Глава 3. Цитологические изменения в растении-хозяине и паразите после инфекции

Из данных, изложенных в предыдущей главе, должно быть ясно, что судьба многих потенциальных паразитов решается после проникновения в клетки растения-хозяина. Поэтому важно знать локализацию паразитов внутри клеток и в межклеточном пространстве, стадии заражения, на которых паразит добивается успеха или терпит поражение, а также связанные с этим реакции клеток растения-хозяина, что выявляется с помощью световой и электронной микроскопии. На основании этих данных можно оценить, какую роль играют многочисленные физиологические и биохимические изменения в инфицированных растениях в явлениях устойчивости и восприимчивости.

Локализация паразитов в клетках тканей хозяина

Имеется ограниченное число количественных исследований цитологических изменений, происходящих в организме хозяина и паразита на решающих стадиях, когда либо растение проявляет устойчивость, либо паразит заражает его. Прежде чем перейти к результатам этих исследований, которые ограничены несколькими достаточно хорошо проанализированными взаимоотношениями между хозяином и паразитом, необходимо рассмотреть различные экологические ниши, предоставляемые растениями, и пути их использования специализированными микроорганизмами. При этом необходимо обратить особое внимание на типы физиологического взаимодействия, которые могут иметь место между клетками паразита и хозяина, и подчеркнуть важность непосредственного контакта протопластов обоих организмов. Протопласт паразита обычно отделен от хозяина своей клеточной стенкой, а во многих случаях два протопласта разделяет и клеточная стенка хозяина.

Пожалуй, одной из самых необычных ниш является та, которая расположена между кутикулой и внешней стенкой эпидермальных клеток листа и которую используют мицелий Venturia inaequalis и Diplocarpon rosae в Malus sylvestris и Rosa spp. соответственно. Успешный рост мицелия в этом месте сопровождается последующим разрушением и изменением цвета лежащих под мицелием эпидермальных клеток, которые не находятся с ним в непосредственном контакте [182, 194]. Предполагаемые физиологические взаимодействия с хозяином, обусловливающие судьбу паразитизма, могут происходить с компонентами кутикулы и стенок эпидермальных клеток, а позднее с самими клетками эпидермиса, расположенными ниже.

Внешняя поверхность многих растений является удобным местом для роста мучнисторосяных грибов рода Erysiphe. Контакт с эпидермальными клетками осуществляется с помощью гаусторий, которые проходят через кутикулу и стенку эпидермальных клеток. Протоплазменные мембраны этих клеток впячиваются гаусториями, которые увеличиваются и образуют пальцеобразные доли. Протопласты хозяина всегда отделены от протопласта гриба не только грибной стенкой, но и капсулой, которая образуется грибом и растением- хозяином или только растением-хозяином [23]. Совместимость гаусторий и протопластов хозяина - необходимое условие развития мучнисторосяных грибов, которые являются биотрофными паразитами. Можно не только предвидеть множество возможных взаимодействий между гаусториями и клетками хозяина, но и получить доказательства метаболического контакта между хозяином и паразитом в первые часы развития заболевания, до проникновения паразита в клетки хозяина. Прорастающие конидии грибов рода Erysiphe в отличие от конидий других организмов влияют на физиологию расположенных ниже листьев пшеницы и вызывают закрывание устьиц [168]. Некоторые летучие или легко диффундирующие метаболиты грибов должны проникнуть в клетки хозяина на самых ранних стадиях внедрения паразита в растение.

Многие паразитические организмы растут и развиваются в межклеточном пространстве между мезофильными клетками листьев. Так, многие ржавчинные грибы выходят из подустьичных полостей в виде внутриклеточных гиф, которые выпускают гаустории в соприкасающиеся с ними мезофильные клетки. Предположения о том, что молодые гаустории лишены грибной стенки [64] и что имеется непосредственный контакт между протопластами ржавчинного гриба и хозяина, не были подтверждены недавними исследованиями тонкой структуры паразита во время внедрения в клетку [92, 23]. Совместимость между окруженной оболочкой гаусторией, окружающей капсулой и плазменной мембраной хозяина считается важным условием успешного паразитизма. Известно, что взаимодействия происходят между межклеточными гифами и клетками хозяина до пронизывания стенки и довольно часто между молодыми гаусториями и протопластами.

