потерями железа в периоды менструа-ций, беременности и лактации [17, p. 147]. Однако результаты исследования cribra orbitalia в ис-копаемых популяциях часто выявляют несоответствие с клиническими данными. В большин-стве исследований наблюдаемые различия между мужчинами и женщинами не достигают ожидаемого уровня [20, p. 395� 22, p. 350]. В некоторых случаях частота встречаемости патоло-p. 395� 22, p. 350]. В некоторых случаях частота встречаемости патоло-. 395� 22, p. 350]. В некоторых случаях частота встречаемости патоло-p. 350]. В некоторых случаях частота встречаемости патоло-. 350]. В некоторых случаях частота встречаемости патоло-гии среди мужчин даже превышает частоту встречаемости среди женщин [14, p. 289].

Учитывая тот факт, что поротические изменения кости развиваются только в раннем детском возрасте, некоторые исследователи склонны усматривать причины половых различий во встре-чаемости сribra orbitalia в различной заболеваемости и смертности среди мальчиков и девочек. Так, D. M. Mittler и D. P. Van Gerven [14, p. 289], зарегистрировавшие повышенную частоту пато-D. M. Mittler и D. P. Van Gerven [14, p. 289], зарегистрировавшие повышенную частоту пато-. M. Mittler и D. P. Van Gerven [14, p. 289], зарегистрировавшие повышенную частоту пато-M. Mittler и D. P. Van Gerven [14, p. 289], зарегистрировавшие повышенную частоту пато-. Mittler и D. P. Van Gerven [14, p. 289], зарегистрировавшие повышенную частоту пато-Mittler и D. P. Van Gerven [14, p. 289], зарегистрировавшие повышенную частоту пато- и D. P. Van Gerven [14, p. 289], зарегистрировавшие повышенную частоту пато-D. P. Van Gerven [14, p. 289], зарегистрировавшие повышенную частоту пато-. P. Van Gerven [14, p. 289], зарегистрировавшие повышенную частоту пато-P. Van Gerven [14, p. 289], зарегистрировавшие повышенную частоту пато-. Van Gerven [14, p. 289], зарегистрировавшие повышенную частоту пато-Van Gerven [14, p. 289], зарегистрировавшие повышенную частоту пато- Gerven [14, p. 289], зарегистрировавшие повышенную частоту пато-Gerven [14, p. 289], зарегистрировавшие повышенную частоту пато- [14, p. 289], зарегистрировавшие повышенную частоту пато-p. 289], зарегистрировавшие повышенную частоту пато-. 289], зарегистрировавшие повышенную частоту пато-логии среди мужчин в средневековой популяции Кулубнарти, высказали предположение о более высокой восприимчивости мальчиков к анемии. В подтверждение своей гипотезы авторы указы-вают на факт значительной задержки развития скелета относительно развития зубной системы у мальчиков по сравнению с девочками, а также на факт более раннего начала и большей про-должительности гипоплазии зубной эмали среди мужчин.

Анализ возрастного распределения встречаемости патологии в группах мужчин и женщин в объединенной серии позволил нам выявить интересные различия. Так, в объединенной группе мужчин наблюдается отчетливое снижение встречаемости патологии с возрастом, тогда как в группе женщин эта тенденция значительно менее выражена (табл. 3). При этом в возрастной категории Adultus различия во встречаемости патологии между мужчинами и женщинами прак-Adultus различия во встречаемости патологии между мужчинами и женщинами прак- различия во встречаемости патологии между мужчинами и женщинами прак-тически отсутствуют, тогда как в возрастной категории Maturus эти различия достигают стати-Maturus эти различия достигают стати- эти различия достигают стати-



Беларуси

99

стической достоверности (χ² = 8,0, Р < 0,01), а в возрастной категории Senilis – к ней приближа-Senilis – к ней приближа- – к ней приближа-ются (χ² = 2,0, Р < 0,2). Отсутствие статистически достоверных различий во встречаемости сribra orbitalia между мужчинами и женщинами в возрастной категории Adultus в нашем случае исклю-Adultus в нашем случае исклю- в нашем случае исклю-чают возможность выявления каких-либо различий в заболеваемости анемией в детском возрасте.

Выявленные нами различия во встречаемости сribra orbitalia между мужчинами и женщинами могут свидетельствовать о различной способности к костной перестройке, зарастанию костной ткани глазницы у взрослых. Так, D. M. Mittler и D. P. Van Gerven [14, p. 295] отмечают, что ухудше-D. M. Mittler и D. P. Van Gerven [14, p. 295] отмечают, что ухудше-. M. Mittler и D. P. Van Gerven [14, p. 295] отмечают, что ухудше-M. Mittler и D. P. Van Gerven [14, p. 295] отмечают, что ухудше-. Mittler и D. P. Van Gerven [14, p. 295] отмечают, что ухудше-Mittler и D. P. Van Gerven [14, p. 295] отмечают, что ухудше- и D. P. Van Gerven [14, p. 295] отмечают, что ухудше-D. P. Van Gerven [14, p. 295] отмечают, что ухудше-. P. Van Gerven [14, p. 295] отмечают, что ухудше-P. Van Gerven [14, p. 295] отмечают, что ухудше-. Van Gerven [14, p. 295] отмечают, что ухудше-Van Gerven [14, p. 295] отмечают, что ухудше- Gerven [14, p. 295] отмечают, что ухудше-Gerven [14, p. 295] отмечают, что ухудше- [14, p. 295] отмечают, что ухудше-p. 295] отмечают, что ухудше-. 295] отмечают, что ухудше-ние состояния костной системы у женщин с возрастом сопровождается снижением способности образования новой кости, необходимой для репарации. Преждевременное старение и изнашивание женского организма в прошлом было обусловлено высокой репродуктивной нагрузкой.

В нашем исследовании индивиды с наличием сribra orbitalia не всегда выявляли патологию на обеих глазницах одновременно (речь идет о черепах с удовлетворительной сохранностью обе-их глазниц). Еще O. P. Hengen [11, p. 59, 60] обратил внимание на то, что сribra orbitalia чаще встречается на левой глазнице, левая глазница также чаще выявляет более высокую степень раз-вития патологии. По мнению исследователя, подобная асимметрия обусловлена неодинаковой толщиной диплое глазницы у одного и того же индивида [11, с. 65].

В табл. 4 представлена встречаемость случаев симметричного (наличие-наличие) и асимме-тричного (наличие-отсутствие) проявления сribra orbitalia в группах мужчин, женщин и детей из объединенной серии. Как видно из таблицы, асимметричное проявление патологии (наличие патологии на одной глазнице с одновременным отсутствием на другой) выявляют 63,6 % муж-чин, тогда как у женщин этот процент снижается до 32 %. У детей случаи асимметрии встреча-ются еще реже и составляют 22 %. Случаи наличия патологии на обеих глазницах у женщин наблюдаются почти в 2 раза чаще, чем у мужчин, при этом различия приближаются к статисти-чески достоверным (χ² = 3,2, Р < 0,1). Различия между мужчинами и детьми статистически до-стоверны (χ² = 7,07, Р < 0,01).

Т а б л и ц а 4. Распределение симметрии сribra orbitalia в объединенной серии

Группа N

сribra orbitalia

Наличие-наличие Наличие-отсутствие

N % n %

Мужчины 11 4 36,4 7 63,6Женщины 28 19 67,9 9 32,1Дети 41 32 78,0 9 22,0

Факт более частой встречаемости случаев асимметричного проявления сribra orbitalia на мужских черепах был отмечен и другими исследователями [17, 18]. B. Robledo et al. [18, с. 191] объяснили этот результат селективной смертностью. По их мнению, в период детства мальчики, имевшие сribra orbitalia на обеих глазницах, умирали чаще, чем девочки. По нашему мнению, причина данного явления состоит в различной скорости репарации. Для детских черепов характерно преобладание активных форм патологии. У взрослых можно наблюдать процессы зарастания (репарации). Быстрее зарастает глазница, на которой патология выражена в меньшей степени. У женщин процесс зарастания происходит медленнее, что объясняет более высокую частоту встречаемости патологии на обеих глазницах одновременно по сравнению с мужчинами.

Заключение. Во всех исследованных группах частота встречаемости сribra orbitalia среди детей значительно превышает встречаемость патологии среди взрослых. Максимальная частота встречаемости патологии наблюдается в самой младшей возрастной группе детей (0–2 года), что отражает увеличение заболеваемости железодефицитной анемией среди детей в связи с отлуче-нием от груди. Тенденцию к увеличению частоты и степени развития cribra orbitalia среди детей подросткового возраста можно объяснить селективной смертностью. По всей вероятности, под-ростки, перенесшие тяжелую форму анемии в раннем детстве, имели более высокую вероят-ность смерти в период ускоренного роста и полового созревания. Общая встречаемость cribra orbitalia в объединенной группе женщин почти в два раза превышает встречаемость патологии



Беларуси

в объединенной группе мужчин. Характер возрастного распределения встречаемости сribra orbitalia в группах мужчин и женщин указывает на различия в способности костной перестрой-ки патологических изменений, развившихся в раннем детском возрасте.


А л е к с е е в а Т. И., Б о г а т е н к о в Д. В., Л е б е д и н с к а я Г. В. Влахи. Антропо-экологическое ис-1. следование (по материалам средневекового некрополя Мистихали). М., 2003.

Б у ж и л о в а А. П. Homo sapiens: История болезни. М., 2005. 2. Г о н ч а р о в а Н. Н. // Новые методы – новые подходы в современной антропологии. М., 1997. С. 54–61. 3. Я н к а у с к а с Р. // Экологические проблемы в исследованиях средневекового населения Восточной Европы. 4.

М., 1993. С. 123–144.A n g e l J. L. // American Journal of Physical Anthropology. 1964. N 22. P. 369–371.5. C a r l s o n D. S., A r m e l a g o s G. J., G e r v e n D. P. // Journal of Human Evolution. 1974. N 3. P. 405–410.6. C y b u l s k i J. S. // American Journal of Physical Anthropology. 1977. N 47. P. 31–40.7. E l – N a j j a r M. Y., R y a n D. J., T u r n e r C. G. // American Journal of Physical Anthropology. 1976. N 44. 8.

P. 477–488.F o r n a c i a r i G., M a l l e g n i F., B e r t i n i D. // Ossa. 1982. N 5. P. 63–77.9.

G o o d m а n A. H., M a r t i n D. L., A r m e l a g o s G. J. // Paleopathology and the Origin of Agriculture. 10. Orlando: Academic Press, 1984. P. 13–49.

H e n g e n O. P. // Homo. 1971. N 22. P. 57–76.11. H i r a t a K. // Human Evolution. 1990. Vol. 5, N4. P. 375–385. 12. L a l l o J., A r m e l a g o s G. J. // Human biology. 1977. Vol. 49, N. P. 471–483.13. M i t t l e r D. M., V a n G e r v e n D. P. // American Journal of Physical Anthropology. 1994. N 93. P. 287–297. 14. N a t h a n H., H a a s N. // American Journal of Physical Anthropology. 1966. N 24. P. 351–360.15. P a l k o v i c h A. M. // American Journal of Physical Anthropology. 1987. N 74. P. 527–537.16. P i o n t e k J., S e g e d a S., J e r s zy n s k a B. // Anthropologie. 2001. N 39/2. P. 143–149.17. R o b l e d o B., T r a n c h o G., B r o t h w e l l D. // Journal of Paleopathology. 1995. N 7 (3). P. 185–193.18. S a n d f o r d M. K., V a n G e r v e n D. P., M e g l e n R. R. // Human Biology. 1983. Vol. 55, N 4. P. 831–844.19. S t u a r t – M a c a d a m P. // American Journal of Physical Anthropology. 1985. N 66. P. 391–398.20. S t u a r t – M a c a d a m P. // American Journal of Physical Anthropology. 1992. N 87. P. 39–47.21. W a l k e r P. L. // American Journal of Physical Anthropology. 1986. N 69. P. 345–354. 22.

o. A. yeMIelJANchIK

ANALYSIS OF OCCURANCE OF SKELETAL INDICATION OF ANEMIA CRIBRA ORBITALIA AT THE POPULATION OF BELARUS OF XI-XIX CENTURIES

Summary

�n current paleoecological research cribra orbitalia (lesions on the superior surface of the eye orbits) is regarded as an in-dicator of iron deficiency anemia. The aim of this work is to analyze the occurrence of cribra orbitalia in different skeletal populations from Belarus dated to the 11th through 19th centuries. The examination covered 376 human skulls (291 adults and 85 subadults). The presence of cribra orbitalia was studied taking into account an individual’s age of death, sex and side of the body (right and left orbit). �n all investigated groups occurrence of сribra orbitalia among children considerably exceeds occurrence of a lesion among adults. The maximum occurrence of сribra orbitalia is observed in the youngest age group of children (0–2 years). The general occurrence of cribra orbitalia in incorporated group of women almost twice exceeds occur-rence of a lesion in incorporated group of men. Character of age distribution of occurrence of сribra orbitalia in groups of men and women specifies in distinctions in ability of healing of the bone changes which have developed at early children’s age.



Беларуси

101


УДК 633.16:632.954:632.911.2

Ю. И. КоЖУРо, Е. А. СЕМЕНчИК, Н. П. МАКСИМоВА

СОРТОВЫЕ РАЗЛИЧИЯ СТРЕСС-РЕАКЦИИ РАСТЕНИЙ ЯЧМЕНЯ (HORDEUM VULGARE) НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ГЕРБИЦИДА ТРЕФЛАНА



Введение. В последние годы стремительно развиваются исследования сигнальных систем клеток растений, которые участвуют в формировании адаптационного синдрома (стресса), вы-званного действием факторов различной природы [1, 2]. Известно, что в основе этого процесса участвуют сигнальные сети, связанные с компонентами цитоскелета, изменения в функциони-ровании которого приводят к активации защитных механизмов клеток [3]. Однако, несмотря на наличие такой связи, влияние ряда веществ, непосредственно повреждающих цитоскелет, на формирование ответной реакции на стресс у растений в настоящее время еще не изучено. Тем не менее такого рода исследования представляют большой интерес, так как вещества, индуцирую-щие нарушения цитоскелета и процесса деления клеток, широко используются в сельском хозяй-стве в качестве гербицидов.

