АМИНОКИСЛОТНЫЙ СОСТАВ БЕЛКА В ЗДОРОВЫХ И ПОРАЖЕННЫХ ФИЛЛОКСЕРОЙ КОРНЯХ ВИНОГРАДА

7. И. СОКОЛОВСКАЯ

Всесоюзная научно-исследовательская противофиллоксерная станция, Одесса
В литературе имеются данные, в которых показана связь между устойчивостью растений к паразитам и особенностями белкового обмена в пораженных тканях.
Оканенко и Берштейн [1, 2] нашли, что в щелочной фракции белка раковых наростов картофеля появляются новые белки, которые характеризуются повышенным содержанием аспарагиновой и глутаминовой кислот, лизина, гистидина, аргинина, метионина п валина, а также повышенным содержанием неэкстра- гируемого «остаточного» белка. Эти же авторы [3] установили, что в раковых наростах и в здоровых клубнях картофеля содержится различное количество щелочерастворимого белка, а также аминного и общего азота. Липсиц [4, 5] показал, что в тканях ростков восприимчивых сортов картофеля проникновение и развитие возбудителя рака приводит к накоплению сульфгидриль- ных соединений и белковых тиоловых групп. Им также обнаружены большие различия в аминокислотном составе между белками, выделенными из здоровых клубней картофеля, и из наростов, вызванных раком, что, как указывает автор, является доказательством появления в раковых наростах новых белков. Но данным Рорингера [6], у растений пшеницы при поражении ржавчиной увеличивается концентрация свободных аминокислот, и на хроматограммах восприимчивого сорта появляются новые пятна, которые не были автором идентифицированы. Фаркаш и Кирай [7] установили, что заражение пшеницы ржавчиной стимулирует биосинтез глутамина в пораженных тканях, что, согласно утверждению авторов, способствует усилению дыхания и фосфорилирования.
Наши исследования [8] показали, что в тканях виноградных корешков, пораженных филлоксерой (корневых галлах), увеличивается содержание белка. У устойчивого сорта Рипария X Ру- пестрис 101-14 его содержание возрастает в 3 раза, при этом белки накапливаются в течение всего вегетационного периода, так как корневые галлы продолжают жить до осени и перезимовывают. У неустойчивого сорта Шасла содержание белков в корневых галлах возрастает примерно в 1,5 раза, но накопление его

8. Биохимические основы защиты растений

вскоре прекращается, так как корневые галлы погибают на 55 — 05-й день.
В связи с изложенным представляло большой интерес изучить аминокислотный состав белков в здоровых и пораженных филлоксерой корнях винограда. В опыт были взяты филлоксероустойчивый сорт Ринария X Рунестрис 101-14 н неустойчивый сорт Шасла. Анализу подвергались здоровые мочковатые корешки первичного строения (мочки) и образующиеся на них корневые галлы в возрасте 15 и 50 дней. Работы проводились в трехкратной повторности.
Наилучшее разделение аминокислот было получено на бумаге марки FN-II при помощи хроматоэлектрофореза по методу Пе- ресыпкина и Гоцуляк [9J.
Выделение белков из здоровых мочковатых корней и корневых галлов проводили по методу Фоудена, описанному в работе Пересыпкина и Гоцуляк [9]. Гидролиз белков проводили 6 н. НС1 в запаянных пробирках при температуре 100° С в течение 24 час. Кислоту брали из расчета 10 мл на 40 мг белка с до- бавлением нескольких миллиграммов хлорного олова. Гидролизат выпаривали, осадок растворяли в дистиллированной воде и снова выпаривали. Это повторяли дважды. Затем осадок растворяли в 2 « этилового спирта и доводили дистиллированной водой до 30 мл. Полученный раствор гидролизата пропускали через ионообменник КУ-1. Вымывание аминокислот проводили 4 н. NH4OH. Растворы аминокислот трижды выпаривали для удаления следов аммиака. Осадки растворяли в 1 мл 10%-ного изопропилового спирта. Эти растворы сохраняли в холодильнике. Гпд- ролизаты белка наносили на хроматограмму из такого расчета, чтобы нанесенному количеству гидролизата соответствовало 30 мг сырой ткани. Полученные хроматоэлектрофореграммы опрыскивали 0,2%-ным раствором нингидрина в водном ацетоне и оставляли в темном месте на сутки для проявления. Пятна вырезали и элюировали по методу Филипповича [10]. Измерение проводили на ФЭК-М с зеленым светофильтром, а пролин и ок- сипролин — с синим по шкале оптической плотности левого барабана. По наличию пятен на хроматоэлектрофореграммах и по оптической плотности их элюатов судили о качественном составе белков и соотношении аминокислот в динамике заболевания (табл. 1, 2).
Из данных, приведенных в табл. 1 и 2, видно, что в белках здоровых мочек как устойчивого к филлоксере сорта Рипа- рия X Рупестрпс 101-14, так и неустойчивого Шасла найдено 18 аминокислот. Судя по оптической плотности элюатов пятен, больших различий в содержании отдельных аминокислот в белках этих двух сортов не наблюдается. Цистеин, триптофан и ме- тпонин сильно разрушаются при кислотном гидролизе, и наличие пятен этих аминокислот на хроматоэлектрофореграммах говорит

