Глава 4. Перекрестная защита и индуцированная устойчивость

Перекрестная защита - это явление, с помощью которого растение защищается от инфекции путем предшествующего или одновременного контакта с другим организмом. Эта глава посвящена защите от грибных и бактериальных паразитов с помощью заражения родственными и неродственными грибами и бактериями и локальных повреждений, вызванных вирусами. Здесь не будет рассматриваться подавление развития вируса родственными и неродственными вирусами [169].

В течение долгого времени считалось, что растения, подобно животным, могут обладать физиологическим иммунитетом к патогенам. Стимулом к исследованиям, проводившимся в основном в Европе в конце XIX начале XX столетия, послужили наблюдения, что некоторые многолетние растения меньше страдали от болезни после предварительного инфицирования. Например, различное развитие мучнистой росы на листве дуба Quercus spp. в последовательные сезоны очень привлекало внимание первых исследователей. Проводились также эксперименты, результаты которых, казалось бы, свидетельствовали о том, что устойчивость травянистых растений к инфекции повышалась, если растения или почву, на которой они росли, опрыскивали экстрактами грибных культур. Многочисленные наблюдения и утверждения подобного рода были рассмотрены Честером [37], который подверг критике достоверность результатов за недостаточное число повторностей и частое отсутствие соответствующих контролей. Источниками ошибок, которые редко удавалось исключить до выведения заключений, были потеря вирулентности паразита во время экспериментов, различия в условиях окружающей среды, влияющих на оценку устойчивости, и, естественно, повышение устойчивости по мере старения во время периода, когда растение, как предполагается, приобретает устойчивость. Исходя из этой работы можно сделать предположение, требующее дальнейшего обоснования, что деревья или новые ветви становятся менее восприимчивыми после инфицирования на более ранних стадиях развития и что, по-видимому, определенную роль в этом играют антибиотики, выделяемые защищающимися организмами. Наиболее убедительные результаты были получены после работы Бернарда по взаимодействию между прорастающими семенами орхидей и грибами, приводящему к развитию жизнеспособных проростков с микоризными корнями. Одни грибы разрушали семена, другие погибали при попытке инфицировать их, а третьи вступали в ассоциации с корнями проростков с образованием микоризы. Изучая изолированный зародыш орхидей, Бернард [19] установил, что один из этих типов грибов проникал в несколько клеточных слоев, прежде чем прекратить расти и разрушиться. Попытки повторно инфицировать зародыш грибом, который обычно поражает его, оказались неудачными, следовательно, можно было предположить, что зародыш приобрел устойчивость. В дальнейших экспериментах было показано участие фунгицидных соединений, образующихся в тканях орхидей. Бернард [20] поместил кусочек стерилизованного с поверхности клубня орхидеи Loroglossum hircinum на твердую питательную среду на небольшом расстоянии от патогена Rhizoctonia repens. Сначала гриб начинал расти во всех направлениях, однако по мере приближения к ткани орхидеи, но еще до того, как он достиг клубня, начиналось ингибирование роста. Хотя эти кусочки клубня обладали фунгистатическим действием, не удалось обнаружить никакой активности в экстрактах из разрушенных свежих клубней. После нагревания при температуре 55°С в течение 35 минут кусочки клубней также теряли активность. Нобекорт [181] подтвердил эти результаты и, кроме того, обнаружил, что после замораживания и последующего оттаивания или после обработки парами хлороформа кусочки клубней также не ингибировали рост гриба. Он считал мало вероятным, что такие различные воздействия, как обработка теплом, холодом или хлороформом, могли разрушить фунгистатическое вещество, уже имевшееся в ткани. Тот факт, что все три способа обработки поражали ткань, заставил Нобекорта предположить, что они каким-то образом препятствовали синтезу в ткани фунгистатического вещества в ответ на вещества, диффундирующие из гриба. Магроу выступал против такой интерпретации результатов [158] и показал, что стерильные кусочки клубней после инкубации на поверхности питательной среды в течение двух недель выделяли в нее фунгистатическое вещество. Хотя и было известно, что ткани орхидей в определенных условиях и выделяют фунгицидное вещество, оставалось неясным, обнаружил ли Магроу то же самое вещество, что Нобекорт и Бернард. Если это то же самое вещество, то в обоих типах экспериментов отсутствовали данные по его количеству. Более того, большие сомнения вызывает природа стимула, необходимого для образования и (или) выделения этого вещества; разрезание ткани орхидей может служить таким стимулом. Ответы на эти важные вопросы не были получены в 1933 г., и они оставались нерешенными до работы Гойманна и др., в результате которой был открыт ряд фунгицидных соединений, образуемых клубнями различных орхидных растений в ответ на инфекцию (это будет обсуждаться в главе 5).

