АГРОНОМІЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ
Кафедра захисту рослин
Завідувач кафедрою_____________________
А.К.Мішньов
ДИПЛОМНА РОБОТА
На тему: «Біохімія трансгенної картоплі в умовах
України»
Для одержання кваліфікації спеціаліста
За спеціальністю 7.130105 – Захист рослин»
Виконавець _________________ ( Загорулько О .)
Науковий керівник ______________ ( Чіван ов В.Д.)
Консультант з екологічної
експертизи ________________ (Жатова Г.О.)
Консультант з питань
техніки безпеки _________________ (Шандиба О.Б.)
Суми - 2001
ЗМІСТ
Стор.
Вступ..................................................................................................................
1. Огляд літератури…………………………………………………………….
1.1. Загальна характеристика фізико-хімічних властивостей глікоалкалоїдів
рослин родини Solanaceae................................………………………………
1.1.1. Глікоалкалоїди рослин картоплі та їх будова………………………….
1.1.2. Глікоалкалоїди як токсичні сполуки……………………………………
1.1.3. Роль глікоалкалоїдів в явищі імунітета до бактеріальних, грибкових захворювань і шкідників та їх значення в селекції нових сортів
картоплі……………………………………………………………………
2. Природні умови господарства......................................................................
3. Методика проведення досліджень..............................................................
4. Результати досліджень.................................................................................
5. Охорона праці...............................................................................................
6. Охорона навколишнього середовища.......................................................
Висновки..........................................................................................................
Список використаної літератури...............................................................
ВСТУП
Підвищений “тиск” на організм людини ксенобіотичних сполук природного та штучного походження обумовлює необхідність поглибленого вивчення таких сполук, і в першу тих із них, котрі входять до складу найбільш поширених харчових продуктів, зокрема картоплі. Глікоалкалоїди картоплі являють собою групу вторинних метаболітів, яким притаманні найрізномантніші види біологічної активності [ ]. Так, дослідами in vitro доведена здатність цих сполук спричинювати хромосомні аберації, порушувати цілісність ліпосом та природніх біомембран тощо [ ]. Останнє свідчить на користь того, що глікоалкалоїдам притаманна потенційна мутагенна і, можливо, канцерогенна активність [ ]. Виходячи з наведеного, цілком природньою є підвищена зацікавленість в дослідженні глікоалкалоїдів з боку фахівців в галузях медичної токсикології і генетики людини, тим більше, що в останні роки на світовий ринок виходять нові сорти продовольчої картоплі, отриманої як шляхом “класичної” селекції за участі дикоростучих видів роду Solanum [ ], так і за допомогою генетичної інженерії (New LeafÒ, Monsanto, США). Обидва підходи не виключають біосинтезу в тканинах рослин картоплі, зокрема бульбах, окрім характерних для культурної картоплі глікоалкалоїдів a-Соланіну та a-Чаконіну “мінорних” глікоалкалоїдів (солакаулін, соласолін, соламаргін, деміссін, томатін, лептін І і ІІ, лептінін-І і ІІ тощо), які ведуть походження з дикоростучих попередників, або синтезуються de novo [ ]. Останнім притаманні токсикологічні характеристики, відмінні від добре відомих аналогічних показників a-Соланіну та a-Чаконіну. Якщо прийняти до уваги встановлений факт щодо синергетичного багаторазового підсилення біологічної активності суміші двох різних за хімічною структурою глікоалкалоїдів [ ], то стає цілком обгрунтованою необхідність досліджень кількісних та якісних показників глікоалкалоїдів продовольчої картоплі паралельно з селекцією та молекулярною інженерією, успішність яких залежить від наявності нових високочутливих методів фізико-хімічного аналізу. Складність аналізу сумарної фракції глікоалкалоїдів з рослин картоплі пов’язана, зокрема з тим, що субфракція “мінорних” глікоалкалоїдів не перевищує за масою 0,5-5% [ ].
Останнім часом в аналізі біомолекул набули широкого розповсюдження методи м’якоіонізаційної мас-спектрометрії, зокрема плазмено-десорбційна мас-спектрометрія (PDMS). Зважаючи на це, нами зроблена спроба проаналізувати фракцію глікоалкалоїдів бульб та квітів картоплі трансгенних сортів NewLeaf 6 Russet Burbank та NewLeaf 6 Atlantic за допомогою PDMS мас-спектрометрії. Таким чином, метою наших досліджень був докладний аналіз глікоалкалоїдів бульб та квітів картоплі трансгенних сортів NewLeaf 6 Russet Burbank та NewLeaf 6 Atlantic новітнім мас-спектрометричним методам.
ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ
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).
