Back to chapter

36.8:

Защита от патогенов и травоядных

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

Растения не могут бежать от нападающих, таких как растительноядные животные или патогены. Тем не менее, мир вокруг нас имеет зелёный цвет. Какие защитные механизмы сделали растения способными бороться с этими атаками?Прочные слои эпидермиса и другие структурные защиты, такие как волоски и колючки, сдерживают травоядных животных. Если патогены, такие как бактерии, преодолеют структурные защиты, растения прибегнут к другому способу обороны. Связанные с мембраной рецепторы распознают молекулярные узоры, которые сигнализируют наличие возбудителя.Например, растения распознает белковый жгутик, который специфичен к бактериям. Признание флагеллина запускает сигнальный каскад в растительных клетках, ведя к разнообразным иммунным реакциям, таким как закрытие стоматы, производство противомикробных химических веществ, и укрепление стенки клетки. Некоторые патогены развили способность преодолевать эти общие механизмы защиты растений путём введения молекул эффектора, которые возмущают иммунный ответ.В качестве контрмеры некоторые виды растений развили белки сопротивления, которые обнаруживают молекулы эффектора в высшей степени специфически. Белки сопротивления индуцируют сигнальный каскад, который часто приводит к экспрессии генов, связанных с патогенезом. Обнаружение эффекторов патогена или сигнала повреждения тканей также может индуцировать быстрое программирование смерти клетки, также называемый сверхчувствительным ответом, рядом с областью инфекции.Повышенная чувствительность быстро ограничивает разброс патогена путём инициирования структурной перестройки изменений стенки клетки и индуцируя приобретённое системное сопротивление. Приобретённое системное сопротивление является долгосрочной защитой от патогенов в частях растения, которые удалены от места заражения. Атака травоядных часто индуцирует химические средства защиты растения, которые расстраивают пищеварительную систему или отрицательно влияют на кожу травоядного.В качестве косвенной защитной стратегии, растения могут выпустить летучие вещества, которые привлекут паразита, который в итоге убивает травоядного.

36.8:

Защита от патогенов и травоядных

Растения являются богатым источником питательных веществ для многих организмов, что делает их мишенью для травоядных и инфекционных агентов. Растения, хотя и лишены надлежащей иммунной системы, разработали ряд конститутивных и индуцируемых защитных механизмов для отражения этих атак.

Механическая защита – первая линия защиты растений. Толстый барьер, образованный корой, защищает растения от травоядных. Твердые панцири, модифицированные ветви, такие как шипы, и модифицированные листья, такие как колючки, также могут препятствовать травоядным животным охотиться на растения. Другие физические барьеры, такие как восковая кутикула, эпидермис, клеточная стенка и трихомы, могут помочь противостоять вторжению нескольких патогенов.

Растения также вырабатывают химические вещества или органические соединения в виде вторичных метаболитов, таких как терпены, фенольные соединения, гликозиды и алкалоиды, для защиты как от травоядных, так и от патогенов. Многие вторичные метаболиты токсичны и смертельны для других организмов. Некоторые специфические метаболиты могут отпугивать хищников с неприятным запахом, репеллентным вкусом или аллергенными свойствами.

Растения также производят белки и ферменты, которые специфически ингибируют патогенные белки или патогенные ферменты, блокируя активные центры или изменяя конформацию ферментов. Такие белки, как дефенсины, лектины, ингибиторы амилазы и ингибиторы протеиназ, вырабатываются в значительных количествах во время атаки патогенов и активируются для эффективного подавления инвазии.

Кроме того, растения могут также развить механизм системной приобретенной устойчивости (SAR) при предшествующем локальном воздействии патогена, аналогично врожденной иммунной системе у животных. Этот механизм позволяет растениям определять присутствие патогенов и активировать защитные реакции на атаки патогенов.

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]