Реферат: Біохімія трансгенної картоплі в умовах України
В експериментi використовувались бульби та квітки картоплi сортів NewLeaf 6 Russet Burbank та NewLeaf 6 Atlantic (зразки люб’язно надані проф.А.А.Підгаєцьким, Інститут картоплярства УААН, смт.Немішаєве, Київська обл.). Зразки бульб: висічки сумарною масою 500 мг вiдбирали з 3 місць бульб картоплi (верхівка, середина та пуповинна частина). Маса зразків квіток дорівнювала 200-300 мг. Висічки бульб та зразки квіток мілко нарізували, перемішували і ретельно розтирали на холоді (@0°С) в порцеляновій чашці. В розтерту масу додавали 1 мл 5% оцтової кислоти. Ретельно перемішували одержану масу і залишали її стояти протягом 2-х годин. Після цього фільтрували масу, відбирали рідку фазу і підсушували її в струмені теплого повітря. Одержанi рідкофазні зразки центрифугували (300 g), вiдбирали алiквоти рідкої фази об'ємом 20 мкл і наносили на металеву (Au) поверхню зразконесучого диска приладу "МСБХ" (біохімічний мас-спектрометр «МСБX» виробництва ВAТ SELMI, Суми, Україна) з наступною реєстрацією мас-спектра (кiлькiсть вiдлiкiв 40000-200000); прискорююча напруга + 10 кВ)(контроль).
Аналiз одержаного мас-спектра проводили за допомогою сервiсної програми статистичної i математичної обробки спектрiв "МСБХ4" (НДI радіаційної технiки та автоматизації, Москва). Мас-спектри мiстили пiки квазимолекулярних iонiв (КМI) типу [М+Н]+ , де М - молекулярна маса аналізованої речовини (глiкоалкалоїду) в атомних одиницях маси (Да), Н – протон, зокрема, a-чаконіну з молекулярною масою 851,0 Да вiдповiдає пiк КМI з молекулярною масою 852,0; a-соланiну - з масою 868,0.
Виходячи з спiввiдношень iнтенсивностi КМI глiкоалкалоїдiв проводили визначення кiлькостi останнiх в зразках. Для кожного зразка екстракту глiкоалкалоiдiв квіток рослин картоплi проводили по три вимiрювання з наступним усередненням результатiв за допомогою сервiсної програми.
Глікоалкалоїди для отримання калібрувальної кривої отримували з етиольованих ротків картоплі шляхом багаторазової обробки: екстрагування 2% оцтовою кислотою, осадження 25% водним рочином аміаку з підігріваням на водяній бані до випадання осаду, центрифугування, відділення осаду від надосадкової рідини, розчинення осаду в 2% оцтовій кислоті і т.д. до тих пір, поки не будуть отримані чисті кристали глікоалкалоїдів.
Визначення рівня стiйкостi сортiв картоплi до фiтопатогенiв в модельних системах in vitro визначали за методикою Кожушко Н.С., Чіванова В.Д. [ ]. Модельна система для визначення кінетичних параметрів деструкції глікоалкалоїдів складалась з 500 мг тканини бульби картоплі гомогенізованої в 5 мл середовища інкубації - 0,17% розчинi оцтової кислоти (pH 5,4-5,5), доповненої змiшаною польовою культурою грибiв Phytophthora infestans та Fusarium oxysporum spp.[ ]. За контроль правила гомогенізована тканина бульб в стерильному середовищі інкубації без домішок. Iнкубували модельнi системи при 37о C в термостаті, вiдбираючи зразки (100 мкл) на початку інкубації і в подальшому через 1, 2, 3, 4, 5 та 6 дiб. Одержанi зразки центрифугували, вiдбирали алiквоти рідкої фази об'ємом 20 мкл, які аналізували як вказано вище.
3. РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ
Мас-спектрометрія PDMS досить давно з успіхом використовується з метою аналіза кількісного та якісного складу глікоалкалоїдів рослин картоплі різних сортів [ ].