Рис. 3. Мас-спектр екстракту з гомогената тканин бульб картоплі сорту
Невська після 6-ти добової інкубації з фітопатогенами (Phytophthora
infestans dB і Fusarium spp. (дослід).
Навпаки, сорти картоплі, рослинам яких притаманна низька активність гідролітичних ферментів, протистоять фітопатогенам на протягом довшого проміжку часу, і є, таким чином, порівняно стійкими щодо фітопатогенів. Зважаючи на те, що ступінь активності ферментних систем є для сортів і гібридів генетично обумовленою ознакою, ми висловили припущення про наявність безпосереднього зв’язку між швидкістю деструкції молекул глікоалкалоїдів в тканинах рослини, обумовленою сумарною активністю ферментних систем рослини і фітопатогенів і ступенем стійкості окремих сортів картоплі до цих фітопатогенів. Нами досліджені кінетичні параметри ферментативної гідролітичної деструкції глікоалкалоїдів тканин бульб картоплі сортів Свiтанок київський, Невська, Молодiжна, та трансгенної картоплі NewLeaf 6 Russet Burbank та NewLeaf 6 Atlantic які значно різняться між собою за ступенем стійкості до фітопатогенів. Зокрема, Світанок київський порівняно стійкий до Phytophthora infestans dB та багатьох інших фітопатогенів; Невська, - середньостійка, а Молодіжна є сортом, малостійким до фітопатогенів. Щодо рослин трансгенної картоплі, то в літературі є свідчення на користь зниженого ступеня стійкості сортів NewLeaf 6 Russet Burbank та NewLeaf 6 Atlantic по відношенню до збудників хвороб.
Попередні експерименти з встановлення кількісних та якісних параметрів глікоалкалоїдів, притаманних рослинам трансгенних сортів картоплі, показали, що принципові відмінності останніх за зазначеними параметрами від класичних сортів відсутні (рис.4 і 5).
Як видно з рис.4 і 5, в тканинах квіток рослин картоплі сорту NewLeaf 6 Atlantic (рис.4) та NewLeaf 6 Russet Burbank (рис.5) присутні глікоалкалоїди α-соланін (868 а.о.м.) та α-чаконін (852 а.о.м.).
 |
Рис.4. PDMS мас-спектр екстракту з квіток рослин картоплі сорту NewLeaf 6
Atlantic.
 |
Рис.5. PDMS мас-спектр екстракту з квіток рослин картоплі сорту NewLeaf 6 Russet
Burbank.
 |
Рис.6. PDMS мас-спектр екстракту з бульб рослин картоплі сорту NewLeaf 6 Russet
Burbank.
Відносно вмісту глікоалкалоїдів в бульбах картоплі трансгенних сортів автор наводить інформацію про те, що ця група сполук присутня в бульбах трансгенної картоплі орієнтовно в тих же самих кількостях, як і в бульбах класичних сортів (рис.6).
Подальші експерименти показали вірність припущення про наявність прямого зв’язку між активністю гідролітичних ферментів рослин картоплі різних сортів та ступенем стійкості картоплі до фітопатогенів.
Із рис.7 легко бачити, що найвища швидкість гідролітичної деструкції як a–соланіна, так і a–чаконіна в середовищі інкубації притаманна малостійкому сортові картоплі Молодіжна; порівняно стійкий сорт Світанок київський характеризуються повільним зменшенням кількості нативних молекул глікоалкалоїдів в середовищі на протязі інкубації (рис.8). Середньостійкому сорту Невська притаманні проміжні кінетичні параметри гідролітичної деструкції глікоалкалоїдів, які є своєрідною комбінацією із відповідних параметрів стійкого та нестійкого до фітопатогенів сортів (рис.9).
Трансгенній картоплі сортів NewLeaf 6 Russet Burbank та NewLeaf 6 Atlantic притаманна підвищена в порівнянні з класичними сортами швидкість гідролітичної деструкції під впливом фітопатогенів (рис.10 і 11).
Таким чином з рис.7-11 випливає, що динамiка накопичення в модельнiй системi в процесi iнкубацii b-чаконiна безпосередньо корелює з рiвнем стiйкостi досліджених сортів картоплi по вiдношенню до фітопатогенів. Умовний ряд стiйкостi зазначених сортiв до збудників фітофторозу та фузаріозу, побудований на пiдставi мас-спектрометричних досліджень, в певному наближенні співпадає з аналогічним рядом, отриманим за допомогою класичних методів:
Свiтанок киiвський ³ Невська > Молодiжна > NewLeaf 6 Atlantic > NewLeaf 6 Russet Burbank
Рівень стійкості до фітопатогенів
Рис.7. Динаміка деструкції глікоалкалоїдів в тканинах бульб картоплі
сорту Молодіжна.