Среди веществ, обладающих антимикротрубочковой активностью и имеющих высокое срод-ство к растительному тубулину, ведущее место занимают динитроанилиновые гербициды [4]. В сельскохозяйственном производстве для уничтожения сорной растительности (однолетних злаковых и двудольных) в посевах подсолнечника, сои, репчатого лука, озимого и ярового рапса, а также других культур широко применяется гербицид трефлан (действующее вещество – 2,6-динитро-4-(трифторметил)-N, N-дипропиланилин). Особо чувствительны к трефлану, как и ко всем гербицидам, механизм действия которых связан с повреждениями микротрубочек, злаки. Однако чувствительность их к трефлану может значительно варьировать [5].

При патологических состояниях растительных клеток часто происходит накопление тех или иных активных форм кислорода (АФК). Полученные данные показывают, что устойчивость рас-тительных организмов к разнообразным воздействиям во многом определяется состоянием си-стем детоксикации АФК [6]. Выяснение этих особенностей для конкретных растительных форм является основанием для проведения поиска и получения устойчивых к действию гербицидов форм сельскохозяйственных растений.

Цель настоящей работы – изучение зависимости между степенью индуцируемого трефланом повреждения микротрубочек цитоскелета и развитием ответной реакции на стресс у различных сортов ячменя hordeum vulgare L. Степень дестабилизации цитоскелета трефланом оценивали с помощью цитогенетического анализа по количеству многоядерных интерфазных клеток, воз-никающих в зоне деления корня, ответную реакцию растений – по изменению пероксидазной активности, уровню перекисного окисления липидов (ПОЛ) и содержанию восстановленной формы глутатиона в клетках.

Объекты и методы исследования. Объектами исследования являлись проростки ячменя со-ртов Гонар, Дзивосны и Сталы. Семена растений проращивали в водных растворах трефлана в чашках Петри на двух слоях фильтровальной бумаги при 25 °C. Время проращивания семян до момента фиксации клеток составляло 48, 72 и 96 ч. Обработку растений гербицидным препара-том проводили в течение всего срока прорастания. В работе использованы две концентрации



Беларуси

102

гербицидного препарата – 0,1 и 1,0 мг/л. Концентрации испытуемых веществ подбирали экс-периментально с учетом рекомендуемых для использования доз [7], растворимости, а также их влияния на прорастание семян. В контрольных экспериментах использовали дистиллиро-ванную воду.

Для цитогенетического анализа корешки проростков растений фиксировали в спирт-уксусном растворе (соотношение этиловый спирт/уксусная кислота – 3: 1 по объему) в течение 24 ч при 4°С. Затем фиксированный материал переносили в 70%-ный этиловый спирт и хранили при 4°С до использования. Кончики корешков растений длиной 5 мм окрашивали ацетоорсеи-ном и готовили временные давленые препараты по стандартной методике [8], в которых подсчи-тывали количество интерфазных клеток с нарушениями генетического аппарата (многоядерные клетки, клетки с микроядрами). Анализ цитологических препаратов проводили с использовани-ем микроскопа Jenaval (Carl Zeiss) и Axiostar (Carl Zeiss) при увеличении объектива 40х и 100х с масляной иммерсией. Микрофотографирование цитологических препаратов осуществляли с помощью системы анализа изображений Морфолог, состоящей из микроскопа Jenaval, телека-меры OS-45D (Oscar), фреймграббера MV-500 (Mutech) и компьютера (Pentium �� – 733).

Для определения активности пероксидаз гваяколового типа кончики корешков длиной 10 мм растирали на холоду в ацетатном буфере (pH 5,4). Вытяжку настаивали 10 мин, после чего цен-трифугировали в течение 10 мин при 13 000 об/мин. Надосадочную жидкость использовали для определения ферментативной активности пероксидаз по методу Бояркина [9]. В качестве хромо-генного субстрата использовали бензидин. Оптическую плотность экстрактов пероксидазы из-меряли с помощью спектрофотометра Сary 50 (Австралия) при длине волны 540 нм. Уровень ПОЛ в клетках определяли с помощью тиобарбитуровой кислоты по количеству конечного про-дукта реакции – малонового диальдегида (МДА) [10]. Содержание восстановленного глутатиона определяли с помощью дитионитробензойной кислоты по методу Эллмана [11]. Содержание бел-ка в образцах определяли по методу Бредфорда [12].

Статистическую обработку результатов проводили с использованием критерия Стьюдента [13].Результаты и их обсуждение. Анализ динамики появления многоядерных клеток при обра-

ботке ячменя сорта Гонар трефланом в концентрации 0,1 мг/л показал, что у двухдневных про-ростков их количество не превышает контрольного значения 0,20 ± 0,20 %, а у трех- и четырех-дневных проростков возрастает до 3,00 ± 0,76 % и 6,77 ± 1,12 % соответственно (рис. 1, А). При обработке растений гербицидом в концентрации 1,0 мг/л более 1/3 всех клеток содержат на-рушения, связанные с неправильным распределением генетического материала в митозе (рис. 2). Аналогичные результаты получены при обработке трефланом растений сорта Дзивосны (рис. 1, Б).

У растений ячменя сорта Сталы микротрубочки цитоскелета повреждались в значительно меньшей степени, чем у растений сортов Гонар и Дзивосны (рис. 1, В). Об этом свидетельствует появление меньшего количества клеток с нарушениями генетического аппарата. Так, при обра-ботке растений трефланом в концентрации 0,1 мг/л появления таких клеток не наблюдалось. У двухдневных проростков, обработанных трефланом в концентрации 1,0 мг/л, 18,40 ± 1,73 % клеток содержали подобные нарушения, а в последующие сроки фиксации количество клеток с нарушениями хроматина постепенно снижалось и у трех- и четырехдневных проростков состав-ляло 6,80 ± 1,13 и 3,40 ± 0,81 % соответственно. У растений, не подвергавшихся обработке трефла-ном, количество аберрантных клеток в разные сроки фиксации не превышало 0,20 ± 0,20 %.

Нарушение стабильности микротрубочек цитоскелета у растений ячменя сортов Гонар и Дзи-восны сопровождалось изменением пероксидазной активности в клетках корневой системы (рис. 3). Показано, что трефлан индуцирует увеличение активности ферментов пероксидазного комплекса у растений ячменя сортов Гонар и Дзивосны более чем в 2 раза, тогда как у обрабо-танных гербицидом растений ячменя сорта Сталы увеличения пероксидазной активности не на-блюдалось.

Одним из возможных компонентов быстрой реакции организма на стресс является активация ПОЛ [14]. Однако обработка изучаемых растений трефланом не приводила к значительному измене-нию содержания одного из основных конечных продуктов ПОЛ – малонового диальдегида (МДА)



Беларуси

103

(табл. 1). Тем не менее определение содержания МДА в клетках показало, что у проростков изученных сортов уровень ПОЛ различается. По сравнению с растениями сорта Сталы больше ТБК-активных продуктов обнаружено в клетках корней растений сорта Гонар и Дзивосны. Кроме того, установлено, что у четырехдневных проростков ячменя сорта Сталы, обработанных трефланом в концентра-ции 1,0 мг/л, происходило снижение содержания МДА в 1,3 раза по сравнению с контролем.

Т а б л и ц а 1. Содержание МДА в клетках корней ячменя после обработки трефланом

Возраст проростков, чСодержание МДА, мкмоль / мг белка

контроль трефлан, 0,1 мг/л трефлан, 1,0 мг/л

Сорт Гонар48 15,97 ± 1,24 14,35 ± 1,41 12,45 ± 2,1072 14,04 ± 0,76 18,05 ± 2,17 12,96 ± 0,5396 21,83 ± 4,42 17,68 ± 1,66 15,16 ± 2,34

Сорт Дзивосны48 9,88 ± 2,06 7,76 ± 0,41 10,18 ± 2,9072 8,89 ± 0,73 13,68 ± 2,29 11,17 ± 1,3196 10,55 ± 1,01 13,85 ± 1,14 13,09 ± 1,73

Сорт Сталы48 8,62 ± 0,79 9,44 ± 1,93 10,29 ± 0,3072 8,38 ± 0,41 9,07 ± 2,63 8,19 ± 0,0796 8,67 ± 0,04 9,51 ± 2,06 6,52 ± 0,15*

* Разница с контролем статистически достоверна при Р < 0,01.

Рис. 1. Динамика появления многоядерных клеток в зоне роста корней растений ячме-ня сортов Гонар (А), Дзивосны (Б) и Ста-лы (В) в контроле ( + ) и после обработки трефланом в концентрациях 0,1 ( + ) и 1,0 мг/л

( )



Беларуси

104

Рис. 2. Повреждение генетического аппарата в клетках корневой системы ячменя после обработки трефланом в концентрации 1,0 мг/л (А – нормальная интерфазная клетка� Б–Г – многоядерные интерфазные клетки)

Рис. 3. Пероксидазная активность в клет-ках корней растений ячменя сортов Гонар (А), Дзивосны (Б) и Сталы (В) в контроле ( + ) и после обработки трефланом в кон-

центрациях 0,1 ( + ) и 1,0 мг/л ( )



Беларуси

105

Известно, что устойчивость растений к неблагоприятным внешним воздействиям коррели-рует с уровнем глутатиона – низкомолекулярного тиолового соединения [15]. Нами показано, что в условиях индуцированного окислительного стресса значительного изменения уровня вос-становленной формы глутатиона у проростков изученных сортов растений не наблюдается (табл. 2). Однако концентрация восстановленной формы глутатиона у различных сортов варьировала в значительной степени: у растений сорта Сталы более чем в 3 раза превышала таковой показа-тель для сорта Дзивосны и в 1,5–2 раза – сорта Гонар.

Т а б л и ц а 2. Содержание глутатиона в клетках корней ячменя после обработки трефланом

Возраст проростков, чСодержание глутатиона, нмоль / мг белка

контроль трефлан, 0,1 мг/л трефлан, 1,0 мг/л

Сорт Гонар48 25,40 ± 5,30 22,52 ± 3,08 20,10 ± 1,8372 25,33 ± 7,64 32,95 ± 14,82 21,49 ± 5,1896 32,70 ± 7,48 32,13 ± 7,73 25,90 ± 6,21

Сорт Дзивосны48 16,71 ± 2,29 15,28 ± 4,08 18,34 ± 2,9372 19,83 ± 3,07 16,07 ± 1,82 9,45 ± 1,87*96 22,35 ± 1,01 24,17 ± 5,24 16,42 ± 2,15

Сорт Сталы48 61,17 ± 5,12 61,25 ± 12,26 52,38 ± 10,8172 43,17 ± 16,06 41,61 ± 17,62 43,26 ± 1,8996 25,13 ± 4,82 50,23 ± 8,26 41,71 ± 5,27

* Разница с контролем статистически достоверна при Р = 0,03.

Заключение. Гербицид трефлан индуцирует увеличение активности ферментов пероксидаз-ного комплекса у растений ячменя сортов Гонар и Дзивосны, что коррелирует с нарушением по-лимеризации микротрубочек цитоскелета. Растения ячменя сорта Сталы обладают меньшей чувствительностью к гербицидному препарату трефлану. Об этом свидетельствуют меньшая степень повреждений микротрубочек цитоскелета и отсутствие индукции пероксидазной актив-ности. Показателями более высокой устойчивости растений ячменя сорта Сталы к стрессовым воздействиям могут являться также меньший уровень ПОЛ и более высокое внутриклеточное содержание восстановленной формы глутатиона. Полученные данные позволяют сделать вывод о более высоком исходном уровне активности антиоксидантной системы у растения ячменя сорта Сталы по сравнению с растениями сортов Гонар и Дзивосны.

Установлено, что маркерами устойчивости различных форм ячменя к воздействию гербици-дов как неблагоприятного фактора внешней среды могут служить не только биохимические (сте-пень индукции ферментов пероксидазного комплекса), но и цитогенетические (количество кле-ток с нарушениями генетического аппарата) критерии. Полученные результаты могут являться основой для разработки подходов направленной селекции устойчивых к действию гербицидов форм растений.


G r a n t M., L a m b C. // Cur. Opin. Plant Biol. 2006. Vol. 9. P. 414–420.1. N a r e n d r a T., S u d h i r K. S. // Plant Sign. Behavior. 2008. Vol. 3. P. 525–536.2. P a p a k o n s t a n t i E. A., V a r d a k i E. A., S t o u r n a r a s C. // Cell Physiol. Biochem. 2000. Vol. 10. P. 257–264.3. V a u g h n K. C., L e h n e n L. P. // Weed. Sci. 1991. Vol. 39. P. 450–457.4. B a i r d W. V., B l u m e Ya. B., W i c k S. // Plant microtubules: potential for biotechnology / Ed. P. Nick. Berlin� 5.

Heidelberg, 2000. P. 159–191.A l s c h e r R. G., D o n a h u e J. L., C r a m e r C. L. // Physiol. Plant. 1997. Vol. 100. P. 224–233.6. Государственный реестр средств защиты растений (пестицидов) и удобрений, разрешенных к применению 7.

на территории Республики Беларусь: справочное издание� сост. Р. А. Новицкий и др. Мн., 2008.



Беларуси

Д а р л и н г т о н С. Д., Л а К у р Л. Ф. Хромосомы. Методы работы. М., 1990.8. Б о я р к и н А. Н. // Биохимия. 1961. Т. 16, № 2. С. 252–254.9. O h k a w a H., O h � s h i N., Y a g i K. // Anal. Biochem. 1979. Vol. 95. P. 351–358.10. E l l m a n G. L. // Arch. Biochem. Biophys. 1959. Vol. 82. P. 70–77.11. B r a d f o r d M. M. // Anal. Biochem. 1976. Vol. 72. P. 248–254.12. Л а к и н Г. Ф. Биометрия. М., 1990.13. Б а р а б о й В. А. // Успехи совр. биол. 1991. Т. 111, вып. 6. С. 923–932.14. V a n a c k e r H., C a r v e r T. L. W., F o y e r C. H. // Plant Physiol. 1998. Vol. 117. P. 1103–1114.15.

y. I. KAZhUrA, e. A. SeMeNchIK, N. P. MAXIMoVA

THE DISTINCTIONS OF BARLEY (HORDEUM VULGARE) CULTIVARS VARYING ON STRESS-REACTIONS ON HERBICIDE TREFLAN INFLUENCE

Summary

The dependence between treflan’s induced damage of cytoskeleton microtubules and responses of hordeum vulgare L. cultivars Gonar, Dzivosny and Staly on stress has been investigate. The value of cytoskeleton destabilization by treflans was estimated by cytogenetic analysis of multinucleate interphase cells quantity in roots division zone. Plant responses have been measured by changes of peroxidase activity, lipid peroxidations level and reduced glutathione content in cells. �t was shown, that barley cultivar Staly was less sensitive to treflan impact. Cytogenetic and biochemical characteristics indicate of this.