Межклеточные пространства в мезофилле листьев являются основным местом размножения многих паразитических бактерий рода Pseudomonas и Xanthotnonas. Значительный рост популяции происходит в первые часы после инокуляции [69], и здесь уже становятся очевидными основные различия между скоростью размножения авирулентных и вирулентных организмов. В течение этого важного периода не происходит проникновение в клетки хозяина и обмен с бактериальными клетками осуществляется путем диффузии веществ через оболочки. Когда в межклеточное пространство вносятся авирулентные бактерии даже в очень низких концентрациях, клетки растения-хозяина погибают уже через несколько часов [258], тогда как вирулентные бактерии поддерживают тесную взаимосвязь с клетками хозяина в течение значительно более длительного периода времени.

Некоторые паразитические грибы осуществляют основные этапы своего развития внутри живых клеток хозяина.

Так, Colletotrichum lindemuthianum проникает через кутикулу и образует большие гифы последовательно внутри клеток эпидермиса и коры стеблей, черешков и жилок восприимчивых сортов боба [223]. Только стенка гифы отделяет протопласт гриба от плазменной мембраны хозяина, которая впячивается, когда гифа прорастает через клетки [175]. Совместимость между хозяином и паразитом должна зависеть от совместимости протопласта хозяина со стенкой гриба и веществами, выделяемыми через нее.

Непосредственный контакт протопластов хозяина и паразита имеет место при поражении растений семейства крестоцветных плазмодиальными паразитами Olpidium brassicae [142] и Plasmodiophora brassicae [272]. Вскоре после проникновения из инцистированных зооспор P. brassicae паразитические амебные клетки в совместимых клетках хозяина окружаются многослойной мембраной. Уильямс, Аист и Баттахария [271] предположили, что исход паразитизма может решаться в момент внедрения амебы в клетку.

Успешное развитие васкулярных паразитов, таких как Fusarium oxysporum и Verticillium spp., зависит от их способности внедряться и прорастать через ткани корня, достигая сосудов ксилемы. Они колонизируют эти неживые сосуды путем роста мицелия и образования конидий, которые переносятся с транспирационным током через перфорационные пластинки в соседние сосуды. Взаимодействия с тканями растений, определяющие успех паразита, могут происходить на любой стадии до проникновения в сосуды ксилемы, после чего он взаимодействует с компонентами стенок сосудов и, возможно, с окружающими их живыми клетками паренхимы [16, 251]. Паразитические организмы, которые являются некротрофами в большинстве фаз своего развития, убивают клетки растения-хозяина токсичными выделениями и, таким образом, редко находятся в контакте с живыми клетками. Грибные и бактериальные паразиты, вызывающие мягкую гниль паренхимы клубней и плодов, проникают в них через ранки, а затем продуцируют ферменты, которые вызывают мацерацию и гибель клеток хозяина [77, 239, 255]. В ответ на заражение из живых клеток хозяина через мертвые ткани могут диффундировать метаболиты, воздействующие на паразитов. Подобные вещества могут выделяться клетками хозяина для воздействия на грибы, вызывающие пятнистость листьев, которые разрушают клеточные стенки и находящиеся в непосредственной близости к ним протопласты. Таким образом, можно предположить, что у некротрофов происходит значительно меньше непосредственных взаимодействий с их хозяевами, чем у многочисленных паразитов, являющихся большую часть своего жизненного цикла биотрофами.