Рис.8. Динаміка деструкції глікоалкалоїдів в тканинах бульб картоплі
сорту Світанок київський.
Рис.9. Динаміка деструкції глікоалкалоїдів в тканинах бульб картоплі
сорту Невська.
Рис.10. Динаміка деструкції глікоалкалоїдів в тканинах бульб картоплі
сорту NewLeaf 6 Russet Burbank.
Рис.11. Динаміка деструкції глікоалкалоїдів в тканинах бульб картоплі
сорту NewLeaf 6 Atlantic.
ОХОРОНА ПРАЦІ
Охорона праці - це система законодавчих актів, соціально-економічних, організаційних, технічних, гігієнічних і лікувально-профілактичних заходів і засобів, спрямовані на створення безпечних умов, збереження здоров’я і працездатності людини в процесі праці. Крім того, охорона праці може розглядатися як науково обгрунтована соціально-технічна галузь досліджень, що вивчає теоретичні і практичні питання безпеки праці, запобігання виробничого травматизму, професійних захворювань і отруєнь, аварій, пожеж і вибухів на виробництві.
Законодавство про працю регламентується законодавчими актами, основними з яких є Конституція України, Кодекс законів про працю, Закон України «Про охорону праці».
В сільському господарстві необхідно створювати безпечні умови праці, грунтуючись на існуючих ДСТах, інструкціях та законах. Забезпечення задовільних умов праці по господарству в цілому залежить від керівників:
- по галузях – від керівників відповідних підрозділів (агронома, інженера, зооінженера тощо);
- по ділянках – від керівників нижчих ланок (бригадир, виконроб тощо).
З метою організації та контролю робіт в господарстві є посада інженера по охороні праці, щорічно складаються комплексні плани по організації служби охорони праці в господарстві. Головне в організації охорони праці – це своєчасне проведення інструктажів: вступного, первинного, повторного (через 6 місяців), позапланового та цільового.
Треба приймати до уваги, що найбільша кількість травм та пошкоджень відбувається при проведенні робіт, пов’язаних з ремонтом та поточним обслуговуванням сільськогосподарської техніки, навантажувальних та розвантажувальних роботах, внесенні мінеральних добрив, використанні пестицидів та роботах по збиранню врожаю.
Стан з охороною праці в УНВК наведені нижче(табл.5):
5. Показники травматизму по УНВК СДАУ
| Показники травматизму | Роки | ||
| 1998 | 1999 | 2000 | |
| 1. Середньомісячна кількість працівників 2. Кількість нещасних випадків, в тому числі із летальним фіналом 3. Виділено коштів на охорону праці, грн. ( в якості матеріальної допомоги) | 13 2/0 548 | 9 1/0 705 | 15 3/0 843 |
В УНВК є різноманітні сільськогосподарські машини, які використовуються при вирощуванні картоплі: ДТ-75, МТЗ-80, Т-16, Т-150, К-701, котрі агрегатуються з культиваторами КРН-4,2, КПС-4, боронами БЗСС-1,0, котками ккш-6. При проведенні збиральних робіт застосовують комбайн ККУ-4, а при садінні-СКС-4. Особливе місце при плануванні заходів по охороні праці повинно приділятися роботам по застосуванні пестицидів та хімічних добрив. Пестициди в УНВК вносять за допомогою обприскувача ОПШ-15.
При роботі з причіпними та напівпричепними знаряддями для боронування та оранки, лущіння стерні, садіння, міжрядних обробок та інших процесів, необхідно суворо дотримуватись правил техніки безпеки.
Небезпечний виробничий фактор [ ] – це такий, дія якого на працюючого в певних умовах призводить до травм, або раптового погіршення стану здоров’я.
Наведемо небезпечні та шкідливі чинники, які притаманні технологіям вирощування картоплі (Табл.6).
ПРОПОЗИЦІЇ ВИРОБНИЦТВУ
Новітній метод м’якоіонізаційної мас-спектрометрії (PDMS) рекомендовано використовувати у великих спеціалізованих НДІ, що спеціалізуються на картоплярстві з метою дослідження трансгенних сортів картоплі та прогнозування рівня їх резистентності щодо фітопатогенів.
