Анотація до роботи:

Поспєлова Г.Д. Еколого–біологічна роль лектинів при формуванні біотичних взаємозв’язків в агроценозах Лісостепу України. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата сільськогосподарських наук за спеціальністю 03.00.16 – екологія. – Дніпропетровський державний аграрний університет, Дніпропетровськ, 2009.

Дисертація присвячена розробці нових екологічних підходів щодо екзогенного застосування лектинів та лектинвмісних екстрактів з метою зниження ураженості хворобами та підвищення продуктивності сільськогосподарських культур.

Встановлено, що хімічно чисті лектини та лектинвмісні екстракти рослинного походження мають широкий спектр біологічної дії. В залежності від концентрації вони пригнічують або стимулюють біотести. З-поміж багатьох рослин флори України виявлені рослини, які характеризуються наявністю лектинів та комплексу біологічно активних речовин. Серед них: бузина чорна, обліпиха крушиновидна, нагідки лікарські, цмин пісковий, шавлія лікарська, звіробій звичайний, суниці лісові, парило звичайне.

Нативні екстракти рослин здатні інґібувати проростання теліоспор летючої сажки ячменю. При цьому активність екстрактів залежить передусім від наявності в них лектинів. На цьому було засноване наступне вивчення ефективності лектинвмісних екстрактів для екзогенного застосування з метою зниження ураженості ячменю летючою сажкою.

Передпосівна обробка насіння ячменю рослинними біологічно активними екстрактами обліпихи крушиновидної та нагідок лікарських знизила ураженість посівів ячменю летючою сажкою на 53,5% - 73,3%, підвищивши продуктивність культури на 2,2 – 4,4 ц/га.

Відходи переробки лікарської сировини на фармацевтичних підприємствах містять лектини й є їх джерелом. Розроблені екологічно безпечні технологічні схеми отримання лектинів і лектинвмісних екстрактів у препаративних формах.

У дисертації науково обґрунтовані теоретичні й експериментальні дослідження, що забезпечили істотний внесок у розвиток прикладного використання лектинів із метою вирощування екологічно безпечної сільськогосподарської продукції.

1. Встановлено, що хімічно чисті рослинні лектини мають виражену біологічну активність, яка характеризується направленістю дії та специфічністю. Поряд з відомим тестом на гемаґлютинацію, для оцінки біологічної активності лектинів розроблений простий і чутливий метод біотестування (спосіб захищено патентом України № 13551), який доцільно використовувати в дослідах.

2. Серед представників вітчизняної флори виявлені рослини, які характеризуються лектиновою активністю та комплексом біологічно активних речовин. Проведені дослідження свідчать, що бузина чорна, обліпиха крушиновидна, нагідки лікарські, цмин пісковий стимулювали біотест, а шавлія лікарська, звіробій звичайний, суниці лісові, парило звичайне – пригнічували тест-систему в усіх розведеннях.

3. Оцінка нативних екстрактів рослин, лектинів, виділених з екстрактів і екстрактів без лектинів у системі біотестів дозволила встановити три типи біологічної активності. Перший тип – лектиновий, коли активність екстрактів визначається лектинами. Другий тип – нелектиновий, визначається небілковою фракцією. Третій тип – змішаний, є результатом взаємодії лектинів з іншими складовими екстракту. Біотестування на паростках крес-салату дає достовірну інформацію стосовно величини та напряму дії лектинів у складі екстракту.

4. Вивчення проростання теліоспор летючої сажки ячменю на середовищах з нативними екстрактами, лектинами, виділеними з екстрактів та екстрактами без лектинів, свідчить про те, що:

- лектини звіробою звичайного (Hypericum perforatum L.) в усіх розведеннях інґібували проростання теліоспор на -13,9%…-64,6% до контролю;

- нативні екстракти нагідок лікарських (Calendula officinalis L.) та обліпихи крушиновидної (Hippophae rhamnoides L.) ґальмували проростання теліоспор летючої сажки ячменю на -32,2%…-70,9% та -28,8%…-98,8% відповідно;

- екстракти без лектинів переважно викликали незначне інґібування в розведеннях 1% - 0,01% із наступним стимулюванням проростання теліоспор. З-поміж рослин, що вивчалися, цмин пісковий показав стійкий іняібуючий ефект у всіх концентраціях (-10,5% …-41,6%).