Прекращение роста паразитов в устойчивых растениях

Вопрос о том, где и когда паразиты прекращают свой рост в устойчивых растениях, детально изучен для различных типов паразитов. Наиболее подробно он был изучен Эллингбо и др., которые прослеживали судьбу возбудителя мучнистой росы Erisiphe graminis f sp. tritici на сортах пшеницы, обладающих различными единичными генами устойчивости. Как сообщал Эллингбо [65, 66], эта работа была организована таким образом, что влияние генов устойчивости или восприимчивости растений и генов вирулентности или авирулентности грибов можно было изучать в контролируемых условиях окружающей среды. Изменяя эти условия, можно было влиять не только на рост и инфицирование пшеницы, но и на образование конидий, используемых как инокулюмы. Таким образом, можно было провести последовательные эксперименты для того, чтобы связать физиологические изменения с наблюдаемыми морфологическими признаками. Более того, в любом опыте развитие всех конидий происходило почти синхронно. Полученные результаты свидетельствуют о том, что различные гены, контролирующие взаимодействия хозяина с грибом, никак не проявляли себя в течение первых 12 ч, когда происходило прорастание конидий и образование аппрессориев [226, 248]. При различных комбинациях сходным образом образовывались и первичные гаустории. Под действием некоторых генов устойчивости рост паразита прекращался в течение последующих 18 ч, другие гены действовали не так эффективно или на более поздних стадиях. Прекращение роста гиф наблюдалось в присутствии комплементарных генов авирулентности у гриба и резистентности у хозяина, как и предполагалось по гипотезе ген-на-ген [227]. Так, генотип P₄/P_m4 паразита-хозяина оказался наиболее эффективным, он вызывал коллапс около 95% вторичных гиф, развивающихся из аппрессориев через 22 ч после инокуляции, когда менялся цвет цитоплазмы вокруг гаусторий. Следующим по эффективности был генотип P₁/P_m1, который вызывал прекращение роста около 80% вторичных гиф через 26 ч после инокуляции, но без изменения цвета клеток хозяина. Менее эффективным был Генотип Р_3а/P_m3a, который давал возможность по крайней мере 30% вторичных гиф продолжать рост и через 26 ч. Генотип P₂/P_m2 был эффективным только по прошествии нескольких дней, когда отмирали клетки хозяина и образовывалось только очень ограниченное количество конидиофоров. Результаты этого изящного исследования показали, что различные генотипы, которые обусловливают низкий тип инфекции, действуют различными путями и на разных стадиях взаимодействия хозяина и паразита. Пока еще не удалось объяснить эти явления с молекулярной точки зрения, но цитологическим исследования подкреплены исследованиями путей, посредством которых гены паразитов и хозяев влияют на перенос ³⁵S от растений к мицелию мильдью [228, 109].

Гораздо более сложно проследить развитие паразита, который в отличие от представителей рода Erisiphm глубоко проникает в ткани растений. Особенно трудно наблюдать за развитием ржавчинных грибов, потому что необходимо не только регистрировать рост внутриклеточных гиф, но и отметить стадии их роста при контакте через гаустории с внутренними слоями клеток листьев и стеблей.

Возможно, что при некоторых взаимодействиях хозяина и паразита проникновение гаусторий может происходить чаще, чем при других. Это, по-видимому, может быть не связано с распространением межклеточных гиф.

Первые исследователи данной проблемы [269, 236] наблюдали, что самым обычным результатом контакта гиф ржавчинного гриба с клетками устойчивых растений-хозяев была быстрая гибель клеток и прекращение дальнейшего роста гиф. Быстрое отмирание устойчивых клеток Стакман назвал сверхчувствительностью. Хотя он не дал никаких объяснений относительно последовательности и природы физиологических факторов, вызывающих прекращение роста гиф, совершенно понятно, что любой анализ последовательности событий у устойчивых растений, помимо проникновения в эти клети гиф из межклеточного пространства, должен учитывать сверхчувствительность клеток хозяина. Было выяснено, что сверхчувствительность растительных клеток обычна связана с устойчивостью растений ко многим грибам [178] и бактериям [135]. Процессы, обусловливающий сверхчувствительность и ограничение развития потенциальных паразитов, являются предметом оживленных дискуссий и исследований, о чем будет сказано в последующих главах книги.