ВИСНОВКИ
1. Показана перспективність використання плазмено-десорбційної мас-спектрометрії в селекційній практиці з метою аналіза глікоалкалоїдів рослин картоплі трансгенних сортів;
2. М’якоіонізаційною мас-спектрометрією PDMS доведено, що кількісний та якісний склад глікоалкалоїдів в тканинах квіток та бульб картоплі трансгенних сортів NewLeaf 6 Russet Burbank і NewLeaf 6 Atlantic суттєво не відрізняється від аналогічних параметрів, притаманних сортам картоплі, отриманим за допомогою класичної селекції (Світанок київський, Невська, Молодіжна);
3. Надані теоретичні підстави притаманній картоплі трансгенних сортів NewLeaf 6 Russet Burbank і NewLeaf 6 Atlantic зниженій стійкості щодо фітопатогенів – глікоалкалоїди, як типові захисні вторинні метаболіти, деструкуються з найвищою швидкістю під впливом фітопатогенів саме в тканинах рослин картоплі трансгенних сортів.
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
1. Власенко М.Ю. Короткi пiдсумки та завдання дослiджень iз фiзiологii та бiохiмii картоплi. – Картоплярство. – 1994. – Вип.25. – С.14.
2. Власюк П.А., Власенко Н.Е., Мацко В.Н. Химический состав картофеля и путиулучшения его качества. - К.: Наукова думка, 1979. - 196 с.
3. Гусева А.Р., Пасешниченко В.А. Ферментативное расщепление гликоалкалоидов картофеля// Биохимия, 1957. - Т.22, N5. - C.843 - 845.
4. Иванов Б.И.. Пожарная безопасность в химических лабораториях. – М.: Химия,
1988. – 112 с.
5. Инструкция по технике безопасности при хранении, транспортировке и применении пестицидов в сельском хозяйстве. – М.: Агропромиздат, 1985. – 56 с.
6. Инструкция по технике безопасности для сотрудников, аспирантов и студентов, работающих в лабораториях. – ССГІ: Суми, 1987. – 22 с.
7. Кинтя П.К. Строение и биологическая активность стероидных гликоалкалоидов ряда спиростана и фуростана. - Кишинев: Штиинца, 1987. - 141 с.
8. Кожушко Н.С., Чіванов В.Д. Экспресс-метод определения устойчивости картофеля к фитопатогенам в модельной системе// Современные технологии, экономика и экология в промышленности, на транспорте и в сельском хозяйстве: Сб. научн. ст. по материалам 5-й межд. научно-метод. конф. - К.: ИСМО, Алушта, 1998.
9. Конева И.М., Васюкова Н.И., Озерецковская О.Л. Возможный механизм индуцированной устойчивости картофеля к возбудителю фитофтороза // Пpикл.биохимия и микробиология.-T.30, N1. - C.161 - 166.
10. Липсиц Д.В. Биохимические основы болезнеустойчивости картофеля.- М.: ВНИИТЭИСХ, - 321 с.
11. Лукнер М.К. Вторичный метаболизм у микроорганизмов, растений и животных. - М.: Мир, 1979. - 550 с.
12. Максимов М.Т., Оджагов Г.О. Радиоактивные загрязнения и их измерение. –
М.: Энергоатомиздат, 1986. – 224 с.
13. Методические рекомендации по проведению исследований с картофелем / Под
ред. Н.А.Пика. – К.: УкрНИИКХ, 1983. – 216 с.
14. 14. Михайлов В.Н. и др. Охрана труда в сельском хозяйстве: Справочник.-М.: Агропромиздат, 1983.-99 с.
15. Новосельська А.П., Мицько В.М., Холодило І.В. Сортові особливості біохімічного складу бульб картоплі// Картоплярство. – 1995. – Вип.26. – С.42-45.
16. Оверчук В.И., Мицко В.Н. Гликоалкалоиды картофеля// Физиология и биохимия культ. растений. - 1972. -Т.4, N 5. - C. 492 - 498.
17. Оверчук В.И., Мицко В.Н. Гликоалкалоиды картофеля-. М.: ВНИИ ТЭИСХ, 1975. - 328 с.
18. Озерецковская О.Л., Давыдова М.А., Васюкова Н.И., Метлицкий Л.В. Гликоалкалоиды в здоровом и поврежденном клубне картофеля// ДАН СССР, Сер.биол., 1971. -T.196, N5. - C. 1470 - 1474.
19. Підгаєцький А.А. Використання генофонду картоплі для інтрогресії цінних генів при створенні вихідного селекційного матеріалу.// Автореф. … дис. док. сільськогосподарських наук. - К., 1993. – 44 с.
20. Прокошев С.М. Биохимия картофеля. - М.: Изд-во АН СССР, 1947. - 226 с.
21. Сикилинда В.А., Кирюхин В.П. Иследования гликоалкалолидов картофеля// Селекция и семеноводство картофеля. - 1975. N 21.- C. 5-11.
22. Справочник картофелевода// Под ред. А.И.Замотаева. - М.: В.О.Агропромиздат, 1987. - 351 с.
