UNIVERSITATEA ACADEMIEI DE TIINE A MOLDOVEI

FACULTATEA TIINE ALE NATURII

CATEDRA BIOLOGIE

REFERAT

Studiul activitii polifenolilor n patosistemul Helianthus annuus L./ Orobanche cumana Wallr Autor: Licah DavidSpecialitatea: Biologie Molecular

Masterat anul II

Cordonator: Oleg Budeanu

doctor, confereniar universitar

Chiinu - 2014

Cuprins

1) INTRODUCERE.32) RSPNDRE FLORII-SOARELUI4

3) IMPORTANA ECONOMIC A FLORII SOARELUI....................................54) CICLUL VITAL AL PATOGENULUI LUPOAIA......................................................75) EFECTUL OROBANCHE CUMANA ASUPRA CULTURILORDE FLOAREA-SOARELUI..................................................................................96) DINAMICA I DEZVOLTAREA FITOPARAZITULUI...107) OROBANCHE CUMANA, O BURUIAN PROBLEM PENTRU PLANTELE DE HELIANTHUS ANNUUS.128) ROLUL POLIFENOLILOR N REZISTENA PLANTELOR

LA STRESUL BIOTIC..139) DETERMINAREA ACTIVITII POLIFENOLOXIDAZICE N RSPUNSUL DEFENSIV AL FLORII-SOARELUI.1710) CONCLUZIE..1911) BIBLIOGRAFIE.21INTRODUCERE

Actualitatea temei. Floarea-soarelui reprezint una din principalele plante oleaginoase cultivate n Republica Moldova, avnd o importan major la nivel att naional, ct i mondial. Aceast cultur are un spectru larg de utilizare, rezolvnd problema aprovizionrii cu ulei vegetal i aducnd o mare contribuie n obinerea produselor alimentare vitaminizate, a substanelor fosfo-organice i minerale. ns, recolta culturilor agricole n agrocenozelor din Republica Moldova, inlusiv cea a florii-soarelui, sufer pierderi considerabile din cauza aciunii nefaste a unor factori de natur abiotici i biotici.

Floarea-soarelui este atacat de diferii ageni patogeni, ceea ce actualizeaz problema crerii i selectrii hibrizilor rezisteni la factorii biotici. Pierderi anuale cauzate de boli, pe plan mondial se ridic la circa 33% din volumul produciei poteniale (Burzo I. Toma S.,1999).Unul din factorii limitativi ai produciei de floarea-soarelui n Republica Moldova este parazitul lupoaia (Orobanche cumana Wallr.), n special zonele centrale i de sud-est (Siminel V. 1998), ct i n regiunea Mediteranean i Europa de Est (Alonso, L. C. 1996, Blbl, A.,1991, Dominguez, J., 1996, Shindrova, P. 1994). Deoarece lupoaia este un parazit angiosperm, lipsit de clorofil, care depinde n totalitate de planta gazd, utiliznd apa, substanele minerale i organice ale florii-soarelui i absorbia acestor substane reduc nu doar producia de semine, dar de asemenea i coninutul uleiului (Szoko G., 1973), atacurile creia sunt deseori devastatoare i pagubele produse de ctre parazit pot duce la scderea produciei cu peste 50% (Aimovi M., 1988, Bucuceanu M. 1998, Dominguez, J., 1996).

Controlul acestui parazit este destul de dificil, fiind studiate i implementate diverse metode de combatere a lupoaiei, inclusiv mecanice, biologice i chimice, unde selecia i ameliorarea culturilor de floarea-soarelui cu rezisten genetic se consider cea mai efectiv, economic i fiind o soluie ecologic n acelai timp. Totui, utilizarea formelor rezistente genetic este urmat de apariia de rase noi de lupoaie, mai virulente, care nving barierele existente de rezisten (Dominguez J 1999). Elucidarea mecanismelor fiziologo-biochimice i genetice legate de relaiile existente dintre planta-gazd i parazit, ar contribui la facilitarea procesului de selecie a formelor rezistente, ce reprezint la momentul actual una din preocuprile de baz a cercettorilor din domeniul culturii florii-soarelui.

