Смугаста мозаїка пшениці (Wheat streak mosaic virus) в природних умовах і в трансформованому середовищі

Проведені дослідження показали, що репродукція вірусу смугастої мозаїки пшениці знаходиться на високому рівні в ярих і озимих форм Triticum aestivum L. у природних агроценозах протягом вегетаційного періоду і зменшується в умовах трансформованого середовища (при кліностатуванні). Підтвердженням “зникнення” вірусу в рослинах, тобто інгібування його репродукції є продуктивність пшениці сорту Апогей. Нами вперше отриманий урожай пшениці в умовах модельованої мікрогравітації (82 доби кліностатування). Результати показують, що в нерухомих варіантах середня маса однієї рослини знижується на 33 % при вірусній інфекції в контейнерах і на 39 % без контейнера. ВСМП- кліностататовані рослини, у яких було відмічено інгібування репродукції вірусу, мали підвищену продуктивність. Відзначається оздоровлення рослин при кліностатуванні. Продуктивність (маса зерна однієї рослини) підвищилася на 34%, а сира маса листків і стебел на 44% при (R=1,6) у порівнянні c ВСМП-інфікованими нерухомими рослинами. Ці результати підтверджують теорію, відповідно до якої чим вище рівень організації біологічних об'єктів, тим більше механізмів включається в процес адаптації рослин до стресових факторів [Хочачка, Сомеро, 1977, 1988]. Таким чином, кліностатування пригнічує процеси репродукції вірусу і може використовуватися в біотехнологіях одержання безвірусного рослинного матеріалу.

ВИСНОВКИ

1. Проведено багаторічний моніторинг ураженості посівів пшениці вірусними інфекціями в 12 областях України. Виявлено шість основних вірусів, які інфікують зернові культури: ВСМП (Wheat streak mosaic virus ), ВМП(“Російська мозаїка пшениці”, Triticum mosaic virus Zachurilo et Sitnikova), ВЖКЯ (Barley yellow dwarf virus), ВСМКБ (Brome streak mosaic virus), ВМКБ (Bromegrass mosaic virus ), ВШМЯ (Barley stripе mosaic virus). Встановлено, що найбільш розповсюдженим і шкодочинним є вірус смугастої мозаїки пшениці (ВСМП).

2. Виділено і детально досліджено полтавський ізолят ВСМП. За морфологічними, біологічними, серологічними, фізико-хімічними та молекулярно-біологічними властивостями виділений ізолят ідентифіковано як вірус смугастої мозаїки пшениці (рід Tritimovirus, родина Potyviridae).

3. Розроблена ефективна методика очищення ВСМП, яка забезпечує досить високий вихід вірусу (до 13 мг/кг) і чистоту препарату (Е₂₆₀/Е₂₈₀ = 1,37).

4. Отримана специфічна антисироватка до ВСМП (з титром 1/10240) і розроблена тест-система для діагностики вірусу імунологічними методами (ТІФА, імунофлуоресценція).

5. З'ясовано особливості впливу ВСМП на структурну організацію клітин та клітинних органел пшениці, які мають діагностичне значення: некротичні ланцюжки в клітинах обкладки провідних пучків, локалізація везикулярних структур в міжклітинному просторі, спіралеподібне скупчення рибосом.

6. Встановлено, що основною реакцією фотосинтетичної системи рослин пшениці на вірусну інфекцію є зниження фотохімічної активності хлоропластів, а також зменшення вмісту хлорофілів і каротиноїдів.

7. Показано, що дихальний коефіцієнт може слугувати одним із критеріїв оцінки вірусостійкості сортів пшениці до вірусних інфекцій. У стійких сортів інтенсивність дихання за киснем підвищується, а дихальний коефіцієнт знижується.

8. Виявлено зменшення коефіцієнту індукції флуоресценції та збільшення часу напівспаду індукційної кривої в рослинах пшениці, інфікованих ВСМП, що свідчить про зменшення інтенсивності електронно-транспортних процесів, інгібування фотосинтетичних реакцій.

9. Встановлено суттєві відмінності в електропровідності листків пшениці на ранніх і пізніх стадіях вірусної інфекції. На ранніх стадіях електропровідність зменшується, а на пізніх збільшується (зменшення проникності клітин для струму і вірусу).

10. Виявлено зростання ентропії поляризованого лазерного випромінювання при прямому куті розсіяння ( = 10) на інфікованих листках пшениці. Це явище може бути використане для ранньої діагностики ураження рослин.

11. Показана можливість зменшення шкодочинності вірусних хвороб пшениці шляхом обробки рослин мікроелементами та рістрегулюючими препаратами. В польових і вегетаційних дослідах ступінь ураженості рослин зменшується (до 57%), в результаті чого збільшується приріст уражайності (до 7 ц/га), маса сухої речовини (до 25 %), вміст сирого протеїну (до 2,4 %) та клейковини (до 4,5 %).