23. Фізіологія та біохімія картоплі / А.А.Кучко, М.Ю.Власенко, В.М.Мицько. – К.: Довіра, 1998. - 335 с.
24. Физиолого-биохимические и биофизические методы диагностики степени устойчивости растений к патогенам и другим факторам// Под ред. М.Е.Ладыгиной.- М.: Изд-во МГУ, 1992. - 96 с.
25. Харборн Д.И. Введение в экологическую биохимию. - М: Мир, 1985. - 312 с.
26. Чиванов В.Д. Определение содержания гликоалкалоидов и активности рамнозидазы в тканях картофеля методом времяпролетной плазменно-десорбционной масс-спектрометрии// Материалы Международной научной конференции «Актуальные проблемы современного картофелеводства"(Минск-Самохваловичи, 26-28.02.97 г.), с 89.
27. Чіванов В.Д. М’якоіонізуюча мас-спектрометрія в дослідженні глікоалкалоїдів картоплі. // Картоплярство. – К.: Урожай, 1999. - Вип. 29. – С.63-72.
28. Чіванов В.Д., Єрьоменко I.A. Вивчення динамiки деструкцii глiкоалкалоiдiв картоплi пiд дiєю фiтопатогенних грибiв мас-спектрометричним методом// Матерiали конференцii молодих вчених та спец-тiв "Науковi основи ведення картоплярства України в ринкових умовах" (22-24 травня 1996 р.), Немiшаєве. С.17.
29. ГОСТ (12.0.303-74) ССТБ. Опасные и вредные производственные факторы.
30. ГОСТ (12.4.011-75) ССТБ. Средства защиты работающих. Классификация.
31. ОСТ (46.3.1.108-81) ССТБ. Обработка почвы и посев зерновых культур. Требования безопасности.
32. ОСТ (46.0141-83) ССТБ. Процессы производственные в сельском хозяйстве. Общие требования безопасности.
33.ОСТ(46.3.1.161-84) ССТБ. Обработки пестицидами почвы и посевов.
34. ГОСТ (12.2.019-86) ССТБ. Трактора и машины самоходные сельскохозяйственные. Общие требования безопасности.
35. ГОСТ 12.3.041-86 ССВТ Применение пестицидов для защиты растений. Требования безопасности.
36. ГОСТ 46.0.126-82 ССБТ Организация обучения охраны труда в сельском хозяйстве. Общие положения.
37. Бурякова С.А. Охрана труда в сельском хозяйстве. - М.: Колос, 1991.- С. 22.
38. Винокуров Е.Н. Охрана труда в сельском хозяйстве. - К.: Урожай, 1992.- 120 с.
39. Гаврилов М.К. Охрана труда при интенсивной технологии. - М.: Колос, 1989.- 110 с.
40. Abdell D.C., Sporns P. Rapid quantitation of potato glycoalkaloids by matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry. // Journal of Agricultural and Food Chemistry.-1996.-V.44.- P.2292-2296.
41. Allen E.N., Kuс I. Steroid alkaloids in the disease resistance of white potato tubers// Phytopathology, 1964. - N.54. - P. 886 - 889.
42. Chazi V., Matthess D.P. Quantitative inhibitory effect of steroidal alkaloids: relative involvement of aglycones and sugar moieties on lettuce seed radicle elongation// Bot.Ganz. - 1990. - V.151, N 1. - P. 38 - 40.
43. Chen S., Derrick P.J., Mellon F.A., Price K.R. Analysis of glycoalkaloids from potato shoots and tomatoes by four sector tandem mass spectrometry with scanning-array detection. Comparison of positive ion and negative ion methods. // Analytical Biochemistry.-1994.-V.218.-P.157-69.
44. Chivanov V.D., Eriomenko I.A. PDMS Investigation into the Potato Cultivare Resistance to Рhytopathogenic Fungi // Abstr.14th Intern. Mass Spectrometry Conference, (25-29 August 1997).- Tampere, Finland.
45. Deahl К.А. Study of tle relationship of lateblight resistance to glycoalkaloid content in fifteen potato clones// Amer.Potato J. - 1973. -V.50. -P. 248 - 253.
46. Evans S., Buchanan R., Hoffman A. et al. Structural characterization of a glycoalkaloids at the femtomole level by means of four sector tandem mass spectrometry and scanning-array detection. // Organic Mass Spectrometry -1993.- V.28.-P. 289-290.
47. Friedman M., McDonald G.M. Potato Glycoalkaloids: Chemistry, Analysis, Safety, and Plant Physiology.// Critical Reviews in Plant Sciences.-1997.-V.16, №1.-P.55-132.
