ИНДУКТОР УСТОЙЧИВОСТИ ПАСЛЕНОВЫХ К ВОЗБУДИТЕЛЯМ ВИРУСНЫХ БОЛЕЗНЕЙ Российский патент 1997 года по МПК A01N37/06 

Изобретение относится к аграрной промышленности, а именно к средствам выращивания растений с помощью химических веществ, и может быть использовано при выращивании семенного безвирусного картофеля, томата, табака и др. пасленовых.

Ежегодное производство картофеля в мире составляет примерно 220 млн т. Среди множества вредителей (колорадский жук, картофельная нематода) и болезней (фитофтороз, альтернариоз и др.) серьезно угрожают картофелю и вирусные болезни. Например, вирус скручивания листьев и штаммы Y-вируса картофеля могут снижать урожай до 80% (Вирусные болезни и семеноводство картофеля. М. Колос, 1976, с. 5). Для того, чтобы избежать потерь, семенной картофель должен быть свободным от вирусов. При выращивании семенного картофеля используют довольно сложную технологию получения безвирусного картофеля: получают первичный материал из меристемы этиолированных отростков картофеля, выращивают каждое растение на питательной среде в пробирке, затем извлекают его из пробирки, нарезают черенки с пазушной почкой, затем повторно помещают нарезанные черенки в пробирки со средой, выращивают растения-регенеранты, которые по одному высаживают в почву. Когда растения высажены в почву, возможно их заражение вирусной инфекцией.

Широко известны способы выращивания семенного картофеля без индукторов, в которых для защиты от вторичных вирусных инфекций выращивание проводят на удаленных от очагов инфекций площадях (Ж.В.Блоцкая. Вирусы картофеля. Минск: Уроджай, 1989, с. 67-72). Однако такое выращивание малоэффективно, т.к. растения довольно быстро подвергаются перезаражению.

Известны способы защиты картофеля от вторичных вирусных инфекций с помощью химических соединений, вызывающих устойчивость растений картофеля к вирусам (Д. А.Постников и др. Защита картофеля от вирусных инфекций в полевой культуре путем применения ингибитора вирусов ДГТ и регуляторов роста//Изв. ТСХА, 1989, N 4, с. 5-14). Однако эти способы не нашли практического распространения из-за сложности синтеза химических иммунизаторов.

Известны индукторы устойчивости растений картофеля к возбудителям грибных и бактериальных болезней, наиболее эффективным из которых является фунгицид цинеб, причем наилучший эффект достигается при сочетанной обработке клубней перед посадкой и вегетирующих растений в фазу бутонизации (Проблемы иммунитета с. -х. растений к болезням. Минск: Наука и техника, 1988, с. 215-226, 223, 231-234, 243). Однако при этом недостаточная защита картофеля от возбудителей вирусных заболеваний.

Прототипом заявляемого изобретения выбран индуктор устойчивости - арахидоновая кислота к комплексу грибных и бактериальных болезней картофеля (Чалова Л. И. и др. ДАН СССР, т. 305, N 5, c. 1262-1265, 1989). (Получение арахидоновой кислоты налажено в промышленном масштабе на опытном заводе оргсинтеза и биопрепаратов Института химии Эстонии).

В этой работе показано применение арахидоновой кислоты (АК) в качестве индуктора устойчивости пасленовых к грибной и бактериальной инфекции, а в отношении вирусной болезни вопрос остался открытым.

Цель изобретения защита растений пасленовых, (особенно семенного картофеля, особенно от вторичной вирусной инфекции) и повышение урожайности.

Поставленная цель достигается тем, что арахидоновую кислоту (АК) в концентрации 10^-7-10^-6 М применяют в качестве индуктора устойчивости растений семейства пасленовых к возбудителям вирусных болезней.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с решением-прототипом и аналогами показывает, что АК применяют для защиты только от грибных и бактериальных заболеваний, в то время как предлагаемое решение - применение арахидоновой кислоты для защиты пасленовых от вирусной инфекции предлагается впервые. Сведения о возможности АК индуцировать вирусоустойчивость у растений из отечественной (в пределах бывшего СССР) и зарубежной литературы не известны, т.е. получены авторами данной заявки впервые. Это позволяет сделать заключение о соответствии заявляемого технического решения критерию "изобретение является новым".

