Генетические основы иммунитета растений

Наследуемые защитные свойства растений, являющиеся факторами врождённого иммунитета, контролируются генами устойчивости, а свойства патогенов, обусловливающие их способность вызывать болезни, - генами патогенности (вирулентности). 

Наследование устойчивости растений, как и других свойств, контролируемых генами, подчиняется законам Менделя.

Одной из теорий, объясняющих генетические механизмы иммунитета, является теория «ген на ген», разработанная американским фитопатологом X. Флором. Согласно этой теории каждому гену растения-хозяина, определяющему его устойчивость, соответствует ген паразита, определяющий его вирулентность. Такие взаимосвязанные гены хозяина и паразита называют комплементарными. Совершенно очевидно, что гены устойчивости имеют большую селекционную ценность.

Механизм эволюции и саморегуляции взаимоотношений в системе паразит - хозяин заключается в постоянном появлении (при мутациях и естественном отборе) новых генов устойчивости в популяциях растения-хозяина и новых генов вирулентности в популяциях паразита. Результатом такой изменчивости паразита и хозяина является генетическая неоднородность популяций как возбудителя болезни, так и поражаемых растений. Столь сложное генетическое взаимодействие в системе паразит - хозяин, обеспечивающее выживание обоих партнёров и их равновесие в природе, могло сложиться лишь в результате их длительной совместной эволюции.

Теория сопряжённой эволюции паразита и хозяина на их совместной родине была выдвинута и блестяще аргументирована основоположником учения об иммунитете растений к инфекционным болезням Н. И. Вавиловым. Сущность этой теории состоит в том, что географические центры формирования видов растений в большинстве случаев являются одновременно и центрами формирования рас их паразитов. Исходя из того, что именно в этих генетических центрах происходит интенсивный процесс естественного отбора устойчивых форм растений, Н. И. Вавилов обосновал положение о том, что устойчивые виды и формы растений, которые могут служить исходным материалом для селекции на устойчивость, следует искать на первичной родине хозяина и паразита.

Искусственный отбор устойчивых форм растений является одним из основных методов селекционной работы. Наилучшие результаты даёт отбор на инфекционном фоне, то есть при наличии контакта популяции растений с возбудителями болезней. Так, отдельные устойчивые экземпляры хвойных пород нередко встречаются в очагах корневой губки, а устойчивые экземпляры осины - в очагах осинового трутовика. Семена, собранные с таких деревьев, могут служить исходным материалом для дальнейшего отбора на устойчивость к гнилевым болезням.

Второй не менее важный метод селекции на устойчивость - гибридизация. Этот метод даёт возможность получать новые формы растений, сочетающие высокие хозяйственные качества, унаследованные от одного родителя, с устойчивостью к болезням, унаследованной от другого. Таким путём, например, были получены гибридные формы Ильмовых пород, устойчивые к голландской болезни, и формы тополей, устойчивые к стволовой гнили и некрозам стволов и ветвей.