48. Hegnauer R. The taxonomic significance of alkaloids// Chemical Plant Taxonomy/ Ed. T.Swain.- N.Y.: Acad. Press, 1963.- P.389-427.
49. Highet R.J., Wheeler J.M. The study of alkaloid structures by spectral methods// The Alkaloids.- V.24./ Ed. A.Brossi.- N.Y.: Acad. Press, 1985. - P.287-348.
50. Holland H.L., Taylor G.J. Transformations of steroids and the steroidal alkaloid, solanine, by Phytophthora infestans// Phytochemistry.- 1979.- V.18. - P.437.
51. Houben R.I., Brunt K. Determination of glycoalkaloids in potato tubers by reversed-phase high-performance liquid chromatography // J.Chromatogr. A. - 1994.- V. 661. - P. 169 - 174.
52. Macfarlane R.D. et al. 252-Cf-Plasma Desorption Mass Spectrometry. II – A Perspective of New Directions// Biol. Mass Spectrometry. – 1994. – V.23. – 117-130.
53. Osmann S. et al. Glycoalkaloid composition of wild and cultivated tuber-bearing Solanum species of potenial value in potato breeding programs// J.Agr.Food Chem., 1978. – V.26. –N5. – P.1246-1248.
54. Paxton J.D., Groth J. Constraints on Pathogens Attacking Plants// Crit. Rev. in Plant Sci. – 1994. – V.13, –N 1. – P.77-95.
55. Price K.R., Mellon F.A., Self R., Fenwick G.R., Osman S.F. Fast bombardment mass spectrometry of Solanum glycoalkaloids and its potential for mixture analysis // Biomed. Mass Spectrom.-1985.-V.12.- P.79-85.
56. Ripperger H., Schreiber K. Solanum steroid alkaloids// The Alkaloids. -V.8.-/ Ed. R.G.A.Rodrigo.- N.Y.: Acad. Press, 1981.- P.81-192.
57. Roddick J.G., Melchers G. Steroidal glykoalkaloid content of potato, tomato and their somatic hybrids// Theor. Appl. Genet. – 1985. –V.80.- P.655-660.
58. Roddick J.G., Rijnenberg A.L.Synergistic interaction between the potato glycoalkaloids a-solanine and a-chaconine in relation to lysis of phospholipid/sterol liposomes. // Phytochemistry. – 1987. – V.26. – P.1325-1328.
59. Roddick J.G., Rijnenberg A.L., Osman S.F. Synergistic interaction between potato
glycoalkaloids a-solanine and a-chaconine in relation to destabilization of cell membranes:
ecological implications// J. Chem. Ecol. - 1988.- V.14.-P.889-902.
60. Sanford L.L., Deahl K.L., Sinden S.L. Glycoalkaloid content in foliage of hybrid and backross populations from a S.tuberosum ґ S.chacoense// Potato Journal, 1994. – V.71. – N4. – P.225-236.
61. Sharma R.P., Salunkhe D.K. Solanum Glycoalkaloids// In: Toxicant of Plant Origin. Vol.1. Alkaloids// Ed.P.R.Cheeke, Boca Raton, 1989.- P. 179 - 236.
62. Sinden S.L., Webb R.E. Effect of environment on glycoalkaloid content of six potato varieties at 39 locations// U.S. Dep. Agric. Tech. Bull. - 1974. -P.1472.
63. Sundqvist B.U.R. Modern Mass Spectrometry in Biological Sciences. - N.Y.:
Marcel Dekker, - P. 144 - 263.
64. Swaaij A.C. Effect of growth conditions on glycoalkaloid in potato tubers// Potato
Research, 1992. - V.35, N1. – P.68-69.
65. Swain A.P., Fitzpatrick T.J., Talley E.A., Herb S.F., Osman S.F. Enzymatic-hydrolysis of alpha-chaconine and alpha-chaconine// Phytochemistry.-1978.-V.17.-P.800.
66. The Biochemistry and Physiology of Plant Disease // Eds. R.N.Goodman, Z.Kiraly,
K.R.Wood. – Columbia.: University of Missouri Press, 1986. – 380 р.
67. Van Gelder W.M.J. Steroidal Glycoalkaloids in Solanum: Consequences for Potato
Breeding and for Food Safety//In. Handbook of Natural Toxins. – V.6. – Toxicology of
Plant and Fungal Compounds/Ed. R.F.Keeler, A.T.Tu. – N.Y.: Marcel Dekker, 1991. –
P.101-134.
68. Van Gelder W.M.J., Tuinistra L.G.M.Th., van der Greef J., Scheffer J.J.C. Characterization of novel steroidal alkaloids from tuber of Solanum species by combined gas chromatography-mass spectrometry. Implications for potato breeding. // J.Chromatogr.- 1989.-V.482.-P.13-22.