В известной информации о применении АК для защиты растений показано, что это вещество в концентрации 10^-6-10^-8 М эффективно от возбудителей грибных и бактериальных болезней, а в концентрации 10^-4-10^-5M вещество токсично (ДАН СССР, 1989, т. 305, N 5, с. 262).

Исследованиями белорусских ученых показано, что другие иммунизаторы, например фунгицид-цинеб, также вызывают иммунитет к возбудителям грибных и бактериальных заболеваний (Проблемы иммунитета с.-х. растений к болезням. Минск: Наука и техника, 1988, с. 215-226, 223, 231-234). Однако в мировой литературе не было сведений о применении фунгицидов или АК для индуцирования у растений вирусоустойчивости. Механический перенос обнаруженного у перечисленных индукторов свойства вызывать у растений устойчивость к возбудителям грибных и бактериальных заболеваний некорректен, если его автоматически распространять и на возбудителей вирусных заболеваний. Неспецифические индуктирующие свойства АК подразумевают устойчивость только к различного рода грибным и в меньшей степени к бактериальным болезням растений. Белорусский ученый В.Г.Иванюк умозрительно добавляет сюда и вирусные болезни (на основании опытов, проведенных с цинебом). Это на наш взгляд является некорректной экстраполяцией, поскольку не основано на каких-либо экспериментальных данных. Общеизвестно, что механизмы устойчивости растений к грибам и бактериям совершенно иные, чем к вирусам. Если механизм устойчивости к грибам и бактериям основывается на присутствии или новообразовании конституционных и индуцированных ингибиторов, главным образом фитоалексинах, образовании ингибиторов деполимераз, исключении из обмена необходимых патогену соединений, то вирусоустойчивость базируется на совершенно иных факторах защиты: образовании интерфеноподобных белков, системе олигоаденилатов и др. Иными словами, механизмы устойчивости к грибам или бактериям, с одной стороны, и вирусам, с другой стороны, различны (существенно).

Вышеизложенное позволяет сделать заключение, что для среднего специалиста из известного уровня техники не является очевидным применение АК для защиты пасленовых от вирусной инфекции. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию изобретения "изобретательский уровень".

Поскольку применение АК может быть поставлено для сельского хозяйства в промышленных масштабах и при этом существенно защищает пасленовые от вирусной инфекции, то можно сделать заключение о соответствии заявляемого решения критерию "промышленная применимость".

Пример 1. Оценка влияния арахидоновой кислоты (АК) на репродукцию вируса табачной мозаики (ВТМ) в растениях табака.

Опыты проведены в Отделе биохимии и цитохимии Уфимского научного центра РАН на табаке сорта Nicotina silaspil (на отдельных листьях) и сорта Nicotina glutinasa (на модельных растениях). Повторность опытов 5-ти кратная.

Опыт 1. Листья.

Здоровые листья табака промывали водой, подсушивали, наносили карборунд на верхнюю поверхность листа, затем наносили вирус ВТМ в концентрации 100 мкг/мл, растирая осторожно стеклянной палочкой инокулюм по поверхности листа. При этом происходило заражение клеток. После нанесения инокулюма его оставляли на 5-10 мин, а затем омывали остатки инокулюма водой с поверхности листа. Из зараженных листьев делали высечки диаметром 15 мм. Контроль необработанные зараженные листья.

Для проверки влияния АК на ВТМ высечки помещали на 3 суток в водный раствор АК концентрацией 10^-7M. Затем определяли содержание вирусного белка методом иммуноферментного анализа. Испытывали варианты: обработка АК сразу после заражения, за 1 сутки до заражения и через 1 сутки после заражения. Содержание ВТМ для этих вариантов составило (в пг/г зеленой массы): контроль 12500, обработка сразу после заражения 390, обработка за 1 сутки до заражения 625, обработка через 1 сутки после заражения 446.

Таким образом, обработка АК отдельных листьев, зараженных ВТМ, существенно снижает содержание вирусного белка в листьях (в среднем в 25 раз) сравнительно с контролем.

Опыт 2. Растения.

5 здоровых растений табака заражали ВТМ аналогично описанному в опыте 1. Затем растения опрыскивали водным раствором АК в концентрации 10^-7M. Содержание ВТМ определяли через 4 дня методом иммуноферментного анализа. Результаты представлены в табл. 1.