Следующим важным и обширным исследованием по приобретению устойчивости были работы Мюллера и Бёргера [179], посвященные взаимодействию картофеля с различными грибами, в частности с расами Phytophthora infestans. Основой этих исследований послужили работы Мюллера по селекции сортов картофеля, устойчивых к P. infestans. Результатом работы явилось выявление и коллекционирование вирулентных и авирулентных рас этого гриба.

Мюллер и Бёргер показали, что предшествующая обработка срезанных поверхностей клубней картофеля авирулентной расой препятствовала развитию вирулентной расы, инокулированной днем позже. Срезанные клубни, выдержанные в течение нескольких дней во влажных камерах в отсутствие авирулентной расы, сохраняли восприимчивость к вирулентной расе. Защита была полной, когда инокуляцию авирулентной и вирулентной расами проводили с интервалом в 1-2 дня, а когда интервал между инокуляциями не превышал 1 ч, проявлялась лишь в более слабом росте мицелия. Защитная реакция клеток была локализована, так как была ограничена участком поверхности клубня, обработанной авирулентной расой, и, по-видимому, неспецифична, ибо оказалась эффективной против изолята Fusarium, обычно патогенного к клубням картофеля.

Таким образом, с помощью этих экспериментов было с продемонстрировано наличие локализованной, неспецифичной защиты.

В настоящее время на фоне множества сообщений о локализованной и неспецифичной защите против грибных и бактериальных патогенов появилось несколько сообщений о системной перекрестной защите [140]. Так, например, авирулентные ржавчинные грибы могут защищать листья и стебли некоторых растений от вирулентных ржавчинных грибов [136, 147]. Авирулентные расы Pseudomonas spp. защищают межклеточное пространство растений от проникновения вирулентных рас [8]. Авирулентные изоляты Fusarium oxysporum защищают проростки от вирулентных изолятов при проведении опытов в условиях, которые, по-видимому, существенно способствуют развитию общего заражения паренхиматозной ткани даже в отсутствие характерной васкулярной инфекции [54]. В оставшейся части этой главы будут сделаны ссылки на некоторые сообщения, которые помогут понять, как действуют различные защитные механизмы.

Способы перекрестной защиты

Имеется два различных способа защиты. Первый состоит в непосредственном физическом или химическом воздействии защищающего организма на обычно патогенный организм. Второй состоит в активизации защищающим организмом таких физиологических изменений в растении-хозяине, которые придают ему устойчивость. Индуцированная устойчивость могла бы стать одной из самых важных тем этой книги, но сначала желательно рассмотреть доказательство того, что индуцированную устойчивость можно отличить от непосредственного воздействия.

Прямое действие протектора на патоген

Одним из наилучших способов защиты служит блокировка устьичных щелей, через которые патоген внедряется в растение. Основными патогенами, проникающими в растения через устьица, для которых была продемонстрирована перекрестная защита, являются ржавчинные грибы. Показав локализованную защиту листьев пшеницы против Puccinia recondita с помощью обработки их возбудителем ржавчины овса P. coronata f. sp. avenae, Джонстон и Хуффман [117] предположили, что последний может блокировать устьица. Однако Литтлфилд [147] в ходе экспериментов, в которых ему удалось показать наличие строго локализованной и неспецифичной защиты от возбудителя ржавчины льна Мelampsora lini, рассчитал, что небольшое число устьичных щелей могло бы быть блокировано низкими концентрациями уредоспор, которые способствовали индуцированию защиты. Доказательство того, что перекрестная защита между ржавчинными грибами иногда вызывается блокировкой мест внедрения, было представлено Кохманом и Брауном [136], которые наблюдали некоторое закупоривание устьиц на листьях овса аппрессориями возбудителя ржавчины пшеницы, использованного ими в качестве защищающего организма.