Время от инокуляции до прекращения развития инфекционных гиф в тканях устойчивых растений определяли несколькими способами. Огл и Браун [183] очистили и окрасили целые листья зерновых культур и через поверхность листа измерили площади колоний мицелия Puccinia graminis f. sp. tritici с помощью микроскопических методов. Они сделали вывод, что в высокоустойчивых сортах пшеницы и других зерновых рост ржавчинного гриба прекращается через 48 ч после инокуляции. Они отметили также, что площади этих закончивших рост колоний были завышены за счет некротических клеток хозяина. Скипп и Самборски [225] наблюдали за развитием одной расы ржавчинного гриба на изогенных линиях пшеницы, отличавшихся только наличием или отсутствием гена Sr₆, ответственного за устойчивость к этой расе при 20°С. В целом они подтвердили, что в присутствии гена устойчивости большинство гиф растет немногим более двух суток. Однако они наблюдали, что первые гаустории появились как в устойчивых, так и в восприимчивых линиях через 16-20 ч после инокуляции. Различия между линиями становились заметными несколько часов спустя, когда появлялись признаки сверхчувствительности в устойчивых мезофильных клетках. Различия в росте гиф обнаруживаются через 36 ч после инокуляции, еще через 24 ч они становились значительными. В то время как на растениях восприимчивой линии рост продолжался свободно, в тканях устойчивых линий, где появлялись некрозы, он прекращался. Сложности анализа последовательности физиологических процессов, которые контролируют эти явления, подтверждаются наблюдениями того факта, что развитие паразита происходит неодинаково на различных участках зараженных тканей даже в листьях устойчивых растений. Например, эпидермальные клетки никогда не проявляют сверхчувствительности даже будучи пронизанными гаусториями; некоторые мезофильные клетки быстро становятся некротическими, возможно, даже без внедрения гаусторий, а в других мезофильных клетках некроз не появляется, пока гаустории не проникнут в несколько примыкающих клеток.

Другой путь решения вопроса о том, в течение какого времени после заражения ржавчиной завершается процесс проявления устойчивости, состоит в манипулировании температурной чувствительностью гена Sr₆. Этот ген обусловливает низкий тип инфекции, когда растения выращиваются и инкубируются при 20°С, высокий тип инфекции - при 26° С. Антонелли и Дейли [7] установили, что перенос растений из одних температурных условий в другие на любой стадии в течение трех дней после инокуляции вызывал развитие инфекционного типа, обычно характерного для конечной температуры. Из этого следует, что метаболические процессы, регулирующие тип инфекции, эффективны только через три дня после инокуляции. Перенос растений после этого срока вызывал развитие промежуточного типа инфекции. Скипп и Самборски [225] провели подобны эксперименты и наблюдали за гистологическими изменениями, происходящими в эти первые три дня, при этом они заметили, что клетки хозяина реагировали на изменения температуры в течение 10-20 ч. Таким образом, некротизация клеток и сопровождающие ее метаболические изменения при инфицировании листьев устойчивых растений могут происходить на очень ранних стадиях. Результаты этих экспериментов и наблюдений показывают, что гифы ржавчинного гриба не погибают в некротизированных тканях. Хотя гаустории и прилежащие гифы отмирают, рост паразита из более отдаленных клеток мицелия при соответствующем изменении температуры может возобновиться. Скипп и Самборски также сделали вывод, что пшенице свойственна температурная зависимость проявления гена Sr6, так как температура, при которой выращивались растения до инокуляции, влияла на чувствительность клеток к ржавчине. Некоторые клетки растений, выращенных при 20°С, становились некротическими, когда их инокулировали и инкубировали при 25°С, в отличие от клеток растений, выращиваемых в течение всего этого времени при 25°С. Знание этих видимых клеточных реакций должно помочь в интерпретации экспериментов по изменению метаболизма, когда проявляется устойчивость, обусловленная геном Sr₆. Связь между сверхчувствительностью и развитием ржавчины будет рассмотрена немного позднее.