RSPNDRE FLORII-SOARELUI

n anul 1931, N. VAVILOV a situat originea florii-soarelui n partea de nord a Mexicului i n statele americane Colorado i Nebraska. Descoperiril arheologice din America de Nord au relevat prezena de achene i poriuni de calatidii de floarea-soarelui, ndeosebi n statele Colorado i New Nexico. Dup unele evaluri cu carbon 14, se estimeaz c unele resturi decoperite dateaz de la anii 2.600 .Ch Se pare c indienii din New Mexico cultivau aceast plant i o foloseau n alimentaie, pentru fabricarea uleiului i pentru consumul direct al miezurilor, ca atare sau prjite, zdrobite i amestecate cu alte finuri pentru a realiza turt plate, uscate la soare. Prin intermediul exploratorilor spanioli (probabil spre mijlocul secolului al XVI-lea), floarea-soarelui i-a fcut apariia n Europa. Cultivat, n principal, ca plant ornamental, specia s-a rspndit repede de-a curmeziul continentului (Frana, Italia, Europa de Nord i de Est), ca o curiozitate botanic; la sfritul secolului al XVI-lea, numeroase scrieri o semnalau n Belgia, Olanda, Elveia, Germania, Anglia, ca plant ornamental. n perioada urmtoare, cultura s-a dezvoltat, n principal, n Rusia, n zonele cu cernoziom. Primele dovezi ale extragerii uleiului de floarea-soarelui dateaz de la sfritul secolului al XVIII-lea, dar abia ntre anii 1830 - 1840, seminele de floarea-soarelui au fost prelucrate la scar industrial. La sfritul secolului al XIX-lea cultura ocupa deja 150.000 ha (ndeosebi n Ucraina i 312 Kuban), pentru a atunge 1 milion de hectare la nceputul secolului XX. n deceniile urmtoare cultura florii-soarelui a cunoscut o dezvoltare exploziv, devenind una dintre una dintre cele mai importante culturi agricole; s-a extins n rile Europei de Est i n Balcani, n Europa Occidental; apoi a "retraversat" Atlanticul, pentru a deveni o cultur agricol important a continentului american.n anul 2005 (dup FAO STAT Database) pe glob s-au cultivat cu floarea-soarelui 23,4 mil.ha, rezultnd o producie medie mondial de 1.310 kg boabe/ha i o producie global de 30,67 mil.tone. rile mari cultivatoare de floarea-soarelui sunt: SUA (1.044 mii ha i o producie medie de 1.681 kg semine/ha), Argentina (1.896 mii ha, 1.926 kg/ha), India (3.000 mii ha, 616 kg/ha), China (1.085 mii ha, 1.705 kg/ha), Turcia (480 mii ha, 1.979 kg/ha), Frana (644 mii ha, 2.251 kg/ha), Ungaria (521 mii ha, 2.432 kg/ha), Spania (516 mii ha, 772 kg/ha), rile fostei URSS (9.735 mii ha, din care 5.320 mii ha n Federaia Rus i 3.668 mii ha n Ucraina). n Romnia, floarea-soarelui a fost introdus pentru producerea uleiului, pe la mijlocul sec. XIX n Moldova; fiind principala plant productoare de ulei alimentar, floarea-soarelui a cunoscut un ritm de dezvoltare fr precedent (CR.HERA i col., 1989). Cultivarea pe suprafee mai mari a debutat n sec.XX, cu 672 ha n 1910, ajungndu-se la 200.000 ha n 1938; dup al doilea rzboi mondial suprafeele au crescut la 416 mii ha n 1948, 496,5 mii ha 1950 i 526,7 mii ha n perioada 1971 - 1975. n ultimii ani, suprafeele cu floarea-soarelui au fost fluctuante, cunoscnd un oarecare regres n 1990 (395 mii ha) i ajungnd la peste 700 mii ha ncepnd cu anul 1995, ca urmare a interesului manifestat fa uleiul de floarea-soarelui, pe piaa intern i la export. Trebuie subliniat c suprafeele de peste 850 mii ha cultivate cu floarea-soarelui n ultimii 5 ani (peste 1 mil. ha n 1999 i 2003),), justificate, fr ndoial, prin rentabilitatea ridicat a culturii, prezint un pericol real, deoarece nu se mai poate respecta intervalul de pauz de minimum 6 ani pn la revenirea culturii pe acelai teren, impus de regulile fitosanitare. Judeele mari cultivatoare de floarea-soarelui sunt: Constana, Teleorman, Clrai, Dolj, Brila, Ialomia, Olt, Timi (cu peste 50 mii ha fiecare) Produciile medii au crescut n ultimele decenii, n legtur direct, n primul rnd, cu calitatea materialului biologic pe care cultivatorii de floareasoarelui l-au avut la dispoziie: 360 kg/ha n perioada 1948 - 1958 (cnd au fost cultivate soiurile Mslinica i Uleioas, forme slab productive); 744 - 1.100 kg/ha n perioada urmtoare (cnd au fost introduse soiurile ruseti Jdanov 8281 i Vniimk 8931). Introducerea n cultur a soiului romnesc Record, a nsemnat un salt spectaculos de producie, la peste 1.400 kg/ha n perioada 1966 - 1970; a urmat crearea i introducerea n cultur a hibrizilor romneti de floarea-soarelui, cu noi creteri de productivitate (1.630 kg/ha n 1979 - 1981). n ultimii ani, produciile medii s-au meninut n jur de 1.029 - 1.323 kg/ha. n aceeai perioad, produciile totale au fost de 721 - 1.557 mii tone semine, iar exporturile au atins 104 - 365 mii tone semine i 9-90 mii tone ulei (n anii 2000 2004). 313 Pe plan mondial, n perioada urmtoare se apreciaz c suprafeele cu floarea-soarelui vor continua s creasc, ns ntr-un ritm mai sczut, tendina general fiind de stabilizare a suprafeelor; aceasta este impus, pe de o parte, de restriciile tehnologice (ponderea n structura culturilor), iar pe de alta de performanele productive i calitative ale noilor hibrizi (dup CR. HERA i col., 1989).IMPORTANA ECONOMIC A FLORII SOARELUIFloarea-soarelui (Helianthus annuusL.), esteoplantuleioasdemare importan economic i alimentar. Prin coninutul seminelor n substane grase (33-56 %) i calitatea deosebit auleiului rezultatnextracie,plantareprezintunadintreprincipalele surse de grsimi vegetale, utilizate n alimentaia omenirii,respectiv cea mai important sursde ulei pentru Romnia.Ca surs de uleivegetal, pe plan mondial, floarea-soarelui ocup loculal patrulea, dup soia, palmier irapi.Valoarea alimentar ridicat a uleiului de floarea-soarelui, sedatoreaz coninutului bogatnacizi grainesaturai, reprezentaipreponderent de acidul linoleic (44-75 %) i acidul oleic (14-43 %), ct iprezenei reduse a acidului linilenic (0,2 %), componente care-i confer stabilitate icapacitate ndelungat depstrare, superioarealtoruleiurivegetale. Funcia nutritiv a uleiului de floarea-soarelui este sporit deprezena unor provitamine a vitaminelor liposolubile A, D, E, fosfatidelor ca i a vitaminelor B4, B8, K. Uleiul mai conine steroli (aproximativ 0,04 %) i tocoferoli (fraciune antioxidant a uleiului vegetal, cca. 0,07%).

Capacitatea energetic (8,8 calorii/g ulei) i gradul de asimilare ridicat, situeaz uleiul de floarea-soarelui aproape de nivelul nutritiv aluntului. Uleiul rafinat de floarea-soarelui se folosete, n principal, nalimentaie, n industraia margarinei i a conservelor. Uleiul de floarea-soarelui este excelent pentru alimentaie, avnd fluiditate, culoare, gust i miros plcute. Produsuleste folositinindustrie pentru producerea lacurilor speciale i a rinilor, precum i n pictur. Reziduurile rezultate n urma procesului derafinare,sefolosesclafabricareaspunurilor,laobinerea cerurilor, fosfatidelor, lecitinei i tocoferolilor.

