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36.8:

对病原体和食草动物的防御

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Defenses Against Pathogens and Herbivores

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植物无法躲避袭击 比如有些动物或病原体以植物为食 不过 这个世界却是绿色的 植物进化出怎样的防御机制 来对抗这些袭击? 表皮的几层硬结构和其它结构性 防御措施比如毛和刺 阻止了以植物为食的动物即草食动物 当病原体比如细菌 克服了结构性防御时 植物会 求助于另一道防线 膜结合受体能识别表明存在 病原体信号的分子模式 例如 植物能识别细菌特有的 鞭毛蛋白 鞭毛蛋白的识别引发了 植物细胞内的信号级联放大 引起多种免疫反应 例如关闭气孔、产生 抗菌化学物质和 增强细胞壁 有些病原体进化出 克服这些一般的植物防御机制的能力 能注入效应分子 扰乱免疫反应 作为反制手段 有些植物品种 进化出抗性蛋白来以高特异性的方式 探测效应分子 抗性蛋白诱导信号级联放大 常常引发 病源相关的基因表达 探测到病原效应分子 或组织损坏的信号 还会 引起感染区域附近的 细胞快速程序性死亡即过敏反应 过敏反应能快速 限制病原体的传播 因为能启动细胞壁的结构性改变 并诱导系统获得性抗性 系统获得性抗性是一种长期防御 能在远离感染部位的部分 抵抗病原体 草食动物的袭击常会引起植物采取 化学防御扰乱食草动物的消化系统 或对皮肤产生负面影响 还有间接防御策略 植物 会释放挥发物吸引寄生虫 最终借刀杀食草动物

36.8:

对病原体和食草动物的防御

植物为许多生物体提供丰富的营养来源,成为食草动物和传染性病原体的目标。植物,虽然缺乏适当的免疫系统,已经发展了一系列构成和可说服的防御,以抵御这些攻击。

机械防御构成了植物的第一防线。树皮形成的厚屏障保护植物免受食草动物的污染。硬壳、改良的树枝(如荆棘)和脊柱等改良的叶子也可以阻止食草动物捕食植物。其它物理屏障,如蜡皮、表皮、细胞壁和三叶由,可以帮助抵抗几种病原体的入侵。

植物还采用二次代谢物(如三叶草、酚类、糖苷和生物碱)的形式生产化学品或有机化合物,以防御食草动物和病原体。许多二次代谢物对其它生物体有毒和致命。一些特定的代谢物可以击退具有有害气味、驱虫味道或过敏特性的猎食者。

植物还通过阻断活性位点或改变酶结构来产生蛋白质和酶,这些蛋白质和酶特别能抑制病原体蛋白或病原体酶。在病原体攻击期间,大量生产防御素、小便蛋白、淀粉酶抑制剂和蛋白酶抑制剂等蛋白质,并激活以有效抑制入侵。

此外,植物还可以在之前局部接触病原体时发展系统获得性抵抗(SAR)机制,类似于动物的先天免疫系统。这种机制使植物能够感知病原体的存在,并激活对病原体攻击的防御反应。

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]