69. Zitnak A.The significance of glycoalkaloids in the potato plant// Proc. Can. Soc. Hortic. Sci., 1964.- V.3.-P.81.
Вельмишановний голово державної екзаменаційної комісії! Шановні члени державної екзаменаційної комісії! Колеги!
Тема моєї роботи: “Глікоалкалоїди трансгенних сортів картоплі: особливості метаболізму в умовах Північно-Східної України”. Важливість докладного дослідження в зазначеному напрямку обумовлене зокрема тим, що трансгенні сорти картоплі «Новий лист» виявили в умовах України підвищену чутливість до фітопатогенів і, внаслідок цього незадовільну придатність до зберігання протягом зимового періоду в картоплесховищах. З іншого боку, добре відомо, що одними з біохімічних компонентів рослин, що заслуговують на увагу, є саме глікоалкалоїди - сполуки, фізіологічна функція яких полягає у захисті рослин картоплі від фітопатогенів. Ми вважали, що глікоалкалоїди трансгенних сортів картоплі (або ферменти, які відповідають за метаболічні перетворення глікоалкалоїдів) мають деякі особливості, які можливо зкоррелювати з притаманною зазначеним сортам зниженою резистентністю щодо фітопатогенів.
Виходячи з наведеного, нами проведене дослідження стероїдних глікоалкалоїдів в квітках та бульбах рослин картоплі трансгенних сортів за допомогою мас-спектрометрії. Трансгенна картопля сортів NewLeaf 6 Russet Burbank і NewLeaf 6 Atlantic люб’язно надана професором Підгаєцьким з Інституту картоплярства НААН.
Мас-спектрометрія PDMS досить давно з успіхом використовується з метою аналіза кількісного та якісного складу глікоалкалоїдів рослин картоплі різних сортів. В нашому університеті розроблені оригінальні методики, за допомогою яких можна визначити, які саме глікоалкалоїди містяться в тканинах картоплі, а також встановити ступінь резистентності конкретних сортів щодо розповсюджених хвороб на основі параметрів кінетики деструкції, тобто руйнації, глікоалкалоїдів внаслідок дії ферментів.
Експерименти з встановлення кількісних та якісних параметрів глікоалкалоїдів, притаманних рослинам трансгенних сортів картоплі, показали, що принципові відмінності останніх за зазначеними параметрами від класичних сортів відсутні (рисунки).
Як видно з рисунку, в тканинах квіток рослин картоплі сорту NewLeaf 6 Atlantic та NewLeaf 6 Russet Burbank присутні глікоалкалоїди α-соланін (з масою 868 а.о.м.) та α-чаконін (з масою 852 а.о.м.), так само, як і в тканинах квіток звичайної картоплі. Кількість цих речовин в тканинах квіток трансгенних рослин також відповідає кількості глікоалкалоїдів в квітках пересічних культурних сортів. Але, не тільки сумарна кількість глікоалкалоїдів впливає на ступінь стійкості певних сорту картоплі, але важливим чинником є активність ферментних систем як самої рослини, так і фітопатогену, що руйнують молекули глікоалкалоїдів. Зокрема, відщеплення залишку цукру рамнози від молекули α-чаконіну призводить до втрати фунгіцидних властивостей. Таким чином, неважко зробити висновок про те, що чим активніші будуть відповідні ферменти, тим швидше буде зменшуватися в тканинах картоплі кількість нативних молекул глікоалкалоїдів і
Нами досліджені кінетичні параметри ферментативної гідролітичної деструкції глікоалкалоїдів тканин бульб картоплі сортів Свiтанок київський, Невська, Молодiжна, та трансгенної картоплі NewLeaf 6 Russet Burbank та NewLeaf 6 Atlantic які значно різняться між собою за ступенем стійкості до фітопатогенів. Зокрема, Світанок київський порівняно стійкий до Phytophthora infestans dB та багатьох інших фітопатогенів; Невська, - середньостійка, а Молодіжна є сортом, малостійким до фітопатогенів. Щодо рослин трансгенної картоплі, то в літературі є свідчення на користь зниженого ступеня стійкості сортів NewLeaf 6 Russet Burbank та NewLeaf 6 Atlantic по відношенню до збудників хвороб.
