Заразиха способна поджидать подсолнечник в почве около 20 лет, но «солнечный цветок» имеет мощный потенциал противодействия

Об этом пишут в своей статье ученые из Департамента органической химии Института Кадиса, Испания, в своей статье на портале MDPI.

«Подсолнечник (Helianthus annuus L.) - одна из важнейших сельскохозяйственных культур во многих регионах мира, таких как Россия, Украина, Аргентина и Румыния, являясь источником для производства растительного масла.

Подсолнечник славится высокой степенью адаптации, переживая засуху и другие неподходящие условия, благодаря глубоким корням, и поэтому возделывается в жарких полузасушливых климатических регионах.

Однако появление паразитической заразихи (Orobanche cumana Wallr.) в поле снижает рост и урожайность подсолнечника до 50%, так как культура вынуждена конкурировать за питательные ресурсы и воду с этим корневым паразитом.

Жизненный цикл заразихи начинается с химического сигнала от хозяина, который вызывает прорастание семян. Семена могут выжить в почве около 20 лет, прежде чем получат сигнал, чтобы распознать присутствие подсолнечника поблизости и успеть прорасти прежде, чем закончится запас питания.

Важнейшими стимуляторами прорастания семян паразитов считаются стриголактоны. Однако было обнаружено, что другие соединения также стимулируют прорастание семян паразитических растений. Например, сесквитерпеновые лактоны (STL) подсолнечника, такие как дегидрокостуслактон или костунолид, способны стимулировать прорастание семян O. Cumana.

Как только семена прорастут, они соединяются со своим хозяином через орган, называемый гаусториумом, и получают все необходимое. Затем паразитическое растение растет и цветет, и каждое дает тысячи семян, снова заражающих почву. Эти факторы - жизненный цикл, крошечный размер и большое количество семян - очень затрудняют борьбу с инфекцией.

Было предложено несколько стратегий борьбы с паразитическими растениями, включая биологический контроль, гербициды, выгонку для самоубийственного прорастания и ловушечные культуры.

Однако в случае подсолнечника наиболее эффективным, осуществимым, экономичным и экологически безопасным решением будет генетическая устойчивость.

Проблема в том, что использование устойчивых сортов, которые обычно являются моногенными по своей природе, сопровождается появлением новых, более вирулентных рас паразита, которые преодолевают существующие источники устойчивости. В 1980 году ученые описали пять устойчивых рас заразихи подсолнечника, а затем к ним добавились новые популяции заразихи, названные расами G и H. В настоящее время они присутствуют в Турции, Румынии, Болгарии и России.

Что касается генетической устойчивость подсолнечника к заразихе, она базируется на нескольких механизмах, прерывающих жизненный цикл паразита: нарушение предварительного прикрепления (снижение прорастания семян или развитие гаустория), предгаусториальный этап (предотвращение проникновения гаустория в корни) и постгаусториальный (как только гаусторий устанавливает сосудистые связи, хозяин убивает паразита).

Что касается механизмов предварительного прикрепления, фитоалексины были предложены как соединения, участвующие в механизмах устойчивости подсолнечника.

Кумарины, такие как скополетин, синтезируются подсолнечником при биотическом стрессе. В этом отношении количество скополетина в устойчивом подсолнечнике обнаружено вдвое больше, чем в чувствительном. Наравне со скополетином другое вещество – аяпин эффективно подавляло прорастание семян заразихи, ранее стимулированное в эксперименте. Более того, аяпин и скополетин вызывали некроз проросших семян в качестве контроля прикрепления.

Накопление и высокий уровень выведения этих кумаринов описан у резистентного подсолнечника в ответ на инфекцию заразихи.

В данной работе изучались разные стратегии защиты у разных сортов подсолнечника, предоставленных доктором Леонардо Веласко (Институт устойчивого сельского хозяйства (CSIC), Кордова, Испания), а именно восприимчивые сорта B117 и NR5 и устойчивые сорта BR4, P96, BR3, K96 и R96.

Также изучались выделяемые стимуляторы прорастания паразитарных растений. Костунолид и дегидрокостуслактон, а также гелиолактон и оробанхилацетат были идентифицированы во всех разновидностях.

Концентрации этих биокоммуникаторов явно не уменьшались в устойчивых разновидностях по сравнению с восприимчивыми разновидностями, а в некоторых случаях они были даже выше.

Например, устойчивый сорт BR4 выделял в два и три раза меньше гелиолактона, чем восприимчивые сорта NR5 и B117, соответственно. Это означает, что BR4 может снизить процент прорастания и, следовательно, заражения, чтобы защитить культуру от заразихи.

Костунолид, вещество, способствующее прорастанию растений-паразитов, было обнаружен в более низких концентрациях у устойчивых сортов, чем у восприимчивых сортов, и только устойчивый сорт P96 показал более высокую концентрацию (примерно вдвое больше), чем у восприимчивых сортов. Следовательно, устойчивые сорта могут использовать костунолид для снижения всхожести семян заразихи.

Однако есть одна разновидность (P96), которая производит намного больше костунолида, чем другие устойчивые разновидности, и даже больше, чем чувствительные. Это открытие указывает на то, что P96 использует другой механизм, чем другие устойчивые сорта, для предотвращения развития заразихи.

Таким образом, можно сделать вывод, что у устойчивых сортов существует разное поведение для предотвращения развития заразихи и что не все доступные стратегии используются».

(Источник: www.mdpi.com. Авторы: Карлос Риал, Роза М. Варела, Хосе М.Г. Молинильо, Сара Перальта, Франсиско А. Масиас).