12. Запропоновано вдосконалену схему і виготовлено кліностат “Цикл-2”, який дає змогу реалізувати декілька варіантів переорієнтації повздовжньої осі рослин відносно вектора прискорення сили земного тяжіння. Розроблено технології культивування рослин пшениці і дослідження інфекційного процесу за умов трансформованого середовища в кліностаті.

13.З'ясовано, що кліностатування пригнічує репродукцію ВСМП, а також призводить до звільнення рослин від вірусної інфекції, що може бути використане в біотехнологіях отримання безвірусного матеріалу.

СПИСОК РОБІТ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Бойко А.Л. Мищенко Л.Т., Баришевский А. Н., Глуздеев В.Г., Гейко Н.И., Краснюков А.Т., Бублик П.И. Рекомендации по диагностике вирусных болезней озимой пшеницы и мерам борьбы с ними в условиях УССР // К., Урожай. - 1990. - 25 с. Здобувач здійснювала моніторинг (аналіз, узагальнення, розробка рекомендацій) і підготовка публікації. Спільно проводили обговорення польових досліджень.

2. Міщенко Л. Т., Бойко А. Л. Вірус смугастої мозаїки пшениці в Україні // Доповіді Національної академії наук України. - 2004. - №2. - С. 176-180. Здобувач узагальнила результати моніторингових досліджень, виділила вірус смугастої пшениці та дослідила його властивості. Спільно обговорено результати.

3. Mishchenko L.T., Reschetnyk G.V., Silayeva A.M., Boyko A.L. Ways of the improvement in a virus resistance of winter wheat plants // Plant Science. - Bulgaria. - 1994. - 31. №7/10. - P. 67-70. Здобувач, на основі проведених моніторингових досліджень, запропонувала ідею, розробила методи підвищення стійкості озимої пшениці до вірусних інфекцій. Брала активну і основну участь в проведенні експериментів. Аналіз отриманих результатів обговорено разом із співавторами.

4. Boyko A.L., Spaar D., Polishchuk V.P., Mishchenko L.T., et. аl. The exploration of rhabdoviruses infecting agricultural plants in conditions of the Ukraine // Arch. Phytopath. Pflanz. - 1995. - Vol. 30. - P. 85-90. Здобувач особисто проводила моніторинг, діагностику вірусу мозаїки пшениці та дослідження його властивостей електронно-мікроскопічними методами. Спільно обговорено результати.

5. Решетник Г.В., Мищенко Л.Т., Бойко А.Л., Колесник Л.В. Виявлення вірусу смугастої мозаїки пшениці в деяких областях України // Мікробіол. журн. - 1996. - Т.58. - №2. - С.39-45. Здобувач здійснювала моніторинг (аналіз, узагальнення), виділення та ідентифікацію вірусу. Спільно обговорено результати.

6. Бойко А.Л., Силаєва А.М., Міщенко Л.Т., Решетник Г.В. Особливості ультраструктурної організації клітин мезофілу озимої пшениці за умов вірусної інфекції // Цитологія і генетика. - 1997. - Т. 31, № 5. - С. 71-79. Здобувач запланувала дослідження та брала участь у виконанні експериментальної частини. Обговорення отриманих результатів та написання статті здійснено у співавторстві.

7. Mishchenko L.T., Silayeva A.М. Effect of Clinostating on Physiological and Biochemical Characteristics of Wheat Plants Infected by the Streak Mosaic Virus of Wheat (SMVW) // Horticulture vegetable Growing (Lithnania). - 1998. - Vol. 17(3). P. 386-394. Здобувач запланувала і поставила досліди, отримала і проаналізувала експериментальні дані. Підготувала матеріали для написання статті. Обговорення результатів проведено у співавторстві.

8. Міщенко Л.Т., Бойко А.Л., Чернюк С.О. Вплив кліностатування на показники серологічного аналізу вірусу смугастої мозаїки в рослинах Triticum aestivum L. // Біополімери і клітина. - 1999. - Т.15. - №4. - С. 319 -323. Здобувачу належить ідея, постановка та керівництво експериментом по дослідженню властивостей вірусу смугастої мозаїки пшениці в трансформованому середовищі методом імуноферментного аналізу. Спільно з іншими авторами обговорено результати і підготовлено статтю до друку.

9. Решетник Г.В., Мищенко Л.Т., Силаєва А.М. Экологический мониторинг распространенности вирусных инфекций пшеницы и пути повышения адаптационного потенциала растений // Бюлетень Інституту сільськогосподарської мікробіології. - Чернігів. - 2000, №7. - С. 63-65. Здобувач здійснювала моніторинг, постановку вегетаційних досліджень по вивченню регуляторів росту рослин для підвищення адаптаційного потенціалу пшениці, підготувала матеріали до опублікування. За участю співавторів проаналізовано результати.

