Системная устойчивость, индуцированная растениями

Индуцированная системная устойчивость ( ИСР ) – это механизм устойчивости растений , который активируется инфекцией . Его механизм действия зависит не от прямого уничтожения или ингибирования вторгшегося патогена , а скорее от повышения физического или химического барьера растения- хозяина . ^{[ 1 ]} Как и в случае системной приобретенной устойчивости (SAR), растение может выработать защиту от захватчика, такого как патоген или паразит, в случае заражения. В отличие от SAR, который запускается накоплением салициловой кислоты , ISR вместо этого опирается на пути передачи сигнала , активируемые жасмонатом и этиленом . ^{[ 2 ]}

Открытие

Индукция индуцированной растениями устойчивости к защите от патогенов была выявлена в 1901 г. и описана как «система приобретенной устойчивости». Впоследствии стали использовать несколько различных терминов, а именно: «приобретенный физиологический иммунитет», «смещение устойчивости», «иммунная функция растений» и «индуцированная системная устойчивость». ^{[ 3 ]} Было обнаружено, что многие формы стимулов вызывают устойчивость растений к вирусам, бактериям, грибкам и другим болезням, включая механические факторы ( повреждение сухим льдом , электромагнитное , ультрафиолетовое , низкотемпературное и высокотемпературное воздействие и т. д.), химические факторы ( тяжелые металлов соли , вода, салициловая кислота ) и биологические факторы ( грибы , бактерии , вирусы и их метаболиты ). ^{[ 4 ]}

Способ действия

Индуцированная устойчивость растений имеет два основных механизма действия: путь SAR и путь ISR. SAR может вызвать быструю местную реакцию или гиперчувствительную реакцию , при этом возбудитель ограничивается небольшой областью очага инфекции . Как уже упоминалось, салициловая кислота является механизмом действия пути SAR. ISR усиливает защитные системы растения за счет действия жасмоновой кислоты (JA). Оба действуют на эффект NPR-1, но SAR использует гены PR. Важно отметить, что два опосредованных ответа оказывают друг на друга регулирующее воздействие. По мере повышения уровня SA он может подавлять эффект JA. При активации обеих реакций необходимо поддерживать баланс. ^{[ 5 ]}

Ответы ISR могут быть опосредованы ризобактериями, которые доказали свою эффективность против некротрофных патогенов и травоядных насекомых, чувствительных к защите JA/ET. ^{[ 6 ]} О важности ISR, опосредованного ризобактериями, широко сообщалось. ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}

Биологические факторы устойчивости системы, индуцированной растениями, обычно включают две широкие категории, а именно классическую устойчивость растений к индукции заболеваний (PGPR) или грибам, которые способствуют росту растений (PGPF), и ризосферные бактерии, способствующие росту растений (PGPR), или рост растений. продвижение грибов (PGPF). Разница в основном связана с тем, что последний может эффективно стимулировать рост растений и повышать урожайность, одновременно вызывая (или повышая) устойчивость растений к болезням (иногда включая вредителей ). ^{[ 10 ]}

Воздействие на насекомых

Некоторые исследования также сообщили о негативном влиянии полезных микробов на взаимодействие растений и насекомых. ^{[ 11 ]}

Прикладные исследования

На сегодняшний день работы по индукции системной устойчивости растений показали, что стимулирование работы системной устойчивости растений имеет важные последствия для фундаментальных и прикладных исследований.

Применение индуцированной устойчивости у дынь , табака , фасоли , картофеля и риса дало значительный успех. За последнее десятилетие изучение индуцированной системной устойчивости стало очень активной областью исследований. ^{[ 12 ]}

Методы искусственной активации пути ISR являются активной областью исследований. ^{[ 13 ]} Исследования и применение методов повышения устойчивости систем растений обнадеживают, но пока не являются основным фактором в борьбе с патогенами растений. Включение в комплексные программы борьбы с вредителями дало некоторые многообещающие результаты. Существуют исследования, касающиеся защиты от насекомых-вредителей, жующих листья, путем активации передачи сигналов жасмоновой кислоты, запускаемой микроорганизмами, связанными с корнями. ^{[ 14 ]}

Некоторые текущие исследования ISR включают в себя (1) способы систематического улучшения выбора факторов индукции; (2) повреждение индуцированных факторов; (3) явление мультиэффекта индуцированных факторов; (4) влияние химических индукционных факторов на факторы окружающей среды; (5) Установление популяционной стабильности многомерного биологического индуцируемого фактора. Исследования в области ISR во многом обусловлены реакцией на использование пестицидов, включая 1) повышение устойчивости патогенов к пестицидам, 2) необходимость удаления с рынка некоторых наиболее токсичных пестицидов, 3) проблемы со здоровьем и окружающей средой, вызванные воздействием пестицидов. использование и 4) неспособность некоторых пестицидов контролировать некоторые патогены. ^{[ 15 ]}