5. Розроблений новий спосіб оцінки рослинних екстрактів, який дозволяє без проведення спеціальних польових досліджень, у лабораторних умовах прогнозувати ефективність дії екстрактів щодо зниження шкідливості летючої сажки зернових. Спосіб захищено патентом України № 13550.

6. Порівняльний аналіз сприйнятливого до летючої сажки сорту ячменю Добробут та стійкого сорту Паллідум 107 показав, що рівень активності лектинів стійкого сорту вище, ніж сприйнятливого впродовж усього етапу формування зернівки. При штучному зараженні сортів летючою сажкою у нестійкого сорту збільшується активність лектинів, що, напевне, пов’язано з відповідною реакцією організму на проникнення інфекції.

7. Лектинвмісні екстракти специфічно впливали на розвиток зернових культур впродовж онтогенезу. На розвиток паростків пшениці позитивно впливали екстракти деревію майже звичайного, цмину піскового та обліпихи крушиновидної; на овес та ячмінь – цмину піскового та обліпихи крушиновидної; на жито – екстракти всіх культур.

8. Обробка інфікованого насіння ячменю нативними екстрактами в концентраціях 0,1 - 0,0001% достовірно пригнічували розвиток летючої сажки на 1,6% … 11,9%. Однак їх дія поступалась обробітку фундазолом (на 22% у порівнянні з контролем). Застосування екстрактів обліпихи крушиновидної і нагідок лікарських позитивно вплинуло на продуктивність ячменю (+5,33% … +11,96%) за рахунок зниження ураженості хворобою та збільшення кількості рослин на одиниці площі.

9. Екзогенне застосування лектинвмісних екстрактів нагідок лікарських і обліпихи крушиновидної перед сівбою ячменю (обробка насіння) у концентрації 0,01% позитивно впливало на зниження ураженості посівів (1,5% - контроль; 0.2%-0,3% - досліди), підвищуючи урожайність культури на 2,5…3,0 ц/га. Шляховий аналіз свідчить, що приріст досягався головним чином за рахунок поліпшення фітопатологічного стану агрофітоценозу, кількості насінин у колосі, а також кількості рослин на 1 м² і продуктивної кущистості.

10. В умовах виробництва обробка насіння ячменю ярого лектинвмісними екстрактами обліпихи крушиновидної та нагідок лікарських знизила ураження посівів летючою сажкою на 53,5% - 73,3% і підвищило продуктивність культури на 2,2 ц/га – 4,4 ц/га.

Публікації автора:

Статті у наукових фахових виданнях

1. Поспелова А.Д. Оценка биологической активности лектинов и лектинсодержащих растительных экстрактов /А.Д. Поспєлова //Вісник Полтавського держ.с.-г. інституту. – 1998.- №1.- С. 41-43.

2. Писаренко В.М. Вплив рослинних екстрактів і їх компонентів на проростання теліоспор летючої сажки ярого ячменю (Ustilago nuda (Jens.) Kell.et Sw.) / В.М. Писаренко, Г.Д. Поспєлова //Вісник Полтавського держ. с.-г. інституту. – 1999.- №6.- С. 30-32. (Особистий внесок: апробована методика вивчення проростання теліоспор, проведений аналіз отриманих даних, сформульовані висновки).

3. Писаренко В.М. Вплив обробки ураженого насіння лектинмісткими екстрактами на шкодочинність летючої сажки та продуктивність ячменю / В.М. Писаренко, Г.Д. Поспєлова, С.В. Поспєлов // Вісник Полтавського держ. с.-г. інституту. – 2000.- №2.- С. 4-6. (Особистий внесок: проведені польові досліди, статистичний аналіз результатів, сформульовані висновки).

4. Поспєлов С.В. Основні напрямки й підсумки досліджень біології лектинів у Полтавському державному сільськогосподарському інституті /С.В. Поспєлов, В.М. Самородов, Г.Д. Поспєлова //Вісник Полтавського держ. с.-г. інституту. – 2001.- №4.- С. 42-47. (Особистий внесок: проведено узагальнення експериментальних та літературних даних).

5. Поспєлова Г.Д. Біоконверсія відходів фармацевтичного виробництва для потреб фітофармакології / Г.Д. Поспєлова // Вісник Полтавської держ. аграрної академії. – 2003.- №6.- С. 24-27.

