РОЛЬ ПИТАНИЯ В БИОХИМИЧЕСКОЙ ИЗМЕНЧИВОСТИ РАС ФИТОФТОРЫ КАРТОФЕЛЯ

Т. В. СТЕПАНОВА

Всесоюзный институт защиты растений, Ленинград

Для успешной борьбы с фитофторой картофеля необходимо изучать не только физиолого-биохимическне свойства восприимчивых н устойчивых к фитофторе сортов, но и хорошо знать биохимическую изменчивость самого гриба — возбудителя болезни.

Основной целью наших работ является изучение физиологобиохимических показателей фитофторы, отражающих степень ее паразитической активности.

В работах ряда авторов имеются сведения о наличии связи между патогенностью и питанием грибов. Вопросы же питания фитофторы в литературе освещены весьма бедно. Для решения хотя бы небольшой части этой проблемы мы пытались выяснить влияние роли питания на агрессивность различных рас фитофторы в связи с ее биохимической изменчивостью.

Исходя из огромной значимости ферментов в жизнедеятельности клетки, мы определяли ферментативную активность аскор- бпноксидазы и каталазы в исходном материале.

По данным Б. А. Рубина, аскорбиноксидаза играет исключительно важную роль в ферментативном аппарате фитофторы.

Снижение паразитической активности фитофторы, наблюдаемое после длительного выращивания культуры на искусственных питательных средах, восстанавливается при генерировании ее на зеленых частях растений. Это усиление агрессивности коррелирует с заметным увеличением активности окислительных ферментов мицелия гриба. Так, ферментативная активность аскорбнн- оксидазы в мицелии четырех различных по агрессивности рас фитофторы увеличилась на 20—70%, а каталазы в 1,5—2 раза.

Такое же восстановление паразитических свойств может происходить и при генерировании рас фитофторы на клубнях картофеля. Причем в мицелии этих рас активность окислительных ферментов увеличивалась на 25—40%.

Но следует отметить, что выращивание рас на клубнях не приводит к такой резкой активации ферментативной деятельности, как на зеленых листьях соответствующих сортов картофеля.

Анализ мицелия рас фитофторы, взятых с листьев растений, и рас, длительно культивируемых на искусственных питательных средах, показал, что ферментативная активность окспдаз первых на 60—90% выше.

Развитие фитофторы в природных условиях на живых тканях картофеля привело к выработке определенного типа обмена веществ, а перевод на искусственную питательную среду, видимо, изменяет ход ряда процессов, и эти изменения в первую очередь отражаются на ферментативном аппарате гриба.

Расы фитофторы, различные по патогенностп, при генерировании на зеленых листьях и клубнях картофеля в мицелии содержали различное количество аминокислоты триптофана. А именно, в мицелии агрессивных рас (1, 3, 4; 1, 3; 1, 4) количество триптофана снижалось на 8—10%, а в мицелии малоагрессивной расы (0) его содержание оставалось без изменения, либо повышалось на 5—7%, причем большее снижение у агрессивных рас произошло после генерирования па устойчивых сортах картофеля.

Сравнительное определение триптофана в мицелии рас, выделенных из полевых растений и культивируемых па искусственных питательных средах, показало, что у последних количество аминокислот было на 20—30% выше. Меньшие количества триптофана в мицелии рас полевых растений сопровождались и их пониженной агрессивностью сравнительно с расами, культивируемыми па искусственных средах.

На основании изложенного можно сказать, что замеченная нами прежде тенденция к накоплению меньших количеств триптофана в мицелии агрессивных рас фитофторы сохраняется. По-видимому, изменение агрессивности рас этого паразита связано с биохимическими превращениями, в которых участвует триптофан.

При анализе зеленых листьев 32 сортов картофеля не было обнаружено коррелятивной зависимости между содержанием в них триптофана и степенью устойчивости картофеля к фитофторе. Колебания в содержании этой аминокислоты среди устойчивых сортов картофеля были настолько велики, что перекрывали различия между устойчивыми и восприимчивыми сортами.

Изучение качественного состава общих аминокислот, т. е. свободных п входящих в состав белка, мы проводили методом хро- матоэлектрофореза.

Сопоставление хроматоэлектрофореграмм трех изучаемых нами рас фитофторы различной степени агрессивности (2, 4; 1 и 0) показало, что качественный аминокислотный состав их оказался очень сходным.

