36.8:

36.8: Obrona przed patogenami i roślinożercami

Defenses Against Pathogens and Herbivores

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Biology

Defenses Against Pathogens and Herbivores

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

36.7: Responses to Salt Stress

22,657 Views

•

02:26 min

•

February 27, 2020

Overview

Rośliny stanowią bogate źródło składników odżywczych dla wielu organizmów, co czyni je celem dla roślinożerców i czynników zakaźnych. Rośliny, choć pozbawione odpowiedniego układu odpornościowego, rozwinęły szereg konstytutywnych i indukowalnych mechanizmów obronnych, aby odeprzeć te ataki.

Mechaniczna obrona stanowi pierwszą linię obrony w roślinach. Gruba bariera utworzona przez korę chroni rośliny przed roślinożercami. Twarde skorupy, zmodyfikowane gałęzie, takie jak ciernie, i zmodyfikowane liście, takie jak kolce, mogą również zniechęcić roślinożerców do polowania na rośliny. Inne bariery fizyczne, takie jak woskowy naskórek, naskórek, ściana komórkowa i trichomy, mogą pomóc oprzeć się inwazji kilku patogenów.

Rośliny uciekają się również do produkcji chemikaliów lub związków organicznych w postaci metabolitów wtórnych, takich jak terpeny, fenole, glikozydy i alkaloidy, w celu obrony zarówno przed roślinożercami, jak i patogenami. Wiele metabolitów wtórnych jest toksycznych i śmiertelnych dla innych organizmów. Niektóre specyficzne metabolity mogą odstraszać drapieżniki o szkodliwych zapachach, odstraszających smakach lub właściwościach alergizujących.

Rośliny wytwarzają również białka i enzymy, które specyficznie hamują białka patogenów lub enzymy patogenów poprzez blokowanie miejsc aktywnych lub zmianę konformacji enzymów. Białka takie jak defensyny, lektyny, inhibitory amylazy i inhibitory proteinaz są wytwarzane w znacznych ilościach podczas ataku patogenu i są aktywowane, aby skutecznie hamować inwazję.

Ponadto rośliny mogą również rozwinąć mechanizm ogólnoustrojowej odporności nabytej (SAR) po wcześniejszym, miejscowym narażeniu na patogen, analogiczny do wrodzonego układu odpornościowego u zwierząt. Mechanizm ten umożliwia roślinom wyczuwanie obecności patogenów i aktywację odpowiedzi obronnych na ataki patogenów.

Transcript

Rośliny nie mogą uciekać przed napastnikami, takimi jak zwierzęta roślinożerne lub patogeny. Niemniej jednak świat wokół nas jest zielony. Jakie mechanizmy obronne wyewoluowały rośliny, aby zwalczać te ataki?

Twarde warstwy naskórka i inne strukturalne mechanizmy obronne, takie jak włosy i ciernie, odstraszają zwierzęta żywiące się roślinami – zwane również roślinożercami.

Kiedy patogeny, takie jak bakterie, pokonują obronę strukturalną, rośliny uciekają się do innej linii obrony. Receptory związane z błoną rozpoznają wzorce molekularne, które sygnalizują obecność patogenu.

Na przykład rośliny rozpoznają białko flagelinę, które jest specyficzne dla bakterii. Rozpoznanie flageliny uruchamia kaskadę sygnalizacyjną w komórkach roślinnych, prowadząc do różnych odpowiedzi immunologicznych, takich jak zamknięcie aparatów szparkowych, produkcja przeciwdrobnoustrojowych substancji chemicznych i wzmocnienie ściany komórkowej.

Niektóre patogeny wyewoluowały zdolność do przezwyciężania tych ogólnych mechanizmów obronnych roślin poprzez wstrzykiwanie cząsteczek efektorowych, które zaburzają odpowiedź immunologiczną.

Jako środek zaradczy niektóre gatunki roślin wyewoluowały białka oporności, które wykrywają cząsteczki efektorowe w bardzo specyficzny sposób. Białka oporności indukują kaskadę sygnałową, która często prowadzi do ekspresji genów związanych z patogenezą.

Wykrycie efektorów patogenów lub sygnałów uszkodzenia tkanek może również wywołać szybką zaprogramowaną śmierć komórki, zwaną również reakcją nadwrażliwości, w pobliżu obszaru infekcji.

Reakcja nadwrażliwości szybko ogranicza rozprzestrzenianie się patogenu poprzez inicjowanie zmian strukturalnych ściany komórkowej i indukowanie ogólnoustrojowej odporności nabytej. Oporność nabyta ogólnoustrojowa to długotrwała obrona przed patogenami w częściach rośliny, które są oddalone od miejsca infekcji.

Atak roślinożerców często wywołuje chemiczne mechanizmy obronne roślin, które zaburzają pracę układu pokarmowego lub negatywnie wpływają na skórę roślinożercy.

Jako pośrednia strategia obronna, rośliny mogą uwalniać substancje lotne, które przyciągają pasożyta, który ostatecznie zabija roślinożercę.

Key Terms and definitions

Learning Objectives

Questions that this video will help you answer

This video is also useful for