Fosfatidele lecitina extrase din uleiul de floarea-soarelui, sunt utilizate n industria alimentar, panificaie, patiserie, n prepararea ciocolatei i amezelurilor. Turtele rezultate n urma procesului de extracie a uleiului(aproximativ 300 kg/t smn), constituie o surs valoroas de proteinepentru rumegtoare, iepuri, porci i psri. Turtele conin protein brut (ntre 33,7 i 47,8 %) i aminoacizi eseniali, cuvalori apropiate cu cele de la soia, excepie fcnd lizina, care se gseten cantiti mai mici. Valoarea enegetic a turtelorestecorelat cu gradul de decorticare aseminelor. Seminele mai puin bogate n ulei, se folosesc direct n consum,ntregi sau decorticate, ct i pentru halva. Tulpinile pot fi folosite ca surs decldur(local),pentrufabricareaplcilorantifonicesauobinerea carbonatului de calciu.

Floarea-soarelui mai este apreciat ca plant furajer, fiind cultivat mai ales pentru siloz. De asemenea, floarea-soarelui este i o excelentplant melifer. De pe un hectar de floarea-soarelui se poate obine ocantitate de 30 pn la 130 kg de miere. Prin resturile organice rmase dup recoltare, floarea-soarelui restituiesoluluicantitiapreciabiledeelementemineraleimaterieorganic, estimate n cazul unei producii de 3500 kg/ha, la 65 kg N, 30 kgP2O5, 300 kg K2O i circa 7 tone substan uscat, echivalentul a 1200-1500kg de humus.

Floarea-soarelui poate avea i ntrebuinri medicinale. Din florileligulate (care conin quercitrin, anticianin, colin, betain, xantofil, etc.),se obine un extract alcoolic care se folosete n combaterea malariei, iartinctura n afeciuni pulmonare. Din achene, dat fiind coninutul n fitin, lecitin, colesterin, se preparau produse indicate n profolaxia dezenteriei,febrei tifoide i pentru vindecarea rnilor supurate. Uleiul se folosete (n medicina popular) pentru macerarea plantelor utilizate n tratarea unor rni i arsuriCICLUL VITAL AL PATOGENULUI LUPOAIA

Ciclul de via al lupoaiei este specializat la parazitism i necesit o interaciune strns cu planta-gazd. Specificul interaciunii, i relaia dintre planta-parazit i planta-gazd este determinat de schimbul i recunoaterea semnalelor moleculare de ctre ambii parteneri.

Ciclul biologic al fitopatogenului Orobanche cumana Wallr. include cteva etape bine definite, separate att spaial ct i temporal, care reprezint poteniale inte pentru strategiile de aprare a gazdei (Dorr, 1994).

Seminele de lupoaie aflate n sol necesit o perioad de condiionare de 1 - 2 sptmni pentru a deveni mbibate, iar pe parcursul acestei perioade temperatura este foarte important (15 - 20C). Pe parcursul acestei fazei ontogenetice, n semine se activeaz cile metabolice, i procese importante cum ar fi respiraia i sinteza ADN-ului, proteinelor i hormonilor (Joel i colab., 1994). Dup procesul de condiionare, seminele fitopatogenului vor germina doar dac vor fi expuse suficient la concentraii ridicate de compui chimici, care sunt secretai de ctre rdcinile plantei-gazd. Aceti stimulatori chimici exudai n rizosfer, se afl n imediata apropiere a patogenului, iniiind astfel germinarea seminelor de lupoaie (Kroschel, 2001). S-a stabilit ns c rdcina plantei-gazd poate produce i ali metabolii secundari, care sunt deocamdat neindentificai, ce inhib germinarea sau elongarea seminelor spre gazd (Khan i colab., 2002).

Procesul fiziologic de germinare ncepe cu lrgirea zonei micropile a seminei, care este urmat de emergena unui filament subire, incolor, apexul cruia este format din celule meristematice active. Odat ce trece de tegumentul seminei, acest filament se elongheaz prin dividere i extindere celular (Parker, 1993). Acest tub germinal poate atinge lungimea de 3-4 mm i diametrul de 0,15 mm. Din acest motiv, doar seminele de O. cumana aflate n imediata vecintatea de rdcinile plantei-gazd (3 - 4 mm) pot induce procesul de parazitism. Ataarea germenului de lupoaie pe rdcina florii-soarelui se face cu ajutorul unei substane organice lipicioase, care este secretat de celulele zonei apicale ale tubului germinativ al seminelor de lupoaie.

La contactul cu rdcina-gazd, extremitatea filamentului germinal ader la suprafaa acesteia prin papilele adezive i penetrarea este facilitat de separarea celulelor-gazd, cauzat de activitatea enzimatic, formnd apresoriul (ataamentele) (Echevarria-Zomen Sirao, 2006).

Ataamentele se dezvolt i se ngroa, lund forma unui bulb de culoare galben - tuberculi. Din tuberculi, n interiorul plantei-gazd se formeaz o structur specializat, cunoscut drept haustoriu, care reprezint un esut conjunctiv prin intermediul cruia se realizeaz jonciunea ntre gazd i parazit (Stewart, 1990). Haustoriul ptrunde n esuturile scoarei ajungnd n fascicolele libero-lemnoase de unde i extrage hrana (Linke i colab., 1989). Odat ce aceast structur a stabilit conexiuni vasculare cu planta-gazd (Musselman, 1975), are loc realizarea unui contact intim ntre gazd i parazit, ce continu ulterior cu schimbul de ap i substane nutritive, hormoni, toxine (Aloni, 1995). La exterior se dezvolt rdcini adventive i muguri, care se alungesc i strbat solul ieind la suprafa, formnd tulpina florifer a parazitului lstari aerieni de culoarea violet-albstrui, determinat n principal de acumularea de antociani, care sunt mult mai vizibili, din cauza lipsei pigmenilor de clorofil (Wheldale, 1916).

n dependen de condiiile mediului ambiant, fazele subterane de dezvoltare a rizoparazitului dureaz de la 30 pn la 100 zile, timp n care planta de cultur este epuizat, fr ca planta parazit s poat fi vzut. ntregul ciclu de via al O. cumana din momentul ptrunderii filamentului rezultat din germinarea seminelor n tegumentul rdcinii plantei-gazd, pn la producia de semine se desfoar aproximativ 3 - 5 luni (Kroschel, 2001).