Так, в якості прикладу наводимо типовий мас-спектр свіжого екстракту з гомогенату бульб картоплі сорту Невська (рис.2). Порівняльна інтенсивність піків КМІ іонів a-соланіну та a-чаконіну в цьому мас-спектрі відповідає реальному кількісному співвідношенню цих сполук в тканинах бульб картоплі даного сорту – відомо, що для всіх культурних видів картоплі відношення a-чаконін : a-соланін дорівнює 2(3) : 1. Останнє вірно у тому разі, якщо в тканинах рослини картоплі даного сорту гідролітичні ферменти є помірно активними, тобто не піддають швидкій деструкції глікоалкалоїди шляхом відщеплення кінцевих залишків моносахаридів.
Крім інтенсивних піків КМІ, що відповідають a-соланіну та a-чаконіну в мас-спектрі присутні також «мінорні» пікі КМІ, які належать b-чаконіну (молекулярна маса 706 Да) та аглікону глікоалкалоїдів – соланідіну (молекулярна маса 398 Да)(рис.3). Зазначені сполуки виникають внаслідок перебігу процесів ферментативноі\хімічної деструкції інтактних молекул глікоалкалоїдів, які супроводжуються вiдщепленням вiд молекули a-чаконiну
L-Rha
Solanidine - D-Gal (Mолекулярна маса 851 Да)
L-Rha
залишку рамнози (L-Rha) з утворенням b-чаконіну:
Solanidine - D-Gal - L-Rha (Mолекулярна маса 705 Да).
Подальша гідролітична деструкція b-чаконіну призводить до появи в середовищі інкубації вільного соланідину з молекулярною масою 398 Да. Незначна інтенсивність піків КМІ, що відповідають продуктам деструкції свідчить про те, що внутрішньотканинні ферменти і в першу чергу рамнозидаза, яка відщеплює кінцевий залишок рамнози від молекули глікоалкалоїду, знаходяться в інтактних тканинах рослин картоплі в неактивному стані. Як відомо, лише нативні молекули глікоалкалоїдів, проявляють притаманні їм потужні фунгіцидні властивості щодо фітопатогенів [ ]. Відповідно підвищення активності гідролітичних ферментів, індуковане механічними або хімічними чинниками, призводить залежно від глибини деструкційного процесу до часткової чи повної втрати глікоалкалоїдами фунгіцидної активності. Одним з таких чинників є фітопатогени: добре відомо, що бiохiмiчнi аспекти взаємодii фiтопатогенних грибiв з рослинними клiтинами передбачають як ключову компоненту детоксифiкуючий вплив спецiалiзованих ферментних систем грибiв на "захиснi" бiомолекули уражених рослин, зокрема глікоалкалоїди. Так, Phytophthora infestans dB та Fusarium oxysporum Schl. пiддають гiдролiтичнiй деструкцiї глiкоалкалоїди картоплi в процесi iнвазiї, спричинюючи таким чином втрату ними фунгiцидних властивостей [ ]. Дійсно, після 6-ти діб інкубації екстракта гомогенату з бульб картоплі сорту Невська в присутності фітопатогенів мас-спектр значно змінюється, а саме: інтенсивність піків КМІ a-соланіна і a-чаконіна різко знижується з паралельним зростанням інтенсивності відповідних піків КМІ, що належать b-чаконіну і соланідину (рис.3).
Якщо негативний вплив фітопатогенів «накладається» на притаманну конкретному сорту картоплі підвищену активність рамнозидази та споріднених ферментів, то сумація зазначених чинників створює оптимальні умови для повної нейтралізації фунгіцидної активності глікоалкалоїдів за короткий проміжок часу.
Рис.2. Мас-спектр екстракту з гомогенату тканин бульб картоплі сорту
Невська (контроль). Тут і на подальших рисунках інтенсивність
піків КМІ надана в умовних одиницях (ум.од.) – кількостях
відліків (стартів).