10. Міщенко Л.Т., Бойко А.Л. Фізіолого-біохімічні реакції рослин пшениці на вірусну інфекцію // Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. - 2002. - №36-37.-С. 75-78. Здобувачем визначено ідею роботи, заплановано та виконано експериментальну частину досліджень, підготовлено статтю до друку. Висновки зроблено у співавторстві.

11. Міщенко Л.Т. Вплив кліностатування і вірусної інфекції на вміст хімічних елементів в рослинах пшениці // Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. - 2002. - №38. - С. 51-54.

12. Mishchenko L.T. Influence Of Simulated Microgravity on Physiological Reactions in Healthy and Virus Infected Wheat Plants of Different Varieties // Journal of Gravitational Physiology. - 2002. - Vol. 9 (1). - P. 225-226.

13. Мищенко Л.Т. Влияние моделированной микрогравитации на ростовые процессы и фотосинтетический аппарат растений Triticum aestivum L., инфицированных вирусом полосатой мозаики пшеницы // Космічна наука і технологія. - 2002. - Т. 8, №5/6. - С. 66-70.

14. Mishchenko L.T. Dynamic of the WSMV Reproduction In The Apogee Wheat Variety Under Simulated Microgravity Conditions. Journal of Gravitational Physiology. - 2003. - Vol. 10(1). - P. 27-28.

15. Mishchenko L.T., Kitaev O.I., Mishchenko I.A., Yanishevska G.S. Clinostation influence on microspectral parameters of fluorescence in Healthy and virus infected Apogee wheat variety leaves // Journal of Gravitational Physiology. - 2003. - Vol. 10(1). - P. 31-32. Здобувач запланувала і виконала експериментальну частину вірусологічних досліджень та відбір зразків для флуоресцентного аналізу. Колективно обговорено мікроспектральні характеристики та підготовлено матеріали до друку.

16. Мищенко Л.Т., Кюне Т., Мищенко И.А., Бойко А. Л. Инфекционный процесс вируса полосатой мозаики (ВПМП) в клиностатированых растениях пшеницы Апогей // Космічна наука і технологія. - 2003. - 9. № 5/6. - С.211-215. Ідея роботи, літературний огляд та проведення експерименту належить здобувачу. Висновки зроблено колективно.

17. Mishchenko LT, Savenkov SN, Oberemok EA. Detection of changes in the structure of healthy and virus-infected leaves of Apogee variety wheat in simulated microgravity using the laser vector tomography // Preprint, 54-th International IAF/IAA/AIAA, Bremen, Germany (IAC-03-G.P.11). - 2003. - 11 p. Ідея роботи, літературний огляд та проведення досліджень з вірусінфікованими рослинами в умовах кліностатування належить здобувачу. Аналіз даних, отриманих методом лазерної Мюллер-поляриметрії та підготовку статті до друку зроблено колективно.

18. Міщенко Л.Т., Савенков С.М., Оберемок Є.А. Розсіювання поляризованого лазерного випромінювання здоровими та вірусінфікованими листками пшениці сорту Апогей за умов модельованої мікрогравітації // Космічна наука і технологія. - 2004. - № 1.- С. 91-98. Здобувачу належить ідея експерименту, проведення кліностатування здорових та ВСМП-інфікованих рослин пшениці, відбір зразків для Мюллер-поляриметричних досліджень. Аналіз даних поляриметрії та підготовку статті до друку виконано колективно.

19. Міщенко Л.Т. Топографія клітинних некрозів в листках пшениці, уражених вірусом смугастої мозаїки // Український ботанічний журнал. - 2004. - Т. 61,№1. - С. 119-123.

20. Міщенко Л.Т. Вірусні інфекції та підвищення стійкості до них рослин пшениці // Вісник аграрної науки. - 2004. - № 2. - С. 19-22.

21. Бойко А.Л., Міщенко Л.Т.,Філенко О.М.,Чоловський С.М., Пінчук Н.І. Уражуваність озимої пшениці вірусом жовтої карликовості ячменю // Вісник аграрної науки. - 2004. - №4. - С. 25-30. Здобувачем виявлено вірус жовтої карликовості ячменю в польових зразках озимої пшениці методом імунофлуоресценції. Аналіз результатів та написання статті виконано колективно.

22. Міщенко Л.Т., Сілаєва А.М. Фізіолого-біохімічні процеси у здорових та вірусінфікованих рослин пшениці (Tritiсum aestivum L.) при кліностатуванні // Збірник “Онтогенез рослин в природному та трансформованому середовищі”. - Львів. Сполом. -1998. - С. 223-224. Здобувачу належить ідея роботи, нею отримано і проаналізовано експериментальні дані. Спільно з співавтором обговорено результати і підготовлено матеріали до друку.

23. Міщенко Л.Т. Вплив вірусних інфекцій на метаболічні процеси в рослинах пшениці (Triticum aestivum L.) різних сортів // Збірник, присвячений пам'яті професора С.І. Лебедєва. “Приемы повышения урожайности растений: от продуктивности фотосинтеза к современным биотехнологиям”. - 2003. - С. 101-105.