Teryokhin i colaboratorii si (1997) au gsit patru tipuri de propagare vegetativ n cadrul familiei Orobanchaceae: dou tipuri perene, cu rdcini haustoriale i cu rdcini tuberizate i dou tipuri anuale, cu tuberculi i bulbi. Modul de propagare vegetativ la populaiile de Orobanche cumana care paraziteaz floarea-soarelui n Europa este o form redus de multiplicarea a lstarilor n esuturi tuberadifere. Dezvoltarea slab a organelor de nmulire vegetativ, adic a haustoriilor secundari, este legat de adaptarea populaiilor de lupoaie la parazitism pe plantele anuale (Vrnceanu, 2000).

EFECTUL OROBANCHE CUMANA ASUPRA CULTURILORDE FLOAREA-SOARELUI

Amplitudinea pagubelor produse de parazitarea cu lupoaie variaz foarte mult, de la scderi nesemnificative de producie pn la pierderi de 90%, n funcie de intensitatea atacului, adic numrul de plante de lupoaie ce se formeaz pe o plant de floarea-soarelui. Acimovici (1983) a artat c la un atac slab, producia a sczut cu 5-20 %, iar la un atac mijlociu, cu 25-50 %.

Plantele de floarea-soarelui parazitate de lupoaie, stagneaz n dezvoltare, rmn pipernicite, cu tulpini subiri i formeaz capitule mici, cu majoritatea seminelor seci (Vrnceanu, 2000). Reducerea recoltei cauzat de Orobanche depinde i de severitatea infectrii semnturilor cu aceti fitopatogeni i poate varia de la 5% pn la 100% (Bayaa, 2000; Hibberd, 1999).

Parazitarea florii-soarelui atrage i pierderi calitative, referitoare la reducerea coninutului de ulei n semine, la modificarea unor raporturi ntre fraciunile acizilor grai nesaturai i saturai, precum i alterri ale calitilor gustative.

Protecia integrat a ecosistemelor agricole de floarea-soarelui, este justificat economic de pierderile cauzate an de an, de atacul unor patogeni i duntori, ct i de concurena buruienilor competitoare (Popescu, 1996).n combaterea integrat a bolilor i duntorilor, se pune accent pe cunoaterea pragului economic de dunare. Pragul economic de dunare (PED), exprim nivelul atacului de boli i duntori sau densitatea de duntori, care poate produce o pagub egal cu costul tratamentului.La floarea-soarelui, paguba se coreleaz cu un anumit nivel de atac sau de densitate a populaiei speciei, n fazele critice pe care le traverseaz planta n cursul vegetaiei. Cuantificarea pagubei este greu de realizat, mai ales n cazul bolilor, dat fiind interrelaiile biotice complexe, ce se creeaz n agroecosistem, ca urmare a parazitrii concomitente sau succesive a mai multor organisme duntoare, ct i datorit influenei mari a condiiilor de mediu (Popescu, 1996).

n cazul lupoaiei, cea mai eficient metod de combatere, din punct de vedere rezultativ, dar i financiar pare a fi rezistena genetic. Acest fapt este determinat i de caracteristicile parazitului, care este un holoparazit. Metodele chimice (erbicidele) sunt ineficiente n acest caz, deoarece ele acioneaz n majoritatea cazurilor la nivel de aparat fotosintetic, iar lupoaie este lipsit de clorofil. De asemenea i conexiunea strns a parazitului cu gazda diminueaz efectul erbicidelor (Joel, 2006). Lipsa de eficien a metodelor convenionale de lupt cu plantele slbatice este determinat i de proprietile seminelor, care sunt mici i rezistente la factori de mediu i se pot pstra n sol pn la 20 de ani i germineaz numai n condiii speciale (Kaya, 2004).DINAMICA I DEZVOLTAREA FITOPARAZITULUI.Procesele morfo-fiziologice depind, n mare msur de reacia de rspuns a plantei la condiiile nefavorabile ale mediului i de capacitatea de adaptare la factorii de stres. Aspectul fenotipic al plantelor de floarea-soarelui infectate cu O. cumana reprezint ultima verig n lanul de rspuns al plantei-gazd la aciunea patogenului i este relevant n evaluarea gradului de atac i manifestarea rezistenei. Aciunea O. cumana este condiionat de afinitatea, agresivitatea i virulena agentului patogen.Rezultatele cercetrilor efectuate demonstreaz un nivel nalt de afinitate a lupoaiei fa de planta-gazd, precum i tolerana florii-soarelui fa de agentul respectiv. Astfel, analiza dezvoltrii ontogenetice gazd parazit, realizat n decursul a asezeci zile, precum i studiul minuios al sistemului radicular la finalul experienei a permis evidenierea mai multor stadii de dezvoltare a O. cumana: ataamente, tuberculi, tuberculi cu rdcini adventive, lstari subterani i aerieni.

Dup germinarea seminelor de lupoaie n experiene model cu exsudate radiculare de floarea-soarelui, se formeaz un filament subire - apresorium (fig. 3.1., A), a crui extremitate radical ader la rdcina plantei-gazd formnd ataamentele (fig. 3.1., B). Primele ataamente au fost constatate dup 15 zile de cultivare la liniile parentale ale hibrizilor Xenia i Valentino (cele mai multe, atestndu-se la linia matern Valentino), lipsind la genotipurile heterozigote. Ataamentele se dezvolt i se ngroa, lund forma unui bulb - tuberculi (fig. 3.1., C, D). Din tuberculi, n interiorul plantei-gazd cresc celule haustoriale n form de hife, care strbat zona cortical ptrunznd n fasciculele vasculare ale plantei-gazd, iar la exterior se dezvolt rdcini adventive i muguri (fig. 3.1., E), care se alungesc i strbat solul ieind la suprafa, formnd tulpina florifer a parazitului (fig. 3.1., F) .