Количество аминокислот в белках здоровых мочек и корневых галлов сорта РинарияХРупестрис 101-14 (в оптической плотности элюатов нятен на 80 .»гг сырой ткани)

Аминокислота	Здо- ровые мочки	х\О]ш0иЫ(^ галлы		Аминокислота	Здо ровые мочки	1\lt; gt; рНсЫлС галлы
		15- днев ные	1,0- днев- БЫС			15- днев- 11 ые	50- днев ные
Цистеин ....	0,011	0,010	0,010	Глутаминовая
Триптофан . . .	0,015	0,013	0,023	кислота ....	0,073	0,181	0,186
Метионин ....	0,006	0,020	0,028	Серин	0, і 33	0,264	0,321
Лизин	0,041	0,105	0,123	Глицин	0,094	0,213	0,259
Гистидин ....	0,047	0,159	0,212	Треонин ....	0,103	0,296	0,342
Аргинин ....	0,077	0,142	0,157	Аланин	0,162	0,353	0,437
Оксипролин . . .	0,007	0,005	0,005	Тирозин ....	0,028	0,078	0,087
Пролин	0,017	0,038	0,051	Валин	0,125	0,261	0,316
Аспарагиновая				Фенилаланин . .	0,041	0,116	0,144
кислота ....	0,123	0,282	0,315	Лейцин	0,150	0,286	0,300

о том, что они содержатся п исследуемых белках в больших ко- личестпах.
После укола филлоксеры на мочковатых корешках винограда образуются корневые галлы. Как видно из табл. 1, в корневых галлах филлоксероустойчивого сорта оптическая плотность элюатов пятен отдельных аминокислот (интенсивность окраски пятен) увеличивается неравномерно. В 15-дпевных корневых галлах у аргинина, пролпна, аспарагиновой кислоты, серина, глицина, аланина, валпна, лейцпна это увеличение происходит примерно в 2 раза, у лизина, глутаминовой кислоты, треонина, тирозина, фенилаланина — в 2,5 — 2,9 раза, у гистидина — в 3,4, у метионина — в 3,7 раза.

У цпстеина, триптофана и оксипролина наблюдается небольшое уменьшение. В 50-дневных корневых галлах происходит дальнейшее увеличение содержания аминокислот белка, о чем можно судить по усилению пнтенсивностн окраски пятен. Это увеличение, как видно из табл. 1, происходит по отдельным аминокислотам неравномерно, что свидетельствует об изменении их соотношения в белках корневых галлов. Аминокислоты же — цистеин, аргинин, оксипролин, аспарагиновая и глутаминовая кислоты п лейцин — остались без изменения по сравнению с 15-дневнымп корневыми галлами.
Из сказанного видно, что в пораженных филлоксерой тканях корней устойчивого сорта Рннарпя X Рупестрнс 101-14 биосинтез белков продолжается и в условиях неблагоприятного воздействия этого паразита. Установленные различия в соотношении аминокислот белков, выделенных из здоровых мочковатых корней винограда и корневых галлов, говорят о том, что в пораженных филлоксерой тканях образуются новые специфические белки и в больной ткани продолжается белковый обмен. Это, по-видимому, является одной из ведущих причин продолжения жизни корневых галлов, на которых филлоксера питается в течение вегетационного периода до тех пор, пока место ее укола не отделяется покровной тканью, образованной фпллогеном, возникающим в галловой ткани. Благодаря этому мочковатые корешки не гибнут и продолжают выполнять свои функции.
Таблица 2
Количество аминокислот в белках здоровых мочек и корневых галлов сорта Шасла (в оптической плотности элюатов на 30 мг сырой ткани)