Джонстон и Хуффман [117] также предположили, что самоингибиторы, выделяемые уредоспорами возбудителя ржавчины овса, могут быть эффективны в предотвращении заражения пшеницы ржавчиной. Хорошо известно, что многие уредоспоры выделяют в окружающую среду ингибиторы прорастания [4]. Ярвуд [278] также показал, что летучие выделения из зараженных ржавчиной листьев боба и Antirrhinum ингибировали прорастание уредоспор и замедляли развитие других ржавчинных инфекций. Ярвуд [279] сравнивал эффективность защитного действия уредоспор и фунгицидов против ржавчины. Так, он показал, что 1-3 мг (в расчете на сухое вещество) уредоспор возбудителя ржавчины боба на 1 дм² листа подсолнуха Helianthus annuus на 50% снижали образование уредопустул Puccinia helianthi. И наоборот, 4 мг уредоспор возбудителя ржавчины подсолнуха вызывали аналогичное снижение числа уредопустул возбудителя ржавчины боба. Считалось, что это является результатом действия самоингибиторов. Однако, если самоингибирование между уредоспорами различных видов не является гораздо более сильным, чем между уредоспорами одного и того же вида, вызывает удивление, что не наблюдалось самоограничивающего эффекта при повышении дозы только патогенной ржавчины до 10 мг/дм². Этот инокулюм приводил к появлению такого множества уредопустул, что их невозможно было сосчитать. Следовательно, имеются все основания сомневаться, что ингибирование прорастания спор выделяемыми ими веществами было причиной защиты в упомянутых выше экспериментах. Сейчас описано несколько самоингибиторов [155, 156]; было показано, что уредоспоры возбудителя ржавчины бобов, подсолнечника и некоторых видов пшеницы оказались чувствительными, а ржавчины льна - нечувствительными к метил-3-4-диметоксициннамату, выделенному из уредоспор возбудителей ржавчины подсолнечника и Antirrhinum. Теперь стало возможным оценить, в каких пределах самоингибиторы могут вызывать перекрестную защиту между ржавчинниками. Литтлфилд [147] обнаружил, что присутствие защищающего ржавчинного гриба на листьях льна не влияло на прорастание уредоспор возбудителя ржавчины льна; таким образом, было ясно показано, что самоингибиторы не оказывали действия в этих экспериментах.

В качестве примера непосредственного химического антагонизма, обусловливаемого защищающим организмом, по-видимому, можно привести предотвращение развития корневого рака, вызываемого Agrobacterium tumefaciens, путем обработки восприимчивых растений непатогенным A. radiobacter. В Южной Австралии такая обработка является основой практических мер защиты от корневого рака [127, 180]. Считается, что защищающий организм осуществляет свое действие путем выделения специфического антибиотика - бактерицида. Керр и Хтей [129] показали, что многие штаммы A. tumefaciens не вызывали корневого рака, когда их инокулировали в раны на стеблях томата в смеси 1:1 со штаммом 84 A. radiobacter. Ингибирование всех этих штаммов A. tumefaciens на чашках с питательным агаром наблюдалось вокруг зон, где штамм 84 рос в течение двух дней, прежде чем был убит хлороформом. Таким образом, защита у томата, по-видимому, вызывается сходным ингибированием роста A. tumefaciens. Было продемонстрировано замедление роста одного из патогенных штаммов на томате, но желательно также доказать образование бактерицида защищающим организмом in vivo. Для объяснения защитного действия была предложена и альтернативная гипотеза, а именно: конкуренция за места для прикрепления бактерий или действие внутри тканей растения-хозяина [146].