По причинам, объясненным в главе 5, для исследования физиологических взаимодействий с различными грибами часто используются внутренние полости плодов боба и перца Capsicum frutescens, хотя они и не являются естественными местами грибной инфекции. Это удобно для изучения типов цитологических изменений, которые происходят в полостях плода перца после инфекции некоторыми вирулентными и авирулентными паразитами [118-120]. Введение зооспор вирулентного гриба Phytophthora capsici вызывало быструю реакцию у нижележащих клеток, в которых в течение первых 4 ч после инокуляции образовывалось много рибосом и происходили ядерные изменения. В это же время начиналась дегенерация хлоропластов, а через 2 ч цитоплазма этих клеток была дезорганизована по мере того, как гифы проникали все глубже и глубже в ткань. После внедрения паразита в новые клетки в них также увеличивалось количество рибосом, после чего клетки деградировали. Таким образом, оказалось, что этот вирулентный паразит стимулирует клетки, прежде чем убить их, и развивается дальше, по-видимому, беспрепятственно. Большую несовместимость с клетками перца обнаружил P. infestans, который за четыре часа убивал клетки, в которые он внедрялся. Гриб распространялся в двух или трех слоях клеток, которые отмирали после внедрения. В соседних неинфицированных клетках увеличивалось число рибосом и через 36 ч рост гриба прекращался. После гибели клеток растения-хозяина наблюдали отмирание и дезинтеграцию гиф. Паразит мягких плодов Monilinia fructicola был совсем несовместим С перцем, потому что ему удалось проникнуть только в несколько клеток, хотя он и вызывал широкоразлитой некроз клеток хозяина в местах внедрения гиф. Это исследование показывает, что можно различать два типа реакции клеток, а именно: быстрый некроз и медленную гибель, которой часто предшествует видимая реактивация синтетической активности рибосомального аппарата. Phytophthora capsici в отличие от другие исследованных грибов был способен колонизовать плоды перца, несмотря на несовместимость с клетками, в которые он внедрялся.

Связь между сверхчувствительностью и устойчивостью

Постоянной темой многих исследований по устойчивости растений к ржавчинным грибам и многим другим паразитам является изучение тесной связи между сверхчувствительностью и устойчивостью. Так, вполне вероятно, что устойчивость является результатом гибели сверхчувствительных клеток хозяина, возможно из-за того, что, когда отмирают протопласты, гаустория истощается или даже погибает под действием токсических веществ мертвой клетки. Однако в последние годы гипотеза о сверхчувствительности как причине устойчивости по тем или иным соображениям подвергалась сомнениям.

Одной из причин этого было интенсивное изучение роста возбудителя черной стеблевой ржавчины Puccinia graminis f. spp. tritici на ряде сортов пшеницы, проведенное Брауном, Шиптоном и Байтом [27] и Оглом и Брауном [183].

На основе анализа роста гриба и развития клеток хозяина авторам удалось выявить три категории реакции растения-хозяина, а именно: устойчивую, восприимчивую и промежуточную. При устойчивой реакции, упомянутой в предыдущем разделе, площади некротической ткани превышают площади небольших колоний паразита. При восприимчивой реакции колонии ржавчинного гриба становятся очень большими, а некроз клеток xoзяина - незначительным. Эти два наблюдения согласуются с предположением о том, что некроз ограничивает рост гриба. Однако при промежуточной реакции средние размеры колоний превышают сильно варьирующие площади некротической ткани растения-хозяина, и это свидетельствует о том, что некроз не предотвратил рост гриба и, следовательно, устойчивость была вызвана не гибелью клеток хозяина.

Было бы особенно интересно исследовать последовательность взаимодействий между гифами, гаустория ми и клетками на первых стадиях инфекции для некоторых из этих промежуточных реакций, как это было сделано Скиппом и Самборски [225] для реакции устойчивости, контролируемой геном Sr₆. Низкая чувствительность клеток к внедрению гаусторий при некоторых промежуточных реакциях может привести к более позднему появлению некроза и благоприятствовать значительному росту гиф по сравнению с ростом, наблюдаемым при устойчивой реакции. Реакция промежуточного типа наблюдалась у пшеницы сорта Айнхорн, которая рассматривалась Стакманом [236] как характерная, потому что рост гриба был ограничен, несмотря на отсутствие какой-либо видимой клеточной реакции. По-видимому этого сорта развитие гриба ограничивает процесс, совершенно не связанный с клеточным некрозом. Наблюдение остальных промежуточных реакций свидетельствует о необходимости дальнейших гистологических исследований. Они также указывают на то, что недостаточно пока известно о росте грибов и реакции хозяина у сортов, промежуточных по своей реакции к другим паразитам, в частности, сортов с так называемой полевой устойчивостью.