Tuberculii, inclusiv cei cu rdcini adventive au aprut iniial dup 30 zile de cultivare, fiind constatai n numr maxim la hibridul Xenia i linia patern a hibridului Valentino. ncepnd cu perioada de 40 zile pe radcinile genotipurilor cercetate au fost observai lstari subterani, care prevalau la formele parentale a hibridului Valentino ( - 5,2; - 5,6 lstari subterani/plant). Primii lstari aerieni s-au atestat la suprafaa solului la genotipul Valentino dup 48 zile i dup 50 zile la hibridul Xenia i forma matern a acestuia.

Analiza sistemului radicular la floarea-soarelui n dinamic a relevat c genotipul patern Xenia se caracterizeaz printr-o majorare numeric lent a lupoaiei pe parcursul ntregii perioade de studiu. La linia matern procesul de infectare a fost mai accelerat, atestndu-se n decursul celor 60 zile de examinare a organului subteran de la 0,17 - 15,00 ataamente/plant.

Cel mai afectat s-a dovedit a fi genotipul heterozigot Xenia, la care creterea fitoparazitului a fost foarte rapid, numrul maxim de ataamente (23,5 ataamente/plant) fiind nregistrat dup 40 zile de cultivare pe fon de infecie artificial. O situaie similar, a fost stabilit i n cazul estimrii hibridului Valentino i a formelor parentale ale acestuia, unde numrul de ataamente atinge valorile maxime (43,7 ataamente/plant) dup 50 zile.

Totodat, n dinamica dezvoltrii genotipurilor analizate, cu excepia Xenia , s-a constatat diminuarea numeric a paraziilor pe sistemul radicular la 60 zile postinfecie, care poate fi determinat de apariia ataamentelor de culoare brun-roietic tuberculi necrotizai (fig. 3.1. G, H). Necrozele au fost depistate la genotipurile heterozigote (0,6 - 0,63 necroze/plant) i la una din formele parentale a acestor hibrizi (Xenia - 0,2 necroze/plant i Valentino - 0,7 necroze/plant). Acestea reprezint o consecin a reprogramrii metabolismului n celulele nconjurate de infecie pentru a stopa rspndirea patogenului, care duce la moartea celular programat (rspunsul imun hipersensibil - hypersensitive response HR), date relevate i de ali cercettori, ca reacie de rspuns a plantei-gazd la invazia parazitului [16, 21].

Pornind de la rezultatele obinute putem afirma c n perioada 15 - 60 zile din momentul cultivrii florii-soarelui au fost atestate cele cinci faze de dezvoltare a parazitului cu nregistrarea numrului maxim de ataamente la genotipul matern Valentino i minim la genotipul patern Xenia.OROBANCHE CUMANA, O BURUIAN PROBLEM PENTRU PLANTELE DE HELIANTHUS ANNUUSBuruiana holoparasitOrobanche.(lupoaia) este n prezent privit ca unul dintre factorii importani care afecteaz producia de floarea-soarelui n zonele Republicii Moldova precum i n rile din fosta URSS. Pierderile de producie cauzate de lupoaie variaz de la pierderi nesemnificative pan la 50%, depinznd n principal de numarul de parazii ataai pe radacinele florii-soarelui.

Plante pipernicite. Buruian parazit Orobanche nu are clorofil de aceea ea trebuie s se bazeze integral pe planta gazd n ceea ce privete att substanele fotosintetizate ct i ali nutrieni i apa pentru a putea supravieui. naintea germinrii, seminele de lupoaie trebuie s parcurg o perioad de condiionare la o temperatur i umiditatea corespunztoare. Seminele de Orobanche necesit o substan stimulatoare (semnal chimic) a germinaiei exudat de ctre rdcinile potenialei plante gazd, a crei distribuie n rizosfer estre strns legat de umiditatea solului.

Tubul de germinaie format de lupoaie penetreaz rdcina florii-soarelui i dezvolt haustoria care extrage apa, minerale i nutrieni organici din radacin. Ca rezultat al epuizrii substanelor nutritive din plantele de floarea-soarelui, acestea fiind transferate ctre planta parazit, plantele infectate sunt pipernicite i producia poate fi redus mult.Orobanche sunt plante anuale care de obicei nfloresc ntr-o perioad de cteva saptmni. Fiecare capsul conine mii de semine foarte mici. Producerea unui numar de 40.000 pn la 500.000 semine pe plant, pastrarea viabilitii pentru perioade lungi de timp, contribuie la creterea populaiilor de lupoaie din cadrul sistemelor de cultur.

Orobanche se comport ca organ de acumulare a substanelor de rezerv competitiv prin faptul c redirecioneaz o parte dintre fotoasimilatele plantei gazda spre esuturile sale, fapt care este reflectat printr-o scdere a produciei de biomas din cadrul plantelor de floarea-soarelui infestate. Plantele de floarea-soarelui infestate cu buruiana holoparazit Orobancheacumuleaz mai puina biomas dect plantele neinfectate. Biomasa mai redus a plantelor parazitate este compensat de biomasa plantelor de lupoaie. Efectul parasitismului Orobancheasupra biomasei plantei gazd poate fi atribuit procesului de acumulare a substanelor de rezerv al plantei parazite, marimea acestei acumulari de substane de rezerv determinnd masura n care creterea plantei gazd a fost redus.

n general, din cauza relaiei complexe care exist ntre parazit i plant gazd, cantitatea mare de semine produse, viabilitatea seminelor o perioada lunga de timp, lipsa germinrii seminelor n absena semnalului chimic de la plantele de floarea-soarelui, face ca dezvoltarea unor strategii de combatere impotriva buruienii parazite s fie foarte dificil. Cteva metode de combatere au fost propuse: combaterea biologic i cea chimic cu ajutorul erbicidelor este doar parial efectiv n timp ce tratamentul solului cu fumigani sau solarizarea acestuia sunt efective, dar nu sunt eficiente din punct de vedere economic. Rezistena plantelor gazd la atacul buruienilor parazite este o alta metoda care limiteaz infestrile.