Из представленных в табл. 1 данных видно, что содержание ВТМ в растениях табака под влиянием ВТМ снижается относительно контроля (без обработки АК) более, чем в 8,6 раза.

Таким образом, арахидоновая кислота существенно влияет на уменьшение репродукции ВТМ в растениях табака.

Пример 2. Оценка влияния АК на картофель.

Опыты проводили в 1988-1991 г.г. в колхозе "Дружба" Уфимского района Башкортостана и в ОПХ (Опариха Люберецкого района Московской обл.). Повторность 4-х кратная. 1 повторность 100 растений. Сорт картофеля Броницкий, семенной материал безвирусный оздоровленный 1 года. Для опрыскивания использовали водные растворы АК в концентрации 0,0 (контpоль), 10^-4, 5•10^-5, 10^-5, 5•10^-6, 10^-6, 5•10^-7, 10^-7, 5•10^-8, 10^-8M; цинеба в концентрации 0,4% (аналог). Обработку проводили ранцевыми опрыскивателями. Кроме опрыскивания биологически активными веществами, остальные приемы выращивания картофеля: посадка, уход, уборка общепринятые. Опрыскивание проводили:
1. клубней перед посадкой;
2. вегетирующих растений в фазу бутонизации;
3. две обработки 1-я клубней перед посадкой и 2-я растения, выращенные из обработанных клубней в фазу бутонизации.

Опыты проводили на искусственном и естественном инфекционном фоне. Заражение растений вторичной вирусной инфекцией проводили известными способами: натирание поверхности листьев и побегов поролоном, смоченным в соке зараженных вирусом растений, а также естественное заражение растений вторичной вирусной инфекцией.

Результаты опытов представлены в табл. 2-5.

Из представленных в табл. 2 данных видно, что обработка картофеля арахидоновой кислотой (АК) приводит к защите от вирусной инфекции как при предпосадочной обработке клубней, так и особенно при двойной обработке: предпосадочной клубней и вегетирующих растений. В последнем случае наблюдали очень низкий процент (при оптимальных концентрациях 7-9%) зараженности вирусами относительно контроля (обработка водой). В то же время обработка цинебом препаратом, который по данным белорусских авторов (Проблемы иммунитета с.-х. растений к болезням. Минск: Наука и техника, 1988, с. 215-226, 231-234) вызывал иммунитет к возбудителям грибных и бактериальных болезней, не индуцировала практически иммунитет к возбудителям вирусных болезней.

Испытание АК и цинеба в Московской обл. на картофеле сорта Броницкий (клубни от растений-регенерантов) показали (табл. 3), что обработка картофеля АК обеспечивает существенную защиту растений картофеля от естественной вторичной вирусной инфекции, в то время как цинеб такой защиты практически не обеспечивал (в сравнении с контролем). При этом, если при обработке картофеля цинебом урожайность повышается в сравнении с контролем на 50% то урожайность картофеля, обработанного АК, уже относительно картофеля, обработанного цинебом, повышается еще почти на 17%
Сходные результаты получены в Башкортостане на картофеле "Невский" при естественном заражении вирусной инфекцией. Из данных табл. 4 видно, что обработка картофеля АК существенно снижала число зараженных вирусами растений сравнительно с цинебом, одновременно увеличивая число клубней на куст, массу клубня и урожайность. Опыты в Башкортостане по индуцированию защитного вирусного эффекта на картофеле сорта "Невский" массовой репродукции с помощью АК и цинеба (табл.5) показали, что только АК существенно повышает защиту картофеля от вирусов МВК, ХВК и УВК; при этом урожайность относительно контроля повышается на 38% цинеб же в сравнении с контролем не вызывает практически такой защиты, а урожайность повышается всего на 7%
Таким образом, обработка растений табака и картофеля АК (арахидоновой кислотой) индуцирует у растений пасленовых иммунитет к возбудителям вирусной инфекции.

В качестве вещества, повышающего устойчивость пасленовых в вирусных болезням, применяют арахидоновую кислоту. Используемая концентрация 10^-7-10^-6 М. Наиболее эффективно сочетание обработки посевного материала и вегетирующих растений. 5 табл.

Применение арахидоновой кислоты в качестве индуктора устойчивости пасленовых к возбудителям вирусных болезней.