Роль сверхчувствительности в устойчивости пшеницы к Puccinia graminis f. sp. tritici также была поставлена под сомнение результатами проведенных с помощью флюоресцентной микроскопии исследований, в которых наблюдалась гибель клеток хозяина у растений, имеющих ген Sr₆ [170]. Число флюоресцирующих участков на единицу площади листа увеличивалось одинаково независимо от того, продуцировался ли низкий тип инфекции при 20°С или высокий при 26°С. Так, значительное образование уредопустул происходило при 26°С, несмотря на то, что характер гибели клеток вследствие проникновения гаусторий был одинаков как при 20°С, так и при 26°С. Если предположить, что методом выявления флюоресцентных клеток регистрируются клетки, погибшие в результате инфекции, то результаты этого исследования свидетельствуют либо о том, что гибель клеток не оказывает влияния на развитие ржавчины, либо о том, что некоторый процесс, ограничивающий рост ржавчины и связанный с гибелью клеток, не происходит при 26°С. Результаты экспериментов, проведенных Кирали. Барном и Ержеком [133], также порождают сомнения в том, что сверхчувствительность является причиной устойчивости. Они использовали химические агенты для подавления роста грибов на восприимчивых растениях, а затем наблюдали за реакциями клеток хозяина, развивающимися вокруг инфекционных гиф. Например, хлорамфеникол препятствовал росту совместимой расы Phytophthora infestans в клубнях картофеля, которая, в свою очередь, вызывала сверхчувствительность клеток клубней. Сходным образом был индуцирован некроз пшеницы, инокулированной совместимой расой Puccinia graminis, и листьев боба, инокулированного Uromyces phaseoli после обработки ингибиторами роста грибов. В этом эксперименте было установлено, что рост гриба на устойчивых растениях останавливается в результате действия неизвестного фактора, после чего гриб выделяет токсическое вещество, которое убивает клетки растения-хозяина. Последнее подтверждается тем фактом, что мертвый мицелий Phytophthora infestans выделял in vitro жидкость, которая индуцировала сверхчувствительность при введении ее в ткани картофеля. Результаты этих экспериментов позволяют сделать вывод, что сверхчувствительность может быть следствием, а не причиной устойчивости.

Правильность этих выводов была поставлена под сомнение результатами наблюдений, в которых было установлено, что при некоторых сочетаниях хозяина и паразита гифы грибов в сверхчувствительных клетках растения-хозяина продолжают расти, хотя и более медленно. Например, Томияма [252] наблюдал, что несовместимые гифы Phytophthora infestans продолжали расти в некротических клетках картофеля в течение нескольких часов. Рост прекращался до того, как гифы проникали в другую клетку. Эти наблюдения подтверждаются результатами исследования ультраструктуры при взаимодействии между этим грибом и листьями картофеля [220]. Зараженные и примыкающие к ним эпидермальные и мезофильные клетки листьев устойчивых растений погибали через 9-12 ч после инокуляции, однако гифы сохраняли жизнеспособность в течение еще нескольких часов. Скипп и Деверолл [223] на срезах тканей боба, помещенных на предметное стекло, измеряли длину гиф в "меченых" клетках в течение 18-часового периода, когда у клеток начинали появляться признаки сверхчувствительности к несовместимой расе Colletotrichum lindemuthianum. Скорость роста гиф внутри устойчивых клеток до выявления симптомов некроза достигала 9 мкм/час и уменьшалась в клетках, цитоплазма которых становилась гранулярной в результате развития некротической реакции. Однако медленный рост гиф был отмечен и в клетках, ставших светло-коричневыми. Это было подтверждено другими наблюдениями с использованием целых гипокотилей, которые свидетельствуют о том, что некоторые гифы оставались живыми и росли в коричневых, по-видимому, мертвых клетках, хотя и не проникали в другие. На основании этого наблюдения можно предположить, что после развития в клетках хозяина реакции сверхчувствительности пост гриба постепенно замедляется. Эта традиционная точка зрения на последовательность событий в сверхчувствительных клетках подтверждается полученными с помощью электронного микроскопа данными Маклеана, Саргента, Томмерупа и Инграма [157] о том, что мембраны и цитоплазма устойчивых клеток салата Lactuca sativa сильно разрушались в течение 4 часов после внедрения возбудителя ложной мучнистой росы Bremia lactucae. В это же время цитоплазма гриба выглядела нормально, и он продолжал расти в клетках салата в течение еще 12 ч, вплоть до гибели. Таким образом, детальное исследование изменений, происходящих в сверхчувствительных клетках, не подтверждает выводов, основанных на результатах экспериментов Кирали [133] о том, что сверхчувствительность является следствием устойчивости, обусловленной ранее неизвестными факторами.

