Нетоксичные супрессоры (импедины)

В противоположность токсинам некротрофных патогенов, которые разрушают растительную ткань, молекулы супрессоров лишь предотвращают проявление устойчивости, позволяя патогенам проникать в растение и существовать в нем.

Такие вещества по предложению японских исследователей Оуши и Оку (1981) были названы импедипсти (в медицине этим термином обозначали нетоксические вещества бактериального происхождения, способные подавлять противоинфекционные механизмы защиты).
Согласно концепции совместимости, предложенной К. Оуши, предварительное заражение патогенным грибом делает растение доступным для последующего инфицирования авирулентной расой того же гриба или даже непатогеном. Подобный тип предрасположенности был изучен на широком наборе мучнисторосяных грибов. Было обнаружено, что 45 изоля- тов патогенов из 51 оказались способными инфицировать листья ячменя, не являющегося для них хозяином, если листья предварительно были заражены совместимой расой патогена ячменя Erysiphe graminis f. sp. hordei.
Этот эффект не ограничивался клетками, содержащими гаустории, но распространялся с помощью диффузии на соседние окружающие клетки. Действующее вещество было изолировано из апопластной пространства пораженных клеток и оказалось низкомолекулярным.
Подобные эксперименты стимулировали поиски супрессоров из других патосистем (табл. 6.2). Поскольку исследователи использовали различные методы, то неудивительно, что супрессоры не всегда были гомогенными по структуре и имели различные свойства.
Таблица 6.2
Грибные супрессоры устойчивости высших растений (Beismann, Kogel, 1995)

Источник	Происхож дение	Химическая природа	Расовая специфичность
Uromyces phaseoli /фасоль	Апопластная жидкость	Нет данных	Нет
Cladosporium fulvum / томат	То же	Белок	Нет
Phytophthora infestans / картофель	Эксудат спор, мицелий	Глюкан	Есть
Phytophthora megasperma / соя	Культуральный фильтрат	Гликопротеин	Есть
Ascochyta rahiei / нут	То же	То же	Нет
Mycosphaerella pinodes / горох	То же	То же	Нет
Puccinia graminis / пшеница	Апопластная жидкость, эксудат спор	Нет данных	Нет

192              Супрессоры могут присутствовать как в тканях инфицированных рас
тений, так и в клетках патогенов. Главная проблема выделения супрессора заключается в том, что, как правило, и супрессор, и элиситор находятся в одном и том же источнике: мицелии гриба, в культуральной или в апопла- стной жидкостях. При таких условиях супрессор может полностью или частично маскироваться высокой элиситорной активностью. Так, супрессор синтеза ФА гороха пизатина содержится вместе с элиситором в жидкости, в которой прорастали пикноспоры Mycosphaerella pinodes. Элиситор и супрессор Phytophthora infestans присутствуют в мицелии и спорах гриба. Супрессор Ascochyta rabiai обнаружен вместе с элиситором в культуральном фильтрате гриба.
Оптимальным потенциальным источником изолирования супрессора (как и расоспецифического элиситора) является апополастная жидкость зараженных растений. Идеальный объект для собирания апопластной жидкости — возбудитель оливковой плесени томата несовершенный гриб Cladosporium fulvum. Активные супрессоры белковой природы, названные EPS1 и EPS2, были получены из апопластной жидкости листьев томата, зараженных С. fulvum. Потеря этих белков вследствие инактивации кодирующих генов, приводила к сильному снижению агрессивности.
Апопластная жидкость, выделенная из зараженных совместимыми штаммами возбудителей ржавчины фасоли, подсолнечника и пшеницы, увеличивала восприимчивость фасоли к возбудителю ржавчины коровьего гороха, авирулентного для фасоли. Апопластная жидкость из листьев томата, инфицированных С. fulvum, также как из фасоли, пораженной ржавчиной, предотвращала образование некроза и отложение каллозы в ответ на обработку неспецифическими элиситорами из этих же грибов. Супрессор лигнификации был обнаружен в апопластной жидкости листьев пшеницы, зараженных стеблевой ржавчиной, и отделен от элиситора с помощью гель-фильтрации.
Для того чтобы выделить супрессор, отделенный от элиситора, и поверить его действие следует соблюдать несколько условий: 1) элиситор должен быть использован в определенной концентрации с тем, чтобы не маскировать супресфную активность, которая может быть не полной; 2) следует экспериментально определить оптимальный период обработки растения как элиситором, так и супрессором; 3) определение и оценка действия должны быть легкими и быстрыми, чтобы с их помощью можно было бы проанализировать много образцов.
В настоящее время недостаточно данных, чтобы указать на структурную детерминанту супрессрной активности. Так из двух совместимых рас Phytopthora megasperma была выделена инвертаза, которая ингибировала накопление ФА глицеоллина в семядолях сои. Она оказалась маннанопро- теином, с углеводом в качестве активного компонента. Супрессор из Mycosphaerella pinodes был гликопептидом, активной частью которого оказался белок, поскольку проназа и протеиназа разрушали супрессорную активность. Активной составляющей супрессора из межклеточного простран-