Беларуси

107


УДК 599.742.17:57.017.53

А. А. СИДоРоВИч, В. Е. СИДоРоВИч

ВОСПРОИЗВОДСТВО В ПОПУЛЯЦИИ ЛИСИЦЫ ОБЫКНОВЕННОЙ (VULPES VULPES) В ХВОЙНО-МЕЛКОЛИСТВЕННЫХ КОМПЛЕКСАХ БЕЛАРУСИ

Белорусский государственный университет, Минск, Научно-практический центр НАН Беларуси по биоресурсам, Минск


Введение. Являясь экологически пластичным видом, лисица обыкновенная Vulpes vulpes L. (1758) способна осваивать практически все многообразие наземных экосистем Европы. При этом на протяжении всего ареала популяции этого вида имеют достаточно высокие плотность и био-массу по сравнению с другими позвоночными хищниками [22]. Во многих работах было показано, что подобный демографический успех обусловлен лабильной структурой популяции и изменчи-вым воспроизводством [6–8, 10, 12, 15, 16, 19, 24, 25, 27]. В частности, существенно варьирует в пространстве и во времени количество размножающихся самок в популяции, а также количе-ство щенков в выводке. Согласно одной из гипотез, в северных широтах интенсивность репро-дукции зависит от обилия и доступности кормовых ресурсов [6], в то время как южнее имеет место социальная регуляция [17, 18]. Однако точные механизмы этого феномена до сих пор не выяснены. Стоит также упомянуть о таком явлении как компенсирующее воспроизводство, на-блюдаемое в популяциях, подвергшихся интенсивной эрадикации или иным способам контроля численности. В таких популяциях темпы репродукции значительно возрастают, а в возрастной структуре наблюдается значительное увеличение доли молодых особей. Благодаря этой экологи-ческой особенности популяционный контроль лисицы в большинстве стран оказался малоэффек-тивным. Тем не менее детальное изучение популяционной экологии и разработка дееспособной стратегии управления этого вида крайне необходимы, так как лисица является переносчиком ряда опасных заболеваний человека и животных (1), оказывает негативное хищническое воздей-ствие на популяции ряда ресурсных видов (зайцев, молодняка косули, тетеревиных и водопла-вающих птиц) (2), влияет на функционирование и поддержание стабильности сообщества позво-ночных хищников и их жертв (3), является ресурсным видом охотничьего хозяйства и значимым элементом биоразнообразия (4).

В настоящее время существует много работ, посвященных репродукционной экологии лиси-цы, в большинстве европейских стран [5–8, 10–12, 14, 16, 18, 19, 24, 25, 27]. В условиях трансзо-нальных хвойно-мелколиственных комплексов этот вопрос изучен явно недостаточно и имеются лишь единичные публикации [1, 2]. Детальное изучение данного вопроса дает ключ к управле-нию популяцией этого экономически и функционально значимого вида. Поэтому целью наших исследований было изучить основные показатели воспроизводства лисицы в хвойно-мелколис-твенных комплексах Беларуси, а также сравнить эти показатели с таковыми для других европей-ских стран.

Материалы и методы исследования. Исследования проводили в центральной и северной Беларуси в подзоне хвойно-мелколиственных комплексов лесной зоны Европы. Из хвойных ви-дов деревьев здесь произрастают ель Picea abies и сосна Pinus sylvestris, а лиственные виды в основном представлены черной ольхой Alnus glutinosa, серой ольхой A. incana, повислой Betula pendula и бородавчатой березами B. pubescens.



Беларуси

108

Информацию о сроках гона и щенения собирали при зимнем троплении и весенне-летнем обследовании выводковых нор лисицы за период 2000–2009 гг. Количество щенков в помете оце-нивали визуально при непосредственном наблюдении выводка (n = 29).

Соотношение молодых и взрослых особей, долю беременных самок в популяции, количество сформированных плодов на одну беременную самку, а также эмбриональную смертность изуча-ли по промысловой выборке из 56 добытых лисиц (28 самок). Однако в такой выборке не учтены особи первого полугода жизни, смертность которых достаточно высока. Более точную информа-цию о соотношении молодых и взрослых особей в популяции можно получить, если к выборке добавить эмбрионы (n = 94) от вскрытых самок. При этом эмбрионы принимаются за особей воз-растной группы 0 + , а к возрасту отстрелянных особей прибавляется по одному году. Таким способом можно показать, какой была бы возрастная структура популяции к началу биологиче-ского года. Определение возраста отстрелянных особей осуществлялось по числу ростовых сло-ев в цементе на продольных спилах корневой части клыка [3, 21].

Результаты и их обсуждение. В условиях хвойно-мелколиственных комплексов Беларуси половозрелыми лисицы становятся на первом году жизни, о чем свидетельствуют результаты вскрытия с последующим определением возраста особи. Гон у лисиц протекает в основном в феврале – начале марта, однако, единично регистрировались случаи гона в конце января, сере-дине, а иногда и в конце марта. В относительно естественных лесных комплексах, где доля от-крытых биотопов незначительна, щенки в основном появляются в мае – июне. В природных ком-плексах, в значительной мере подвергшихся антропогенной трансформации (наличие недавних вырубок, суходольных лугов на мелиорациях, сельскохозяйственных полей и т. д.), сроки щене-ния растянуты во времени. Наличие первых выводков в лисьих норах в четырех случаях отмече-но нами уже в конце февраля, а самый ранний случай датируется не позднее середины февраля. В двух случаях после столь раннего щенения в середине августа отмечено наличие второго вы-водка возраста менее одного месяца в той же выводковой норе или в сателлитной выводковой норе на том же участке на расстоянии не более 200 м от первой. Столь растянутые сроки щене-ния подтверждаются также обнаруженными нами лисятами, погибшими на автодорогах. Первый щенок примерно трехмесячного возраста был найден в середине мая, а последний (возраста около полутора месяцев) – в конце августа.

Доля беременных самок от общего количества самок в популяции была достаточно высокой и составляла 93 %. На одну беременную самку приходилось от 2 до 8 в среднем 4,9 ± 1,65 сфор-мированных плодов (рис. 1). При этом зарегистрированное нами количество щенков в выводке в мае – июле варьировало от 2 до 6 и в среднем составляло 4,0 ± 1,36 (рис. 2). У 17,9 % самок на-блюдалась резорбция одного или нескольких эмбрионов. В целом эмбриональная смертность со-ставила 7,4 % от общего количества эмбрионов.

Рис. 1. Количество эмбрионов у вскрытых самок лисицы (n = 28). Северная и центральная Беларусь, февраль – начало

марта 2009 г.

Рис. 2. Количество щенков в выводках лисицы (n = 29). Центральная Беларусь,

май – июль 2000–2009 гг.



Беларуси

109

На долю молодых особей (возрастная группа 0 + ) к началу биологического года приходилось 63,1 % популяции лисицы (рис. 3). Средняя продолжительность жизни состав-ляла 0,7 лет. Максимальный возраст, зареги-стрированный у отстрелянных лисиц к кон-цу биологического года (февраль – март), был равен пяти полным годам.

Заключение. Проанализировав совокуп-ность данных, можно резюмировать, что вос-производство в популяции лисицы в усло-виях хвойно-мелколиственных комплексов Беларуси протекает достаточно интенсивно. Полученные результаты были достаточно сходными с таковыми для других европей-ских стран (таблица), где доля беременных самок варьировала от 4 до 25 %, количество сформированных плодов – от 3,2 до 7,3 на одну беременную самку, а эмбриональная смертность составляла 0–22 %. Широкие границы ва-рьирования количества эмбрионов у самок и щенков в выводке, большая доля молодых особей, а также растянутые сроки щенения и наличие сразу двух последовательных выводков на одном и том же участке обитания в один биологический год указывают на наличие механизмов ком-пенсирующего воспроизводства, встречающегося в популяциях в ответ на отстрел или иные способы популяционного контроля. Этим можно объяснить неэффективность контроля числен-ности популяций лисицы в большинстве стран, в том числе и в Беларуси. Учитывая тот факт, что в настоящее время лисица является эпизоотически неблагополучным видом и наносит суще-ственный ущерб охотничьему хозяйству, потребляя ряд ресурсных видов (зайцев, тетеревиных и водоплавающих птиц, молодняка копытных), разработка действенной стратегии по регулиро-ванию численности этого хищника является одной из приоритетных задач в области охраны природы и использовании биологических ресурсов. Увеличение продолжительности периода размножения и повторное присутствие выводка в одной и той же выводковой норе в течение одного биологического года в антропогенном ландшафте, вероятно, связано с большей числен-ностью и биомассой мелких грызунов в обширных открытых биотопах (сенокосных лугах, сель-скохозяйственных полях, зарастающих недавних вырубках и т. д.) [20, 23], а также с наличием дополнительных кормовых ресурсов, таких как сельскохозяйственные культуры, съедобные остатки в отходах, падаль домашних животных и домашние птицы.

Некоторые параметры воспроизводства популяций лисицы в Европе. Приведены средние значения параметров или пределы варьирования средних значений из разных выборок

Место исследования

% беременных самок

Количество сформированных плодов

% погибших эмбрионов

% сеголеток Источник

Беларусь 93,0 4,9 7,4 63,1 Данное исследованиеПольша – 5,5 – 52,0–56,0 % [11]Франция 96,2 4,3 6,5 – [5]Германия 84,7 4,8 – 74,6 – 80,6 [4, 26]Великобритания 75,0–91,4 4,6–7,3 8,0 – [9, 12, 14]Швеция 21,0–89,0 3,7–6,9 14,0 – [6]Финляндия – 5,8 12,1 – [13]Италия 80,0 4,0 12,3 51,5 [8]Испания 80,7–98,3 3,2–3,9 – 53,0–67,0 [19]

Во многих работах указывается на связь темпов воспроизводства лисицы и межгодовой ди-намики мелких грызунов, являющихся основной группой жертв для этого хищника [6, 8, 11, 17, 27].

Рис. 3. Возрастная структура популяции лисицы, оценен-ная по отстрелянным в феврале – марте особям (n = 56) и эмбрионам (n = 94), которая была пересчитана к началу следующего биологического года. Центральная Беларусь,

2009 г.



Беларуси

Мы также отметили варьирование изучаемых параметров от года к году, однако наших данных было недостаточно, чтобы выяснить причины этих изменений. Дальнейшее детальное изучение данного вопроса интересно как с позиции теоретического изучения экологии пластичного вида в неоднородной изменяющейся среде, так и в практическом аспекте управления популяцией та-кого значимого вида, как лисица.


Б у н е в и ч А. Н. // Заповедники Белоруссии. Исследования. 1983. № 7. С. 59–62.1. Г е п т н е р В. Г., Н а у м о в Н. П., Ю р г е н с о н П. Б. и др. Млекопитающие Советского Союза. М., 1967. 2.

Ч. 2. С. 325.К л е в е з а л ь Г. А. Регистрирующие структуры млекопитающих в зоологических исследованиях. М., 1988. 3.

C. 285.A n s o r g e H. // Justus-Liebig-Universitat. 1991. P. 49–54.4. A r t o i s M., A u b e r t M. F. A., G e r a r d Y. // Acta Oecol. 1982. № 3. Р. 205–216.5. E n g l a n d J. // Viltrevy. 1970. № 8. Р. 1–82.6. C a v a l l i n i P. // Z. Säugetierkd. 1995. № 60. Р. 136–142.7. C a v a l l i n i P. // Ann. Zool. Fennici. 1996. № 33. Р. 267–274.8. F a i r l e y J. S. // Proc. Royal �rish Academy. 1970. № 69B. Р. 103–137.9. G o r t a z a r C., F e r r e r a s P., V i l l a f u e r t e R. et al. // Acta Theriologica. 2003. №10. 48. Р. 93–100.G o s z c z y ń s k i J. // Acta Theriol. 1989. № 34(10). Р. 141–154.11. H a r r i s S. // J. of Applied Ecol. 1987. № 24. Р. 75–86.12. K a u h a l a K. // Acta Theriol. 1996. № 41(1). Р. 51–58.13. K o l b H. H., H e w s o n R. J. // Appl. Ecol. 1980. № 17. Р. 7–19.14. K o r y t i n N. S. // Russian J. Ecol. 2002. № 33(3). Р. 186–194.15. L i n d s t r ö m E. // Oikos. 1988. № 52. Р. 115–119.16. L i n d s t r ö m E. // Holarctic Ecol. 1989. № 12. Р. 70–79.17. M a c d o n a l d D. W. Biogeographica. The red fox / Ed. E. Zimen. The Hague. 1980. Р. 123–176.18. M a r t o r e l l J. �., G o r t a z a r S. C. // O�E Revue Scientifique et Technique. 1993. № 12. С. 19–22.19. P a n z a c c h i M. Predation risk, habitat use and distribution of alternative prey: the case of red fox, roe deer fawns, 20.

and small rodents: PhD thesis: Univ. Bolonga (�taly), Univ. Trondheim (Norway), 2007. P. 31.R o u l i c h o v a J., A n d e r a M. // Folia Zoologica.21. 2007. № 56(4). P. 440–444.S i d o r o v i c h V. E., S i d o r o v i c h A. A., � v a n o v s k i j V. V. et al. // Folia Zoologica. 2008. № 57(4). 22.

С. 373–391.S i d o r o v i c h V. E.,23. S o l o v e j �. A., S i d o r o v i c h A. A., R o t e n k o �. �. // Polish Ecol. 2008. № 56 (2).

Р. 309–321.S t u b b e M. Biogeographica. The red fox / Ed. E. Zimen. The Hague. 1980. P. 27–33. 24. V o n S c h a n t z T. // Oikos. 1984. № 1. P. 1–8.25. V o s A. // Mamm. Biol. 1994. № 59. Р. 326–331.26. W e b e r J.-M., M e i a J.-S., M e y e r S. // Wildlife Biol. 1999. № 5. P. 241–244.27.

