Действие широко применяемых инсектицидов против хлопковой совки на биосинтез некоторых активных соединений хлопчатника

Аннотация

Актуальность и востребованность темы диссертации. В мире исследование молекулярных механизмов резистентности растений к поражению насекомыми-вредителями и роли в этом процессе защитных соединений является важным направлением биоорганической химии, молекулярной биологии и биохимии растений. Защита урожая от насекомых-вредителей, патогенов, сорняков, бактериальных и вирусных заболеваний -перспективный путь повышения эффективности сельскохозяйственного производства и важная часть современной агрономии. В настоящее время интенсивное использование инсектицидов против хлопковой совки нередко приводит к вспышке популяции сосущих вредителей, таких как тля и паутинный клещ. Это объясняется тем, что обработка инсектицидами влияет на биосинтез питательных веществ -растворимых белков, аминокислот, сахаров; защитных ферментов, а также соединений терпеноидной природы, обеспечивающих защиту растения от биотических и абиотических факторов. Зарубежными учеными исследовано влияние инсектицидов дельтаметрин, циперметрин, фенвалерат на биохимические параметры хлопчатника. В связи с этим, комплексная оценка влияния инсектицидов, используемых в Узбекистане, на питательные вещества, метаболиты и ферменты, определяющие защитную систему, не вызывает сомнений актуальности задачи. В нашей республике предпринимаются комплексные меры по защите растений от насекомых-вредителей, что уже дало определенные результаты. В частности, определены эффективные концентрации препаратов от насекомых в зависимости от периода вегетации и других факторов. Следует отметить, что мировые потери хлопка от воздействия вредителей достигают 21-24%4, вследствие чего растения непременно обрабатываются инсектицидами. Рациональное использование инсектицидов диктует необходимость изучения влияния препаратов, используемых для сохранения урожая хлопка-сырца, на биохимические параметры растения хлопчатника. Третье направление стратегии развития Республики Узбекистан определяет задачи по «дальнейшему расширению инфраструктуры по хранению, транспортировке и сбыту сельскохозяйственной продукции, оказанию агрохимических, финансовых и других современных рыночных услуг». Для их выполнения определение влияния широко используемых инсектицидов на растения является адекватным и востребованным. Данное диссертационное исследование в определенной степени способствует решению задач, намеченных в Постановлении Президента Республики Узбекистан ПП-2640 от 24 октября 2017 года «О мерах по совершенствованию системы защиты растений и агрохимического обслуживания сельского хозяйства» и Указе Президента Республики Узбекистан УП-4947 от 7 февраля 2017 года «О стратегии действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан», а также в других нормативно-правовых документах, принятых в этой сфере. Целью исследования является установление роли вторичных метаболитов и защитных белков хлопчатника как индикаторов толерантности к абиотическим стрессам, разработка комплексной методологии оценки негативного влияния инсектицидов на устойчивость хлопчатника к сосущим вредителям - хлопковой тле и паутинному клещу. Научная новизна диссертационного исследования состоит в следующем: определено уменьшение количества антифидантных терпеноидных альдегидов при воздействии пиретроидов; выявлено изменение количества глутатиона и общих тиолов в листьях хлопчатника в равной степени после воздействия инсектицидов; доказано образование нового полипептида рибулоза-1,5-бисфосфат карбоксилазы (RuBisCo) в листьях хлопчатника после обработки препаратом суми-альфа и его частичная аминокислотная последовательность; доказано увеличение синтеза фактора элонгации и фруктозо-бисфосфат альдолазы в результате воздействия препарата суми-альфа, а также частичная аминокислотная последовательность изоформ ферментов. Заключение На основе проведенных исследований в рамках данной диссертации на тему «Действие широко применяемых инсектицидов против хлопковой совки на биосинтез некоторых активных соединений хлопчатника» представлены следующие выводы: 1. Изучена динамика накопления питательных веществ - растворимых сахаров и белков в листьях хлопчатника после обработки инсектицидами различных классов. Показано, что после обработки суми-альфа, циперметрин и аваунт содержание белков и сахаров достигает максимум на 10 и 13 день. 2. Методом ВЭЖХ проанализировано содержание госсипола, гелиоцидов Н1-Н4, гемигоссиполона и его метилового эфира в листьях хлопчатника, обработанных инсектицидами. Показано, что наибольшее уменьшение уровня терпеноидов по сравнению с контролем происходит на 7, 10, 13 дни после обработки. 3. Количество глутатиона, центрального соединения в нейтрализации реактивных кислородных соединений через цикл глутатион-аскорбат, уменьшалось после обработки суми-альфа и обработка карбофосом и ланнейтом привела к увеличению их количества. 4. Проведен in silico анализ хитиназ в геноме хлопчатника. Идентифицирована 41 хитиназа по аналогии с последовательностью генов Arabidopsis thaliana. Активность хитиназ после обработки суми-альфа почти вдвое понижена. 5. Определено, что репродуктивность паутинного клеща понижается после обработки с суми-альфа, карбофос и ланнейт. Снижается уровень вителина - белка, определяющего фертильность паутинного клеща. 6. Разработаны методические рекомендации по количественной оценке уровня вторичных метаболитов, определяющих устойчивость хлопчатника к сосущим вредителям в норме и после обработки инсектицидами. 7. Определяя частичную аминокислотную последовательность, показано формирование новой молекулы белка путем разрушения одной из изоформ RuBisCo в листьях хлопчатника обработанных с суми-альфа. 8. Установлено повышение экспрессии ферментов фактора элонгации EA1F и фруктозо-бисфосфат альдолазы после воздействия суми-альфа. Показаны частичные аминокислотные последовательности изоформ белков.