Введение к работе
Актуальность проблемы. Современное состояние сельского хозяйства характеризуется высокой насыщенностью антропогенных веществ-химикатов, обладающих высокой биологической активностью и представляющих опасность загрязнения окружающей среды.
Наиболее острой в этом плане является проблема уменьшения пестицидов, которая сейчас решается, в основном, за счет создания сортов, обладающих комплексной устойчивостью к вредителям, в том числе с помощью методов биотехнологии.
Роль веществ вторичного метаболизма, в том числе и фитогор-монов в защите растений от вредителей сельского хозяйства в литературе обсуждалась неоднократно (НагЬогпе, 1982). Однако, биологические способы борьбы, основанные,на такой зависимости в литературе практически не описаны (Пасешниченко, 1987).
Наша работа посвящена получению растений, ограничивающих развитие насекомых с использованием методов биотехнологии: 1). опосредованная клеточная селекция на фоне селективных агентов, позволяющая отбирать формы с измененным профилем стерияов; 2). агробактериальная трансформация штаммами с разными онкогенами (tmsl, tms2, tmr), позволяющая получать формы с измененным уровнем гормонов. Оба подхода позволяют отбирать формы с изменением в синтезе веществ вторичного метаболизма, среди которых возможен отбор растений, устойчивых к патогенам.
Дель и задачи исследования: На основе методов генной и клеточной инженерии получить растения с измененным синтезом веществ вторичного метаболизма, среди которых отобрать устойчивые к насекомым.
В задачи работы входило:
-
На основе методов клеточной селекции получение растений Nicotiana plumbaginifolia L., устойчивых к ингибитору биосинтеза стеринов байтану с последующим их анализом в тест-системе "растение-дрозофила".
-
Анализ ранее полученных в лаборатории мутантних растений табака Nicotiana tabacum L. 13(5) и Nicotiana plumbaginifolia (линии 6 и 8) на устойчивость in vitro к: а) байтану, б) триади-менолу, в) триадимефону, г) фуберидазолу.
- г -
3. Получение трансгенных растений табака Nicotiana tabacum L., несущих различные гены синтеза гормонов (tmsl, tms2 и tmr) с последующим анализоы полученных растительных форм в тест-системе "растение-дрозофила".
Научная новизна и значимость работы. В ходе исследования нами впервые показано, что ранее полученный нистатин-устойчивый мутант табака 13(5) характеризуется перекрестной устойчивостью к байтану, триадименолу и триадимефону, что указывает на связь выявленной изменчивости со стериновым метаболизмом. Полученные результаты подтверждают правомочность использования байтана в качестве селективного агента в клеточной селекции для отбора растительных форм с измененным профилем стеринов. Показано, что устойчивость к препаратам триазольного ряда проявляется как на уровне недифференцированной (каллус), так и дифференцированной (лист) ткани.
Впервые использован метод агробактериальной трансформации штаммами с разными онкогенами (tmsl, 2 или tmr) для получения растений, устойчивых к насекомым. Выявлено, что клеточные культуры, полученные при трансформации штаммами с генами синтеза ауксина (tmsl, tms2), при их использовании в диете дрозофилы не изменяют или повышают ее плодовитость. Плодовитость дрозофилы статистически ниже контрольной наблюдали при использовании в ее диете растительных тканей, несущих ген синтеза цитокинина (tmr).
Практическое значение работы. Использование в работе методов биотехнологии позволило получить клеточные линии, растения-реге-неранты табака, нарушающие взаимодействие типа "хозяин-паразит". Показано, что использование в диете насекомых растений с измененным синтезом веществ вторичного метаболизма приводит к нарушению в развитии дрозофилы, что указывает на возможность использования предложенных подходов в разработке биологических способов борьбы.
Апробация работы. Результаты работы были представлены на 4-м Международном конгрессе по молекулярной биологии растений (Амстердам, 1994); на Международном совещании по биотехнологии высших растений (Алма-Ата, 1993); на 3-м Германо-Российском совещании по биотехнологии (Берлин, 1994).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 работы.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 127 страницах машинописного текста, состоит из введения, трех глав, обсуждения, выводов и списка литературы. Работа иллюстрирована 8 рисунками и схемами, 13 таблицами и 9 фотографиями. Список литературы включает 95 наименований, из них - 28 на русском языке.