A. A. SIDoroVIch, V. e. SIDoroVIch

REPRODUCTION OF THE RED FOX (VULPES VULPES) IN THE CONIFEROUS-SMALL-LEAVED wOODLANDS IN BELARUS

Summary

The reproductive output (terms of mating and cubbing, barrenness, productivity, post-implantation mortality, litter size, portion of young individuals) in red fox (Vulpes vulpes L.) population in the coniferous-small-leaved woodlands of Belarus has been studied. �t was revealed that duration of cubbing in human-altered landscape is considerably long-drawn (February – August) compared to semi-natural woodlands (May – June). Seven percent of vixens were barren. On average, one pregnant female had 5,0 foetuses, and post-implantation mortality was 7,4 %. Young individuals comprised 63,1 % of the population. Matching these data with results got from other European countries indicates presence of compensatory reproduction in re-sponse to eradication that makes limitation attempts inefficient.



Беларуси

111


УДК 595.7+591.5

С. И. ДЕНИСоВА, Н. В. КоВГАНКо, Ю. Г. чЕРНоВ, Ж. Н. КАШКАН, В. л. СУРВИло, С. Н. СоКолоВ

ВЛИЯНИЕ ПРЕПАРАТА ИМИДАКЛОПРИДА «БИУНИК-200 СЛ» НА РАЗВИТИЕ НЕПАРНОГО ШЕЛКОПРЯДА (LYMANTRIA DISPAR)

Витебский государственный университет им. П. М. Машерова


Введение. В Институте биоорганической химии НАН Беларуси в рамках выполнения Государственной программы «Пестициды» создан новый инсектицид для защиты картофеля от колорадского жука, названный «Биуник-200 СЛ». «Биуник-200 СЛ» представляет собой водораство-римый концентрат имидаклоприда с содержанием действующего вещества 200 г/л. Имидакло-прид – системный инсектицид, по своему действию относится к неоникотиноидам. В настоящее время это вещество является наиболее широко применяемым инсектицидом. Препараты имида-клоприда зарегистрированы более чем в 20 странах мира под разными торговыми названиями: адмир, гошо, конфидор, мерит. Препараты имидаклоприда применяются путем лиственной об-работки, внесения в почву и обработки семян для борьбы с сосущими насекомыми и почвенны-ми вредителями на зерновых, овощных культурах и фруктовых деревьях [1].

В обзоре Р. И. Хлопцевой [2] указано, что имидаклоприд нефитотоксичен, безопасен для те-плокровных, рыб, полезной энтомофауны и в целом для окружающей среды. Особенно подчер-киваются такие его преимущества, как применение в очень низких дозах и пролонгированное действие на целевые организмы. Например, численность тлей, переносчиков вируса желтухи – опасной болезни сахарной свеклы – снижалась по сравнению с контролем на 95–99 %. Препарат быстро проникал в стебель и листья растений и оказывал отпугивающее действие или вызывал прекращение питания тлей и их гибель. В результате многолетнего применения имидаклоприда в Японии против вредителей риса было установлено, что этот инсектицид обладает высокой био-логической эффективностью не только против сосущих вредителей, но и против листогрызущих (водяных рисовых долгоносиков) при опрыскивании вегетирующих растений [2]. В условиях Азербайджана эффективность конфидора против капустной тли на 14-й день после обработки растений составила 100%-ную гибель тлей [3]. Применение конфидора против тепличной бело-крылки показало, что он действует эффективно только на имаго [4]. В последние годы обнаруже-но, что имидаклоприд не так безопасен для полезной энтомофауны, как это считалось 10 лет тому назад. Так, обнаружена опасность конфидора для медоносных пчел. После нанесения на растения конфидора работа насекомых прекращалась, что предполагает репеллентное действие препарата. Через 40–45 мин лет пчел возобновлялся, но активность посещения обработанных растений была в 2 раза ниже контроля. Отравление летных пчел проявилось через 2 ч после на-несение препарата на растения. За двое суток гибель пчел в опытных семьях при отсутствии ее в контроле составила 16,2 % от количества особей, посещавших обработанные растения. Растения, обработанные конфидором, через 2–3 сут не были опасны для пчел [5].

Сведений о применении имидаклоприда против чешуекрылых – вредителей леса – нами не обнаружено. Этот инсектицид в основном применяется для обработки семян и почвы против проволочников и для борьбы с сосущими насекомыми, а не листогрызущими, каким является непарный шелкопряд. Поэтому испытание действия нового препарата «Биуник-200 СЛ», полу-



Беларуси

112

ченного на основе имидаклоприда в лаборатории химии экдистероидов Института биоорганиче-ской химии НАН Беларуси, против опаснейшего вредителя лесов и садов – непарного шелкопря-да – представляется весьма актуальным.

Цель нашей работы – оценка действия нового инсектицидного препарата «Биуник-200 СЛ» на процессы питания, рост и развитие непарного шелкопряда для определения степени его био-логической эффективности.

Объекты и методы исследования. Работа проводилась на базе стационара биологического факультета «Щитовка» в Сенненском районе Витебской области и в лабораториях кафедры зоо-логии УО «ВГУ им. П. М. Машерова» в период 2006–2007 гг. Объект исследования – непарный шелкопряд (lymantria dispar L.), транспалеарктический вид, полифаг, потребляющий более 600 видов древесных растений [6]� кормовое растение – рябина (Sorbus aucuparia L.).

Для приготовления рабочего раствора брали 0,25 мл препарата с содержанием действующего вещества имидаклоприда 200 г/л и растворяли его в 1 л дистиллированной воды. Гусеницы по-сле выхода из яйца и до �� возраста содержались в полиэтиленовых мешках со срезанными вет-вями кормовых растений в одинаковых условиях температуры (+ 20–22 оС), влажности (60–80 %) и освещенности, так как на протяжении � возраста у гусениц очень сильный инстинкт к занятию как можно большего пространства путем лета на паутинке. Кроме этого, они очень малы, пита-ются желтком яиц и поэтому съедают очень мало корма в младших (�–��) возрастах. Такой спо-�–��) возрастах. Такой спо-–��) возрастах. Такой спо-��) возрастах. Такой спо-) возрастах. Такой спо-соб содержания гусениц применяется в исследованиях с чешуекрылыми [7]. Мы посчитали важ-ным проследить особенности развития гусениц (опытных и контрольных) от выхода из яйца до V возраста. Но препаратом воздействовали только начиная с �� возраста, когда гусеницы стали оседлыми и полностью перешли к питанию листом кормового растения. Опыт проводили в сте-клянных сосудах емкостью 1 000 см3 по 10 экз. в трех повторностях. Корм одинаковой массы в каждой повторности обрабатывали однократно препаратом из пульверизатора, норма расхода препарата – 2 мл на один сосуд. Контроль – обработка такой же массы корма, как и в опыте, 2 мл дистиллированной воды на один сосуд в 3 повторностях. Опытные и контрольные гусеницы со-держались при температуре + 20–22 оС, относительной влажности воздуха 60–80 %, при одина-ковых условиях освещенности. Гусеницы питались обработанным кормом 3 сут, затем корм изы-мался и в дальнейшем закладывался только свежий, не обработанный препаратом корм, который менялся по мере его поедания до конца развития гусениц. Гусениц взвешивали по одной на по-луаналитических весах ВЛК-500 до опыта, через 3 сут после начала опыта и затем в начале и конце каждого возраста до окукливания. Навески веток с листьями и экскременты взвешивали на полуаналитических весах ВЛК-500. По разнице массы навески веток до и после кормления определяли количество съеденного гусеницами листа. Параллельно взвешивали такие же наве-ски и высушивали для перевода количества съеденной гусеницами пищи в сухой вес [8]. Потерю влаги листом в стеклянных сосудах определяли путем закладки контрольного образца идентич-ного корма без гусениц. Было установлено, что за сутки 100 г навески корма теряет 4 г воды. При расчетах потребленного гусеницами корма делали соответствующую поправку. Экскременты высушивали в сушильном шкафу при температуре + 65 оС. Сухую массу тела гусениц определя-ли по контрольной группе особей, воспитывавшихся в режиме опыта. Полученные данные ис-пользовали для расчета эколого-физиологических показателей питания и роста гусениц [8–10]:

коэффициент утилизации (КУ) корма: КУ = А ⋅ С–1 ⋅ 100 %�эффективность использования потребленного (ЭИП) корма: ЭИП = Р⋅С–1 ⋅ 100 %�эффективность использования усвоенного (ЭИУ) корма: ЭИУ = Р ⋅ А–1 ⋅ 100 %� относительная скорость потребления (ОСП) корма: ОСП = (масса потребленного корма за

период питания)⋅ (средняя масса тела гусеницы за период питания)–1 ⋅ (длительность периода питания)–1, мг⋅мг–1⋅сут–1�

относительная скорость роста (ОСР): ОСР = (масса прироста тела гусеницы за период пита-ния) ⋅ (средняя масса тела гусеницы за период питания)–1 ⋅ (длительность периода питания)–1, мг⋅мг–1⋅сут–1.

Учитывались продолжительность развития и смертность гусениц по возрастам, масса гусе-ниц по возрастам, масса куколок, плодовитость бабочек. Для опыта брали гусениц одного дня



Беларуси

113

выхода из одной кладки яиц. Летом 2007 г. выкармливали гусениц, полученных из подопытных и контрольных кладок яиц, для обнаружения последействия препарата в следующем поколении. Учитывали процент оживления яиц, массу гусениц в начале и конце гусеничной фазы, продол-жительность развития и выживаемость гусениц, фактическую плодовитость бабочек.

Результаты и их обсуждение. Насекомые-фитофаги наиболее многочисленны в мире насе-комых. Они используют в пищу даже такие растения, которые с точки зрения человека являются крайне ядовитыми. Очевидно, насекомые имеют эффективные биохимические механизмы де-токсикации ядовитых веществ, входящих в состав природного корма [10, 11]. К сожалению, эти механизмы еще мало изучены. Многие ученые считают, что неспециализированные виды насекомых-фитофагов или полифаги обладают наиболее совершенной системой детоксикации вторичных метаболитов растений, что позволяет им питаться большим количеством видов рас-тений [12–14].

Поэтому выявление степени влияния нового инсектицидного препарата на процессы пита-ния, роста и развития полифага – непарного шелкопряда – представляет не только практический, но и теоретический интерес, так как позволяет проследить ход формирования трофофизиологи-ческих адаптаций к экспериментально измененному химизму кормового растения.

Наблюдение за питанием опытных гусениц показало, что на протяжении 2 ч гусеницы ак-тивно питались. Затем их поведение изменилось. Они стали неподвижны, перестали питаться и выделять экскременты в твердом виде, у гусениц начался понос. К концу первых суток после начала опыта 60 % гусениц погибли (табл. 1).

Т а б л и ц а 1. Смертность гусениц непарного шелкопряда под воздействием «Биуник-200 СЛ»

ВариантСмертность гусениц по возрастам, %

За весь период, %Л1 Л2 Л3 Л4 Л5 Л6

Опыт 0 0 60,0 0 0 0 60,0Контроль 3,3 0 0 10,9 0 0 14,2

Оставшиеся в живых опытные гусеницы на исходе первых суток приступили к питанию. О ходе питания гусениц листом рябины, обработанным препаратом, можно судить по количеству выделившихся в течение 3 сут экскрементов (табл. 2).

Т а б л и ц а 2. Интенсивность выделения экскрементов гусеницами непарного шелкопряда при питании листом, обработанным «Биуником-200 СЛ»

ВариантКоличество экскрементов, мг/особь (сырой вес)

1-е сутки 2-е сутки 3-е сутки

Опыт 3,7 ± 0,1 7,4 ± 0,1 11,8 ± 0,2Контроль 16,3 ± 0,5 18,6 ± 0,6 20,4 ± 0,5

Анализ поведения гусениц при контакте с биуником указывает на его сильное антифидант-ное и токсическое действие. Процесс питания практически прекратился в первые сутки контакта с биуником. После того как инсектицид попал с пищей в организм, количество экскрементов, выделяемых гусеницами, уменьшилось по отношению к контролю в 4 раза. Одновременно на-блюдалась гибель 60 % гусениц (см. табл. 1). В последующие двое суток питание обработанным листом оказывало сильное угнетающее действие на процессы пищеварения, о чем свидетель-ствует ход выделения экскрементов: за вторые сутки – в 2,5 раза меньше, за третие сутки – почти в 2 раза меньше по сравнению с контролем (табл. 2).

Об изменениях процессов питания гусениц непарного шелкопряда под воздействием биуни-ка можно судить по ходу потребления пищи опытными и контрольными гусеницами на протя-жении последующих возрастов (рисунок).



Беларуси

114

Оставшиеся в живых гусеницы �� возраста, пережив шок от попадания яда в их организм, постепенно начали питаться, но съедали свежего необработанного корма в 3 раза меньше, чем в контроле. Только после линьки на �V возраст опытные гусеницы стали потреблять листвы больше, чем в контроле, и такая тенденция сохранилась до конца гусеничного периода (рисунок).

Гусеницы как бы пытались ускоренным потреблением пищи компенсировать расстройство процессов пищеварения, которое выражалось в поносе после соприкосновения с инсектицидом. Итак, питание листом, обработанным раствором биуника, привело к прекращению потребления такого листа, резкому уменьшению количества выделяемых экскрементов и 60%-ной гибели гу-сениц на начальном этапе контакта с ядом в течение первых суток. На протяжении последую-щих двух суток гусеницы питались обработанным кормом, но поедали его в меньшем количе-стве по сравнению с контролем и выделяли меньше экскрементов. Динамика потребления корма (рисунок) и выделения экскрементов (табл. 2) указывает на возникновение пищевой адаптации у гусениц непарного шелкопряда к наличию яда в корме. Возможно, действие яда ослабело по ис-течении трех суток, как это наблюдалось при изучении опасности конфидора для медоносных пчел [5]. Так или иначе, но выжившие гусеницы приступили к питанию обработанным листом, а когда начали питаться необработанным, их пищевая активность резко возрасла и количество по-требленного корма за весь гусеничный период (кормовой рацион) превысило контроль на 40 % (табл. 3).

Т а б л и ц а 3. Изменение индексов питания гусениц непарного шелкопряда под воздействием препарата «Биуник-200 СЛ»

ВариантКормовой рацион, г/экз. Усвоено корма,

г сухой массы/экз.КУ, %

Эффективность использования на прирост массы, %

сырая масса сухая масса ЭИП ЭИУ

Опыт 35,1 ± 0,9 18,6 ± 0,5 6,1 ± 0,2 32,8 ± 0,7 2,4 ± 0,1 7,4 ± 0,2Контроль 25,5 ± 0,6 12,4 ± 0,4 6,2 ± 0,2 50,0 ± 1,1 6,8 ± 0,2 15,6 ± 0,4

Однако, несмотря на повышенное потребление пищи, опытные гусеницы усваивали корм хуже, чем контрольные, примерно на 18 % (см. значение КУ табл. 3). Гусеницы использовали по-требленный корм на прирост массы в 2,5 раза хуже, чем в контроле, а усвоенный корм использо-вали на прирост массы несколько лучше, но тоже со значительно меньшей эффективностью, чем в контроле (табл. 3).

