Нетоксичные супрессоры (импедины)

10-03-2014, 19:00
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 были названы импединами (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 изолятов 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.
Нетоксичные супрессоры (импедины)

Супрессоры могут присутствовать как в тканях инфицированных растений, 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 апопластной 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 супрессрную 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 маннанопротеином, 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 пространства зараженных листьев пшеницы, также как и жидкости в которых прорастали 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-реакцией и накопление ФА ришитина и любимина. Отсюда был сделан вывод, что в плазмолизированной плазмалемме произошла маскировка сайтов связывания с супрессором, т. е. активность β-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 претрансляционной стадии ответной реакции на заражение. Предполагается, что супрессор из апопластной жидкости паразита томата Cladosporium fulvum энзиматически 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 β-глюканам, выделенным из совместимых рас. 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 специфичности супрессора Mycosphaerella pinodes на видовом уровне свидетельствуют данные, представленные в табл. 6.3. Как видно, паразит груши Alternaria 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.
Нетоксичные супрессоры (импедины)

Таким образом, если взаимодействие супрессора с клетками растения-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).
Нетоксичные супрессоры (импедины)

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 меристематическую 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 меристематическую 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.
Нетоксичные супрессоры (импедины)

  • Роль иммуносупрессии в патогенезе
  • Специфические иммуносупрессоры
  • Гликопротеины, богатые оксипролином
  • Ингибиторы ферментов
  • Антивирусные белки
  • PR-белки
  • Фитоалексины
  • Феноменология взаимоотношений
  • Фенотипическое проявление устойчивости
  • Доминантность

  • Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

    Министерство сельского хозяйства Оренбургской области

    Правительство Оренбургской области

    Визитка компании - сайт компании

    Ильинка





    Юг Агро Акцент

     

    • Рейтинг@Mail.ru
    • Яндекс.Метрика
    • Индекс цитирования