24. Силаєва А.М., Міщенко Л.Т., Пилипенко В.Г. Вплив біотичних стресів на метаболічні процеси та продуктивність рослин // Збірник, присвячений пам'яті професора С.І. Лебедєва. “Приемы повышения урожайности растений: от продуктивности фотосинтеза к современным биотехнологиям”. - 2003. - С.96-100. Здобувачем виконано експериментальну частину по впливу вірусу смугастої мозаїки пшениці на метаболізм клітини озимої пшениці. Аналіз результатів та підготовку статті до друку виконано колективно.

25. Mishchenko L.T. Researches of adaptating healthy and virus infected wheat plants from different geographical origin to conditions of clinorotation // Habitation 2003. - Vol. 9. - Number 3/4 - P. 111- 112.

26. Бойко А.Л., Мищенко Л.Т., Литвинов Г.С., Гейко Н.И. Свойства вирусов и вирусные болезни пшеницы в различных экологических зонах Украины // Сб. Вирусология - народному хазяйству. - К. - 1987. - С. 24.

27. Бойко А.Л., Мищенко Л.Т., Тайкова Н.В., Ромашов С.А. Яцковская Л.И., Барышевский О.Н. Идентификация вирусов озимой пшеницы с помощью электронной микроскопии // Материалы VI Всесоюзного симпозиума “Ультраструктура растений”. - Киев. - 1988. - С. 235.

28. Бойко А.Л., Мищенко Л.Т., Литвинов Г.С., Сорокина И.А. Борьба с вирусными болезнями - резерв повышения продуктивности агроценозов озимой пшеницы // “Ресурсосберегающие технологии в с.х. производстве”. - Волгоград. - 1988. - с. 88-90.

29. Бойко А.Л., Мищенко Л.Т., Литвинов Г.С., Барышевский О.Н. Диагностика вирусных болезней озимой пшеницы и меры борьбы с ними // Экспонат ВДНХ УССР. - К. - 1988.- 2 с.

30. Бойко А.Л., Мищенко Л.Т., Горшкова Л.Т., Болезни озимой пшеницы, вызываемые вирусами в различных экологических условиях УССР // Экологические проблемы земледелия. - Камянец-Подольский. - 1990.- С. 43 - 44.

31. Бойко А.Л., Мищенко Л.Т., Моисеенко Б.Н., Савчук Н.Т., Пластун И.Н. Использование микроэлементов против вирусных инфекций на озимой пшенице // Биологическая роль микроэлементов и их применение в с.х. и медицине. - Самарканд, 1990. - С. 126-127.

32. Бойко А.Л., Мищенко Л.Т., Силаева А.М., Плющ Т.Я. Электронномикроскопические исследования поражённых вирусными инфекциями листьев озимой пшеницы, выращенной в полевых условиях УССР // Труды Всесоюзн. конф. “Микробиологические и биологические основы интенсификации растениевод. и кормопроизводства”. - Алма-Ата, 1990.- С. 67-69.

33. Бойко А.Л., Мищенко Л.Т., Силаева А.М., Плющ Т.Я. Реакция клеток мезофилла пшеницы на вирусную инфекцию // Материалы ІІІ Всес. симп. “Клеточные механизмы адаптации” “Цитология”. - №5, 1991. - С. 91.

34. Мищенко Л.Т., Силаева А.М., Плющ Т.Я., Литвак Ш.Й., Бойко А.Л. Ультраструктурная цитопатология растений озимой пшеницы при вирусной инфекции // Материалы Международной конф., посвящённой 100-летию открытия вирусов Д.И. Ивановским. - Ростов-на-Дону, 1992. - С. 36-38.

35. Богдан І.К., Бойко А.Л. Міщенко Л.Т., Решетник Г.В. Особливості дихання листків пшениці при вірусних інфекціях // Матеріали ІІ з'їзду Українського товариства фізіологів рослин. - Київ. - 1993. - 16-17.

36. Бойко А.Л., Міщенко Л.Т., Силаєва А.М., Колесник Л.В., Решетник Г.В. Особливості ідентифікації вірусів, які уражують озиму пшеницю в польових умовах // Тези доповідей міжнародної конференції “Сучасні методи досліджень в агрономії”, Умань, червень, 1993. - С. 117 -118.

37. Бойко А.Л., Мищенко Л.Т., Силаева А.М., Решетник Г.В., Муж Г.В. Действие экологических факторов природных биоценозов и закрытого грунта на структурную организацию клетки растений, инфицированых вирусами // Материалы Радиобиологического съезда, Пущино, Киев, 1993. - С. 187.

38. Mishchenko L.T., Reshetnyk G.V., Boiko A.L. Cell resistant mechanisms of winter wheat plants to viruses // Fundamental and applied problems in phytovirology. - Abstr.: Internat. Conf., 22-26 May, 1994, Yalta, Ukraine, Crimea. - 1994.- P. 41.