De asemenea, o alta metoda de combatere a lupoaiei o reprezint folosirea tehnologiei de producie este foarte eficient n combaterea acestei buruieni parazite. Dup aplicare, erbicidul este translocat n plantele de floarea-soarelui ctre punctele de cretere. Cantitile mici de erbicide prezente n rdcinile florii-soarelui vor distruge plantele de lupoaie n momentul n care acestea se ataeaz pe sistemul radicular. Pentru a avea eficiena dorit, tratamentul erbicid nu se va efectua nainte de apariia frunzelor 6-8 la floarea-soarelui.

Pentru a mpiedica apariia rezistenei lupoaiei att la erbicid ct i la genetica florii-soarelui se recomand aplicarea unui sistem ntegrat de combatere - aplicarea erbicidului, folosirea de hibrizi rezisteni la lupoaie i o rotatie corespunzatoare a culturilor.

ROLUL POLIFENOLILOR N REZISTENA PLANTELOR

LA STRESUL BIOTIC

Compui fenolici sunt metabolii secundari ai plantelor, care constituie unele dintre cele mai frecvente i rspndite grupe de substane din plante. Dup cum a afirmat Harborne, termenul fenoli sau polifenoli poate fi definit cu precizie din punct de vedere chimic ca o substan care posed un inel aromatic (fenol) sau mai muli (polifenoli) substitueni hidroxil, incluznd i derivai funcionali (esteri, eteri, metil, glicozide, etc.): ca o regul general, termenii fenoli i polifenoli se refer la toi metaboliii naturali secundari care rezult biogenetic de la cile metabolice shikimat-fenilpropanoid-flavonoide, productoare de fenoli i polifenoli monomerici i polimerici. Fenolul n sine este un produs natural, dar cei mai muli fenoli au dou sau mai multe grupe hidroxil.

Din aceasta categorie de substanele fac parte: pigmenii (substane colorate) i taninurile, cumarinele, furano-cumarinele, flavonoizii, lignina (Saviranta et al., 2010).

Plantele pot sintetiza i acumula un spectru larg de compui fenolici, ca rspuns fiziologic la stres. Aceti compui apar ca urmare a modificrilor diverselor cai din metabolismul plantei i nu prin depunere din mediul extern, deoarece epidermele (att celulele, ct i pereii lor externi) sunt intacte. n unele regiuni ale foliolelor se observa i zone de necroz, cu celule dezintegrate n urma acumulrii de compui fenolici.

Prezena compuilor fenolici n celul nu este un fenomen neobinuit pentru multe specii de plante, ns precipitarea acestora n citoplasm i n vacuol reprezint un indiciu cert al dereglrii cailor metabolice celulare ca urmare a stresului indus de diverse substane, printre care metalele grele (Kumar A., 1991). Unii compui fenolici se acumuleaz n jurul membranelor cloroplastelor, alii n jurul veziculelor citoplasmatice i a tonoplastului. Uneori, astfel de compui au fost observai chiar n interiorul pereilor celulari.

Prezena depozitelor fenolice n apropierea membranelor plasmatice i a dublelor membrane ce nconjoar organite cum sunt cloroplastele i mitocondriile sunt n concordan cu compartimentarea subcelular de biosintez a acestora (Li L., 2002).

Apariia i acumularea produilor fenolici n vacuole, precum i n zona apoplastic (a peretelui celular) joac un rol important n eliminarea radicalilor liberi produi n urma metabolismului celular. De exemplu, flavonoizii localizai n apropierea membranelor previn oxidarea lipidelor ce intra n componena acestora atunci cnd sunt supuse aciunii radicalilor liberi. Din moment ce diverse studii au dovedit rolul antioxidant al compuilor fenolici, acumularea acestora n celulele mezofilului frunzelor din zone expuse la poluare sugereaz c acetia contribuie la reducerea stresului oxidativ i limiteaz distrugerile aparatului fotosintetizant.

Dac n cantiti mici, polifenolii pot avea rol protector, producerea lor n cantiti mari ca urmare a aciunii susinute a factorilor poluani este letal pentru celule, ducnd iniial la microleziuni i ulterior chiar la necroze, pe arii diferite n funcie de intensitatea aciunii poluanilor.Cele mai frecvente modificri se refer la acumularea produilor polifenolici att la nivelul celulelor din mezofilul foliar, ct i n celulele epidermice. Reacia general de producere a polifenolilor ca urmare a expunerii la stres permite susinerea ipotezei c acest indice reprezint un biomarker structural principal, care poate fi utilizat n evidenierea influenei agenilor patogeni asupra plantelor superioare, att lemnoase ct i ierboase.

Cumarinele reprezint compui fenolici simpli, larg rspndii n plante vasculare i pare s funcioneze n diferite mecanisme de aprare a plantelor mpotriva diferitor patogeni. Ele deriv din calea acidului shikimic (Murray et al., 1982), frecvente la bacterii, ciuperci i plante, dar absente la animale. De asemenea, ele sunt un grup foarte activ de molecule cu o gam larg de efecte anti-microbiene mpotriva ciupercilor i bacteriilor (Brooker i colab., 2008). Se consider c aceti compui ciclici se comport ca pesticide naturale de aprare pentru plante i acestea reprezint un punct de plecare pentru explorarea de noi instrumente, care ar mbunti activitate antifungic.

Cumarinele halogenate derivate au o aciune foarte eficient n culturile in vitro pentru a inhiba creterea fungilor. De exemplu, cumarinele simple 7-hidroxilat pot juca un rol de aprare mpotriva parazitismului Orobanche cernua, prin mpiedicarea procesului de germinare, penetrare i conectare la sistemul vascular al rdcinii plantei-gazd (Serghini i colab., 2001).