Более точную картину изменений процессов питания и роста гусениц непарного шелкопряда после контакта с биуником дает расчет ОСП и ОСР гусениц, приведенных в табл. 4.

Влияние препарата «Биуник-200 СЛ» на ход потребления листвы гусеницами непарного шелкопряда: – опыт� – – контроль� х – линька



Беларуси

115

По данным сводки Ф. Слански и М. Скрайбера [8], гусеницам старших возрастов свойствен-ны следующие границы изменчивости вышеуказанных показателей: для ОСР – от 0,03 до 0,51 мг⋅мг–1⋅сут–1� для ОСП – от 0,31 до 5,02 мг⋅мг–1⋅сут–1.

Исходя из данных табл. 4, следует, что ОСП корма опытными гусеницами превышает кон-троль примерно на 50 %, относительная скорость роста уменьшается по сравнению с контролем на 34 %.

Т а б л и ц а 4. Относительные скорости потребления корма и роста гусениц непарного шелкопряда под влиянием

препарата «Биуник-200 СЛ» (мг⋅мг–1⋅сут–1)

Вариант ОСП ОСР

Опыт 0,67 0,02Контроль 0,44 0,04

Следовательно, краткое по времени воздействие инсектицида «Биуник-200 СЛ» на гусениц непарного шелкопряда сильно изменяет ход их питания и роста.

Количество потребленного гусеницами корма после воздействия инсектицида возрастает, а эффективность его усвоения и использования на рост и развитие резко падает. Об этом свиде-тельствуют данные о продолжительности развития гусениц и ходе накопления их зоомассы по возрастам (табл. 5, 6).

Т а б л и ц а 5. Продолжительность развития гусениц непарного шелкопряда под воздействием препарата «Биуник-200 СЛ»

Месяц Возраст гусеницПродолжительность развития, сут

период активного питания сон линька всего

КонтрольМай

Июнь

Июль

Л1*Л2Л3Л4Л5Л6

Общее

6,12 ± 0,135,51 ± 0,086,14 ± 0,256,26 ± 0,418,47 ± 0,339,45 ± 0,47

41,95

1,05 ± 0,011,12 ± 0,021,53 ± 0,061,07 ± 0,071,05 ± 0,051,73 ± 0,02

7,55

1,07 ± 0,011,02 ± 0,011,65 ± 0,031,11 ± 0,051,86 ± 0,032,01 ± 0,02

8,72

8,247,659,328,4411,3813,1958,22

ОпытМай

Июнь

Июль

Л1*Л2

Л3**Л4Л5Л6

Общее

6,21 ± 0,155,59 ± 0,127,25 ± 0,358,42 ± 0,119,15 ± 0,229,55 ± 0,45

46,17

1,04 ± 0,011,05 ± 0,012,14 ± 0,052,02 ± 0,042,03 ± 0,042,14 ± 0,04

10,42

1,15 ± 0,011,21 ± 0,031,95 ± 0,052,15 ± 0,052,15 ± 0,052,01 ± 0,01

10,63

8,407,8511,3412,5913,3313,7067,21

* Активное питание гусениц � возраста состоит из 2 периодов: 1 – гусеницы питаются на протяжении 3 сут остатками яйца� 2 – гусеницы начинают поедать лист кормового растения.

** Начало обработки корма препаратом.

Т а б л и ц а 6. Динамика массы гусениц непарного шелкопряда под влиянием препарата «Биуник-200 СЛ»

ВариантМасса гусениц по возрастам, г

Л3 Прирост Л4 Прирост Л5 Л6

Опыт

0,061 ± 0,001*

0,034 ± 0,001

0,095 ± 0,001

0,20 ± 0,01

0,29 ± 0,01

♂ Окукливается, масса перед

окукливанием0,55

–

♀ Линяет на V� возрасте

0,32 ± 0,01

Масса ♀ перед окукливанием

0,75 ± 0,04



Беларуси

116

ВариантМасса гусениц по возрастам, г

Л3 Прирост Л4 Прирост Л5 Л6

Контроль

0,062 ± 0,001*

0,078 ± 0,001

0,14 ± 0,01

0,51 ± 0,01

0,62 ± 0,01

♂ Окукливается, масса перед

окукливанием1,03 ± 0,01

–

♀ Линяет на V� возрасте

1,14 ± 0,01

Масса ♀ перед окукли-ванием 1,76 ± 0,03

* Масса гусениц ІІІ возраста перед началом опыта не отличается от контроля.

Продолжительность развития гусениц замедляется примерно на 9 сут (табл. 5). Период ак-тивного питания увеличивается примерно на 4 сут, процесс линьки удлиняется примерно на 5 сут. Согласно данным табл. 6, прирост массы гусениц резко падает в �� возрасте после обра-�� возрасте после обра- возрасте после обра-ботки корма инсектицидом и уже не восстанавливается до контрольных значений на всем про-тяжении развития. Масса опытных гусениц перед окукливанием составляет в среднем около 60 % от массы контрольных гусениц (табл. 6).

Сильное отрицательное воздействие биуник оказывает также на плодовитость непарного шелкопряда (табл. 7).

Т а б л и ц а 7. Влияние препарата «Биуник-200 СЛ» на плодовитость непарного шелкопряда

ВариантМасса куколок, г

Фактическая плодовитость, шт.♂ ♀

Опыт 0,34 ± 0,01 0,68 ± 0,01 112,60 ± 2,64Контроль 0,81 ± 0,02 1,11 ± 0,02 300,95 ± 4,33

Согласно данным табл. 7, плодовитость опытных бабочек в 3 раза меньше, чем контрольных. Мы проследили наличие влияния биуника на развитие второго поколения непарного шелкопря-да и получили очень интересные результаты, суммированные в табл. 8. Оказывается, препарат «Биуник-200 СЛ» обладает очень сильным и длительным последействием по отношению к не-парному шелкопряду. На следующий год из перезимовавших опытных яиц у нас вылупилось почти в 2 раза меньше гусениц, чем из контрольных яиц. Средняя масса опытных гусениц в на-чале развития была почти в 2 раза меньше контроля, а перед окукливанием составляла около 60 % от массы контрольных гусениц. Выживаемость опытных гусениц за весь период развития была меньше, чем в контроле, на 37 %. Разрыв в продолжительности развития гусениц опыта и контроля сохранился на уровне 10 сут, как и в 2006 г. (см. табл. 5), плодовитость бабочек была на 34 % ниже контроля (табл. 8).

Т а б л и ц а 8. Влияние препарата «Биуник-200 СЛ» на развитие второго поколения непарного шелкопряда (2007)

Вариант Оживление яиц, % Масса гусениц � возраста, мг

Масса гусениц перед окукливанием,

г

Продолжительность развития гусениц,

сут

Выживаемость гусениц, %

Фактическая плодовитость, шт.

Опыт 57, 4 ± 1,2 18,7 ± 0,1 0,54 ± 0,05 61,3 ± 1,3 41,6 ± 1,2 187,4 ± 8,1Контроль 97,2 ± 0,6 31,01 ± 0,15 0,84 ± 0,15 52,1 ± 1,2 79,3 ± 1,4 295,3 ± 7,2

Таким образом, трехсуточный контакт гусениц непарного шелкопряда с кормом, обработан-ным биуником, оказал серьезное влияние на процессы питания, роста и развития непарного шелкопряда. Исходя из наших данных, биуник обладает сильным антифидантным и умеренным токсическим действием, что выразилось в отказе гусениц от пищи и увеличении смертности гу-сениц до 60 % после первых суток контакта, снижении темпов потребления обработанного листа в последующий период контакта на протяжении 2 сут. При переходе к питанию необработанным листом наблюдалось повышение скорости потребления пищи, которое сохранилось до конца гу-

окончание табл. 6Национальная


Беларуси

сеничного периода. Увеличение количества съеденного листа объясняется установленным нами ухудшением его усвоения и использования на прирост массы. Чтобы компенсировать нарушения процессов переваривания и усвоения пищи, возникшие при попадании биуника в организм, и обеспечить его выживание понадобился больший приток питательных веществ с пищей за счет увеличения скорости потребления. Это важная ответная физиологическая реакция организма непарного шелкопряда на антифидантное воздействие биуника, позволяющая преодолеть воз-никший физиологический стресс.

Обобщая все вышесказанное, можно сделать вывод о том, что биуник обладает умеренным ин-сектицидным действием на организм непарного шелкопряда, которое выражается в значительном возрастании смертности, замедлении развития и скорости роста гусениц не только при контакте с препаратом, но и в последующем поколении. Он отрицательно воздействует на репродукцию не-парного шелкопряда, потому что количество отложенных опытными бабочками яиц сокращается почти в 3 раза при непосредственном контакте с препаратом и в 1,5 раза в последующем поколении.

Заключение. Препарат «Биуник-200 СЛ» обладает сильным антифидантным и умеренным токсическим действием на организм непарного шелкопряда, что выражается в отказе гусениц от пищи в первые сутки контакта и снижении скорости потребления в последующие двое суток, а также в значительном возрастании смертности, замедлении развития и скорости роста гусе-ниц, уменьшении плодовитости бабочек не только первого, но и последующего поколений.

Установлено увеличение скорости потребления пищи гусеницами непарного шелкопряда при переходе к питанию необработанным кормом, что является важной физиологической адап-тацией организма, частично компенсирующей возникшие нарушения процессов переваривания и усвоения пищи, которые подтверждаются значениями индексов питания: КУ уменьшается в 1,5, ЭИП – в 2,5, ЭИУ – в 2 раза по сравнению с контролем.

Таким образом, из наших данных можно сделать вывод, что препарат «Биуник-200 СЛ», хотя и обладает существенным инсектицидным действием на непарного шелкопряда, однако в целом его эффективность является, по-видимому, недостаточной для борьбы с данным вредителем.

Литература1. М е л ь н и к о в Н. Н., Н о в о ж и л о в К. В., Б е л а н С. Р. Справочник. Пестициды и регуляторы роста

растений. М., 1995. 2. Х л о п ц е в а Р. И. // Защита растений. 1995. № 8. С. 39–40.3. С а ф а р о в а И. М. // Защита растений. 2002. № 10. С. 24.4. Н и к у л и н а Л. И. // Защита и карантин растений. 2006. № 2. С. 24.5. С о л о в ь е в а Л. Ф. // Защита растений. 2004. № 10. С. 28–29.6. K r i e g e r R. J., F e e n y P. P., W i l k i n s o n C. F. // Science. 1971. Vol. 197. P. 579–581.7. С и н и ц к и й Н. Н., К у з ь м е н к о Н. В., Р у д н е в А. Г., Л ы с е н к о М. А. Способ выкормки гусениц

дубового шелкопряда. Авт. свид. СССР, кл. А 01 67/04, № 531524, заявл. 17.09.75 г., № 2174423, опубл. 19.10.76.8. W a l d b a u e r G. P. // Adv. �nsect Physiol. 1968. Vol. 5. P. 254–288.9. S l a n s k y F., S c r i b e r J. M. // Entomol. Soc. Am. Bull. 1982. Vol. 28, N1. P. 43–55.10. Т ы щ е н к о В. П. Основы физиологии насекомых. В 2 ч. Ч.1: Физиология метаболических систем. Л., 1976.11 T h o r v i l s o n H., R u d d B. // Southwest. Entomol. 2001. Vol. 26, N3. C. 195–203.12. К о ж а н ч и к о в И. В. // Энтомол. обозр. XXX�. 1951. № 3–4. С. 324–335. 13. Т а н с к и й В. И. Биологические основы вредоносности насекомых. М., 1988. 14. М а ш к о в а И. В. // Актуальные вопросы экологии и природопользования: Сб. материалов Междунар. науч.-

практ. конф. Ставрополь, ноябрь 2005 г. Ставрополь, 2005. Т. 2. С. 320–324.

S. I. DeNISoVA, N. V. KoVGANKo, yu. G. cherNoV, Zh. N. KAShKAN, V. l. SUrVIlo, S. N. SoKoloV

AFFECT OF THE PREPARATION IMIDACLOPRIDA «BIUNIK-200 SL» ON THE DEVELOPMENT OF LYMANTRIA DISPAR

SummaryThe preparation imidacloprida «Biunik-200 SL» has a strong insecticidal affect on the organism of lymantria dispar

what results in increasing death rate, delayed development and caterpillars’ growth not only when coming in contact with the preparation but also in the next generation. �t detrimentally affects the reproduction of lymantria dispar as the number of eggs laid by a butterfly is 3 times less when coming in direct contact with the preparation and one and a half times less – in the next generation.



Беларуси

118


УДК 595.713:591.5(476)

Г. БУШМАКИУ

НОВЫЕ ДАННЫЕ О ФАУНЕ НОГОХВОСТОК (COLLEMBOLA) РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Институт зоологии АН Молдовы, Кишинев


Введение. Коллемболы относятся к одной из наиболее слабо изученных групп беспозвоноч-ных в Республике Беларусь. К сожалению, целенаправленного изучения этой группы в данном регионе никогда не проводилось. Сушествует лишь разрозненная информация о коллемболах Республики Беларусь в некоторых определителях или отдельно взятых статьях.

Одни из первых сведений о коллемболах Беларуси встречаются в работах J. Stach [8–16]. В его определителях отмечены около 33 видов коллембол, относящихся к различным семействам. В 1960 г. А. Гринбергс публикует «Каталог ногохвосток СССР» [2], в котором он приводит список из 26 ви-дов коллембол, ссылаясь на часть монографий J. Stach [8–14], которые уже были опубликованы. В «Определителе насекомых Европейской части СССР» отряд Podura (Collembola) [3] подготовлен Е. Ф. Мартыновой. Для восьми видов коллембол (Podura a�uatica, Isotoma viridis, Isotomurus ciliatus, Proisotoma ripicola, Sminthurides a�uaticus, Sminthurus igniceps, heterosminthurus linnaniemii и Fasciosminthurus circumfasciatus) Беларусь указана как место их нахождения. В «Определителе коллембол фауны России и сопредельных стран. Семейство hypogastruridae» [1] А. В. Бабенко приводит еще три вида коллембол (ceratophysella scotica, Schoettella ununguiculata и Willemia inter-media из семейства hypogastruridae) как найденных на територрии Беларуси. В работе N. Kuznetsova [6] по изучению сообществ коллембол лесов восточной Европы отмечены шесть видов кол-лембол – Isotomiella minor, Folsomia �uadrioculata, Micraphorura absoloni, Mesaphorura macrochaeta, Isotoma notabilis и Anurophorus septentrionalis. Таким образом, по данным всех вышеперечисленных литературных источников, в Республике Беларусь насчитываются 44 вида коллембол.

