Chapter 36: Plant Responses to the Environment

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36.8:

병원체와 초식동물에 대한 방어

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Defenses Against Pathogens and Herbivores

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식물은 공격자를 피할 수가 없다이를테면, 초식 동물이나 병균을 피할 수가 없다그런데도 세상은 푸르름으로 가득하다어떤 방어 기제를 식물이 진화시켜서이런 공격을 막는 것일까?강인한 표피 층과 다른 구조 방어이를테면 털과 가시 같은 것이풀을 먹는 초식 동물을 저지한다박테리아 같은 병균이구조적 방어를 무너뜨리면식물은 다른 방어선에 의존한다막 안의 수용기는 분자 패턴 인식으로병균의 존재를 알린다이를테면, 식물은 플라젤린 단백질을 인식하는데이는 박테리아에만 있다플라젤린을 인식하게 되면식물 세포에 신호가 쫙 퍼져서다양한 면역 반응이 일어나는데기공 폐쇄 항균성 화학 물질 생성그리고 세포벽의 강화 등이그 반응이다어떤 병균은 이러한 일반 방어 기제를극복하는 능력을 진화시켰는데작동체 분자를 주사하여면역 반응을 흔들어 놓는다이에 대한 반격으로 어떤 식물 종은저항 단백질을 진화시켰는데 작동체 분자를 아주 구체적인방법으로 감지해낸다저항 단백질이 신호를 퍼지게 하면종종 발병 관련 유전자의발현이 일어난다병균 작동체 감지나조직 손상의 감지는 또한신속한 예정된 세포 사망도 유도하는데이 과민 반응은 감염 부위 부근에서 일어난다과민 반응은 신속히병균 전파를 제한하는데세포 벽의 구조 변화를 시작하고전신 획득 저항성을 유도한다전신 획득 저항성은 장기적인 방어로서감염 부위에서 먼 부분에서 병균에대처하는 것이다초식동물의 공격은 종종 화학적인 방어를 유도하여초식 동물의 소화기 혹은피부에 부정적인 영향을 준다간접적인 전략으로서 식물은기생충을 유혹하는 휘발물을 방출하여결국 초식동물을 죽인다

36.8:

병원체와 초식동물에 대한 방어

식물은 여러 유기체에 풍부한 영양분을 공급하기 때문에 초식동물과 병원체의 표적이 됩니다. 식물은 적절한 면역 체계는 없지만 이러한 공격을 막기 위해 일련의 방어 체계를 개발했습니다.

기계적 방어는 식물의 첫 방어선을 형성합니다. 껍질에 의해 형성된 두꺼운 장벽은 초식동물로부터 식물을 보호합니다. 딱딱한 껍질, 가시와 같은 변형된 가지, 그리고 가시와 같은 변형된 잎들은 초식동물들이 식물을 먹는 것을 저지할 수 있습니다. 각피, 표피, 세포벽, 그리고 털과 같은 다른 물리적 장벽들은 일부 병원체의 침입에 저항하는 것을 도울 수 있습니다.

식물은 또한 초식동물과 병원균에 대한 방어를 위해 테르펜(terpene), 페놀(phenolics), 글리코시드(glycoside; 글리코사이드), 알칼로이드(alkaloid)와 같은 2차 대사물의 형태로 화학 물질이나 유기 화합물의 생산합니다. 이런 2차 대사물은 독성이 있어 다른 유기체에 치명적입니다. 몇몇 대사물은 유해한 냄새, 거부감, 또는 알레르기 특성이 있어 포식자를 물리칠 수 있습니다.

식물은 또한 병원체 단백질 또는 병원체 효소의 활성 부위를 차단하거나 효소 특이성을 변화 시켜 억제하는 단백질과 효소를 생산합니다. 디펜신(defensin), 렉틴(lectin), 아밀레이스(amylase; 아밀라아제) 억제제, 단백질분해효소(proteinase) 억제제와 같은 단백질은 병원체의 공격 시 다량으로 생성되어 병원체에 대응하기 위해 활성화됩니다.

또한, 식물은 동물의 선천적인 면역 체계와 비슷하게 병원체에 대한 국소적 노출에 대응하는 전신획득저항성(Systemic Acquired Resistance, 줄여서 SAR) 기작을 이용할 수도 있습니다. 이 기작은 식물이 병원체의 존재를 감지하고 병원체 공격에 대한 방어 반응을 활성화할 수 있도록 합니다.

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]