ства зараженных листьев пшеницы, также как и жидкости в которых про- 193 растали уредоспоры Puccinia graminis, было низкомолекулярное соединение с мм менее 5 кДа. Периодатное окисление, протеолитическая деградация, тепловая обработка, кислый гидролиз не влияли на активность супрессора, указывая на то, что ни углеводы, ни белки не являлись активной частью супрессора.
Если большинство моделей элиситорного действия предполагает, что первичным сайтом элиситора является рецептор, локализованный на поверхности клеток, то действие супрессора может быть более разнообразным. Предполагается, что супрессор может вмешиваться в связь между элиситорами и соответствующими им рецепторами, прерывать сигнальную трансдукцию, ингибируя образование вторичных мессенжеров, подавлять активацию генов, а также ингибировать ферменты, ответственные за синтез защитных веществ. Показано, например, что срезы клубней картофеля, даже не имеющих R-генов, после обработки плазмолизирующими растворами (КС1, сахарозы), становились устойчивыми ко всем испытанным расам Phytophthora infestans. Устойчивость сопровождалась СВЧ-реак- цией и накопление ФА ришитина и любимина. Отсюда был сделан вывод, что в плазмолизированной плазмалемме произошла маскировка сайтов связывания с супрессором, т. е. активность р-глюканового супрессора фитофторы, вероятно, зависит от взаимодействия элиситора и супрессора на рецепторном сайте. Если супрессор смешивали с микросомальной фракцией, в которой, как предполагается, находится рецептор, то некротизация клубней картофеля и ФА в ответ на инфицирование несовместимой расой или неспецифическим элиситором подавлялись. В листьях гороха, обработанных смесью неспецифического элиситора и супрессора Mycosphaerella pinodes, наблюдается задержка экспрессии мРНК фенилаланинаммиаклиазы и халконсинтетазы по сравнению с листьями, обработанными только элиситором.

Это также свидетельствует о действии супрессора в претрансляци- онной стадии ответной реакции на заражение. Предполагается, что супрессор из апопластной жидкости паразита томата Cladosporium fulvum энзи- матически расщепляет неспецифический элиситор того же гриба. Этот вывод сделан на основании того, что нагревание подавляет супрессорную активность.
Специфичность действия супрессора из Phytopthora infestans, т. е. его способность подавлять иммунный ответ картофеля на заражение несовместимой расой патогена, оказалась свойственной только р-глюканам, выделенным из совместимых рас (Озерецковская и др., 1982). Наиболее убедительным свидетельством специфичности действия супрессора служили данные, полученные при заражении сортов картофеля расами патогена, взаимоотношения которых взаимопротивоположны (сорта картофеля с генами R1 и R4, зараженные расами 1 и 4). Оказалось, что реакция сортов картофеля на заражение расами паразита была аналогичной реакции этих сортов на обработку выделенными из тех же рас глюканами, что является достаточно веским аргументом в пользу специфичности последних. О спе-

Колонизация бобовых растений (в баллах) Mycosphaerella pinodes и Altemaria kekuchiana
с предобработкой супрессором из М. pinodes F5 и без нее (Ouchi et al., 1982)

Растение	Степень формирования инфекционных гиф (в балла)
	М. pinodes	A. kekuchiana
		без F5	с F5
Pisum sativum	4	0	4
Trifolium pratense	1	0	1
I repens	0	0	0
Lotus corniculatus	0	0	0
Milletia japonica	2	0	1
Lespedezia buergeri	2	0	2
Vigna sinensis	0	0	0
Medicago sativa	1	0	1
Glycine max	0-1	0	0
Vicia faba	0	0	0
Arachis hypogaeca	0	0	0

Глава 6. Факторы атаки паразитов: супрессоры


Влияние глюканов-супрессоров, выделенных из совместимой и несовместимой
к сорту картофеля Любимец (R1) рас Phytophthora infestans, на степень
поражения клубней разными грибами (Медведева, 1985)
Таблица 6.4

Виды грибов	Число покоричневевших клеток клубня (% к обработке водой), предварительно обработанного глюканами
	совместимой расы	несовместимой расы
Phytophthora infestans	224	73
Colletotrichum atramentarium	224	125
Fusarium culmorum	138	61
Phoma exiqua	140	70
P cupyrena	144	113
Botrytis cinerea	270	118
Cladosporium cucumerinum	155	95
Magnoporthe grizea	192	89
Altemaria alternata	154	92

цифичности супрессора Mycosphaerella pinodes на видовом уровне свидетельствуют данные, представленные в табл. 6.3. Как видно, паразит груши Altemaria kekuchiana не поражает бобовые растения, однако, предварительная обработка листьев супрессором из М. pinodes делает восприимчивыми только те виды, которые восприимчивы и к продуценту супрессора. Следовательно, в данном случае супрессор — главный фактор, ограничивающий круг растений-хозяев.