Как непосредственный химический антагонизм, вызываемый бактерицидами, так и вытеснение из мест локализации рассматриваются Гарреттом и Кроссе [78] как неподходящие объяснения для подобного подавления паразитирующими на сливе штаммами Pseudomonas morsprunorum и некоторых других Pseudomonas spp. развития листовых инфекций и рака вишни Prunus avium, вызываемых штаммами этих возбудителей, паразитирующими на вишне [42]. Не существует никакой связи между подавляющим действием Pseudomonas spp. на паразитирующий на вишне штамм и их способностью к лизогении или образованию бактерноцида in vitro.

Более того, родственные Pseudomonas spp. штаммы, которые, как можно было бы ожидать, должны конкурировать за места инфекции на вишне, не оказывали никакого влияния на развитие рака вишни, вызываемого паразитирующими на вишне штаммами. В связи с этим Гарретт и Кроссе [78] предположили, что авирулентные штаммы ингибировали развитие вирулентных штаммов в результате индуцирования сверхчувствительности у хозяина, что соответствует выводам Аверре и Кельмана [8], наблюдавших подобное явление при исследовании Р. Solanacearum.

Индуцированные изменения у растений-хозяев

Имеется несколько доказательств того, что перекрестная защита может быть результатом физиологических изменений, происходящих в клетках растения-хозяина. Первое было получено в исследованиях Мюллера и Бёргера [179] по перекрестной защите клубней картофеля от гнили. Когда из клубня вырезали тонкий слой ткани, находящийся под поверхностью, обработанной в течение одного дня авирулентной расой Phytophthora infestans, нижерасположенная ткань сохраняла свою устойчивость к вирулентной расе. Такая постановка опыта исключала физические препятствия как причину защиты, но оставляла возможность диффузии антибиотика из авирулентной расы. Однако возможность непосредственного химического антагонизма между авирулентной и вирулентной расами исключалась результатами эксперимента, в котором смесь рас инокулировали на клубни картофеля, восприимчивого к обеим расам. Образовывалось множество спорангиев, серии разведений которых инокулировали в различные сорта картофеля. Таким способом было обнаружено одинаковое количество спорангиев обеих рас P. infestarts.

Следовательно, авирулентная раса оказывала влияние на вирулентную расу только в тканях хозяев устойчивых сортов, поэтому можно предположить, что она активизирует у растения-хозяина процессы, направленные на интенсификацию защиты против нормально вирулентной расы. Второе доказательство получено в результате непосредственного наблюдения за поведением защищающего организма, патогенных спор и ростковых трубок в процессе инфекции. Литтлфилд [147] и Скипп и Деверолл [224], работая с возбудителями ржавчины льна и антракноза боба соответственно, не обнаружили никакого влияния а вирулентных спор на прорастание и проникновение вирулентных спор и пришли к выводу, что защита осуществлялась после внедрения обоих типов гриба в растение-хозяина и что грибы не мешали друг другу.

Поразительное доказательство изменений в физиологии растения-хозяина, в результате которых оно приобретает устойчивость к грибным патогенам, можно найти в работе Хехта и Батемана, изучивших табак и штамм вируса табачной мозаики (ВТМ), вызывающий локальные поражения. Образование локального повреждения на одной стороне листа делает противоположную сторону листа более устойчивой к грибному патогену Thielaviopsis basicola [94]. Штаммы вируса, не вызывающие локальных повреждений, не оказывают влияния на развитие гриба. Это не единственное сообщение об отдаленной перекрестной защите у табака: результаты полевых наблюдений Понта [193] натолкнули Круикшанка и Мандрика [45] на мысль исследовать уменьшение заражения листьев, вызываемого Реronospora tabacina, путем предварительного заражения стебля тем же самым грибом. Когда конидии вводили в отрезок черешка, расположенный у основания стебля табака, верхние листья становились абсолютно устойчивы к ложной мучнистой росе при нанесении спор на листья через 4 недели и после первой инокуляции при оптимальных для заражения условиях. Эти результаты кажутся перспективными, хотя следует учесть, что растения с инфицированными стеблями стареют быстрее, чем контрольные, у которых инъекцию проводили водой. На листьях защищенных растений появлялись признаки старения, и цветение растений и созревание семян происходило на 2 недели раньше, чем у контрольных растений. Таким образом, можно предположить, что устойчивость листьев косвенно обусловлена их преждевременным старением. Эти разные явления у табака можно интерпретировать и иначе, объясняя, например, конкуренцией за места инфекции или образованием систематически мобильных фунгицидных веществ. Ценность растений табака как удобного объекта для более глубокого изучения индуцированной устойчивости особенно возросла после открытия Лозаном и Секейрой [150] его реакции на бактерии, убитые тепловой обработкой, о чем будет сказано ниже.

