Фузариоз колоса – заболевание пшеницы, возбудителем которого является гриб Fusarium graminearum. Данный патоген, поражая пшеницу, существенно сокращает урожай. При этом гриб выделяет в зерно термостабильные микотоксины, что делает продукты питания непригодными к употреблению в пищу человеку и животным. Наиболее эффективным и рациональным способом борьбы с фузариозом является создание устойчивых сортов. Так как селекция устойчивых форм занимает более 10 лет, поэтому для сокращения сроков процесса селекции на отдельных этапах целесообразно применять биотехнологические приёмы. Представляется перспективным использование для этой цели метода культуры изолированных пыльников. Однако пока ещё недостаточно изученными остаются вопросы выбора и условия приготовления селективного агента для культивирования пыльников на его фоне, и довольно низкий количественный выход зеленых растений-регенерантов и удвоенных гаплоидов. Исходя из этого, было необходимо изучить свойства фильтрата культуральной жидкости посредством влияния его на разные экспланты.
Материалом для выделения эксплантов служили 4 контрастных по устойчивости к фузариозу колоса сорта мягкой пшеницы: Обрий (устойчивый), Фантазия и Никония (среднеустойчивые) и Одесская полукарликовая (восприимчивый), а также гибриды сорта Фантазия с линиями, полученными от скрещивания материала пшеницы с Aegilopscylindrica. Эксплантами служили изолированные пыльники, зрелая пыльца, зрелые и незрелые изолированные зародыши. В качестве селективного агента использовали фильтраты культуральной жидкости (ФКЖ) слабо- (ab) и сильнопатогенного (56) штаммов Fusarium graminearum. Приготовление ФКЖ проводили после предварительной реактивации гриба на проросших семенах пшеницы и последующим посевом его мицелия на стандартную среду Чапека с удвоенным количеством глюкозы (30 г). ФКЖ добавляли в питательную среду MSдля культивирования зрелых и незрелых зародышей в концентрации 50% от объёма среды до и после автоклавирования. Для культивирования зрелой пыльцы использовали концентрацию 15% ФКЖ, которую вносили в питательную среду. В питательную среду 190-2 для культивирования пыльников ФКЖ добавляли в концентрациях 15% и 30%.
В результате исследований было выявлено ростстимулирующее влияние неавтоклавированных ФКЖ обоих штаммов на длину проростка зрелых зародышей устойчивого сорта Обрий. ФКЖ, которые не обрабатывали термически, стимулировали образование раневого каллуса у исследуемых сортов в культуре изолированных зрелых зародышей. Положительный эффект на частоту появления морфогенного каллуса у среднеустойчивых и устойчивых сортов и большинства гибридных комбинаций был отмечен при добавлении ФКЖ двух штаммов в первичную питательную среду для культивирования пыльников. Выявлены случаи повышения регенерации зелёных растений, в сравнении с контролем, у гибридов при добавлении в первичную питательную среду 15% слабопатогенного штамма ФКЖ. При добавлении ФКЖ Fusarium graminearum штамма 56 в первичную индукционную среду MSдля культивирования незрелых зародышей отмечено положительное влияние на частоту регенерации зелёных растений только устойчивого сорта.
Вместе с тем ФКЖ двух штаммов Fusarium graminearum независимо от термической обработки ингибировали рост главного корешка восприимчивого к фузариозу колоса сорта Одесская полукарликовая. Отрицательное влияние было отмечено на прорастание зрелых зародышей восприимчивого сорта. ФКЖ двух штаммов подавлял прорастание пыльцевой трубки в культуре in vitro зрелой пыльцы. На уровне зрелого пыльцевого зерна были выявлены различия по степени воздействия у разных по устойчивости к фузариозу колоса сортов. При этом ФКЖ сильнопатогенного штамма в значительной мере подавлял образование пыльцевой трубки у среднеустойчивых сортов и практически полностью ингибировал прорастание пыльцы восприимчивого сорта.
При добавлении в индукционную среду для культивирования пыльников ФКЖ в зависимости от концентрации и от штамма гриба отрицательно влиял на частоту появления новообразований у всех сортов. На этапе регенерации растений из каллусов устойчивого сорта Обрий были получены зелёные растения практически на всех вариантах с ФКЖ; у среднеустойчивого сорта Фантазия – на низких концентрациях с ФКЖ двух штаммов; у сорта Никония – только на контрольной питательной среде и на среде с низкой концентрацией ФКЖ слабопатогенного штамма. Не получено ни одного зелёного растения-регенеранта на селективных средах с ФКЖ у восприимчивого сорта Одесская полукарликовая.
Анализируя полученные данные можно заключить, что положительное влияние неавтоклавированных ФКЖ на уровне образования раневого каллуса, роста проростков в культуре изолированных зародышей, а также повышения морфогенного каллуса в культуре пыльников и изолированных незрелых зародышей связаны с содержанием в ФКЖ веществ гормональной природы. Можно сделать предположение о содержании в них гормонов гибберелловой группы. Отрицательное же влияние независимо от термической обработки ФКЖ на параметры роста и прорастания зрелых зародышей и морфогенетический потенциал восприимчивого сорта Одесская полукарликовая доказывает наличие в ФКЖ термостабильных веществ, как, например, фузариевых микотоксинов.
Использование селективного фактора в виде ФКЖ представляет интерес, поскольку он способен положительно влиять на экспланты разных уровней организации устойчивых к фузариозу колоса форм пшеницы и одновременно подавлять морфогенез восприимчивых образцов, что может быть использовано при моделировании биотехнологических систем отбора in vitro толерантных к ФКЖ Fusarium graminearum форм мягкой пшеницы.
Источник: Свойства фильтрата культуральной жидкости Fusarium graminearum Schwabe как селективного агента в условиях in vitro / Корня Т. М., Игнатова С. А., Бабаянц О. В. // Біотехнологія. Наука. Освіта. Практика: тези доповідей IV Міжнародної науково-практичної конференції (Дніпропетровськ, 11 – 13 листопада 2008 р.) – Дніпропетровськ, 2008. – С. 163-164.