Цель работы – анализ результатов фаунистических исследований, проведенных на територ-рии Республики Беларусь, включая Березинский биосферный заповедник.

Материал и методы исследования. Сбор фаунистического материала при помощи почвен-ных ловушек проводился в 2008–2009 гг. в грабовом лесу Житковичского района Гомельской области и на пойменных лугах вблизи рек Горынь и Припять в Столинском районе Брестской области Беларуси. В Березинском биосферном заповеднике сбор фаунистического материала из почвы, земли, мха и разлагающийся древесины проводился при помощи эксгаустера в апреле 2009 г. Фаунистический материал с травянистой растительности болота был собран также при помощи эксгаустера. Фиксацию коллембол осуществляли в 80-градусном спирте, постоянные препараты изготовляли в жидкости Фора. Видовую принадлежность устанавливали используя основные определители и ряд таксономических работ.

Места и способы сбора фаунистического материала и их сокращения:1. Березинский биосферный заповедник (ББЗ), Витебская область, Лепельский район, окр.

д. Домжерицы: N 54044’50,”. E 28017’33.” Лес и болотная растительность по краю Рожнянского болота, эксгаустер.

2. Заказник «Средняя Припять», Брестская область, Столинский район, окр. г. Давид-Городок: N 52006’09”, E 27015’31”. Пойменный луг реки Горынь (ПЛГ), где представлены двукисточнико-”. Пойменный луг реки Горынь (ПЛГ), где представлены двукисточнико-. Пойменный луг реки Горынь (ПЛГ), где представлены двукисточнико-



Беларуси

119

вое (Phalaridetum arundinaceae) и двурядносоковое (caricetum distichae) растительные сообще-ства, почвенные ловушки.

3. Заказник «Средняя Припять», Брестская область, Пинский район, окр. д. Лемешевичи: N 52006’48”, E 26018’17”. Пойменный луг реки Припять (ПЛП), где представлены береговоосоко-”. Пойменный луг реки Припять (ПЛП), где представлены береговоосоко-. Пойменный луг реки Припять (ПЛП), где представлены береговоосоко-вое (caricetum ripariae) и пятитычиночно-пепельносероивовое (Salicetum pentandro-cinereae) растительные сообщества, почвенные ловушки.

4. Национальный парк «Припятский» (НПП), Гомельская область, Житковичский район, окр. пос. Хвоенск. Пойменная грабовая дубрава (Querco-carpinetum): N 52001’31”, E 027056’15” и пой-” и пой- и пой-менный луг: N 52003’46”, E 27056’28”, где представлены двукисточниковое (Phalaridetum arundi- arundi-arundi-naceae), остролистноивовое (Salicetum acutifoliae), прямоежеголовниковое (Sparganietum erecti) и озернокамышовое (Scirpetum lacustris) растительные сообщества, почвенные ловушки.

Геоботаническая характеристика биотопов проведена ведущим научным сотрудником лабо-ратории геоботаники и картографии растительности Института экспериментальной ботаники, доктором биологических наук И. М. Степановичем

Результаты и их обсуждение. I. Анализ литературных данных. До настоящего времени, по литературным данным, в Республике Беларусь известны всего 44 вида коллембол, относящихся к 31 роду и 10 семействам. Большая часть известных видов (34) указана в монографиях J. Stach, которые были собраны в Брестской и Гродненской областях. В табл. 1 приведен полный список видов коллембол, опубликованный в работах разных авторов [1–3, 6, 8].

Т а б л и ц а 1. Список опубликованных видов коллембол Беларуси

№п/п Вид коллембол Библиографическая

ссылка

1 Podura a�uatica Linnaeus, 1758 [3]2 ceratophysella scotica

(Carpenter & Evans, 1899)[1]

3 Schoettella ununguiculata (Tullberg, 1869) [1]4 Willemia intermedia Mills, 1934 [1]5 Micraphorura absoloni (Borner, 1901) [6]6 Mesaphorura macrochaeta Rusek, 1976 [6]7 Xenylla grisea Axelson, 1900 [9, 2]8 Friesea mirabilis (Tullberg, 1871) [2]9 Neanura muscorum (Templeton, 1835) [11, 2]10 Isotomiella minor (Schäffer, 1896) [6]11 Folsomia �uadrioculata (Tullberg, 1871) [8, 2, 6]12 Anurophorus septentrionalis Palissa, 1966 [6]13 Pachyotoma crassicauda (Tullberg, 1871) [8, 2]14 Proisotoma minuta Tullberg, 1871 [8, 2]15 Proisotoma ripicola Linnaniemi, 1912 [3]16 Parisotoma notabilis (Schäffer, 1896) [8, 2]17 Isotoma viridis Bourlet, 1839 [8, 2, 3]18 Isotomurus ciliatus Stach,1947 [8, 2, 3]19 Isotomurus palustris (Müller, 1776) [8, 2]20 orchesella cincta (Linnaeus, 1758) [15]21 orchesella bifasciata Bourlet, 1839 [15]22 orchesella flavescens (Bourlet, 1839) [15]23 orchesella spectabilis Tullberg, 1871 [15]24 entomobrya coricalis (Nicolet, 1842) [16]25 entomobrya nivalis (Linnaeus, 1758) [16]26 entomobrya xerothermica Stach, 1963 [16]27 Sphaeridia pumilis (Krausbauer, 1898) [14, 2]28 Sminthurides a�uaticus (Bourlet, 1842) [14, 2, 3]



Беларуси

120

№п/п Вид коллембол Библиографическая

ссылка

29 Sminthurides malmgreni (Tullberg, 1876) [14, 2]30 Sminthurides pseudoassimilis Stach, 1956 [14, 2]31 Sminthurinus ignipes (Reuter, 1881) [14, 2]32 Dicyrtomina minuta (Fabricius, 1783) [13, 2]33 Dicyrtoma fusca (Lubbock, 1873) [13, 2]34 Prenothrix atra (Linnaeus, 1758) [13, 2]35 Prenothrix leucostrigata Stach, 1957 [13]36 Heterosminthurus novemlineatus (Tullberg, 1871) [14, 2]37 Heterosminthurus insignis Reuter, 1899 [14, 2]38 Heterosminthurus linnaniemi (Stach, 1920) [14, 2]39 Deuterosminthurus circumfasciastus (Stach, 1956) [14, 2]40 Bourletiella hortensis (Fitch, 1863) [14, 2]41 lipothrix lubbocki (Tullberg, 1872) [14, 2]42 Allacma fusca (Linnaeus, 1758) [14,2]43 Sminthurus viridis (Linnaeus, 1758) [14, 2]44 Spatulosminthurus flaviceps (Tullberg, 1871) [14, 2]

II. Собственные исследования. В результате проведенных фаунистических исследований были собранны и определены 583 экз. коллембол: из них – 352 были пойманы с помощью лову-шек, а 231 – с помощью эксгаустера. Анализ фаунистического материала, попавшего в почвен-ные ловушки и собранного нами с помощью эксгаустера на территории Республики Беларусь, позволил выявить 30 видов коллембол, относящихся к 19 родам и 8 семействам (табл. 2). Из них семнадцать видов (отмечены звездочкой) приводятся впервые. Следует, однако, отметить, что большая их часть встречается в соседних с Беларусью странах, являясь типичным компонентом фауны европейских стран. Таким образом, общий список видов коллембол Беларуси включает 61 вид, что составляет лишь весьма незначительную часть видового разнообразия этой группы в данной стране. Для сравнения на Украине известны 527 [5], в Польше 441 [7], а в Литве 197 [4] видов коллембол.

Т а б л и ц а 2. Список выявленных видов коллембол, способ и место их сбора

№п/п Вид коллембол Способ и место сбора

1 *Protaphorura subarmata (Gisin, 1957) ББЗ, лес, эксгаустер2 Xenylla sp. ББЗ, лес, эксгаустер3 *Pseudachorutes parvulus Börner, 1901 ББЗ, лес, эксгаустер4 Isotomiella minor (Schäffer, 1896) ББЗ, болотная растительность, эксгаустер5 Folsomia �uadrioculata (Tullberg, 1871) ББЗ, лес, эксгаустер6 Parisotoma notabilis (Schäffer, 1896) ББЗ, лес, эксгаустер7 *Subisotoma pussila (Schäffer, 1896) ББЗ, лес, эксгаустер8 *Anurophorus laricis Nicolet, 1842 ББЗ, лес, эксгаустер9 *Desoria blekeni (Leinaas, 1980) ББЗ, лес, эксгаустер10 *Isotoma riparia (Nicolet, 1842) ПЛП, ПЛГ и НПП, ловушки11 Isotoma viridis Bourlet, 1839 ББЗ, лес, эксгаустер� ПЛП, ловушки12 Isotomurus palustris (Müller, 1776) ПЛП, ловушки13 orchesella bifasciata Bourlet, 1839 ББЗ, лес, болото, эксгаустер� ПЛП, ловушки14 orchesella flavescens (Bourlet, 1839) ББЗ лес, эксгаустер� ПЛП и НПП, ловушки15 *orchesella pulchra Stach, 1960 ПЛП, ловушки16 orchesella spectabilis Tullberg, 1871 ПЛП и НПП, ловушки17 *orchesella sphagneticola Stach, 1960 ББЗ, болотная растительность, эксгаустер18 entomobrya coricalis (Nicolet, 1842) ББЗ, лес, эксгаустер



Беларуси

121

№п/п Вид коллембол Способ и место сбора

19 *entomobrya marginata (Tullberg, 1871) ББЗ, лес, эксгаустер20 entomobrya nivalis (Linnaeus, 1758) ББЗ, лес, эксгаустер21 *lepidocyrtus curvicollis Bourlet, 1839 ПЛГ, ловушки22 *lepidocyrtus cyaneus Tullberg, 1871 ББЗ, болото, эксгаустер� ПЛП, ловушки 23 *lepidocyrtus lignorum (Fabricius, 1793) ББЗ, лес, эксгаустер24 *lepidocyrtus paradoxus Uzel, 1890 ПЛП, ловушки25 *Willowsia buski (Lubbock, 1870) ББЗ, лес, эксгаустер26 *Tomocerus vulgaris (Tullberg, 1871) ББЗ, лес и болото, эксгаустер� ПЛП и НПП, ловушки 27 *Tomocerus longicornis (Müller, 1776) ББЗ, лес, эксгаустер� ПЛП и ПЛГ, ловушки28 *Pogonognathellus flavescens (Tullberg,

1871)ББЗ, лес, эксгаустер� ПЛП и ПЛГ, ловушки

29 Sminthurides a�uaticus (Bourlet, 1842) ББЗ, болотная растительность, эксгаустер30 Dicyrtomina minuta (Fabricius, 1783) ББЗ, лес, эксгаустер

П р и м е ч а н и е. Звездочкой (*) отмечены новые виды для фауны Беларуси.

В лесу Березинского биосферного заповедника удалось собрать всего 21 вид коллембол. Среди них численно доминировали Desoria blekeni, orchesella bifasciata и lepidocyrtus lignorum. Единичными экземплярами встречались как типичный обитатель почв Protaphorura subarmata, так и подстилочные виды Anurophorus laricis и Pseudachorutes parvulus.

Особое внимание хочется уделить видовому составу коллембол болотных систем, покрытых густой растительностью и образующих уникальный биотоп. Всего на болотной растительности нами было обнаружено 7 видов коллембол, среди них один вид orchesella sphagneticola является типичным представителем болот, а Sminthurides a�uaticus – типичный гигрофил, обитающий на берегах водоемов.

Экземпляры коллембол, собранные с помощью почвенных ловушек, не отличались большим видовым разнообразием. Всего ловушками было поймано 352 экз., из них выявлены 13 видов коллембол. Чаще всего, в почвенные ловушки попадают крупные атмобионтные виды, такие как Tomocerus vulgaris, T. longicornis, Pogonognathellus flavescens, orchesella pulchra, o. spectabilis, o. flavescens и Isotoma riparia. Иногда единичными экземплярами попадаются виды lepidocyrtus curvicollis, l. cyaneus, l. paradoxus, Isotoma viridis и Isotomurus palustris. Отличается также и ви-довой состав коллембол, попадающий в почвенные ловушки различных биотопов. В ловушках грабового леса доминировали в основном виды orchesella flavescens и Tomocerus vulgaris, тогда как в ловушках пойменных лугов чаще всего численно доминировали orchesella pulchra, Pogonognathellus flavescens и T. longicornis. Вид Isotoma riparia присутствовал почти во всех про-бах, собранных с помощью почвенных ловушек на пойменных лугах.

Заключение. Фрагментарные фаунистические исследования, проведенные на територрии Республики Беларусь, включая Березинский биосферный заповедник, позволили пополнить спи-сок видов коллембол страны до 61 видa. Сравнительный анализ видового состава фауны Беларуси и соседних государств выявил недостаточную изученность видового разнообразия коллембол данной страны. Уникальные и разнообразные биотопы Беларуси, наличие охраняемых террито-рий, удачное зоогеографическое расположение благоприятны для развития широкого спектра видов коллембол и их целенаправленного дальнейшего изучения.

Благодарю сотрудников НАН Беларуси и лично А. В. Дерункова за предоставленный для иссле-дований фаунистический материал, собранный с помощью почвенных ловушек. Финансовая под-держка оказана фондом совместных исследований Молдовы и Беларуси, грант 08.820.08.02. BF.


1. Б а б е н к о А. В., Ч е р н о в а Н. М., П о т а п о в М. В., С т е б а е в а С. К. Определитель коллембол фау-ны России и сопредельных стран. Семейство Hypogastruridae. М., 1994.

2. Г р и н б е р г с А. // О фауне ногохвосток (Collembola) Советского Союза. Ч. �. Каталог ногохвосток СССР. Latvijas Entomologs. 1960. № 2. P. 21–68.



