Back to chapter

36.8:

הגנה מפני פתוגנים ואוכלי צמחים

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

Languages

Share

צמחים אינם יכולים לברוח מתוקפים, כגון בעלי חיים אוכלי צמח או פתוגנים. עם זאת, העולם סביבנו ירוק. אילו מנגנוני הגנה פיתחו צמחים כדי להילחם בהתקפות אלה השכבות הקשות של האפידרמיס והגנות מבניות אחרות, כמו שערות וקוצים, מרתיעות חיות אוכלות צמחים המכונות גם אוכלי עשב.כאשר פתוגנים כמו חיידקים, מתגברים על הגנות מבניות, צמחים מפנים קו הגנה אחר. קולטנים הקשורים לקרום מזהים דפוסים מולקולריים המסמנים נוכחות של פתוגן. למשל, צמחים מזהים את החלבון פלגלין, שהוא הספציפי לחיידקים.ההכרה בפגלין מעוררת מפל איתות בתאי צמחים, שמוביל לתגובות חיסוניות מגוונות כמו סגירת פיונית ייצור כימיקלים אנטי-חיידקיים וחיזוק דופן התא. חלק מהפתוגנים פיתחו את היכולת להתגבר על מנגנוני ההגנה הכלליים הללו על ידי הזרקת מולקולות הפעלה אשר פוגעות בתגובה החיסונית. כאמצעי נגד, כמה מינים מהצומח פיתחו חלבוני התנגדות המגלים את מולקולות ההפעלה באופן מאוד ספציפי חלבוני התנגדות מעוררים מפל איתות המביא לעתים קרובות לביטוי של גנים הקשורים לפתוגנזה.איתורם של ההפעלות הפתוגנים או אותות נזק לרקמות עשויים גם לגרום למוות מהיר מתוכנת של תאים, המכונה גם התגובה הרגישות-יתר, בסמוך לאזור הזיהום. התגובה הרגישות יתר מגבילה במהירות את התפשטות הפתוגן על ידי ייזום שינויים מבניים של דופן התא וגורמת התנגדות מערכתית נרכשת. התנגדות מערכתית הנרכשת היא הגנה לטווח הארוך מפני פתוגנים בחלקים מהצמח המרוחקים מאתר ההדבקה התקף אוכלי עשב גורם לעיתים קרובות להגנות צמחיות כימיות המפריעות למערכת העיכול או משפיעות לרעה על עור של כאסטרטגיית הגנה עקיפה, צמחים עשויים לשחרר נדיפים המושכים טפיל שבסופו, של דבר הורג את אוכל צמחים.

36.8:

הגנה מפני פתוגנים ואוכלי צמחים

Plants present a rich source of nutrients for many organisms, making it a target for herbivores and infectious agents. Plants, though lacking a proper immune system, have developed an array of constitutive and inducible defenses to fend off these attacks.

Mechanical defenses form the first line of defense in plants. The thick barrier formed by the bark protects plants from herbivores. Hard shells, modified branches like thorns, and modified leaves like spines can also discourage herbivores from preying on plants. Other physical barriers like the waxy cuticle, epidermis, cell-wall, and trichomes can help resist invasion by several pathogens.

Plants also resort to the production of chemicals or organic compounds in the form of secondary metabolites like terpenes, phenolics, glycosides, and alkaloids, for defense against both herbivores and pathogens. Many secondary metabolites are toxic and lethal to other organisms. Some specific metabolites can repel predators with noxious odors, repellant tastes, or allergenic characteristics.

Plants also produce proteins and enzymes that specifically inhibit pathogen-proteins or pathogen-enzymes by blocking active sites or altering enzyme conformations. Proteins like defensins, lectins, amylase inhibitors, and proteinase inhibitors are produced in significant quantities during pathogen attack and are activated to inhibit the invasion effectively.

Additionally, plants can also develop a mechanism of Systemic Acquired Resistance (SAR) upon prior, localized exposure to a pathogen, analogous to the innate immune system in animals. This mechanism enables plants to sense the presence of pathogens and activate defense responses to pathogen attacks.

Suggested Reading

Conrath, Uwe. “Systemic Acquired Resistance.” Plant Signaling and Behavior 1, no. 4 (2006): 179–84. [Source]

Freeman, Brian C, and Beattie, Gwyn A,. “An Overview of Plant Defenses against Pathogens and Herbivores.” Overview of Plant Defenses. The American Phytopathological Society. Accessed February 6, 2020. [Source]