39. Mishchenko L.T., Reshetnyk G.V., Boiko A.L. Ways of the improvement on a virus resistance of winter wheat plants // Fundamental and applied problems in phytovirology. - Abstr.: Internat. Conf., 22-26 may, 1994, Yalta, Ukraine, Crimea. - 1994. - P. 42.

40. Решетник Г.В., Мищенко Л.Т., Савчук Н.Т., Бойко А.Л. Применение биологически активных веществ для защиты озимой пшеницы от вирусной инфекции // Материалы Междунар. науч.-практ. конф., 12-16 сент., 1994 г., Одесса. - Одесса. - Книга II., 1994. - С. 220-221.

41. Л. Т. Міщенко, А. М. Силаєва, Г. В. Решетник, П. Г. Дульнєв, О. М. Новосьолов. Екзогенне регулювання стійкості озимої пшениці до вірусної інфекції // Микробиологический журнал. - 1994. - Т. 56. - № 5. - С. 92.

42. Mishchenko L.T., Boiko A.L., Silayeva A.M. The biochemical and ultrastructural aspects of a winter wheat resistance to viruses // European Journal of Plant Pathology. - 1995. - P. 82.

43. Boyko A. L., Spaar D., Mischenko L. T., Polischuk V. P., Senchugova N. A. Investigations on phytopathogenic rhabdoviruses in the Ukraine // Int. Symp. “75 Years of phytopatological and resistance research at Aschersleben”. - Aschersleben, Germany, 12-16 June, 1995. - P. 5.

44. Mishchenko L.T., Boiko A.L., Silayeva A.M. Effect of simulated microgravity on the virus-infected wheat plants // 31^st Scientific Assembly of COSPAR 14 - 21 July 1996. - Р. 693.

45. ., Mishchenko L., Silayeva A., Boyko A. The investigation of winter wheat viruses and protective measures in reference to Ukraine // Proceedings of the international conference “Protection of Cereal Crops Against Harmful Organisms”. Kromeriz, Czech Republic, 1997. - Р. 223-224.

46. Boyko A.L., Mishchenko L.Т., Silayeva A.M., Chernyuk S.O., Yanishevska G.S. Effects of clinostating on photochemical reactions in virus-infected wheat plants // II International Conference “Bioresourses and Viruses”. Kyiv 1998. - Р. 201.

47. L. Mishchenko, A.Silayeva, A.Boyko. Diagnostics of Winter Wheat Virus infections cell resistance mechanisms // VIII Conference on Virus Diseases of Gramineae in Europe, Goslar. - 1998. - Р. 25.

48. Міщенко Л.Т. Діагностика вірусів озимої пшениці і дослідження механізмів стійкості рослин Triticum aestivum L // Матеріали першої Міжнародної конференції “Наука і освіта 98”, Дніпропетровськ, 1998. - т. 1. - С. 8.

49. L.T.Mishchenko, A.M. Silayeva, G.V. Reshetnick, I.M. Plastun. Viral Diseases of Grain Crops Transmitted by Arthropods // VII International Plant Virus epidemiology symposium. Almeriа, Spain, 1999. - Р. 165-166.

50. Мищенко Л.Т., Силаева А.М. Адаптация здоровых и вирусинфициро-ванных растений пшеницы к условиям клиностатирования // Международная конференция “Физиология растений - наука ІІІ тысячелетия” IV съезд общества физиологов растений России. Москва, 1999. - С. 232.

51. Mishchenko L.T. Wheat streak mosaic virus reproduction in the plants of Triticum aestivum L. as affected by simulated microgravitation // Materials 21^st Annual International Gravitational Physiology Meeting 3-8 April, Nagoya, Japan, 2000. - Р. 94.

52. Mishchenko L.T., Silayeva A.М. Regulation of adaptive potential of virus-infected Winter Wheat // Plant Physiology and Biochemistry. Budapest, V 38 - Suppl. - 2000. - P. 228.

53. Boyko A. L., Mischenko L. T. Phytoviruses and virus-infected plants (wheat) under microgravity // Космічна наука і технологія. - 2000. - Том 6. - № 4. - С. 110.

54. Міщенко Л.Т., Силаєва А.М., Бойко А.Л. Дослідження хімічного складу здорових та вірусінфікованих рослин пшениці за умов моделювання мікро гравітації // "Біоресурси та віруси", 2001 р., Київ, Фітосоціоцентр, 2001. - С. 87.

55. Міщенко Л.Т., Філенко О.М., Кучинова Т.В., Орловська Г.М. Застосування рістрегулюючих препаратів для підвищення вірусостійкості рослин пшениці // "Біоресурси та віруси", 2001р., Київ, Фітосоціоцентр, 2001. - С. 88.

56. Чоловський С.М., Пінчук Н.І., Міщенко Л.Т. Вплив строків сівби на розвиток злакових попелиць та ураженість озимої пшениці вірусом жовтої карликовості ячменю // "Біоресурси та віруси", 2001 р., Київ, Фітосоціоцентр, 2001. - С. 104.