Аминокислота	Здо ровые мочки	Корневые галлы		Аминокислота	Здо ровые мочки	Корневые галлы
		15- днев ные	I 50- 1 дневные			15- днев- ные	50- днев ные
Цистеин ....	0,011	0,005	Нет	Глутаминовая
Триптофан . . .	0,012	0,003	»	кислота ....	0,091	0,126	0,059
Метионин ....	0,011	0,003	»	Сррин	0,110	0,180	0,122
Лизин	0,096	0,103	0,050	Глицин	0,115	0,135	0,089
Гистидин ....	0,065	0,140	0,069	Треонин	0,140	0,261	0,093
Аргинин ....	0,105	0,142	0,108	Аланин	0,190	0,206	0,169
Оксипролин . . .	0,014	0,008	Нет	Тирозин ....	0,043	0,036	0,023
Пролин	0,015	0,021	0,003	Валин	0,100	0,155	0,145
Аспарагиновая				Фенилаланин . .	0,071	0,112	0,029
кислота ....	0,136	0,176	0,139	Лейцин	0,161	0,265	0,135

Из данных, приведенных в табл. 2, видно, что у неустойчивого к филлоксере сорта Шасла в корневых галлах в начале заболевания (на 15-й день) также наблюдается усиление интенсивности окраски пятен аминокислот на хроматоэлектрофоре- граммах. Усиление это гораздо меньше п более выровнено по отдельным аминокислотам, чем у устойчивого сорта. Несколько выделяются гистидин, треонин, в алии и фенилаланин. Для аминокислот цистеин, триптофан и метионпн, а также оксипролин наблюдается резкое ослабление интенсивности окраски их пятен на хроматоэлектрофореграммах на 15-й день образования корневых галлов. Таким образом, у неустойчивого к филлоксере сорта Шасла соотношение аминокислот в белках больной галловой ткани изменяется мало по сравнению со здоровой. В 50-дневных корневых галлах сорта Шасла (см. табл. 2) перед началом их отмирания наблюдается резкое снижение содержания всех аминокислот белка, о чем можно судить по ослабленню интепспв-
ности окраски пятен на хроматоэлектрофореграммах. Ьовсим отсутствует пятно цпстеина — аминокислоты, которая играет большую роль в образовании сульфидных связей в молекуле белка. Отсутствуют также пятна триптофана, метионина и оксипролина. Все это говорит о том, что в пораженных филлоксерой тканях корней сорта Шасла перестройка биосинтеза белка не происходит и в условиях неблагоприятного воздействия этого паразита белковый обмен прекращается. Это главная причина гибели корневых галлов, вместе с которыми отмирают и мочковатые корешкп.
Прекращение белкового обмена в корневых галлах неустойчивого к филлоксере сорта Шасла связано с нарушением обмена нуклеиновых кислот. Было показано (см. стр. 138), что в результате укола филлоксеры в мочковатых корешках сорта Шасла нарушается обмен нуклеиновых кислот. После некоторого подъема в начале заболевания в дальнейшем наблюдается резкое снижение синтеза РНК в корневых галлах. Напротив, с увеличением возраста корневых галлов филлоксероустойчивого сорта Рипа- рия X Рупестрнс 101-14 содержание РНК в них увеличивается. Из наших данных видно, что эти особенностп обмена РНК в корневых галлах устойчивого и неустойчивого сортов винограда находятся в прямой связи с особенностями белкового обмена.
Таким образом, устойчивость или неустойчивость сортов винограда к филлоксере определяется особенностями обмена нуклеиновых кислот и белков в клетках галловой ткани.
ЛИТЕРАТУРА

