Экологическая биохимия растительнопаразитарных взаимодействий

13-03-2014, 18:08
Сложный многочленный фитоценоз, генетический полиморфизм входящих в него видов и многообразие патогенных организмов создает не только пространственно разнородную среду, усложняющую поиск восприимчивых растений, но также разнообразие химических сигналов, влияющих на взаимоотношение различных патогенов с растениями-хозяевами и друг с другом.
Летучие соединения растений
В главе 5 были приведены примеры различных летучих соединений (фитонцидов), обладающих антибиотическими эффектами. Однако специализированные патогены в ходе коэволюции с растениями приобрели толерантность ко многим таким веществам и даже стали использовать их.
Так гликонолаты (горчичные масла) капустных растений бабочки капустной белянки используют как атрактанты для откладки яиц. Другой пример: в ответ на механическое повреждение тканей в растениях табака индуцируется продукция никотина — нейротоксина, токсичного для большинства насекомых. Однако гусеницы специализированной к табаку бабочки Manduca sexta во-первых, индуцируют низкий уровень никотина, во-вторых, толерантны к нему, и в-третьих, используют его для собственной защиты от паразитических ос.
Трансдукция сигнала
Как было показано ранее, в ответ на стресс (включая заражение или питание насекомыми) растение реагирует каскадом синтеза сигнальных молекул, завершающимся активизацией экспрессии генов защитного эффекта. При этом различные паразиты индуцируют разные пути сигнальной трансдукции. Биотрофные специализированные паразиты, взаимодействующие с растениями по правилу «ген-на-ген» (расоспецифическая устойчивость), индуцируют сигнальный путь через салициловую кислоту (СК-путь), а менее специфические некротрофы, насекомые, а также механические повреждения индуцируют трансдукцию сигнала через жасмоновую кислоту (ЖАК-путь) или этилен (Э-путь). CK и ЖАК пути трансдукции сигнала интерферируют друг с другом. Более того, ответ растения специфичен не только по отношению к группам патогенов, различающихся типом питания, но и по отношению к разным видам патогенов. Например трипе Ffrankliniella occidentalis и капустная белянка Р.rаерае экспрессируют активность примерно одинакового числа генов Arabidopsis, однако только от 9 до 17 % генов, индуцируемых по ЖАК-пути оказались общими для двух вредителей. Различными оказались транскрипционные профили при механическом поражении листьев и питании гусеницами белянки.
Таким образом, различные патогены включают разные пути индукции защитного ответа, что часто приводит к перекрестной защите от разных паразитов. Например, гусеница капустной белянки (Pieris rapae) при питании листьями Arabidopsis, стимулирует продукцию ЖАК- и Э-путей иммунного ответа, что не только препятствует питанию насекомого, но защищает от бактерий Pseudomonas syringae, Xanthomonas campestris и вируса курчавости репы. С другой стороны белокрылка (Bemisia tabaci), наоборот, подавляет ЖАК-зависимый сигнал вследствие активации СК-пути.
Сенсибилизация растений
Еще один механизм адаптации к заражению — сенсибилизация. Она выражается в том, что растение отвечает на контакт с потенциальным патогеном не защитной реакцией, но экспрессией небольшого числа генов и синтезом отдельных фитогормонов. Такая внутренняя подготовка приводит к тому, что ответная реакция на последующее заражение происходит очень быстро и интенсивно. Впервые сенсибилизация была установлена в лаборатории О. Л. Озерецковской в экспериментах по индуцированию защитного эффекта картофеля в ответ на различные концентрации элиситорных молекул. Состояние предрасположенности может индуцироваться ризобактериями, микоризными грибами, патогенами, насекомыми-вредителями, а также некоторыми молекулами, обладающими эли-ситорными свойствами (СК, ЖАК и др.). О практическом использовании сенсибилизации разговор будет идти в следующей главе. Здесь же отметим экологическую роль этого феномена. Поскольку острый иммунный ответ сопровождается большими энергетическими затратами (реакция СВЧ, синтез защитных белков и низкомолекулярных соединений), сенсибилизация позволяет эффективно экономить энергетические затраты и, тем самым, понизить цену устойчивости. Предрасположенность здоровых растений может быть обусловлена выделением летучих соединений из пораженных соседних. Например, питание капустной белянкой вызывает выделение летучих веществ, которые вызывают эффект предрасположенности в здоровых листьях того же и соседних растений к поражению патогенными грибами и бактериями. Таким образом, химические взаимодействия между патогенами и растениями создают сложную многослойную систему коммуникаций».

  • Повышение природных защитных свойств растений
  • Гены барназы и barstar-ген
  • Абиогенные элиситоры влияющие на устойчивость растений
  • Приобретенный иммунитет - третья линия обороны
  • Салициловая кислота
  • Системная приобретенная устойчивость
  • Взаимодействия сигнальных систем, индуцируемых неспецифическими и специфиче ...
  • Генетика сигналлинга
  • MAP-киназная сигнальная система
  • Низкомолекулярные соединения (вторичные метаболиты)

  • Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

    Министерство сельского хозяйства Оренбургской области

    Правительство Оренбургской области

    Визитка компании - сайт компании

    Ильинка Фаворит Агромир Техноорь

    Системы точного земледелия Автопартнер





    Акцент

     

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