Беларуси

3. М а р т ы н о в а E. Ф. // Отряд Podura (Collembola) – Ногохвостки. Определитель насекомых Европейской части СССР. М.� Л., 1964. № 1. С. 42–101.

4. J u c e v i č a E. // Nomina Collembola Latviae. Latvijas Entomologs. 2003. № 40. P. 16–20.5. K a p r u s �., S h r u b o v y c h J., T a r a s h c h u k M. et al. // Polish Journal of Entomology. 2004. № 73. P. 215–244.6. K u z n e t s o v a N. // Pedobiologia. 2002. № 46 (3–4). P. 373–384.7. S k a r ż y ń s k i D., P o m o r s k i R., S m o l i s A. et al. // Polish Journal of Entomology. 2002. № 71. P. 23–42.8. S t a c h J. The Apterygoten fauna of Poland in relation to the world-fauna of this group of �nsects. Family �sotomidae //

Acta monogr. Mus. Hist. Natur. Cracovie, 1947. 9. S t a c h J. The Apterygoten fauna of Poland in relation to the world-fauna of this group of �nsects. Families

Neogastruridae and Brachystomellidae // Acta monogr. Mus. Hist. Natur. Cracovie, 1949а. 10. S t a c h J. The Apterygoten fauna of Poland in relation to the world-fauna of this group of �nsects. Families Anuridae

and Pseudachorutidae // Acta monogr. Mus. Hist. Natur. Cracovie, 1949 b. 11. S t a c h J. The Apterygoten fauna of Poland in relation to the world-fauna of this group of �nsects. Families Bilobidae //

Acta monogr. Mus. Hist. Natur. Cracovie, 1951.12. S t a c h J. The Apterygoten fauna of Poland in relation to the world-fauna of this group of �nsects. Families Neelidae

and Dicyrtomidae // Acta monogr. Mus. Hist. Natur. Cracovie, 1954.13. S t a c h J. The Apterygoten fauna of Poland in relation to the world-fauna of this group of �nsects. Family

Sminthuridae // Acta monogr. Mus. Hist. Natur. Cracovie, 1956.14. S t a c h J. The Apterygoten fauna of Poland in relation to the world-fauna of this group of �nsects. Families Neelidae

and Dicyrtormidae // Acta monogr. Mus. Hist. Natur. Cracovie, 1957.15. S t a c h J. The Apterygoten fauna of Poland in relation to the world-fauna of this group of �nsects. Tribe Orchesellini //

Acta monogr. Mus. Hist. Natur. Cracovie, 1960.16. S t a c h J. The Apterygoten fauna of Poland in relation to the world-fauna of this group of �nsects. Tribe Entomobryini //

Acta monogr. Mus. Hist. Natur. Cracovie, 1963.

G. BUSMAchIU

A NEw DATA ON SPRINGTAILS (COLLEMBOLA) FROM THE REPUBLIC OF BELARUS

Summary

Collembola is one of less studied groups of invertebrates in the Republic of Belarus. According to bibliography, there were registered 44 species in this country. The fragmentary studies carried out in 2008–2009 allowed as to reveal 30 collem-bolan species, 17 from them are cited for the first time. The total list of Collembola includes at present 61 species� most parts of them are typical for European countries.



Беларуси

123


РЕФЕРАТЫ

УДК 582.477:581.14

К е л ь к о А. Ф., Т о р ч и к В. И. Влияние регуляторов роста и подогрева субстрата на укореняемость стеблевых черенков Juniperus scopulorum Sarg. ‘Blue Arrow’ // Весцi НАН Беларусi. Сер. бiял. навук. 2010. № 4. С. 5–10.

В ходе исследования выявлено, что для вегетативного размножения можжевельника скального ‘Blue Arrow’ стеблевыми черенками следует использовать крупные черенки 1-го порядка ветвления.

Укореняемость черенков культивара составила 53,6 %. Подогрев субстрата позволил увеличить укореняе-мость на 15 %. Увеличению укореняемости на 23–47 % и формированию более развитых корневых систем способствовала обработка черенков в течение 24 ч 0,005%-ным водным раствором ИМК или 0,02 %-ным рас-твором ИУК при укоренении с подогревом субстрата, а также 0,005–0,01%-ным раствором ИМК при укорене-нии без подогрева субстрата.

Табл. 3. Ил. 3. Библиогр. – 10 назв.

УДК 577.152.344:582.998

И в а н о в О. А., Д о м а ш В. И. Накопление ингибиторов сериновых протеиназ в различных частях дикорастущих видов растений семейства Compositae в процессе роста и развития // Весці НАН Беларусі. Сер. біял. навук. 2010. № 4. С. 11–15.

Изучено накопление ингибиторов сериновых протеиназ (трипсина) в корнях, корневищах и листьях 18 дикорастущих видов растений семейства Compositae в процессе их вегетации. Выявлено несколько характер-ных особенностей накопления и перераспределения белковых ингибиторов в различных вегетативных орга-нах исследованных растений. Показано накопление ингибиторов трипсина в листьях растений с зимующими розеточными листьями при переходе в состояние покоя.

Ил. 3. Библиогр. – 16 назв.

УДК 575.1:630*165:674.031.632.26

К о в а л е в и ч О. А., К а г а н Д. И., П а д у т о в В. Е. Генетическая структура и геногеография дубрав юга Беларуси // Весці НАН Беларусі. Сер. біял. навук. 2010. № 4. С. 16–19.

Объектом исследования является дуб черешчатый (Quercus robur L.). В ходе работы проведен молекулярно-генетический анализ дубрав юга Беларуси. Обнаружено, что генетическая изменчивость дуба черешчатого достаточно высокая. Популяции дуба черешчатого представлены тремя вариантами гаплотипов.


УДК 630*174:630*182(476)

Р у с а л е н к о А. И., Ф и л о н Д. И. Эколого-флористическая классификация еловых лесов Беларуси // Весці НАН Беларусі. Сер. біял. навук. 2010. № 4. С. 20–26.

При эколого-флористической классификации для выделения синтаксонов используются: 1) видовой со-став насаждений� 2) продуктивность древесного яруса� 3) экологические условия, определяющие структуру и продуктивность насаждений. Выделяемые при данной классификации синтаксоны образуют следующий нисходящий иерархический ряд: лесная растительность (леса) – формация лесов – класс лесов – группа насаж-дений – лесная ассоциация – лесная субассоциация. К формации еловых лесов относятся растительные сооб-щества (насаждения), в которых ель является преобладающей древесной породой. В формации еловых лесов по влагообеспеченности выделяются два класса: 1-й – ельники недостаточного увлажнения и 2-й – ельники избыточного увлажнения. В первом классе еловых лесов выделяются следующие четыре группы насаждений: 3-я соответствует �� бонитету, 4-я – ��, 5-я – � и 6-я – �a и �б бонитетам. Второй класс еловых лесов включает следующие пять групп: 7-я соответствует �a и � бонитетам, 8-я – ��, 9-я – ��, 10-я – �V и 11-я – V бонитету. Определяющими при выделении ассоциаций приняты следующие виды: ландыш майский, гилокомиум бле-стящий, костяника, мхи (дикранум многоножковый, мниум, брахитеций укороченный и плеуроциум



Беларуси

124

Шребера), майник двулистный, черника, кислица обыкновенная, папоротники (щитовник мужской и коче-дыжник женский), политрихум обыкновенный и сфагнум. Название ассоциации дается по крайним опреде-ляющим видам, которые встречаются в насаждении. Субассоциации устанавливаются по доминантам напо-чвенного покрова. Согласно эколого-флористической классификации, в названии насаждений отражается формация лесов, продуктивность древесного яруса и особенности напочвенного покрова. Например, ельник 4-й группы мшисто-ландышево-кисличный, т. е. данное насаждение относится к еловой формации, произрас-тает в условиях недостатка влаги (первый класс лесов), имеет древесный ярус �� класса бонитета, относится к ландышево-кисличной ассоциации и мшистой субассоциации.

Табл. 3. Библиогр. – 6 назв.

УДК 582.281.14(476.1)

Г и р и л о в и ч И. С., Л е м е з а Н. А. Видовой состав и распространение микромицетов порядка Peronosporales в окрестностях геостанции «Западная Березина» // Весці НАН Беларусі. Сер. біял. навук. 2010. № 4. С. 27–35.

В результате многолетних исследований в различных фитоценозах окрестностей геостанции «Западная Березина» нами выявлено 125 видов грибоподобных организмов порядка Peronosporales из 3 семейств: Pythiaceae, Peronosporaceae и Albuginaceae, которые паразитировали на 193 видах питающих растений из 125 родов 34 семейств.Приводятся места нахождения выявленных грибоподобных организмов и виды растений-хозяев.


УДК 631.465

М а р ч и к Т. П. Оксидоредуктазная активность дерново-карбонатных почв // Весці НАН Беларусі. Сер. біял. навук. 2010. № 4. С. 36–44.

Выявлен высокий уровень каталазной, дегидрогеназной, полифенолоксидазной и пероксидазной актив-ности по профилю дерново-карбонатных почв. В различиях между подтипами, кроме гумусового состояния и содержания микроорганизмов, имеет значение выщелоченность профиля и изменение в связи с этим реак-ции среды. Со снижением общей активности ферментов в нижних горизонтах выделяются пероксидаза и ка-талаза: отмечено увеличение их общей активности в биологически менее активных слоях почвы. Для изучен-ных почв разработаны модели множественной регрессии, основанные на использовании физико-химических характеристик дерново-карбонатных почв, прогнозирующие содержание и потенциальные запасы ферментов, определяющие направленность биохимических процессов.


УДК 577.15.086.83

М о л ч а н О. В., Р о м а ш к о С. Н., К е н ь к о в а М.А., Ю р и н В.М. Иммобилизация протопластов ме-зофилла листа Catharanthus roseus // Весцi НАН Беларусi. Сер. бiял. навук. 2010. № 4. С. 45–49.

Целью работы было определение условий выделения и иммобилизации интактных протопластов мезо-филла листа катарантуса розового в асептических условиях, а также изучение влияния иммобилизации на прирост биомассы, содержание фотосинтетических пигментов и алкалоидов в протопластах. Оптимизация процесса выделения позволила получить для иммобилизации суспензию протопластов мезофилла листа ката-рантуса розового с высоким содержанием интактных протопластов. Выход протопластов составлял в среднем 5–7 млн/г ткани. Иммобилизация была проведена включением протопластов в пространственную структуру гранул альгината кальция. На 7-е сутки культивирования иммобилизованных протопластов был зарегистри-рован прирост сухой массы и увеличение содержания хлорофилла. При инкубации в стационарных условиях более высоким было содержание алкалоидов в иммобилизованных протопластах, а с использованием шейке-ра – более высокий уровень экскреции алкалоидов в среду культивирования.


УДК 631.52:081:635.544.4

О р л о в с к а я О. А., К о р е н ь Л. В., Х о т ы л е в а Л. В. Цитологическая характеристика гибридов пшеницы, созданных при отдаленной гибридизации в трибе Тriticeae // Весці НАН Беларусі. Сер. біял. навук. 2010. № 4. С. 50–54.,

С целью улучшения генофонда культурных злаков получены гибриды сортов мягкой пшеницы с дикора-стущими видами рода Triticum по 45 комбинациям скрещивания. Установлено, что при скрещивании гекса-плоидных (2n = 42) и тетраплоидных (2n = 28) пшениц оплодотворение протекает более успешно, когда опы-n = 42) и тетраплоидных (2n = 28) пшениц оплодотворение протекает более успешно, когда опы-= 42) и тетраплоидных (2n = 28) пшениц оплодотворение протекает более успешно, когда опы-n = 28) пшениц оплодотворение протекает более успешно, когда опы-= 28) пшениц оплодотворение протекает более успешно, когда опы-лителем является многохромосомный вид. Выявлена высокая степень бивалентной конъюгации хромосом на стадии метафазы � у гибридов пшеницы F2, но последующие стадии мейоза протекают со значительным чис-лом аномалий, что указывает на наличие чужеродного генетического материала в геноме мягкой пшеницы.




Беларуси

125

УДК 575.224:639.215.2

О г у р ц о в а С. Э., А ф о н и н В. Ю., Д р о м а ш к о С. Е., Т а р а з е в и ч Е. В. Чувствительность генома карпа (Cyprinus carpio) к повреждениям ДНК // Весці НАН Беларусі. Сер. біял. навук. 2010. № 4. С. 55–59.

Изучена чувствительность генома карпов различных породных групп к модельному ДНК-повреждающему агенту митомицину С методом проточной цитофлуориметрии и проведено сравнение ее результатов с данны-ми микроядерного теста. Показано, что индукция повреждений ДНК in vitro позволяет выявить различия между селекционными группами карпов по молекулярно-биологическим критериям методом проточной ци-тофлуориметрии. Таким образом, молекулярно-биологические пока затели периферической крови могут быть включены в комплекс критериев, используемых при паспортизации карпов белорусской селекции.


УДК 635.21:575.222.73+575.153

Л у к ш а В. И., С а в ч у к А. В., В о р о н к о в а Е. В., Е р м и ш и н А. П. Генно-цитоплазматическая мужская стерильность гибридов между дигаплоидами S.tuberosum и диплоидными видами картофеля // Весцi НАН Беларусi. Сер.бiял.навук. № 4. С. 60–65.

Целью настоящего исследования было изучение ряда показателей мужской фертильности гибридов меж-ду дигаплоидами S. tuberosum и образцами диплоидных видов картофеля, которые, по данным литературы, могут приводить к появлению стерильного потомства, а также видов, которые, как полагают, не несут генов стерильности гибридов между видами этих двух групп.

В ходе эксперимента было подтверждено, что часть межвидовых гибридов с участием дигаплоидов S.tu-.tu-tu-berosum в качестве материнской формы и образцов S.phureja, S. microdontum, S.stenotomum, S.infundibuliforme в качестве опылителей обладает мужской стерильностью (не образуют пыльцу или пыльца преимущество стерильная). В то же время обратные гибриды с участием этих форм были мужски фертильны. Все реципрок-ные гибриды между дигаплоидами S.tuberosum и образцами S.berthaultii, S.chacoense, S. sparsipilum, а также между образцами диплоидных диких и примитивных культурных видов картофеля, взятых в анализ, были мужски фертильными. Полученные результаты позволяют прийти к выводу, что мужская стерильность меж-видовых гибридов обусловлена взаимодействием чувствительной цитоплазмы S.tuberosum и ядерных генов мужской стерильности некоторых диплоидных видов картофеля.