Наличие отдаленной перекрестной защиты, отличимой от часто наблюдаемых локализованных форм, утверждалось также в недавних исследованиях антракноза боба и тыквы и бактериальных заболеваний плодов семечковых культур. При обработке этиолированных гипокотилей боба авирулентной расой Colletotrichum lindemuthianum на участках, расположенных в 5 мм от места инокуляции, наблюдалась устойчивость к вирулентным штаммам [68]. Это позволяет предположить, что в этиолированной ткани имеется какой-то подвижный фактор, вызывающий изменение на расстоянии многих клеточных слоев, хотя следует отметить, что Скипп и Деверолл [224] не получили подобных результатов на зеленых гипокотилях. Более примечательным является тот факт, что при заражении первого листа огурца Cucumis sativus культурой Colletotrichum lagenarium молодые листья приобретают устойчивость к этому паразиту и не поражаются при повторной инокуляции, что можно наблюдать, инокулируя их одну или несколько недель спустя [140]. При этом непосредственное взаимодействие двух последовательных инокулюмов совершенно исключается; кроме того, учитывая внешний вид растения, трудно представить, что в течение указанного периода времени индуцируется преждевременное старение. Таким образом, это означает активацию устойчивости во всем растении, что пока невозможно объяснить. Также почти ничего не известно о том, каким образом осуществляется защита сеянцев груши Pyrus communis от последующего заражения бактериями путем нанесения на корни или на срезы побегов препаратов, содержащих ДНК бактерии Erwinia amylovora [171].

Природа индуцированного изменения у растения-хозяина

Простейшим объяснением изменений, происходящим в растении-хозяине, которые повышают его устойчивость, может быть диффузия из его тканей антимикробных соединений к местам инокуляции защищающего организма. В действительности первоначальная идея заключалась в том, что фитоалексины образуются в ходе реакции сверхчувствительности на авирулентные грибы, когда клетки становятся некротическими [177]. Эта идея появилась в процессе изучения перекрестной защиты картофеля [179]; предполагалось, что гипотетическое фунгицидное вещество диффундировало из сверхчувствительных клеток и предотвращало развитие вирулентных рас грибов, вызывающих гниль картофеля. В настоящее время четко показано образование фитоалексинов в некротических и примыкающих к ним клетках у целого ряда растений (см. главу 5). Однако нет доказательств диффузии известных фитоалексинов из мест их образования, хотя и был показан синтез фитоалексина в живых клетках, расположенных рядом с мертвыми (см. главу 5). Следовательно, пока нет причин предполагать, что перекрестная защита вызывается диффузией фитоалексинов на расстояние, равное длине даже нескольких клеток.

Теоретически можно предположить, что фитоалексины с соответствующей растворимостью могли бы диффундировать через некротические клетки, у которых барьеры, препятствующие проникновению и передвижению молекул, разрушены. Более того, системные фунгициды должны быть способны передвигаться на значительные расстояния и в здоровых тканях растения. По-видимому, некоторые из известных фитоалексинов могут двигаться по тем же путям, что и системные фунгициды, но этот вопрос пока еще не исследован. В настоящее время нет доказательств того, что известные случаи перекрестной защиты связаны с передвижением фитоалексинов. Мало вероятно, что обсуждавшаяся в предыдущем разделе перекрестная защита у огурцов может осуществляться фитоалексинами, потому что эти соединения не удалось найти у Cucurbitaceae (см. главу 5).