57. Mishchenko L.Т. Content of Nutrient elements in Healthy and virus - infected wheat plants as affected by simulated Microgravity // Materials 22^nd Annual International gravitational Physiology Meeting, 22-27 April, Budapest, Hungary, 2001.- P. 96.

58. Mishchenko L.T., Silayeva A.M., Tokarchuk L.V., Boyko A.L. Ways to increase virus resistance of wheat in integrated system of plant protection in Ukraine.VIIIth International Plant Virus Epidemiology Symposium, Aschersleben, Germany, 2002. - Р. 28.

59. Mishchenko L., Boyko A.L. Influence of simulated microgravitation on growth processes into the photosynthetic apparatus of plants Triticum aestivum L., infected with wheat streak mosaic virus.VIIIth International Plant Virus Epidemiology Symposium, Aschersleben, Germany, 2002. - Р. 29.

60. Mishchenko L.T. and Silayeva A.M. Wheat streak mosaic virus in winter wheat fields of Ukraine and cell mechanisms of virus resistance , VIIIth International Plant Virus Epidemiology Symposium, Aschersleben, Germany, 2002. - Р. 30.

61. Mishchenko L.T. Physiological Condition of Healthy And Virus-Infected Wheat Plants Of Various Geographic Origin As Influenced By Simulated Microgravity. The 23rd Annual International Gravitational Physiology Meeting and 8th European Symposium on Life Sciences Research in Space “Life in Space for Life on Earth” (Karolinska Institute, Stockholm, Sweden), 2002. - Р.307-308.

62. Mishchenko L.T., Kuchinova T.V. Physiological Condition of Healthy and Virus-Infected Wheat Plants of Various Geographic Origin as Influenced by Simulated Microgravity // 12 Конференция по космической биологии и авиакосмической медицине. - 10 - 14 июня 2002 г., Москва, Россия. - 2002. - P. 522-524.

63. Mishchenko L.T., Silaeva A.M., Mishchenko I.A., Boyko A.L. Clinostating effects on biochemical characteristics and productivity of healthy and virus-infected wheat plants of superdwarf Apogee Variety. 34th COSPAR Scientific Assembly, Houston, Texas, USA, 2002.- 680р.

64. Мищенко Л.Т. Влияние моделированной микрогравитации на ростовые процессы и фотосинтетический аппарат растений Triticum aestivum L., инфицированных вирусом полосатой мозаики пшеницы. // Українська конференція з перспективних космічних досліджень, Кацивелі, Крим, 2002. - С. 148.

65. A.M. Sylayeva, L.T. Mishchenko, O.I. Kytayev, I.A. Mishchenko. Influence of Simulated Microgravity on the Photosynthetic Apparatus of Healthy and Virus-Infected Wheat Plants // 13-th FESPP Congress, 2002. - Р. 693.

66. Mishchenko L.T. Dynamic of the WSMV Reproduction In The Apogee Wheat Variety Under Simulated Microgravity Conditions. // 24th Annual International Society for Gravitational Physiology Meeting, Santa Monica, California May 4-9, 2003. - P. 74.

67. Mishchenko L.T., Kitaev O.I., Mishchenko I.A., Yanishevska G.S. Clinostation influence on microspectral parameters of fluorescence in Healthy and virus infected apogee wheat variety leaves. // 24th Annual International Society for Gravitational Physiology Meeting, Santa Monica, California 4-9 May, 2003.- P.75

68. Mishchenko L.T., Lebedinets N. M., Mishchenko І.А. Influence of Simulated Microgravity on Resistance of Collectivna and Apogee Variety to Wheat Streak Mosaic Virus. //54-th International Astronautical Congress - Bremen, Germany, September 29 - October 3, 2003. - Р.78.

69. Mishchenko L.T. Savenkov S. N., Oberemok Y. A. Detection of changes in the structure of healthy and virus-infected leaves of apogee variety wheat in simulated microgravity using the laser vector tomography. //54-th International Astronautical Congress - Bremen, Germany, September 29 - October 3, 2003. - Р. 79.

70. Mishchenko L.T., Savenkov S. N. Mishchenko I.A. Dispersion of polarizing laser radiation by leaves of superdwarf wheat apogee variety conditions of simulated microgravity. //International Conference Photopolarimetry In Remote Sensing. Yalta, Ukraine, 2003. - Р. 63.

71. Мищенко Л. Т. Исследования стойкости здоровых и вирусинфицирован- ных растений пшеницы Апогей к условиям моделированной микрогравитации // Организм и окружающая среда: адаптация к экстремальным условиям. Космическая биология и авиакосмическая медицина. - Материалы конференции (3-5 ноября, Москва). Посвящается 40-летию Института медико-биологических проблем - ведущего научного учреждения России по проблемам космической биологии и медицины. - М.: 2003. - С. 229-231.