1. А. С. Оканенко, Б. И. Берштейн. Белки раковых наростов при заражении картофеля Synchytrium endobioticum. ¦—Докл. АН СССР 134 № 3, 1960.
2. А. С. Оканенко, Б. И. Берштейн. Особенности азотного и углеводного обмена картофеля при поражении его раком. Работы 1-й сессии Академии с.-х. наук УССР, 1959.
3. Б. И. Берштейн, А. С. Оканенко. Изучение особенностей превращения азотистых веществ и углеводов у здоровых и зараженных возбудителем рака картофеля. — В сб.: «Рак картофеля». Киев, пзд-во АН УССР, 1959.
4. Д. В. Липе и ц. Исследования по биохимии ракоустоичивости картофеля. — В сб.: «Биохимия плодов и овощей», № 7. М., Изд-во АН СССР, 1962.
5. Д. В. Л и и с и ц. Хроматоэлектрофоретические и иммунохимические исследования белков устойчивых и восприимчивых к раку сортов картофеля. — В сб.: «Биохимия плодов и овощей». М., изд-во «Натка», 1964.
6. R. Roh rin ge г. Untersuchung zur Biochemie von Weizenkeimpflanzen nach Infektion mit Puccinia graminis tritici. — Phytopathol. Z., 29, 1957.

7. L. Farkas. L. К i г а I y. Amide metobolism in wheat leaves infection with stem rust. — Plant Physiol., 14, 1961.
8. В. В. Зотов, Т. И. Соколовская. Количественные изменения белковых фракций в корнях винограда, пораженных филлоксерой. — В сб.: «Биохимия плодов и овощей», № 6. М., Изд-во АН СССР, 1961.
9. В. Ф. Пересыпкин, В. Д. Г о ц у л я к. Хроматоэлектрофоретическое определение аминокислот в листьях пшенпцы. — Докл. АН УССР, 10.

1961.

10. Ю. Б. Филиппович. Качественное определение аминокислот методом хроматографического разделения на бумаге.—Ученые записки МГПИ им. В. И. Ленина, 140, 1958.

Еще по теме АМИНОКИСЛОТНЫЙ СОСТАВ БЕЛКА В ЗДОРОВЫХ И ПОРАЖЕННЫХ ФИЛЛОКСЕРОЙ КОРНЯХ ВИНОГРАДА:

1. ИЗМЕНЕНИЕ КОЛИЧЕСТВЕННОГО СОДЕРЖАНИЯ РНК И ДНК В КОРНЯХ И ЛИСТЬЯХ ВИНОГРАДА, ПОРАЖЕННЫХ ФИЛЛОКСЕРОЙ
2. СУБЕРИН КАК ФАКТОР УСТОЙЧИВОСТИ ВИНОГРАДА К ФИЛЛОКСЕРЕ
3. 3.3 ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПОЧВЫ И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ЗДОРОВЬЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЖИВОТНЫХ
4. ТЕРМИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ ПОРАЖЕНИЯ
5. 5.7.2. ПОРАЖЕНИЕ КОРМОВ ОРГАНИЗМАМИ ЖИВОТНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
6. Биологическая защита винограда от вредителей и болезней
7. Биосинтез белка
8. Безотвальная обработка на страже здоровья
9. ПОЧВЕННЫЕ МИКРООРГАНИЗМЫИ ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА
10. 15.3. ФАКТОРЫ СРЕДЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ЗДОРОВЬЕ И ПРОДУКТИВНОСТЬ ПТИЦЫ
11. БОЛЕЗНИ ВИНОГРАДА И МЕРЫ БОРЬБЫ С НИМИ
12. РОЛЬ ЭФИРНЫХ МАСЕЛ В УСТОЙЧИВОСТИ ЛУКА К ПОРАЖЕНИЮ МИКРООРГАНИЗМАМИ
13. Белка