Белорусский изолят Sclerotinia sclerotiorum КК-1: факторы патогенности и чувствительность к гербициду глифосату

  • Елена Вячеславовна Кулик Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0003-4651-7497
  • Маргарита Александровна Шукшина Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
  • Анатолий Николаевич Евтушенков Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь
DOI: https://doi.org/10.33581/2521-1722-2020-3-54-69

Аннотация

Проанализированы рост мицелия, формирование склероциев, а также полигалактуроназная, a-амилазная и целлюлазная активность у белорусского изолята гриба Sclerotinia sclerotiorum КК-1, выделенного из инфицированной ткани корнеплода моркови (Daucus carota subsp. sativus). Установлено, что продукция полигалактуроназы индуцируется пектином и подвергается катаболитной репрессии. C использованием PDA-среды, содержащей индикаторный реактив бромфеноловый синий, выявлена секреция щавелевой кислоты, которая является значимым фактором патогенности гриба. Показано, что глифосат (коммерческий аналог – «Торнадо»), добавленный в среду культивирования в минимальной из используемых доз (200 мг/л), вызывал существенное ингибирование как роста мицелия, так и формирования склероциев. Установлено, что продукция a-амилазы и целлюлазы, в отличие от синтеза полигалактуроназы, ингибируется глифосатом.

Биографии авторов

Елена Вячеславовна Кулик, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

кандидат биологических наук; заведующий научно-исследовательской лабораторией трансгенных растений кафедры молекулярной биологии биологического факультета

Маргарита Александровна Шукшина, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

студентка биологического факультета. Научный руководитель – Е. В. Кулик

Анатолий Николаевич Евтушенков, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

доктор биологических наук, профессор; заведующий кафедрой молекулярной биологии биологического факультета