72. Мищенко Л.Т., Кюне Т., Мищенко И.А., Бойко А. Л. Инфекционный процесс вируса полосатой мозаики пшеницы (ВПМП) в растениях пшеницы сорта Апогей при разных условиях клиностатирования // Третья Украинская конференция по перспективным космическим исследованиям, Кацивели, Крым, 2003. - С.83.

АНОТАЦІЯ

Міщенко Л.Т. Смугаста мозаїка пшениці (Wheat streak mosaic virus) в природних умовах і в трансформованому середовищі. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеню доктора біологічних наук за спеціальністю 03.00.06 вірусологія. Київський національний університет імені Тараса Шеченка, Київ, 2004.

Робота присвячена вивченню властивостей вірусу смугастої мозаїки пшениці і його взаємовідносин з рослиною-хазяїном в природному і трансформованому середовищі (в умовах модельованої мікрогравітації).

Результати моніторингу ураженості посівів пшениці вірусними інфекціями, зокрема, виявлені найбільш розповсюджені і шкодочинні віруси, а також впроваджені практичні рекомендації щодо вибору сортів, строків сівби, розміщення посівів, агротехнічних заходів та підвищення адаптаційного потенціалу рослин представляють інтерес як науково обгрунтована основа для планування раціонального розміщення посівів та інтегрованих систем захисту пшениці від вірусного ураження.

Методами індикаторного аналізу, світлової та електронної мікроскопії, імунофлуоресценції, імуноферментного аналізу, диск-електрофорезу, зворотньої полімеразної ланцюгової реакції, атомно-абсорбційної спектроскопії, індукції флуоресценції та повної лазерної Мюллер-поляриметрії всебічно досліджені властивості ВСМП, а також його взаємовідносини з рослиною-хазяїном в природному і трансформованому середовищі.

Вперше доведено, що за морфологічними, біологічними, фізико-хімічними та молекулярно-генетичними властивостями виділенний полтавський ізолят вірусу відноситься до роду Tritimovirus родини Potyviridae і має спорідненість з другою підгрупою північно-американських ізолятів ВСМП.

Отримані нові експериментальні дані про суттєвий вплив модельованої мікрогравітації на ріст, розвиток і фізіолого-біохімічні процеси рослин пшениці та перебіг вірусної інфекції, зокрема, звільнення рослин від вірусу за умов тривалого кліностатування, започатковують новий напрямок вірусологічних досліджень космічна фітовірусологія, а також нову біотехнологію отримання безвірусного матеріалу.

Ключові слова: вірус смугастої мозаїки пшениці, фітовіруси, пшениця, агроекологічний моніторинг, ультраструктура, фотосинтез, адаптаційний потенціал, мікроелементи, рістрегулюючі речовини, бездеградаційні методи, повна лазерна Мюллер-поляриметрія, трансформоване середовище, кліностат, модельована мікрогравітація, космічна фітовірусологія.

АННОТАЦИЯ

Мищенко Л.Т. Полосатая мозаика пшеницы (Wheat streak mosaic virus) в природных условиях и в трансформированой среде. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора биологических наук за специальностью 03.00.06 вирусология. Киевский национальный университет имени Тараса Шеченко, Киев, 2004.

Работа посвящена изучению свойств вируса полосатой мозаики пшеницы и его взаимоотношений с растением-хозяином в природных условиях и трансформированой среде (в условиях моделированой микрогравитации).

Результаты мониторинга пораженности посевов пшеницы вирусными инфекциями, в частности, выявлены наиболее распространенные и вредоносные вирусы, а также внедрены практические рекомендации относительно выбора сортов, сроков сева, размещения посевов, агротехнических мероприятий и повышения адаптационного потенциала растений представляют интерес как научно обоснованная основа для планирования рационального размещения посевов и интегрированных систем защиты пшеницы от вирусного поражения.

Методами агроэкологического мониторинга, индикаторного анализа, световой и электронной микроскопии, иммунофлуоресценции, иммуноферментного анализа, диск-електрофореза, обратной полимеразной цепной реакции, атомно-абсорбционной спектроскопии, индукции флуоресценции, електропроводности и полной лазерной Мюллер-поляриметрии всесторонне исследованы свойства ВПМП, а также его взаимоотношения с растением-хозяином в природной и трансформированой среде.

Показано, что за морфологическими, биологическими, физико-химическими и молекулярно-генетическими свойствами выделенный полтавский изолят вируса относится к роду Tritimovirus семейства Potyviridae и имеет родство со второй подгруппой северно-американских изолятов ВПМП.

Полученные новые экспериментальные данные о существенном влиянии клиностатирования на морфогенез, рост, развитие растений и протекание в них вирусной инфекции, в частности, освобождение растений от вируса при условиях длительного клиностатирования, открывают новое направление вирусологических исследований космическая фитовирусология, а также новую биотехнологию получения безвирусного материала.

