Метаболічні зміни вмісту органічних кислот у коренях рослин Glycine max (Fabaceae) на ранніх етапах формування симбіозу за дії фунгіцидів

Abstract

Метою даної роботи було дослідження методом газово-рідинної хроматографії та мас-спектрометрії метаболомного профілю органічних кислот у коренях сої на ранніх етапах формування симбіотичних систем (від проростків до фази утворення трьох справжніх листків) за інокуляції насіння Bradyrhizobium japonicum 634б на фоні протруювання фунгіцидами Февер (клас триазолів), Стандак Топ (клас фенілпіразолів + бензимідазолів + стробілуринів) в умовах вегетаційного досліду із піщаною культурою. Встановлено суттєві метаболічні якісні та кількісні зміни вмісту основних органічних кислот, а саме: малонової, масляної, яблучної, бурштинової, пропіонової, оцтової, щавлевої, пальмітинової, стеаринової, бензойної, що пов'язані з онтогенетичним розвитком рослин сої. Фунгіциди Февер і Стандак Топ за протруювання насіння з подальшою інокуляцією ризобіями істотно змінюють рівень накопичення сполук даного класу, значно підвищуючи вміст пропіонової, яблучної, бурштинової, оцтової кислоти. Це зумовлено залученням їх як інтермедіатів циклу Кребса і гліоксилатного циклу та сполук із протекторним ефектом до формування захисних реакцій рослин за умов дії антропогенного стресу. На етапі функціонування симбіотичного апарату сої виявлено бензойну кислоту – речовину із ймовірною протекторною дією. У коренях сої, інокульованої бульбочковими бактеріями на фоні обробки фунгіцидами спостерігаються суттєві зміни вмісту органічних кислот, що може розглядатися як складова адаптації бобових рослин до дії антропогенного стресора і підтримання за таких умов функціонування симбіотичних систем.

Целью данной работы было исследование методом газо-жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии метаболомного профиля органических кислот в корнях сои на ранних этапах формирования симбиотических систем (от проростков до фазы развития трех настоящих листьев) при инокуляции семян Bradyrhizobium japonicum 634б на фоне протравливания фунгицидами Февер (класс триазолов), Стандак Топ (классы фенилпиразолов + бензимидазолов + стробилуринов) в условиях вегетационного опыта с песчаной культурой. Установлены существенные метаболические качественные и количественные изменения содержания основных органических кислот, а именно: малоновой, масляной, яблочной, янтарной, пропионовой, уксусной, щавелевой, пальмитиновой, стеариновой, бензойной, связанные с онтогенетическим развитием растений сои. Фунгициды Февер и Стандак Топ при протравливании семян с последующей инокуляцией ризобиями существенно изменяют уровень накопления соединений данного класса, значительно повышая содержание пропионовой, яблочной, янтарной, уксусной кислоты. Это обусловлено вовлечением их как медиаторов цикла Кребса, глиоксилатного цикла и соединений с протекторным эффектом к формированию защитных реакций растений в условиях действия антропогенного стресса. На этапе функционирования симбиотического аппарата сои обнаружена бензойная кислота – вещество, обладающее, вероятно, протекторным эффектом. В корнях сои, инокулированной клубеньковыми бактериями на фоне обработки семян фунгицидами, наблюдаются существенные изменения содержания органических кислот, что можно рассматривать как составляющую адаптации бобовых растений к действию антропогенного стрессора и поддержания при таких условиях функционирования симбиотических систем.

The purpose of this work was to investigate the metabolic profile of organic acids in soybean roots at the early stages of the formation of the Bradyrhizobium japonicum 634б – soybean symbiotic system in pot experiment (from sprouts to the stage of three true leaves) by gas chromatography/mass spectrometry under the influence of fungicides Fever (class triazoles) and Standak Top (classes of phenylpyrazoles + benzimidazoles + strobilurins) used for seed treatment. Essential metabolic changes in the content of the main organic acids were revealed, namely malonic, butyric, malic, succinic, propionic, acetic, oxalic, palmitic, stearic, and benzoic acids, associated with the ontogenetic development of soybean plants. Seed treatments with fungicides Fever and Standak Top followed by inoculation with rhizobia led to notably accumulation of organic acids, in particular to significant increase of the content of propionic, malic, succinic, and acetic acids. This can be due to involvement of the above mentioned acids as intermediates of the Krebs cycle and the glyoxylate cycle; they can be as well considered as compounds with a protective effect for the formation of adaptive reactions of plants under anthropogenic stress. Benzoic acid detected at the functioning stage of symbiotic apparatus of soybean is possibly a protective compound. After seed treatment with fungicides, in soybean roots inoculated with nodule bacteria significant changes in the content of organic acids were observed. These results suggest that variation in organic acid content is a component of adaptation of leguminous plants to the action of anthropogenic stressor and maintenance of symbiotic systems under such conditions.