Литература

  1. Boland GJ, Hall R. Index of plant hosts of Sclerotinia sclerotiorum. Canadian Journal of Plant Pathology. 1994;16(2):93–108. DOI: 10.1080/07060669409500766.
  2. Bell JN, Ryder TB, Wingate VP, Bailey JA, Lamb CJ. Differential accumulation of plant defense gene transcripts in a comparable and an incomparable plant-pathogen interaction. Molecular and Cellular Biology. 1986;6(5):1615–1623. DOI: 10.1128/mcb.6.5.1615.
  3. Liang Y, Strelkov SE, Kav NNV. The proteome of liquid sclerotial exudates from Sclerotinia sclerotiorum. Journal of Proteome Research. 2010;9(6):3290–3298. DOI: 10.1021/pr900942w.
  4. Godoy G, Steadman JR, Dickman MB, Dam R. Use of mutants to demonstrate the role of oxalic acid in pathogenicity of Sclerotinia sclerotiorum on Phaseolus vulgaris. Physiological and Molecular Plant Pathology. 1990;37(3):179–191. DOI: 10.1016/0885- 5765(90)90010-U.
  5. Li R, Rimmer R, Buchwaldt L, Sharpe AG, Seguin-Swartz G, Hegedus DD. Interaction of Sclerotinia sclerotiorum with Brassica napus: сloning and characterization of endo- and exo-polygalacturonases expressed during saprophytic and parasitic modes. Fungal Genetics and Biology. 2004;41(8):754–765. DOI: 10.1016/j.fgb.2004.03.002.
  6. Bashi ZD, Rimmer SR, Khachatourians GG, Hegedus DD. Brassica napus polygalacturonase inhibitor proteins inhibit Sclerotinia sclerotiorum polygalacturonase enzymatic and necrotizing activities and delay symptoms in transgenic plants. Canadian Journal of Microbiology. 2013;59(2):79–86. DOI: 10.1139/cjm-2012-0352.
  7. Asoufi H, Hameed KM, Mahasneh A. The cellulase and pectinase activities associated with the virulence of indigenous Sclerotinia sclerotiorum isolates in Jordan Valley. The Plant Pathology Journal. 2007;23(4):233–238. DOI: 10.5423/PPJ.2007.23.4.233.
  8. Yajima W, Kav NN. The proteome of the phytopathogenic fungus Sclerotinia sclerotiorum. Proteomics. 2006;6(22):5995–6007. DOI: 10.1002/pmic.200600424.
  9. Oliveira MB, Barbosa SC, Petrofeza S. Comparative in vitro and in planta analyses of extracellular enzymes secreted by the pathogenic fungus Sclerotinia sclerotiorum. Genetics and Molecular Research. 2013;12(2):1796–1807. DOI: 10.4238/2013.June.6.3.
  10. Ellouze O, Mejri M, Smaali I, Limam F, Marzouki MN. Induction, properties and application of xylanase activity from Sclerotinia sclerotiorum S2 fungus. Journal of Food Biochemistry. 2007;31(1):96–107. DOI: 10.1111/j.1745-4514.2007.00101.x.
  11. Abdelmalek IB, Urdaci MC, Ali MB, Denayrolles M, Chaignepain S, Limam F, et al. Structural investigation and homology modeling studies of native and truncated forms of alpha-amylases from Sclerotinia sclerotiorum. Journal of Microbiology and Biotechnology. 2009;19(11):1306–1318. DOI: 10.4014/jmb.0903.3013.
  12. Iulek J, Franco OL, Silva M, Slivinski CT, Bloch CJr, Rigden DJ, et al. Purification, biochemical characterisation and partial primary structure of a new alpha-amylase inhibitor from Secale cereal (rye). The International Journal of Biochemistry and Cell Biology. 2000;32(11–12):1195–1204. DOI: 10.1016/s1357-2725(00)00053-4.
  13. Kassaby FY, Hepworth G. Phytophthora cinnamomi: effects of herbicide sonradial growth, sporangial production, inoculum potential and root disease in Pinus radiate. Soil Biology and Biochemistry. 1987;19(4):437–441. DOI: 10.1016/0038-0717(87)90035-6.
  14. Harris D, Grossbard E. Effects of the herbicides gramoxone W and roundup on Septorianodorum. Transactions of the British Mycological Society. 1979;73(1):27–33. DOI: 10.1016/S0007-1536(79)80068-6.
  15. Anderson JA, Kolmer JA. Rust control in glyphosate tolerant wheat following the application of the herbicide glyphosate. Plant Disease. 2005;89(11):1136–1142. DOI: 10.1094/PD-89-1136.
  16. Feng PCC, Baley J, ClintonWP, Bunkers GJ, Alibhai MF, Paulitz TC, et al. Glyphosate inhibits rust diseases in glyphosate-resistant wheat and soybean. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2005;102(48):17290–17295. DOI: 10.1073/pnas.0508873102.
  17. Westerhuis D, Vawdrey LL, Piper R. An in vitro study into the effect of glyphosate on Sclerotium rolfsii. Australasian Plant Disease Notes. 2007;2(1):23–24. DOI: 10.1071/DN07010.
  18. Attanayake RN, Carter PA, Jiang D, Del Río-Mendoza L, Chen W. Sclerotinia sclerotiorum populations infecting canola from China and the United States are genetically and phenotypically distinct. Phytopathology. 2013;103(7):750–761. DOI: 10.1094/PHYTO-07-12-0159-R.
  19. Miller GL. Use of dinitrosalicylic acid reagent for determination of reducing sugar. Analytical Chemistry. 1959;31(3):426–428. DOI: 10.1021/ac60147a030.
  20. Dawson R, Elliot D, Elliot U, Dzhons M. Spravochnik biokhimika [Biochemist’s handbook]. Drutsa VL, Koroleva VN, translators. Мoscow: Mir; 1991. 544 p. Russian.
  21. Naher N, Shamsi S, Rawshan Ali MD, Nahar MS, Bashar MA. Interrelation of oxalic acid formation with pathogenecity of Sclerotinia sclerotiorim (Lib.) de Bary causing white mold disease of mustard. Bangladesh Journal of Botany. 2017;46(3):963–970.
  22. Favaron F, Sella L, D’Ovidio R. Relationships among endo-polygalacturonase, oxalate, pH, and plant polygalacturonaseinhibiting protein (PGIP) in the interaction between Sclerotinia sclerotiorum and soybean. Molecular Plant-Microbe Interactions. 2004;17(12):1402–1409. DOI: 10.1094/mpmi.2004.17.12.1402.
  23. Fraissinet-Tachet L, Fevre M. Regulation by galacturonic acid of pectinolytic enzyme production by Sclerotinia sclerotiorum. Current Microbiology. 1996;33(1):49–53. DOI: 10.1007/s002849900073.
  24. Riou C, Fraissinet-Tachet L, Freyssinet G, Fèvre M. Secretion of pectic isoenzymes by Sclerotinia sclerotiorum. FEMS Microbiology Letters. 1992;91(3):231–237. DOI: 10.1111/J.1574-6968.1992.TB05214.X.
Опубликован
2020-12-31
Ключевые слова: Sclerotinia sclerotiorum, формирование склероциев, полигалактуроназная активность, α-амилазная активность, целлюлазная активность, глифосат
Как цитировать
Кулик, Е. В., Шукшина, М. А., & Евтушенков, А. Н. (2020). Белорусский изолят Sclerotinia sclerotiorum КК-1: факторы патогенности и чувствительность к гербициду глифосату. Экспериментальная биология и биотехнология, 3, 54-63. https://doi.org/10.33581/2521-1722-2020-3-54-69
Выпуск
№ 3 (2020): Журнал Белорусского государственного университета. Биология
Раздел
Клеточная биология и физиология

Copyright (c) 2020 Журнал Белорусского государственного университета. Биология

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).