См. также

Ссылки

^ Чоудхари, Девендра К.; Пракаш, Анил; Джохри, Б.Н. (декабрь 2007 г.). «Индуцированная системная устойчивость (ИСР) растений: механизм действия» . Индийский журнал микробиологии . 47 (4): 289–297. дои : 10.1007/s12088-007-0054-2 . ПМК 3450033 . ПМИД 23100680 .
^ Ян, Чжинонг; Редди, Миссисипи; Рю, Чунг Мин; Макинрой, Джон А.; Уилсон, Марк; Клоппер, Джозеф В. (декабрь 2002 г.). «Индуцированная системная защита от фитофтороза томата, вызываемого ризобактериями, способствующими росту растений» . Фитопатология . 92 (12): 1329–1333. дои : 10.1094/phyto.2002.92.12.1329 . ПМИД 18943888 .
^ Конрат У (июль 2006 г.). «Системная приобретенная устойчивость» . Сигнализация и поведение растений . 1 (4): 179–84. Бибкод : 2006PlSiB...1..179C . дои : 10.4161/psb.1.4.3221 . ПМК 2634024 . ПМИД 19521483 .
^ Уолтерс, Дейл Р.; Рацеп, Яан; Хэвис, Нил Д. (март 2013 г.). «Борьба с болезнями сельскохозяйственных культур с использованием индуцированной устойчивости: задачи на будущее» . Журнал экспериментальной ботаники . 64 (5): 1263–1280. дои : 10.1093/jxb/ert026 . ПМИД 23386685 .
^ Трау, М. Брайан; Бергельсон, Джой (1 ноября 2003 г.). «Интерактивное воздействие жасмоновой кислоты, салициловой кислоты и гиббереллина на индукцию трихом у арабидопсиса» . Физиология растений . 133 (3): 1367–1375. дои : 10.1104/стр.103.027086 . ПМЦ 281631 . ПМИД 14551332 .
^ Питерс, Корне MJ; Замиудис, Христос; Берендсен, Роланд Л.; Веллер, Дэвид М.; Ван Вис, Саския CM; Баккер, Питер АХМ (4 августа 2014 г.). «Индуцированная системная резистентность полезными микробами». Ежегодный обзор фитопатологии . 52 (1): 347–375. doi : 10.1146/annurev-phyto-082712-102340 . hdl : 1874/297859 . ПМИД 24906124 . S2CID 207551516 .
^ Питерс, Корне MJ; Ван Пелт, Йохан А.; Ван Вис, Саския CM; Тон, Джурриан; Леон-Клоостерзил, Карен М.; Кеурентьес, Йост Дж.Б.; Верхаген, Бас ВМ; Кнестер, Марга; Ван Дер Слюис, Иентсе; Баккер, Питер АХМ; Ван Лун, LC (2001). «Индуцированная ризобактериями системная устойчивость: запуск, передача сигналов и экспрессия». Европейский журнал патологии растений . 107 (1): 51–61. дои : 10.1023/а:1008747926678 . hdl : 1874/7715 . S2CID 24450948 .
^ Сиддики, Айова; Шаукат, СС (сентябрь 2002 г.). «Ризобактериальная индукция системной устойчивости (ISR) у томатов против Meloidogyne javanica ». Журнал фитопатологии . 150 (8–9): 469–473. дои : 10.1046/j.1439-0434.2002.00784.x .
^ Баккер, ПАМ; Ран, LX; Питерс, CMJ; ван Лун, LC (март 2003 г.). «Понимание участия ризобактерий-опосредованной индукции системной устойчивости в биоконтроле болезней растений». Канадский журнал патологии растений . 25 (1): 5–9. Бибкод : 2003CaJPP..25....5B . дои : 10.1080/07060660309507043 . hdl : 1874/7767 . S2CID 15977931 .
^ Бенедузи, Анелиз; Амброзини, Адриана; Пассалья, депутат Лучаны (2012). «Ризобактерии, стимулирующие рост растений (PGPR): их потенциал в качестве антагонистов и агентов биоконтроля» . Генетика и молекулярная биология . 35 (4 прил. 1): 1044–1051. дои : 10.1590/S1415-47572012000600020 . ПМЦ 3571425 . ПМИД 23411488 .
^ Пинеда, Ана; Дике, Марсель; Питерс, Корне MJ; Посо, Мария Х. (июнь 2013 г.). «Полезные микробы в меняющейся среде: всегда ли они помогают растениям бороться с насекомыми?». Функциональная экология . 27 (3): 574–586. Бибкод : 2013FuEco..27..574P . дои : 10.1111/1365-2435.12050 . hdl : 1874/276314 .
^ Хайль, М. (1 мая 2002 г.). «Индуцированная системная устойчивость (ISR) против патогенов в контексте индуцированной защиты растений» . Анналы ботаники . 89 (5): 503–512. дои : 10.1093/aob/mcf076 . ПМЦ 4233886 . ПМИД 12099523 .
^ Веллинг, Линда Л. (октябрь 2001 г.). «Индуцированное сопротивление: от базового к прикладному» . Тенденции в науке о растениях . 6 (10): 445–7. Бибкод : 2001TPS.....6..445W . дои : 10.1016/S1360-1385(01)02046-5 . ПМИД 11686134 .
^ Юнг, Сабина К.; Мартинес-Медина, Эноа; Лопес-Раес, Хуан А.; Позо, Мария Дж. (июнь 2012 г.). «Вызванная микоризой устойчивость и защита растений». Журнал химической экологии . 38 (6): 651–664. Бибкод : 2012JCEco..38..651J . дои : 10.1007/s10886-012-0134-6 . hdl : 10261/344431 . ПМИД 22623151 . S2CID 12918193 .
^ Садик, Тузун; Элизабет, Бент (26 октября 2006 г.). Мультигенная и индуцированная системная устойчивость растений . Springer Science & Business Media. ISBN 978-0-387-23266-9 .