Furano-cumarinele, de asemenea, reprezint un interes special de fito-toxicitate, abundente la membrii familiei Umbelliferae, inclusiv pstrnac, elina i patrunjel. n mod normal, aceti compui nu sunt toxici, pn cnd acetia sunt activai de lumin, provocnd unele furano-cumarine s devin activate la o stare electronic de energie nalt, care se pot insera n dublu helix a ADN-ului i s se lege la bazele pirimidinice i, astfel, blocnd procesul de transcriere i reparaie, i n cele din urm duce la moartea celulelor (Rice, 1987). Psoralina, o furano-cumarin liniar de baz, cunoscut pentru utilizarea sa n aprarea fa de agenii fungici, i se gsete foarte rar n plantele tratate cu SO2 (Ali i colab., 2008).

Lignina este un polimer foarte ramificat cu grupe fenil-propanoidice, formate din trei alcooli diferii: coniferil, cumaril i sinapil, care se oxideaz la radicalii liberi n prezena peroxidazei, care reacioneaz simultan i la ntmplare pentru a forma lignin. Proporiile reactive ale trei uniti monomerice n lignin pot s varieze ntre specii, organe ale plantei i chiar ntre straturile peretelui unei celule (Lewis i Yamamoto, 1990). Tenacitatea sa fizic mpiedic alimentarea agenilor patogeni erbivori i durabilitatea chimic face relativ greu de digerat pentru ierbivorele i insectele patogene. Lignificarea blocheaz creterea agenilor patogeni i reprezint un raspuns frecvent la infecii sau la rnire.

Flavonoidele sunt pigmeni fenolici care conin n molecula lor un heterociclu piranic sau furanic condensat cu un inel benzenic. De heterociclu se cupleaz un alt inel benzenic. Inelele au grupri hidroxilice, ceea ce determin caracterul fenolic al acestor pigmeni. Sub aspect chimic pigmenii flavonoidici sunt glicozide fenolice, solubile n ap. Se gsesc n sucul vacuolar i n cromoplaste. Se cunosc 6 tipuri de flavonoide: flavani, antocianidine, flavone, flavanone, calcone i aurone.Aceste grupe se deosebesc ntre ele prin felul heterociclului i prin numrul i poziia gruprilor hidroxilice i metoxilice, legate de inele benzenice (Goodwin, T. W., 1965).Flavonoidele sunt pigmeni vegetali care predomin n plantele superioare. Se gsesc n flori, fructe, frunze, tulpini, rdcini, scoara copacilor etc. n cantitate mic se gsesc n unele alge, n microorganisme i n unele insecte (flavone). Majoritatea flavonoidelor sunt colorate i contribuie n mare parte la formarea culorii florilor i a fructelor. Se gsesc n natur n stare liber, dar mai ales sub form de glicozide.

Din punct de vedere chimic, taninurile sunt substane polifenolice (derivai ai 3-hidroxi-flavanului sau poliesteri ai acidului galic) solubile n ap, cu gust astringent, care prezint reacii caracteristice fenolilor i care precipit cu alcaloizii i cu proteinele, formnd combinaii impermeabile i imputrescibile (Mayer, 1987). n organismul vegetal, taninurile joac un rol biochimic important. Ele mresc rezistena plantelor fa de virusuri i microorganisme. Din punct de vedere fiziologic, taninurile sunt considerate factori de aprare ai plantelor mpotriva infeciilor bacteriene i virale (precipit proteinele microorganismelor), antioxidani (sunt puternic reductori), transportori de hidrogen (particip la sisteme redox celulare).

DETERMINAREA ACTIVITII POLIFENOLOXIDAZICE N RSPUNSUL DEFENSIV AL FLORII-SOARELUI

Polifenoloxidazele (PPO) reprezint enzimele care asigur cataliza oxidrii compuilor fenolici pn la chinone i sunt implicate n rspunsul defensiv al organismului vegetal mpotriva duntorilor i agenilor fitopatogeni (Yedidia, et al., 2003). Rolul defensiv al PPO a fost sugerat frecvent datorit apariiei vizibile a produselor de reacie a acestor enzime asupra rnirii, infeciei cu patogeni, datorit inductibilitii PPO, ca rspuns la diverse leziuni abiotice i biotice sau molecule de semnalizare.

Li i Steffens (2002) sugereaz mai multe posibiliti de implicare a polifenoloxidazelor n rspunsul defensiv al plantelor, inclusiv toxicitatea chinonelor generate de ctre PPO fa de ageni patogeni i celulele plantelor, accelernd moartea celulelor, alchilarea i reducerea biodisponibilitii proteinelor celulare ale patogenului, cross-linkarea chinonelor cu proteine sau ali fenoli, formnd o barier fizic fa de agenii patogeni n peretele celular, i trasnportul redox al chinonelor ce conduce la formarea H2O2 i altor specii reactive de oxigen (Jiang i Miles 1993).

Cu scopul de a investiga rolul PPO n rezisten la boli ale plantelor, activitatea polifenoloxidazelor a fost cuantificat n diferite organe (rdcin, tulpin i frunze) la diverse genotipuri de floarea-soarelui sensibile (FS-6, FS-19 i FS-20) i rezistente (FS-17, Favorit i Adagio), la fanerogama parazit O. cumana. Activitatea enzimatic a PPO a fost exprimat la uniti enzimatice () raportate la 0,1 mg protein per minut, i determinat spectrofotometric la lungimea de und de 420 nm, conform Bekheta i El-Bassiouny (2005).

Analiza comparativ a activitii PPO la cele dou grupuri de floarea-soarelui a scos n eviden diferene semnificative dependente de reacia de rspuns la atacul fitopatogenului menionat. Cea mai mare activitate a PPO a fost nregistrat n sistemul radicular al genotipurilor sensibile n primele 1 - 5 ore de infecie cu lupoaie, i anume la FS-6, urmat de FS-20 i FS-19, comparativ cu genotipurile rezistente, iar ncepnd cu 7 - 12 ore, aceste genotipuri au demonstrat o diminuare a activitii PPO (fig. 2.7.1.). Aceast legitate probabil se explic prin faptul c polifenoloxidazele sunt importante n stadiul iniial de aprare a plantei-gazd cnd distrugerea membranelor celulare cauzeaz eliberarea compuilor fenolici.Activitatea crescut a PPO n genotipurile sensibile, probabil se datoreaz faptului c PPO, de asemenea, joac un rol important n vindecarea rnilor n cadrul plantei-gazd, i presupune abilitatea acesteia de a face fa invaziei haustoriale a parazitului n sistemul radicular al florii-soarelui. Genotipurile de floarea-soarelui rezistente la lupoaie au nregistrat o cretere semnificativ a activitii PPO n toate organele studiate ale plantelor investigate pe parcursul infeciei cu O. cumana. Creterea activitii PPO poate oferi plantei-gazd o rezisten mai ridicat fa de infecia fitopatogenului prin furnizarea de derivai ai chinonelor oxidate, care mpiedic creterea i dezvoltarea agentului patogen.