Было идентифицировано 18 аминокислот, одинаковых для изучаемых рас. К их числу относятся: аспарагиновая и глутаминовая кислоты, треонин, серин, глицин, аланины (а + |3); лизин,

                                                                                    пмпптттттт гтГ)Лтттттт тт»-»'\/'-чглт»тт ггпттлтл г?л О ТТ р о "Г ттчи              ПТ1 ТТ "Т О ТТ П —

1 ИСТИД1Ш, ар! нппи , 41{Ьм1и1, ^ при ОН Г1. J р.! ни» м|/lt;111. btt.ll» 11,

НИН, пзолепцпн, леЙЦПИ И цистеин.

Отличия состояли в появлении на хроматоолектрофореграм- мах отдельных аминокислот, характерных для определенной расы, и нерасшифрованных пятен, расположенных неодинаково у различных рас фитофторы, а также в величине и интенсивности пятен идентифицированных аминокислот.

На основании изложенного выше можно сказать, что аминокислотный состав исследованных трех рас фитофторы наряду с большим сходством имеет и определенные различия.

Наблюдениями было установлено, что рост и развитие отличающихся по агрессивности рас фитофторы на одних и тех же питательных средах идет неодинаково. На органических и синтетических средах менее агрессивная раса 0 отставала в развитии и давала меньший прирост сухой массы в один и тот же срок. Особенно четко эти различия между расами проявились при культивировании фитофторы па бедных питательными веществами синтетических средах: агрессивные расы показали лучшую приспособляемость к неблагоприятным условиям; как правило, они давали накопление сухого вещества в 1,5—2 раза больше, чем малоагрессивные.

На органической среде разница в накоплении сухого вещества между агрессивными и малоагрессивными расами несколько сглаживается, но все же достигает 20—40%.

Между расами также существуют различия и по потреблению сахаров на питательных средах. Агрессивные расы фитофторы (1, 3, 4; 1, 4) в большей степени способны использовать сахара (редуцирующие, сахарозу), чем малоагрессивные. Например, раса 0 использовала для своего роста в 3 раза меньше моносахаров, чем агрессивная раса 1, 3, 4.

То же относится и к сумме сахаров. Причем лучшее потребление сахаров расами фитофторы сопровождается и большим приростом сухого вещества.

Различные источники углеводного питания по-разному влияют на развитие рас фитофторы. При глюкозном питании у них выравниваются различия в накоплении сухой массы. При использовании же более сложных углеводов, например декстрина, накопление сухого вещества было выше у агрессивных рас (1, 3, 4 и 2, 4). Таким образом, последние при своем развитии значительно в лучшей степени способны использовать углеводы, чем малоагрессивиые.

В потреблении азота различными по агрессивности расами фитофторы не удалось установить какой-либо закономерности. Сопоставляя по содержанию азота состав питательных сред и

развитие па них фитофторы, можно сказать, что азот не является лимитирующим для нее фактором. Она способна развиваться при самых ничтожных количествах азота, присутствующего в качестве примесей.

Сравнительное изучение различных источников азота показало, что фитофтора в большей степени способна использовать нитратную форму азота, чем аммиачную.

Очень важным элементом для роста и развития фитофторы является кальций. Наличие его в питательной среде обеспечивало лучший рост гриба, причем меньшую чувствительность к недостатку кальция обнаружили агрессивные расы.

На основе изложенного можно сказать, что культура фитофторы очень чувствительно реагирует на изменение состава питательных сред и различные по агрессивности расы предъявляют к ней неодинаковые требования.

Раса 0, характеризующаяся способностью поражать меньшее количество сортов картофеля, на всех изучаемых нами питательных средах отставала в развитии, хуже потребляла углеводы и накапливала меньшие количества сухой массы по сравнению с более агрессивными расами 1, 3, 4 и 1, 4, способными поражать больший круг сортов, в том числе и многие устойчивые. Агрессивные расы обладают как бы большими возможностями в своем развитии в самых различных условиях. И, видимо, не случайно, что в последние годы в связи с селекцией устойчивых сортов раса 0 стала вытесняться у нас в стране расами 1, 3, 4; 1, 4; 3, 4, и 1. По частоте встречаемости раса 0 составляла в 1962 г. около 8%, а в 1963 г. — около 2,5% состава популяции фитофторы в природе.

Таким образом, с изменением условий выращивания фитофторы меняются ее биохимические показатели, коррелирующие с изменением агрессивности.

Биохимические исследования, проведенные нами, позволяют прийти к выводу, что расы фитофторы являются организмами с нестойкими паразитическими свойствами. В зависимости от условий питания агрессивные расы могут до такой степени ослаблять свою паразитическую активность, что могут превращаться в совершенно сапрофитные формы.

Значение этого явления, как нам кажется, должно представлять большой интерес для практической борьбы с фитофторой картофеля.