Как растения защищаются от болезней

Метлицкий Лев Владимирович

Так вот, в сенсибилизированных клетках происходят именно эти изменения: в ультраструктуре доля агранулярного ретикулума возрастает, увеличивается также количество полиморфных лейкопластов. Все это свидетельствует о том, что сенсибилизированные клетки приобретают отдельные черты, характерные для специализированных терпеноидных клеток. В таких клетках уже осуществляется биосинтез сесквитерпеноидов, а не накапливаются они в силу того, что образующиеся фитоалексины тут же разлагаются в процессе их метаболизма.

Если такие клетки заразить, то им не придется затрачивать время и средства для того, чтобы создавать аппарат для биосинтеза фитоалексинов, он уже подготовлен, и именно поэтому они быстрее и интенсивнее

отвечают защитными реакциями на инфекцию. Очень вероятно, что подготовка не ограничивается только биосинтезом терпеноидов, но состоит также в ускоренном образовании фенольных соединений и суберина, которые также несут защитные функции.

Однако главное, что удалось установить, это то, что возникающая под воздействием элиситера сенсибилизация является отнюдь не локальной, но системной. В фитоиммунологии существуют понятия локальной и системной устойчивости, о которых мы вскользь уже упоминали. Локальная устойчивость развивается только в месте развития инфекции или нанесения препарата и не распространяется по растительным тканям. Напротив, системная устойчивость проявляется у растения на расстоянии от точки взаимодействия с патогеном или веществом и захватывает все растительные ткани. Так вот, устойчивость, вызываемая липогликопротеидным комплексом, оказалась не локальной, а системной.

Это значит, что она не ограничивается только теми тканями, на которые был нанесен элиситер, а распространяется от него в глубь клубня. Если клубень картофеля опрыснуть элиситером в сенсибилизирующей концентрации, то через 1–2 дня защищенными окажутся поверхностные ткани, через 3–4 дня — ткани, расположенные за ними, и, наконец, через 7 дней сенсибилизация достигнет середины клубня и весь клубень окажется защищенным от болезней. Для достижения состояния сенсибилизации необходимо время, в течение которого и происходит упомянутая перестройка ультраструктурного аппарата клетки. Пройдет несколько месяцев. И точно так же в таком же порядке сенсибилизация будет постепенно отступать: сначала она исчезнет из центра клубня, потом из его серединной части и последней из периферических слоев.

Мы пробовали усилить защитные свойства индуктора, давая не одну, а две с интервалом в один день обработки клубня. Однако таким образом усилить эффект сенсибилизации не удалось. Зато его можно продлить, если на исходе первичной сенсибилизации еще раз иммунизировать клубни, в результате этого сроки сенсибилизации вдвое удлиняются.

Для сенсибилизации клубня необязательно, чтобы он весь был обработан элиситером, достаточно его нанести на часть клубня с одним обязательным условием: элиситер должен попасть на глазки. Вероятно, именно через глазки элиситер и проникает внутрь клубня, поскольку покрывающая клубень перидерма является для него естественной преградой. Кроме того, и это наиболее вероятно, сигнал сенсибилизации передается по сосудистой системе клубня, которая подходит к глазкам.

Эффект сенсибилизации оказался настолько сильным, что не ограничивался только клубнями, но распространялся с них на выросшие из обработанных клубней растения и далее на клубни нового урожая. В течение 7 лет опыты, проведенные совместно с Белорусским научно-исследовательским институтом картофелеводства и плодоовощеводства, показали, что предпосадочная обработка клубней картофеля индуцировала устойчивость вегетирующих растений, а затем клубней нового урожая. К весне устойчивость постепенно исчезала и вновь появившиеся растения мало чем отличались по своей устойчивости от контрольных. Об этих опытах подробнее мы будем говорить в главе об иммунизации.

Замечательно, что элиситер, выделенный из возбудителя фитофтороза, защищает клубни не только от фитофтороза, но и от целого комплекса болезней, вызываемых паразитарными грибами (фитофтороза, ранней сухой пятнистости,

ризоктопиоза и парши). Меньшее поражение этими болезнями наблюдалось как на вегетирующих растениях картофеля, так и на полученном от них урожае клубней. Это не удивительно, поскольку одним из защитных механизмов сенсибилизации является образование фитоалексинов, которые, как известно, подавляют рост многих паразитарных грибов.

Сам индуктор, липогликопротеидный комплекс — не обладает свойством расовой специфичности. Это означает, что он присутствует у всех исследованных рас паразита, независимо от наличия у них генов вирулентности, и с его помощью может быть индуцирована устойчивость у всех сортов картофеля, независимо от присутствия у них генов фитофтороустойчивости. Так и получилось. Иммунизация позволяла защитить от инфекции все исследованные сорта картофеля, даже те, которые не обладают ни одним геном фитофтороустойчивости. Таким образом, неснецифическое действие элиситера в данном случае оказалось на руку исследователям.

Ну а как же специфический супрессор, который, как мы это уже ранее говорили, обладает антиэлиситерным действием и, следовательно, должен препятствовать действию элиситера. Представьте себе, что на поле произрастают защищенные липогликопротеидным комплексом сенсибилизированные растения и на них попадают споры вирулентных рас возбудителя фитофтороза. Ведь у этих рас есть супрессоры, преодолевающие действие элиситера. Почему же они не снимают его сенсибилизирующий эффект? Значит, либо супрессоры не обладают антиэлиситерным действием, либо комплекс не может защитить растения от совместимых рас патогена. Начались исследования, которые дали следующий ответ. Супрессор может только предотвратить наступление сенсибилизации, вызываемой элиситером, по не может нарушить уже наступившую. Вся суть действия супрессоров, по-видимому, и состоит в том, чтобы предотвратить, не допустить той ультраструктурной перестройки, которая происходит в сенсибилизированных тканях. Если подобная ультра-структурная перестройка уже произошла, то супрессор оказывается беспомощным и ничего не в состоянии сделать. Именно поэтому он не способен нарушить устойчивость в уже сенсибилизированных клубнях и растениях картофеля в полевых условиях.

Какие же защитные реакции, кроме реакции СВЧ, образования фитоалексинов и раневой перидермы могут объяснить высокий уровень устойчивости сенсибилизированной ткани. Отдельные эксперименты позволили предполагать, что в сенсибилизированных тканях ускоряются процессы лигпификации, активизируется процесс образования ингибиторов протеиназ, а также ферментов пероксидазы и полифенолоксидазы.

Совершенно открытым остается интереснейший вопрос о том, что же является химическим посыльным сенсибилизации? Что такой посыльный существует, сомнений быть не может, хотя бы потому, что липогликопротеидный комплекс вряд ли способен проникнуть в ткани внутренних слоев клубня картофеля. Скорее всего, как и в случае со вторичным иммунологическим курьером, здесь имеется некий посыльный, который дает сигнал к сенсибилизации клеток. Однако, что он из себя представляет и как распространяется, пока еще неясно.

Практически сенсибилизация, о которой речь шла в этой главе, является прообразом полигонной, полевой, относительной или неспецифической устойчивости. Об этом свидетельствуют следующие факты: 1) защита от болезней не является абсолютной, а составляет около 50 %; 2) защитные свойства не являются специфическими, поскольку проявляются по отношению ко всем исследованным патогенам и их расам.

Однако именно неспецифическая устойчивость, как известно, является наиболее перспективной для селекционеров и позволяет избежать опустошительных эпифитотий и поддерживать в природе то равновесное состояние, которое сложилось между хозяином и паразитом.