Ключевые слова: вирус полосатой мозаики пшеницы, фитовирусы, пшеница, агроэкологический мониторинг, ультраструктура, фотосинтез, адаптационный потенциал, микроэлементы, рострегулирующие вещества, бездеградационные методы, полная лазерная Мюллер-поляриметрия, трансформированная среда, клиностат, моделированная микрогравитация, космическая фитовирусология.

SUMMARY

Mishchenko L. T. Wheat Streak Mosaic Virus under Natural Conditions and in Transformed Environment.

A Manuscript.

A Thesis for the degree of a Doctor of Biological Sciences in Speciality 03.00.06.- Virology. Taras Shevhenko Kyiv National University. Kyiv 2004.

The work is devoted to the studies of the nature end properties of wheat streak mosaic virus and its interactions with a host plant in natural and transformed (simulated microgravity) environments.

A long-term monitoring of viral infection in wheat fields in 12 regions of Ukraine has been carried out . Six essential viruses infecting wheat and others grain crops have been detected: Wheat streak mosaic virus (WSMV), “Russian wheat mosaic” (RWMV, Triticum mosaic virus Zachurilo et Sitnikova), Barley yellow dwarf virus (BYDV), Brome streak mosaic virus (BrSMV), Bromegrass mosaic virus (BMV), and Barley stripe mosaic virus (BSMV).

Wheat streak mosaic virus (WSMV) has been found the most widespread and damageful.

Monitoring of viral disease development in wheat detected the most widespread and damageful viruses and allowed to develop the most proper practices of variety, planting date, and technology selection as well as crop stand formation to increase the adaptive potential of plants.

Monitoring results proved of great importance as a basis for planning and rational placement of crops and integrated systems of wheat protection against viral diseases.

The methods of the agroecological monitoring, indicator analysis, light and electron microscopy, immunofluorescence, enzyme-linked immunoassay, disc-electrophoresis, RT-PCR, atomic-absortion spectroscopy, fluorescence induction and complete laser Mueller-polarimetry were employed for the comprehensive investigations of the WSMV properties and its interactions with the host plant in the natural and transformed environment.

Poltawa isolate of wheat streak mosaic virus has been identified. It has been shown that by morphological, biological, physico-chemical and molecular-genetic properties, the Poltawa isolate of the virus belongs to the genus Tritimoviruses of the Potyviridae family and has a relation with the second sub-group of North-American WSMV isolates.

The peculiarities of WSMV effects have been elucidated on the cell structural organization and cell organeles of wheat, which are of diagnostic importance such as necrotic chains in the cells of leaf vein facing, vesicular structure localization in the extracellular space, and the spiral-like accumulation of ribosomes.

It was found out that the basic reaction of the photosynthetic wheat plant system on viral infection was the reduction of the photochemical activity of chloroplasts, as well as the reduction of chlorophyll and carotenoid concetrations. It is shown, that the respiration coefficient may serve as one of the criteria of the evaluation of resistance of certain wheat varieties to viral infections. Resistant varieties have a greater intensity of respiration measured by the oxygen and their respiration coefficient becomes lower.

The methods of fluorescence induction and electric conductivity allowed to detect the changes in the intensity of photochemical reactions which take place in the chloroplasts of wheat leaf mesophyll cells under the condition of viral infection and transformed environment ( and the processes of plant adaptation to clinostating).

The determination of infected plant chemical composition allowed to make a more theoretically grounded approach to the selection of the means of plant nutrition optimization to increase viral and general pathogenic resistance of plants. The microelements salts and growth-regulating preparations newly synthesized in Ukraine favored an increase in viral resistance of plants which allowed to obtain higher grain yields with the same quality of grain.

It is shown that clinostating significantly affects the processes of growth, morphogenesis, photosynthesis and development of viral infection in wheat plants. It was found that prolonged protracted clinostating allowed the plants to free themselves from viral infection.

New experimental data were obtained on the significant effects of clinostating on morphogenesis, growth and development of plants and the processes of viral infection development, particularly the recovery of plants from the virus under the conditions of prolonged clinorotation. This opens up a new field in virological studies - space phytovirology, as well as a novel biotechnology for the virus-free plant material production.

An original conception has been formulated on the ecological significance of the gravity acceleration vector for the morphogenesis, growth, and metabolism of plants including their interactions with the viruses.

For the first time a possibility has been elneidefed for the use of complete laser Mueller-polarimetry for the WSMV diagnostics under natural conditions and in transformed environment. It has been shown that the growth of entropy of polarized laser radiation with a direct angle of dispersion ( Ш = 10^o) was significant and measurable. This may serve as a tool for the early diagnostics of infection in plants.

Key words: wheat steak mosaic virus, phytoviruses, wheat, agroecological monitoring, ultrastructure, photosynthesis, adaptation potential, microelements, growuth regulating preparations, degradation free procedures, complete laser Mueller-polarimetry, transformed environment, clinostat, simulated microgravity, space phytovirology.

Размещено на Allbest.ru