В настоящее время имеются более убедительные данные о существовании транслоцируемых изменений других типов, включающих диффузию неизвестных веществ из клеток, подвергнутых воздействию защищающего организма, в соседние клетки, что вызывает в них изменение чувствительности к нормально вирулентным (совместимым) грибам. Этот вывод был сделан Скиппом и Девероллом [224] на основании собственных наблюдений и экспериментов по перекрестной защите при антракнозе боба. Вслед за установлением того факта, что защитная реакция развивалась после проникновения вирулентных и авирулентных рас в растение, как упоминалось ранее в этой главе, было обнаружено, что авирулентный гриб также оказывает влияние при введении его через день после вирулентного. С помощью этого способа удалось обнаружить, что вирулентные гифы проникают в клетки растения-хозяина, прежде чем авирулентные ростковые трубки вызывают в соседних клетках реакцию сверхчувствительности. В этом случае обычно совместимые клетки при проникновении в них гифы вирулентного гриба также становятся сверхчувствительными, что наблюдается даже на расстоянии в несколько клеток от аппрессория авирулентного гриба. Это дает возможность предположить, что чувствительность клеток к обычно совместимым гифам изменяется. Другое доказательство изменения чувствительности клеток боба, расположенных вокруг клеток, в которых произошла реакция сверхчувствительности в ответ на внедрение ростковых трубок авирулентного гриба, было получено при использовании тепловых обработок. Через 4 дня после инокуляции гипокотилей авирулентной расой, когда клетки, куда произошло внедрение, некротизировались, гипокотили были подвергнуты температурному шоку в течение 30 с при 50° С. В результате все соседние клетки также стали некротическими, а те, которые находились на некотором расстоянии, остались здоровыми. Таким образом, физиологические свойства клеток растения-хозяина, расположенных вокруг сверхчувствительных клеток, изменились, и они стали необычно чувствительными как к присутствию гиф совместимого гриба, так и к теплу. Изменение чувствительности к теплу клеток табака, расположенных вокруг локальных повреждений, вызванных одним из штаммов ВТМ, наблюдали также Росс и Израель [206].

Можно упомянуть также о сообщении Кинга, Хемптона и Диахуна [132] о том, что заражение листьев красного клевера Trifolium pratense вирусом желтой мозаики боба влияло на их восприимчивость к мучнистой росе, вызываемой Erysiphe polygoni. Вирусная инфекция изменяла метаболизм листьев, так что они приобретали сверхчувствительность к обычно совместимому грибу. Как было показано в работе Смита [234], видимая реакция клеток растения-хозяина на заражение вирусом была такой же, как и у одной из разновидностей красного клевера, генетически устойчивой к Е. polygoni. Таким образом, есть веские основания продолжать поиски выделяемого сверхчувствительными клетками фактора, способного изменять чувствительность восприимчивых клеток так, что они становятся устойчивыми. Определенную помощь в этом могут оказать результаты экспериментов, описанных в последней главе, касающиеся специфических факторов перекрестной защиты у боба и РНК ржавчинных грибов на листьях сверхчувствительной пшеницы.

Из данных по отдаленной перекрестной защите у огурца совершенно очевидно, что, по крайней мере, при исследовании именно этого явления необходимо изучать два отдельных процесса. Один из них связан с природой и действием фактора, который выделяется инокулированным листом. Второй касается природы изменения, индуцируемого в верхних листьях. Связана ли приобретаемая устойчивость со сверхчувствительностью клеток к заражению или в физиологии растения-хозяина происходят какие-то другие изменения, пока неясно.

Предотвращение сверхчувствительности убитыми тепловой обработкой бактериальными клетками

