уют на вирусное поражение? Возможно, основной причиной является изменение синтеза предшественников фенольных соединений, метаболизм которых для вирозных растений практически не изучен. Этот факт усугубляется еще и тем, что не выяснены пути изменения обмена фенолов в самом начале инфекционного процесса, в первые часы после заражения. Для растений, пораженных вирусной инфекцией, вопрос об участии фенолов в защитном механизме требует дальнейших исследований.

4.5. БЕНЗОЙНАЯ КИСЛОТА ПРИ ЗАРАЖЕНИИ

Изучая изменения активности пероксидазы при развитии и течении защитных процессов, необходимо знать и содержание ее индивидуальных субстратов. Накопленные к настоящему времени данные по общему содержанию фенольных соединений в растениях, зараженных вирусами, не полные и часто несопоставимы для обсуждения.

Методом газожидкостной хроматографии (ГЖХ) проведено изучение количественного содержания отдельных фенольных соединений в растениях табака сорта Ксанти нк. Исследуемые пробы для ГЖХ готовили по стандарным методикам. Исследования проводили на газожидкостном хроматографе японского производства марки «G-5A» фирмы Shimadzu. При сравнительном анализе экстрактов из листьев здоровых и вироз-иых (ВТМ) растений было испытано 20 различных субстратов. Оказалось, что наиболее интересные данные получены для /i-оксибензойной кислоты. Ее присутствие в листьях исследуемых растений подтверждено методом хромато-масс-спектроскопии (ГЖ масс-спектрометр марки 9000 S ЛКБ, Швеция). Содержание этой кислоты в листьях, обладающих ви-русиндуцированной системной устойчивостью, было значительно выше, чем в контроле (табл. 5). Так, в листьях инфицированных растений на 5-й день после заражения бензойной кислоты было почти в 2 раза больше, чем в листьях здоровых растений. В нижних листьях тех же растений количество бензойной кислоты было в 4 раза выше по сравнению с контрольными листьями.

Такое изменение в синтезе этой кислоты в зараженном растении вызывает определенный интерес. Через 7 дней после заражения в верхних, растущих листьях исследуемых растений содержание бензойной кислоты было также значительно выше, чем в здоровых листьях. В верхних листьях, обладающих вирусиндуцированной системной устойчивостью, в 2 раза повышается активность анионных изоэнзимов фермента пероксидазы [Андреева, 1981] и параллельно с этим в 1,8—2,9 раза возрастает содержание /i-оксибензойной кислоты. Бензойная кислота является фито-алексином и, следовательно, вполне может быть индуктором деятельности пероксидазы. Повышенное содержание бензойной кислоты в верхних листьях растений табака, инокулированных ВТМ, должно быть связано

52

Таблица 5

Содержание бензойной кислоты (в %) в здоровых и зараженных ВТМ

листьях табака сорта Ксанти нк

День после заражения Растения 5-й 7-й 5-й

Верхние Нижние

Инфицированные 16,2 28,8 8,0

Здоровые (контроль) 8,9 9,9 2,0

Инфицированные/Здоровые 1,8 2,9 4,0

с деятельностью анионных изоэнзимов фермента, так как одно соединение является субстратом, а другое катализирует его окисление. И оба эти соединения, очевидно, активны в физиологическом процессе, тесно связанном с проявлением приобретенной устойчивости.

Бензойная кислота обладает фуигицидным действием [Brown, Swinburne, 1971]. Так, Хармс [Harms, 1984] установил, что на 5-й день после заражения грибной инфекцией идет синтез de novo оксибен-зойных и оксикоричных кислот, обусловленный увеличением активности фенилаланин-аммиак-лиазы. В составе оксибензойных кислот преобладали феруловая и и-кумаровая кислоты, содержание которых составляло 180% от контроля. Синтез бензойной кислоты идет через шикимовую кислоту или в результате р-окисления соответствующих коричных кислот [Запрометов, 1974]. Автор пишет, что и-оксибензойиая кислота на 30— 50% стимулирует синтез белковых молекул. Установлено также, что обработка тканей бензойной и коричной кислотами приводит к сильному снижению мембранного потенциала [Glass, Dunlop, 1974]. Это подтверждает взаимосвязанный метаболизм бензойной и коричной кислот.

Рядом авторов было выяснено, что бензойная и полиакриловая кислоты могут индуцировать образование интерферонов у животных и так называемых e-белков, найденных вокруг локальных некрозов у растений, зараженных вирусами [Gianinazzi et al., 1980; Matsuoka, Ohashi, 1984, 1986]. Известно, что ткани, окружающие некроз, проявляют сильное инги-бирующее действие на вирусы; накапливаясь в значительных количествах, и-оксибензойная кислота может быть индуктором устойчивости [White, 1979].

Установленное нами увеличение содержания и-оксибензойной кислоты, как в нижних инфицированных листьях, так и в верхних, где отсутствуют вирусные частицы, свидетельствует об активной функции этого соединения в метаболизме инфицированных растений табака.