УДК 577.335/336:535.373

М а ж у л ь В. М., Щ е р б и н Д. Г., Г а л е ц И. В., К и с е л ь М. А. Действие фосфолипазы А2 на вну-тримолекулярную динамику белков изолированных мембран эритроцитов человека // Весці НАН Беларусі. Сер. біял. навук. 2010. № 4. С. 66–70.

Методом триптофановой фосфоресценции при комнатной температуре проведен анализ медленной (миллисекундной) внутримолекулярной динамики структуры белков в изолированных мембранах эри-троцитов человека при действии фосфолипазы А2. Установлено, что действие фермента в интервале кон-центраций 1,0–20,0 мкг/мл приводит к усилению медленных флуктуаций структуры мембранных бел-ков. Изменение фосфолипидного состава мембран контролировали методом тонкослойной хроматогра-фии. Индуцированный действием фермента фосфолипазы А2 эффект лабилизации внутримолекулярной подвижности мембранных белков можно объяснить изменением физико-химических свойств окружения белковых макромолекул в результате накопления продуктов гидролиза фосфолипидов (лизофосфолипи-дов и свободных жирных кислот) и нарушением вследствие этого белок-липидных взаимодействий в мембране.

Ил. 3 . Библиогр. − 35 назв.

УДК 635.04+631.67

Д о м а н с к и й В. П. Метод оценки степени водного дефицита у вегетирующего растения // Весці НАН Беларусі. Сер. біял. навук. 2010. № 4. С. 71–74.

Изучена возможность использования механической характеристики листа – жесткости листовой пластин-ки для оценки состояния водоснабжения растения. Показано, что состояние водного дефицита надежно реги-стрируется по уменьшению жесткости листа тогда, когда внешних изменений у растения еще не наблюдается.




Беларуси

126

УДК 581.1+577.34.05

Р а д ю к М. С., Д о м а н с к а я И. Н., Щ е р б а к о в Р. А., Ш а л ы г о Н. В. Влияние низкотемпера-турного стресса на содержание стрессовых дегидринов и шаперона БТШ70 в зеленых проростках ячме-ня (Hordeum vulgare) // Весцi НАН Беларусi. Сер. біял. навук. 2010. № 4. С. 75–79.

Исследовали влияние низкой положительной (+2 °С, 24 ч) и отрицательной (–5 °С, 5 ч) температуры на со-держание стрессовых белков (дегидринов и белка-шаперона БТШ70) в зеленых проростках ячменя.

Показано, что в период стресса, вызванного низкой положительной температурой (+2 °С, 24 ч), содержа-ние дегидринов увеличивалось в 3,5 раза. При действии отрицательной температуры (–5 °С, 5 ч) количество дегидринов в растениях практически не изменялось. В то же время после снятия действия стрессового фак-тора (постстрессовый период) в опытных растениях обоих вариантов регистрировалось резкое (более чем на порядок) увеличение количества дегидринов, уровень которых длительное время оставался неизменно высоким. Показано, что содержание белка-шаперона БТШ70 в условиях действия низкой положительной и отрицательной температуры увеличивалось в 1,5 и 1,4 раза соответственно, однако в постстрессовый пе-риод уровень БТШ70 постепенно снижался. Полученные данные свидетельствуют о важной роли белка-шаперона БТШ70 в защите проростков ячменя от стресса, вызванного низкой положительной и отрицатель-ной температурой и белков-дегидринов в процессе адаптации растений к условиям низкотемпературного стресса.


УДК 577.151.02:577.152.3

М и х а й л о в а Р. В., Л о б а н о к А. Г., Ц и р к у н о в а Ж. Ф., Х о м и ч М. Б., Н г о К и м Ч и, Ф а м + Х о н г Х а й, Т р а н Д и н Т о а й. Применение хитинолитических ферментов Paecilomyces marquandii и бромелайна для гидролиза высокомолекулярного хитозана // Весцi НАН Беларусi. Сер. бiял. навук. 2010. № 4. С. 80–84.

Показана возможность и оптимизированы условия деструкции высокомолекулярного крабового хито-зана хитинолитическими ферментами мицелиального гриба P. mar�uandii и растительными протеолитиче-скими ферментами препарата бромелайн. Установлено, что оптимальные условия для ферментолиза хито-зана хитинолитическим препаратом P. mar�uandii создаются при значении рН 5,0 и температуре 37 °С, а растительным препаратом бромелайн – при рН 4,6–5,0 и 50 °С. Продолжительность ферментолиза хитоза-на грибными хитинолитическими ферментами составляет 0,5 ч, растительными протеолитическими фер-ментами – 2 ч.


УДК 582.28 577.152.3:54.386

Д е с я т н и к А. А., Т ю р и н а Ж. П., К л а п к о С. Ф., С т р а т а н М. В., Л а б л ю к С. В., Б о л о г а О. А., К о р о п ч а н у Э. Б, Р и ж а А. П., Б у л х а к И. И. Влияние диоксиматов кобальта (III) c фторсодержащими анионами на биосинтез амилаз Aspergillus niger 33-19 CNMN FD 02A И ЛИПАЗ Rhizopus arrhizus Fisher CNMN FD 03 L // Весці НАН Беларусi. Сер. биял. навук. 2010. № 4. С. 85–90.

Изучено влияние диоксиматов кобальта (��) с фторсодержащими анионами [Co(DH)2(An)2]2[ZrF6]⋅2H2O и [Co(DH)2(An)2]2[TiF6] на биосинтез внеклеточных гидролаз микромицетами Aspergillus niger 33-19 СNMN FD 02A – продуцент амилаз и rhizopus arrhizus Fisher CNMN FD 03L – продуцент липаз.

Внесение в среду культивирования микромицета Aspergillus niger 33-19 СNMN FD 02A комплексных сое-динений (КС) в концентрации 5 мг/л ускоряет процесс биосинтеза внеклеточных амилаз, способствуя более раннему (на 24 ч) наступлению максимума их накопления� использование КС с титаном приводит к повыше-нию уровня образования амилаз (на 23,7 %) и продуцирующей способности мицелия (на 17,91 ед/мг). У микро-мицета rhizopus arrhizus Fisher CNMN FD 03L при введении тестируемых КС в среду культивирования отме-чается значительное повышение уровня образования липаз (на 38,3 и 66,6 %) и продуцирующей способности мицелия (на 25,8 и 43,0 %).

Выявлено, что для микромицета Aspergillus niger 33-19 CNMN FD 02A более эффективно использование КС с титаном, для микромицета rhizopus arrhizus Fisher СNMN FD 03L – КС с цирконием.




Беларуси

127

УДК 612.821.6+599.323.4

К р а в ч е н к о Е. В., М а к с и м о в а Л. В. Эффекты соединения ИФБ-30 на холинергическую нейро-трансмиссию при нарушениях неассоциативного обучения, вызванных скополамином // Весцi НАН Беларусi. Сер. бiял. навук. 2010. № 4. С. 91–94.

В экспериментах на аутбредных крысах Wistar изучено влияние дипептидного соединения ИФБ-30 на процессы неассоциативного обучения, нарушенные введением скополамина (блокатора м1-холинорецепторов). Установлено, что ИФБ-30 предотвращает ультракраткосрочную дисгабитуацию локомоторной двигательной активности животных в условиях патологии холинергической нейротрансмиссии, что может объясняться на-личием у него холинергических механизмов действия.


УДК 572.79.02:616.155.194-054(476)

Е м е л ь я н ч и к О. А. Анализ встречаемости скелетного индикатора анемии cribra orbitalia у населе-cribra orbitalia у населе- orbitalia у населе-orbitalia у населе- у населе-ния Беларуси XI–XIX вв. // Весцi НАН Беларусi. Сер. бiял. навук. 2010. № 4. С. 95–100.

cribra orbitalia – патологические изменения кости в верхней области орбит, развивающиеся в ран-нем детском возрасте в результате железодефицитной анемии. Цель исследования – анализ встречаемо-сти cribra orbitalia в скелетных популяциях с территории Беларуси, датируемых X�–X�X вв. н.э. Всего было исследовано 376 человеческих черепов (291 взрослый и 85 детских). Встречаемость cribra orbitalia анализируется с учетом возраста в момент смерти, пола и симметрии (правая и левая орбита). Во всех исследованных группах частота встречаемости сribra orbitalia среди детей значительно превышает встречаемость патологии среди взрослых. Максимальная частота встречаемости сribra orbitalia наблю-дается в самой младшей возрастной группе детей (0–2 года). Тенденция к увеличению частоты и степени развития cribra orbitalia среди детей подросткового возраста обусловлена селективной смертностью. По всей вероятности, подростки, перенесшие тяжелую анемию в раннем детстве, имели более высокую ве-роятность смерти в период ускоренного роста и полового созревания. Общая встречаемость cribra orbit- orbit-orbit-alia в объединенной группе женщин почти в два раза превышает встречаемость патологии в объединен-ной группе мужчин. Характер возрастного распределения встречаемости сribra orbitalia в группах муж-чин и женщин указывает на различия в способности перестройки костных изменений, развившихся в раннем детском возрасте.


УДК 633.16:632.954:632.911.2

К о ж у р о Ю. И., С е м е н ч и к Е. А., М а к с и м о в а Н. П. Cортовые различия стресс-реакции растений ячменя (Hordeum vulgare) на воздействие гербицида трефлана // Весцi НАН Беларусi. Сер. бiял. навук. 2010. № 4. С. 101–106.

Изучена зависимость между степенью индуцируемого трефланом повреждения микротрубочек цитоске-лета и развитием ответной реакции на стресс у растений ячменя hordeum vulgare L. сортов Гонар, Дзивосны и Сталы. Показано, что гербицид трефлан индуцирует увеличение активности ферментов пероксидазного комплекса у растений ячменя сортов Гонар и Дзивосны. Растения ячменя сорта Сталы обладают меньшей чув-ствительностью к гербицидному препарату трефлану. Об этом свидетельствуют меньшая степень поврежде-ний микротрубочек цитоскелета и отсутствие индукции пероксидазной активности. Показателями более вы-сокой устойчивости растений ячменя сорта Сталы к действию гербицидов может служить также меньший уровень ПОЛ и более высокое внутриклеточное содержание восстановленной формы глутатиона в корнях проростков. Полученные результаты могут являться основой для разработки подходов направленной селек-ции устойчивых к действию гербицидов форм растений.




Беларуси

УДК 599.742.17:57.017.53

С и д о р о в и ч А. А., С и д о р о в и ч В. Е. Воспроизводство в популяции лисицы обыкновенной (Vulpes vulpes) в хвойно-мелколиственных комплексах Беларуси // Весцi НАН Беларусi. Сер. бiял. навук. 2010. № 4 С. 107–110.

Изучено воспроизводство (сроки спаривания и щенения, доля беременных самок, количество эмбрионов у беременных самок, эмбриональная смертность, количество щенков в выводке, соотношение молодых и взрослых особей) в популяции лисицы обыкновенной (Vulpes vulpes L.) в хвойно-мелколиственных комплек-.) в хвойно-мелколиственных комплек-сах Беларуси. Было выявлено, что сроки щенения в антропогенно-трансформированном ландшафте суще-ственно растянуты во времени (февраль – август) по сравнению с относительно естественными лесными ком-плексами (май – июнь). Доля беременных самок составляла 93 %. На одну беременную самку приходилось в среднем 5,0 сформированных плодов, при этом эмбриональная смертность составила 7,4 %. Доля молодых особей в популяции была достаточно высокой – 63,1 %. Сравнение этих данных с результатами, полученными для других европейских стран, указывает на наличие компенсирующего воспроизводства, свойственного по-пуляциям в ответ на эрадикацию или иные способы контроля численности, что делает попытки ограничения численности лисицы малоэффективными.


УДК 595.7+591.5

Д е н и с о в а С. И., К о в г а н к о Н. В., Ч е р н о в Ю. Г., К а ш к а н Ж. Н., С у р в и л л о В. Л., С о к о л о в С. Н. Влияние препарата имидаклоприда «Биуник-200 СЛ» на развитие непарного шелкопряда (Lymantria dispar) // Весцi НАН Беларусi. Сер. бiял. навук. 2010. № 4. С. 111–117.

Трехсуточный контакт гусениц непарного шелкопряда с кормом, обработанным биуником, оказал серьез-ное влияние на процессы питания, роста и развития непарного шелкопряда. Исходя из наших данных, биуник обладает сильным антифидантным и умеренным токсическим действием, что выразилось в отказе гусениц от пищи и увеличении смертности гусениц до 60 % после первых суток контакта, снижении темпов потребления обработанного листа в последующий период контакта на протяжении 2 сут. При переходе к питанию необра-ботанным листом наблюдалось повышение скорости потребления пищи, которое сохранилось до конца гусе-ничного периода. Увеличение количества съеденного листа объясняется установленным нами ухудшением его усвоения и использования на прирост массы. Чтобы компенсировать нарушение процессов переваривания и усвоения пищи, возникшие при попадании биуника в организм, и обеспечить его выживание понадобился больший приток питательных веществ с пищей за счет увеличения скорости потребления. Это важная ответная физиологическая реакция организма непарного шелкопряда на репеллентное воздействие биуника, позволяю-щее преодолеть возникший физиологический стресс. Биуник обладает сильным последействием, он отрица-тельно воздействует на репродукцию непарного шелкопряда, потому что количество отложенных опытными бабочками яиц сокращается почти в 3 раза при непосредственном контакте с препаратом и в 1,5 раза в после-дующем поколении.


УДК 595.713:591.5(476)

Б у ш м а к и у Г. Новые данные о фауне ногохвосток (Collembola) Республики Беларусь // Весцi НАН Беларусi. Сер. бiял. навук. 2010. № 4. С. 118–122.

Анализ фаунистического материала, собранного почвенными ловушками и с помощью эксгаустера в 2008–2009 гг. на территории Республики Беларусь, включая Березинский биосферный заповедник, позволил обнаружить 30 видов коллембол, 17 из них выявлены впервые. Таким образом, общий список видов коллембол Беларуси включает 61 вид, что составляет лишь весьма незначительную часть видового разнообразия этой группы в данной стране. Уникальные и разнообразные биотопы Беларуси, наличие охраняемых территорий, удачное зоогеографическое расположение благоприятны для развития широкого спектра видов коллембол и их целенаправленного дальнейшего изучения.




Беларуси

ЗАСНАВАЛЬНiК – НАЦЫЯНАЛЬНАЯ АКАДЭМiЯ НАВУК...

Documents