Молекулярно-биологические механизмы воздействия биосурфактантов на фитопатогены и ризосферные микроорганизмы как основа для разработки средств защиты растений нового поколения.(Исследование влияния биосурфактантов на однодольные и двудольные растения в модельных системах с фитопатогенами. Разработка и уточнение технологии обработки растений биосурфактанами.Математическое моделирование механизма влияния биосурфактантов на фитопатогены различной природы. Обобщение результатов, полученных на молекулярном, организменном, популяционном и экосистемном уровне)

Объект исследования - микроорганизмы – потенциальные продуценты биосурфактантов, сами биосурфактанты и растения, инфицированные фитопатогенами. Цель исследования - получение, исследование структуры и физико-химических свойств, выявление механизмов воздействия ПАВ, выделяемых бактериями (биосурфактантов), на фитопатогены (их мембраны, выживаемость и активность), ризосферные микроорганизмы и «иммунный ответ» растений. Исследование проводилось в течение трех лет. Цель третьего года исследований - исследование влияния биосурфактантов на однодольные и двудольные растения в модельных системах с фитопатогенами; обобщение результатов, полученных на молекулярном, организменном, популяционном и экосистемном уровне и проведение моделирования для выявления механизма влияния биосурфактантов на фитопатогены различной природы, разработка и уточнение технологии обработки растений биосурфактантами. В задачи третьего года исследований входили: получение и очистка биосурфактантов двух классов: рамнолипиды и липопептиды; выявление и проверка причин влияния биосурфактантов на растения, инфицированные фитопатогенами: проведение моделирования для выявления механизмов влияния; обобщение полученных результатов; разработка и уточнение технологии обработки растений биосурфактантами. Проведена наработка биосурфактантов двух классов – липопептиды и рамнолипиды, продуцируемых штаммами Bacillus mojavensis P1709 и Pseudomonas putida PP021, соответственно. Проведено сравнение двух методов очистки сурфактантов после кислотного осаждения из культуральной жидкости: жидкостная экстракция и обратная экстракция. Дополнительно очищенные сурфактанты обладали более высокой способностью к эмульсификации. Было предположено несколько причин, по которым обработка растений, инфицированных фитопатогенами, биосурфактантами приводит к снижению уровня их заболеваемости. Для проверки каждой из причин были смоделированы такие условия экспериментов, в которых значимость каждой из этих причин можно было бы установить отдельно. Проведены: оценка влияния биосурфактантов двух классов на длину и биомассу здоровых растений (однодольные и двудольные); оценка влияния биосурфактантов двух классов на рост, биомассу и проявления заболеваний инфицированных растений; оценка влияния биосурфактантов двух классов на рост фитотопатогенов Fusarium oxysporum (FOX) и Phoma destructiva (PHOM) (радиальный рост на чашках Петри); оценка влияния биосурфактантов двух классов на физиологические свойства фитопатогенов (продукцию микотоксинов), наконец, проведена оценка влияния биосурфактантов на защитные свойства растений (синтез защитных белков и уровень активных форм кислорода). Определили влияния биосурфактантов на стимуляцию иммунного ответа растений - с помощью экспрессии гена, кодирующего защитный белок PR-1, а также на основании содержания активного кислорода в тканях растений. В случае обоих растений инфицирование фитопатогенами приводит к повышению относительной экспрессии гена PR-1. Обработка листьев биосурфактантами даже в низких концентрациях приводит к повышению экспрессии гена PR-1. Воздействие в виде инфицирования патогенами и обработки сурфактантами, независимо от вида патогена, сурфактанта и его концентрации приводит к повышению содержания активных форм кислорода в листьях. В наблюдаемом эффекте снижения ингибирования инфицированных фитопатогенами растений при обработке биосурфактами, значимыми являются все рассмотренные механизмы: стимуляция роста растения, прямое подавление фитопатогенов, супрессия активности фитопатогенов и стимуляция иммунного ответа растений. Проведены разработка и уточнение обработки растений биосурфактантами. Наиболее приемлемой для обработки листовой поверхности является концентрация 1000 мг*л-1 биосурфактанта, очищенного методом обратной экстракции. Нанесение следует проводить опрыскиванием по вегетации до полного смачивания листа. Нанесение достаточно проводить однократно за вегетационный сезон. Предпочтительной является превентивная обработка по вегетации (до появления признаков заболевания). Поставленные задачи решены в полном объеме.