Деклараційні патенти

6. Патент № 13550 України МПК А01G 7/00 Спосіб попередньої оцінки ефективності зниження шкодочинності летючої сажки фітоекстрактом на зернових культурах / Г.Д. Поспєлова, В.М. Писаренко, С.В. Поспєлов – 200507634; Заявл. 01.08. 2005; Опубл. 17.04.2006, Бюл. № 4. (Особистий внесок: дала теоретичне обґрунтування і підтвердила їх дослідами).

7. Патент № 13551 України МПК G01N 33/48, A01C 1/00 Застосування біотестування для оцінки біологічної активності лектинів та лектинвмісних екстрактів / Г.Д. Поспєлова, С.В. Поспєлов -200507653; Заявл. 1.08.2005; Опубл. 17.04. 2006, Бюл. №4. (Особистий внесок: теоретично обґрунтувала і провела лабораторні дослідження).

8. Патент № 13552 України МПК А61К 36/00 Спосіб одержання лектину / С.В. Поспєлов, Г.Д. Поспєлова – 20050761 Заявл. 1.08. 2005; Опубл. 17.04.2006, Бюл. №4 (Особистий внесок: теоретично обґрунтувала і провела лабораторні дослідження).

Статті в інших виданнях

9. Поспєлова Г.Д. Відходи фармацевтичного виробництва – джерело екологічно безпечних засобів фітофармакології / Г.Д.Поспєлова, С.В. Поспєлов //Экология плюс. – 2007.- №3. - С. 6-9.

Матеріали конференцій і тези доповідей

10. Поспєлов С.В. Алелопатична дія лектинмістких екстрактів лікарських рослин /С.В.Поспєлов, Г.Д. Поспєлова // Четверті Каришинські читання: Полтава, 1997 р.: збірник статей Всеукр. міжвузівська науково-методична конф., – Полтава, 1997. – С. 38-40.

11. Поспєлова Г.Д. Вплив обробітку насіння біологічно-активними речовинами на розвиток і врожайність гороху та фітосанітарний стан посівів /Г.Д. Поспєлова // Актуальні проблеми природничих наук: Полтава, 1997 р.: збірник наукових праць молодих учених Полтавського державного с.-г. інституту - Полтава. – Т. 19, 1997. - С. 91-94.

12. Поспєлова Г.Д. Оцінка активності лектинів та лектинмістких екстрактів методом біотестування. / Г.Д. Поспєлова // П’яті Каришинські читання: Полтава, 1998 р.: тези доп. – Полтава, 1998. –С.41-43.

13. Поспелов С.В. Накопление лектинов в процессе формирования зерна ячменя при поражении пыльной головней. / С.В. Поспелов, А.Д. Поспелова //Вивчення онтогенезу рослин природних і культурних флор у ботанічних заходах і дендропарках: Полтава, 2000 р.: матеріали міжнародної наукової конф. – Полтава, 2000.- С. 247-249.

14. Поспєлова Г.Д. Використання відходів фармацевтичної промисловості в системі захисту сільськогосподарських культур. // Екологічні проблеми регіону: суть і шляхи вирішення, Полтава, 25-26 листопада 1999 р.: матер. наук.-практ. конфер. – Полтава, 2000. – С. 109-112.

15. Поспєлова Г. Відходи формацевтичного виробництва як сировинна база для отримання лектинів / Г. Поспєлова, С. Поспєлов // Біорізноманіття: сучасний стан, проблеми та перспективи розвитку: Всеукр. науково-практ. конфер. Полтава, 28-29 жовтня 2004 р.: збірник матер. – Полтава, 2004. – С.70-71.

16. Поспєлова Г.Д. Шляховий аналіз біологічної активності екстрактів лікарських рослин та їх складових /Г.Д. Поспєлова //Агроекологічні проблеми сьогодення та шляхи їх вирішення, Полтава, 2005 р.: тези доп. – Полтава, 2005. – С. 33-34.

17. Поспєлова Г.Д., Біологічна активність лектиновмісних екстрактів лікарських рослин / Г.Д. Поспєлова, С.В. Поспєлов //Проблеми підвищення адаптивного потенціалу системи рослинництва в зв’язку зі змінами клімату, Біла Церква, 26-28 лютого 2008 р.: тези доп. – Біла Церква, 2008. – С.68.