Показана перспективність використання плазмено-десорбційної мас-спектрометрії в селекційній практиці з метою аналіза глікоалкалоїдів рослин картоплі трансгенних сортів;
М’якоіонізаційною мас-спектрометрією PDMS доведено, що кількісний та якісний склад глікоалкалоїдів в тканинах квіток та бульб картоплі трансгенних сортів NewLeaf 6 Russet Burbank і NewLeaf 6 Atlantic суттєво не відрізняється від аналогічних параметрів, притаманних сортам картоплі, отриманим за допомогою класичної селекції (Світанок київський, Невська, Молодіжна);
Надані теоретичні підстави притаманній картоплі трансгенних сортів NewLeaf 6 Russet Burbank і NewLeaf 6 Atlantic зниженій стійкості щодо фітопатогенів – глікоалкалоїди, як типові захисні вторинні метаболіти, деструкуються з найвищою швидкістю під впливом фітопатогенів саме в тканинах рослин картоплі трансгенних сортів
ВІДГУК
на дипломну роботу студентки агрономічного факультету (спеціальність “Захист рослин”)
Загорулько О. “Глікоалкалоїди трансгенних сортів картоплі: особливості метаболізму в умовах Північно-Східної України”
Робота Загорулько О. присвячена актуальній темі - дослідженню метаболізму глікоалкалоїдів картоплі трансгенних сортів. Важливість докладного дослідження в зазначеному напрямку обумовлене зокрема тим, що трансгенні сорти картоплі «Новий лист» виявили в умовах України підвищену чутливість до фітопатогенів і, внаслідок цього незадовільну придатність до зберігання протягом зимового періоду в картоплесховищах. З іншого боку, добре відомо, що одними з біохімічних компонентів рослин, що заслуговують на увагу, є саме глікоалкалоїди - сполуки, фізіологічна функція яких полягає у захисті рослин картоплі від фітопатогенів. Виходячи з наведеного, автор вважає, що глікоалкалоїди трансгенних сортів картоплі (або ферменти, які відповідають за метаболічні перетворення глікоалкалоїдів) мають деякі особливості, які можливо зкоррелювати з притаманною зазначеним сортам зниженою резистентністю щодо фітопатогенів.
Виходячи з наведеного, Загорулько О. проведене дослідження стероїдних глікоалкалоїдів в квітках та бульбах рослин картоплі трансгенних сортів.
Дипломниця Загорулько О. сумлінно ставилася до виконання дипломної роботи, самостійно провела частину досліджень, опрацювала експериментальний матеріал і проаналізувала його.
Зважаючи на це, вважаємо, що дипломна робота Загорулько О. заслуговує на позитивну оцінку, а її авторка - на присвоєння кваліфікації «Вчений агроном по захисту рослин».
Доцент кафедри захисту
рослин, к.б.н. В.Д.Чіванов
РЕЦЕНЗІЯ
на дипломну роботу студентки агрономічного факультету (спеціальність “Захист рослин”)
Загорулько О. “Глікоалкалоїди трансгенних сортів картоплі: особливості метаболізму в умовах Північно-Східної України”
В останній час увага як фахівців в галузі сільського господарства, так і пересічних споживачів, прикута до проблеми трансгенних рослин та питань, пов’язаних з потенціальною токсичністю та мутагенністю продуктів харчування, виготовлених з вищезазначених рослин. Більшість дослідників вважає, що біохімічні параметри трансгенних рослин суттєво змінюються внаслідок введення до геному останніх чужорідних генів. Не виключено, що стан метаболізму таких типових вторинних метаболітів рослин картоплі, як стероїдні глікоалкалоїди, теж змінюється у трансгенних рослин. Виходячи з вищенаведеного, важко переоцінити актуальність дипломної роботи Загорулько О. Предметом дослідження є стан метаболізму глікоалкалоїдів картоплі трансгенних сортів картоплі «Новий лист» (“Монсанто”). Дипломницею Загорулько О. проведене докладне дослідження стероїдних глікоалкалоїдів в квітках та бульбах рослин картоплі трансгенних сортів. В роботі використані сучасні методи дослідження, а саме біологічна мас-спектрометрія.
Робота викладена на 58 сторінках комп’ютерного текста, містить усі необхідні розділи, ілюстрована 8 рисунками та 10 таблицями.
До недоліків дипломної роботи можна віднести невдалі літературні кліше, помилки в тексті тощо.
Виходячи з наведеного, вважаємо, що дипломна робота може бути допущена до захисту і заслуговує на позитивну оцінку за умов відповідної якості доповіді, а її авторка - на присвоєння кваліфікації «Вчений агроном по захисту рослин».
АГРОНОМІЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ
Кафедра захисту рослин
Завідувач кафедрою_____________________
А.К.Мішньов
ДИПЛОМНА РОБОТА
на тему: «Біохімія трансгенної картоплі в умовах
України»
Дата: 2019-05-29, просмотров: 244.