De asemenea, s-a nregistrat o diminuare a activitii enzimei date la ultimele perioade (15 - 20 de zile) de infecie, probabil din cauza lipsei contactului dintre seminele fitoparazitului i planta-gazd.

Figura 2.7.1. Activitatea polifenoloxidazic n sistemul radicular, tulpin i frunze

ale diferitor genotipuri sensibile (A) i rezistente (B) de floarea-soarelui

Figura 2 Activitatea polifenoloxidazic n sistemul radicular, tulpin i frunze

ale diferitor genotipuri sensibile (A) i rezistente (B) de floarea-soarelui

(C control, plante infectate:1 1 or; 2 3 ore; 3 5 ore; 4 7 ore; 5 -12 ore ; 6 24 ore;

7 7 zile; 8 10 zile; 9 15 zile; 10 20 zile.)

Reieind din rezultatele obinute, tendina de cretere a activitii PPO pe o anumit perioad de timp este diferit la genotipurile sensibile i cele rezistente de floarea-soarelui fa de O. cumana. Similar, diferene calitative n activitatea PPO la genotipurile sensibile i rezistente au fost raportate de Ganguly i Dasgupta (1982) la tomatele inoculate cu nematozi ce produc noduri pe rdcini. Aceasta sugereaz remarcabilele schimbri post-infecionale ale enzimei investigate care este n mare parte sub influena infeciei patogenului (Tyagi et al. 2000), i care ulterior decide soarta relaiei din planta-gazd i fitoparazit.CONCLUZIE

Floarea soarelui reprezint una dintre principalelesurse de grsimi vegetale,utilizate n alimentaia omenirii, respectiv cea mai important surs de ulei pentru Republica Moldova. Capacitatea energetic (8,8 calorii/g ulei) i gradul de asimilare ridicat,situeaz uleiul de floarea-soarelui aproape de nivelul nutritiv al untului.

Turtele rezultate n urma procesului de extracie a uleiului , constituie o surs valoroas de proteine pentru rumegtoare, iepuri, porcii psri. Seminele mai puin bogate n ulei, se folosesc direct n consum, ntregisau decorticate, ct i pentru halva.

Tulpinile pot fi folosite ca surs de cldur (local), pentru fabricarea plcilorantifonice sau obinerea carbonatului de calciu.Floarea-soarelui mai este apreciat ca plant furajer,fiind cultivat mai ales pentrusiloz.Deasemenea,floarea-soareluiesteioexcelentplantmelifer.

Deasemenea, poate avea i ntrebuinri medicinale. Floarea-soarelui este un organism vegetal cu mare plasticitate ecologic, reuind s se adapteze la condiii de mediu variate. Totui, pentru valorificarea deplin a potenialului biologic alplantei, aflat n continu perspectiv deameliorare, este nevoie de condiii ecologice favorabile i deo practic agricol adecvat.

Factorii climatici influeneaz pregnant creterea i dezvoltarea plantei. Cele mai mari efecte asupra capacitii de producie i coninutului de ulei, le au temperatura,suma precipitaiilor i umiditatea relativ a aerului.

n concluzie putem remarca, c n rezultatul infectrii plantei de ctre patogenul biotrof se induc un ir de reacii de aprare, cu implicarea nemijlocit a enzimelor antioxidante, inclusiv superoxid dismutaza, care sporesc rezistena plantelor la infectarea curent sau ulterioar, iar cunoaterea factorilor biochimici de rezisten la lupoaie precum i a mecanismelor de protecie ar facilita activitatea amelioratorilor n obinerea formelor mai rezistente la Orobanche cumana Wallr. BIBLIOGRAFIE

1. Duca M., Glijin A., Popescu V. Identificarea gradului de rezisten la lupoaie (rasa E) n cadrul unor genotipuri de floarea-soarelui. n: Studia Universitatis. Seria tiine ale naturii. 2008, nr.2 (12), p. 5-10.

2. Duca M., Lupacu V., Popescu V. Aspecte ale statutului oxido-reductor la diferite genotipuri de floarea-soarelui atacate de lupoaie. n: Studia Universitatis. Seria tiine ale naturii. 2007, nr.7, p. 68-73.

3. Duca M., Levichi A., Popescu V., Popa E. Aspecte genetico-moleculare ale rezistenei florii-soarelui la Orobanche cumana Wallr. n: Buletinul Academiei de tiine a Moldovei. tiinele vieii. 2009, Nr. 2 (308), p. 49-57.

4. Duca M., Glijin A., Lupacu V., Rotarenco V. Screening-ul molecular al rezistenei florii-soarelui la lupoaie (Orobanche cumana Wallr.) rasa E. n: Buletinul Academiei de tiine a Moldovei. tiinele vieii. 2009, Nr. 3 (309), p. 81-88.

5. Abcam, Test Catalog Superoxide-Dismutase-3-antibody, www.abcam.com, Ref Type: Internet Communication.6. Duca M., Glijin A., Savca E., Rotaru T., Popescu V., Begu T., Antohi M. Variaia parametrilor morfo-fiziologici la interaciunea gazd-parazit (Helianthus annuus L. - Orobanche cumana Wallr.). n: Buletinul Academiei de tiine a Moldovei. tiinele vieii. 2007, nr. 1(301), p. 34-41.

A B

FS-17

Favorit

Adagio

FS-20

FS-19

FS-6

6