53

ГЛАВА V

ПЕРОКСИДАЗЫ РАСТЕНИЙ КАРТОФЕЛЯ И ДУРМАНА

5.1. АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

Изменения, происходящие в клетках растений, при нарушении метаболизма захватывают все центры метаболической активности, включая митохондрии, пластиды, рибосомы и ядерный аппарат. Как в органел-лах, так и в цитоплазме наиболее значительным изменениям подвергаются ферменты, и в частности пероксидаза, активность и спектр которой меняются под действием биологических и небиологических агентов. Так, при обработке растений батата этиленом активность фермента возрастает в листьях и запасающих органах [Hidemasa, 1970; Shannon et al., 1971]. Повышается активность пероксидазы в листьях фасоли, обработанных 0,15 М раствором пипеколиновой кислоты [Dezsi et al., 1971].

Изменения физиологического состояния растений также приводят к повышению активности пероксидазы [Roberts, 1969; Borris, 1972]. В ответ на воздействие солями отмечены как активация фермента, так и качественные изменения в спектре белков [Чиркова и др., 1973; Молоков й др., 1973], а также показано, что при недостатке кислорода увеличивается интенсивность работы фермента и существенно меняется состав анодных изоэнзимов. Приводятся данные о значительном увеличении пероксидазной активности при водном дефиците. Обезвоживание сопровождается не только повышением активности пероксидазы цитоплазмы и хлоропластов, но и изменением их изоферментного состава [Алексеева, Рамазанова, 1973а, б]. Под влиянием низких температур в листьях озимой ржи возрастает активность фермента и наиболее активными оказываются анодные фракции [Сулейманов и др., 1972]. Авторы связывают активацию оксидазной функции пероксидазы с важной ролью этого фермента в аэробном дыхании озимых культур в зимнее время. Отмечено повышение активности фермента и при механических повреждениях [Андреева, Воронова, 1980, 1981], при поранении клубней батата [Kawashima et al., 1963], ткани листьев фасоли [Konig, Nienhaus, 1970], при срезании листьев табака и ячменя [Lazar, Farkas, 1970].

Активность фермента меняется также в процессе естественного старения. Изучая изменчивость изоферментов, в том числе пероксидазы, в покоящихся, прорастающих и «стареющих» тканях картофеля, В. Яаска и В. Яаска [1971] установили, что на электрофореграммах «стареющих» тканей первыми выявляются и оказываются наиболее интенсивными быстро движущиеся к аноду изоэнзимы. Новацкий и Хемптом [Nova-cky, Hampton, 1968], определив в растениях табака 5 быстро и 4 медленно движущихся изоэнзима пероксидазы, обнаружили, что при старении как в целых листьях, так и в листовых дисках повышалась активность в группе быстро движущихся изоформ. У «стареющих» интактных листьев табака и ячменя также обнаружено увеличение активности пероксидазы

54

[Lazar, Farkas, 1970]. E. В. Будилова с соавт. [1971] отмечают, что активность пероксидазы в старых, погруженных в воду листьях кубышки всегда выше, чем в молодых. Практически все сколько-нибудь существенные воздействия извне и внутренние нарушения метаболизма растения сопровождаются изменением активности или изоферментного спектра пероксидазы.

5.2. ПОВЫШЕНИЕ АКТИВНОСТИ ФЕРМЕНТА ПРИ ГРИБНОЙ И ВИРУСНОЙ ИНФЕКЦИИ

О влиянии грибной, бактериальной и вирусной инфекций на изменение активности пероксидазы сообщается в целом ряде работ [Лу-ковникова и др., 1969; Рубин, 1966, 1969; Klusak, 1970; Но, Waever, 1970; Grzelinska, 1970; Hofferek, Wolfgang, 1975; Sridhar, 1978; Hammer-schmidt et al., 1982; Groza, Olteanu, 1982; Reuveni, Bothma, 1985]. При этом следует отметить, что грибы и бактерии имеют собственные ферментные системы, подвижность их изоэнзимов может быть сходной с электрофоретической подвижностью ферментов хозяина. Так, Едрева [Edreva, 1972], исследуя состав изоэнзимов пероксидазы Peronospora tabacina и ее хозяина Nicotiana tabacum, установила, что все 10 изопероксидаз паразита имеют такую же или очень близкую электро-форетическую подвижность, как и изоэнзимы пероксидазы табака.

Различные по устойчивости сорта растений по-разному реагируют на инфекцию. Резкое повышение оксидазной активности пероксидазы в зараженных тканях устойчивого сорта капусты приводит к накоплению в них продуктов окисления флороглюцина, которые обладают четко выраженным фунгицидным действием и поэтому создают на пути инфекции химический барьер. Однако в тканях неустойчивого сорта такого ответа на инфекцию не наблюдалось [Аксенова и др., 1971]. В листьях разных сортов пшеницы, устойчивых и восприимчивых к стеблевой ржавчине, при заражении повышается активность и изменяется спектр пероксидазы [Seevers et al., 1971]. Особенно значительно активируются изоэнзимы, занимающие 5, 6, 9 и 10-е положение после разделения в полиакриламид-ном геле. Активность изопероксидаз устойчивых сортов была много выше, чем неустойчивых. Так, например, активность 9-го изоэнзима пероксидазы устойчивого сорта возрастала после заражения на 300%, тогда как восприимчивого— лишь на 50%.

Повышение активности пероксидазы при грибной и бактериальной инфекции, по мнению некоторых исследователей, есть следствие повреждения и деградации инфицированных клеток, и коррелирует оно со степенью проявления симптомов заболевания [Novacky, Hampton, 1968; Рубин и др.