Таким образом, если взаимодействие супрессора с клетками растения- 195 хозяина высоко специфично, то восприимчивость обработанной супрессором ткани становится неспецифичной, т. е. проявляется не только по отношению к индуцирующему восприимчивость патогену, но и к видам, данное растение не поражающим (табл. 6.4).

На механически пораненных участках клубней картофеля образуется раневая перидерма, залегающая близко к пораненной поверхности и имеющая высокие защитные свойства. Обработка дисков картофельных клубней глюканами-супрессорами, выделенными из совместимых рас возбудителя фитофтороза, подавляет процесс раневой репарации, препятствуя паренхимным клеткам клубня закладывать феллоген и возобновлять меристема- тическую активность (рис. 6.10). Однако подавление меристематической активности клеток под воздействием супрессора носило лишь временный характер. По прошествии нескольких дней после обработки поверхностно расположенные клетки, обработанные супрессором, возобновляли мери- стематическую активность и начинали формировать перидермальные комплексы. В результате этого образуется аномальная многоярусная перидерма, в которой один перидермальный комплекс как бы нагромождался на второй. По-видимому, клетки, находящиеся на поверхности поранения, под влиянием супрессора лишь временно теряли способность распознавать раневые сигналы и возобновлять меристематическую активность. Клетки, расположенные в более глубоких слоях паренхимы, куда супрессоры не проникали или проникали в низких концентрациях, начинали делиться и формировать раневую перидерму. Как только действие супрессора прекращалось, поверхностные клетки также начинали делиться и формировать перидерму, что приводило к образованию многоярусных комплексов. Обнаруженный факт позволяет предполагать, что под действием глюканов- супрессоров, выделенных из совместимых к определенным сортам картофеля рас паразита, происходит не необратимое подавление защитных реакций, а только их временная задержка. В свете сказанного можно полагать, что глюканы-супрессоры либо подавляют процесс образования раневого гормона, ответственного за раневую репарацию, либо, что более вероятно, изменяют компетентность к нему клеток растения.

В отличие от неспецифических вивотоксинов ниже будут рассмотрены токсины, повреждающие только определенные виды или даже сорта растений. Некоторые из них являются первичными факторами патогенности (без токсина организм не способен быть паразитом) и получили название «токсины специфичные для хозяев», другие, как и вивотоксины, являются вторичными факторами, усиливающими патогенность для определенных видов или сортов растений (токсины, селективные для хозяев). Объединяющим эти группы соединений названием является термин «патотоксины». 

Еще по теме Нетоксичные супрессоры (импедины):

1. ПРОТИВОГРИБКОВЫЕ ПРЕПАРАТЫ
2. ИММУНОДЕПРЕССИВНЫЕ ПРЕПАРАТЫ (ИММУНОДЕПРЕССАНТЫ)
3. Антропогенно-обусловленные признаки почв
4. Растительные токсины, действующие преимущественно на органы дыхания и пищеварения
5. 5.5. КОРМА, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ ВСЛЕДСТВИЕ НАЛИЧИЯ ТОКСИНОВ ЕСТЕСТВЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
6. Удушающие и слезоточивые БТВ.
7. Токсикодинамика. 
8. Нервно-паралитические боевые токсические вещества (БТВ)
9. Портал "ПЛАНЕТА ЖИВОТНЫХ". Кто ты, собака?, 2010
10. Любопытное доказательство того, что собаки очень давно одомашнены, приводит советский ученый-языковед академик Н. Я. Марр...
11. Антропологи изучают кости и скелеты людей очень далекого прошлого, изучают их близких и отдаленных родственников — ископаемых и современных обезьян,— чтоб восстановить путь, который прошел человек в своем развитии.
12. Находки, проливающие свет на происхождение собак, имеют возраст 8—10 тысяч лет...
13. Значит, собака пришла сюда вместе с человеком?..
14. Находка Савенкова произвела сенсацию...
15. КАК ЭТО МОГЛО СЛУЧИТЬСЯ!
16. Люди не очень опасались волков, волки же не очень боялись людей и нередко подходили к стоянкам первобытного человека достаточно близко.
17. Видимо, много, очень много лет жили люди и волки на расстоянии, очень медленно сближались и очень трудно понимали выгодность сближения...
18. Среди ученых нет единого мнения, ради чего была приручена собака...