Другие клеточные реакции, связанные с устойчивостью

Сверхчувствительность является не единственным клеточным процессом, наблюдаемым в связи с устойчивостью. Было показано, что могут иметь место и другие реакции, одним из примеров которых может служить окружение гаусторий ржавчинного гриба особо плотной оболочкой. В результате электронно-микроскопического исследования клеток коровьего гороха Vigna sinensis, устойчивого к ржавчине, вызываемой Uromyces phaseoli f. sp. vignae, были выявлены по крайней мере две возможные причины гибели несовместимых гаусторий, а именно: коллапс в сверхчувствительных клетках и инкапсулирование очень толстыми оболочками в неповрежденных клетках [92]. В аналогичных исследованиях Хита [91] было показано, что ответная реакция клеток на внедрение возбудителя ржавчины коровьего гороха У различных сортов этой культуры и у других видов растений может быть самой разнообразной. Одни из них препятствуют развитию гаусторий, а другие оказывают влияние на гаустории, уже проникшие в клетки. Помимо сверхчувствительности и инкапсуляции, с помощью электронной микроскопии были обнаружены следующие явления: отложение осмиофильного вещества на внутренней стороне клеточной стенки напротив внутриклеточной гифы и слабое сцепление между материнскими клетками гаусторий и клеточными стенками растений. На основании результатов этих исследований Хит [91] предположил, что паразитизм ржавчинного гриба может регулироваться серией "точек включения" и что результат в каждой из них определяет, будет ли гриб распространяться по направлению к следующей точке. Чем больше совместимость между хозяином паразитом, тем дальше развивается гриб, так что у восприимчивых растений не наблюдается никаких признаков пагубных для гриба реакций.

Заключение

В недавних исследованиях было установлено, что рост паразита внутри тканей устойчивых растений может прекращаться на ряде стадий и что на этих различных стадиях, по-видимому, имеют место разные типы процессов. Большинство исследований касалось боле полных форм устойчивости, когда процесс заражения приостанавливался в течение одного или двух дней еще до того, как паразитирование прогрессировало. Хотя имеются факты противоречащие этому заключению, по-видимому, процессы, сопровождающие гибель сверхчувствительных клеток, часто связаны с быстрым проявлением устойчивости к несовместимым расам, но могут иметь место и другие патологические изменения на поверхности, разделяющей хозяина и паразита. О развитии паразита внутри растений, промежуточных по типу реакции или обладающих так называемой полевой устойчивостью, данных очень мало. Однако прекрасным примером может служить замедленное проявление взаимодействия ген-на-ген, вызывающее несовместимость низкий тип инфекции после периода совместимого роста мучнисторосяного гриба на пшенице. Можно полагать, что генетически обусловленная несовместимость может иметь место на любой стадии взаимодействия между хозяином и паразитом.