Необходимо рассмотреть вопросы, возникшие в связи с серией открытий, последовавших за опытом Лозано и Секейра [150], в котором было показано, что обработка листьев табака убитыми теплом клетками авирулентной расы Pseudomonas solanacearum предотвратила развитие в них реакции сверхчувствительности к обычным клеткам той же самой расы. Участки листа табака, в которые вводили суспензию бактерий авирулентной расы в минимальной концентрации 3,5Х107 клеток/мл, обычно уже через 24 ч становились полностью некротическими. Развитие некроза не происходило, если в те же самые участки листа за 18 ч до инъекции живых клеток были инфильтрированы клетки (концентрация та же), предварительно убитые тепловой обработкой. Чем меньше концентрация клеток, убитых теплом, по сравнению с концентрацией живых и чем короче интервалы между инфильтрацией и инъекцией, тем меньше эффективность Инфильтрация в листья убитых теплом клеток не только предупреждала развитие некроза, но и приводила к более быстрому, чем это обычно происходит при развитии реакции сверхчувствительности, снижению численности популяции авирулентной расы. Было также отмечено, что эффект, наблюдаемый при введении в листья убитых теплом клеток, зависел от света. Развитие некроза можно было в значительной степени предупредить и путем инфильтрации в листья убитых теплом клеток других рас P. solanacearum и P. lachrymans, а также Xanthomonas axanopodis, но не Escherichia coli. Эти и другие еще более интересные результаты Лозана и Секейра нужно рассматривать в связи с открытиями Лобенштайна и Ловрековича [148], показавшими, что введение в листья табака убитых теплом клеток Pseudomonas syringae препятствовало образованию на них локальных повреждений, вызываемых ВТМ. Во-первых, благодаря тому что период времени между инфильтрацией убитых теплом клеток и инъекцией был больше, защитный эффект распространялся не только на близлежащие участки обработанного листа, но и на листья, расположенные непосредственно над этим листом (это наблюдалось позднее, через два дня).

На более отдаленных листьях превентивный эффект проявлялся в образовании после инъекции маленьких некротических пятен вместо общего некротического коллапса. Во-вторых, инфильтрация убитых теплом клеток предотвращала появление симптомов, вызванных более поздней (24 ч спустя) инъекцией в обработанные участки листа вирулентных клеток. Более того, численность популяции этих вирулентных клеток уменьшалась, вместо того чтобы быстро увеличиваться, как это происходит, например, в необработанных листьях.

Были предприняты попытки выделить из убитых теплом бактериальных клеток фактор, предотвращающий развитие реакции сверхчувствительности. Секейра, Аист и Айнсли [217] получили несколько активных неочищенных экстрактов из клеток. Введение в листья за 7 ч до инъекции авирулентной расы неочищенного экстракта, полученного после кратковременной обработки клеток ультразвуком, было столь же эффективно, как и инфильтрация интактных клеток. Соединения с большой молекулярной массой, выделенные из экстракта осаждением этанолом и фракционированием на колонке Сефадекс G = 200, были активными при содержании белка 2,4 мг/мл даже после прогревания при 95°С в течение 10 мин. Возможно, что фактор имеет белковую природу, так как он инактивируется при обработке протеолитическими ферментами, однако первые попытки охарактеризовать и выделить активный белок не принесли успеха [265].

Это исследование, посвященное главным образом предотвращению развития реакции сверхчувствительности, несколько отличается по своей теме от большинства опытов, описанных в этой главе. Однако вполне правомерно, что оно рассматривается именно здесь, так как имеет отношение к дискуссии, посвященной непосредственному взаимодействию одного организма, хотя бы и мертвого, с патогеном и может дополнить сведения об изменениях, индуцируемых в тканях табака в ответ на инфекцию. Учитывая, что необходимо инфильтрировать одинаковое количество как мертвых, так и живых клеток, прямое блокирование определенных участков в межклеточном пространстве можно было бы рассматривать как возможный способ действия. Однако такое объяснение невозможно, так как требуется 18-часовая задержка, чтобы мертвые клетки смогли оказать влияние на реакцию листа. Таким образом, индуцированное изменение метаболизма у растения-хозяина кажется наиболее вероятным объяснением этого явления, что подтверждается изменениями в ответной реакции листьев, отдаленных от места обработки.

Заключение

Хотя большинство ранее описанных случаев перекрестной защиты не было повторно исследовано и подтверждено современными методами, в настоящее время имеется достаточно убедительных данных о локализованной защите от многих важных патогенов и новые интересные сообщения о системной защите от нескольких болезней. Перед учеными стоят две основные проблемы: понять механизм их действия и оценить возможность их использования при разработке новых методов борьбы с болезнями. По-видимому, в большинстве случаев защита осуществляется путем изменения физиологии растения-хозяина, это дает нам возможность предположить, что подобные изменения могут быть индуцированы химически. Более глубокое понимание природы этих изменений может помочь в разработке новых химических или биологических методов борьбы с болезнями.