[1] Чоудхари, Девендра К.; Пракаш, Анил; Джохри, Б.Н. (декабрь 2007 г.). «Индуцированная системная устойчивость (ИСР) растений: механизм действия» . Индийский журнал микробиологии . 47 (4): 289–297. дои : 10.1007/s12088-007-0054-2 . ПМК 3450033 . ПМИД 23100680 .

[2] Ян, Чжинонг; Редди, Миссисипи; Рю, Чунг Мин; Макинрой, Джон А.; Уилсон, Марк; Клоппер, Джозеф В. (декабрь 2002 г.). «Индуцированная системная защита от фитофтороза томата, вызываемого ризобактериями, способствующими росту растений» . Фитопатология . 92 (12): 1329–1333. дои : 10.1094/phyto.2002.92.12.1329 . ПМИД 18943888 .

[3] Конрат У (июль 2006 г.). «Системная приобретенная устойчивость» . Сигнализация и поведение растений . 1 (4): 179–84. Бибкод : 2006PlSiB...1..179C . дои : 10.4161/psb.1.4.3221 . ПМК 2634024 . ПМИД 19521483 .

[4] Уолтерс, Дейл Р.; Рацеп, Яан; Хэвис, Нил Д. (март 2013 г.). «Борьба с болезнями сельскохозяйственных культур с использованием индуцированной устойчивости: задачи на будущее» . Журнал экспериментальной ботаники . 64 (5): 1263–1280. дои : 10.1093/jxb/ert026 . ПМИД 23386685 .

[5] Трау, М. Брайан; Бергельсон, Джой (1 ноября 2003 г.). «Интерактивное воздействие жасмоновой кислоты, салициловой кислоты и гиббереллина на индукцию трихом у арабидопсиса» . Физиология растений . 133 (3): 1367–1375. дои : 10.1104/стр.103.027086 . ПМЦ 281631 . ПМИД 14551332 .

[6] Питерс, Корне MJ; Замиудис, Христос; Берендсен, Роланд Л.; Веллер, Дэвид М.; Ван Вис, Саския CM; Баккер, Питер АХМ (4 августа 2014 г.). «Индуцированная системная резистентность полезными микробами». Ежегодный обзор фитопатологии . 52 (1): 347–375. doi : 10.1146/annurev-phyto-082712-102340 . hdl : 1874/297859 . ПМИД 24906124 . S2CID 207551516 .

[7] Питерс, Корне MJ; Ван Пелт, Йохан А.; Ван Вис, Саския CM; Тон, Джурриан; Леон-Клоостерзил, Карен М.; Кеурентьес, Йост Дж.Б.; Верхаген, Бас ВМ; Кнестер, Марга; Ван Дер Слюис, Иентсе; Баккер, Питер АХМ; Ван Лун, LC (2001). «Индуцированная ризобактериями системная устойчивость: запуск, передача сигналов и экспрессия». Европейский журнал патологии растений . 107 (1): 51–61. дои : 10.1023/а:1008747926678 . hdl : 1874/7715 . S2CID 24450948 .

[8] Сиддики, Айова; Шаукат, СС (сентябрь 2002 г.). «Ризобактериальная индукция системной устойчивости (ISR) у томатов против Meloidogyne javanica ». Журнал фитопатологии . 150 (8–9): 469–473. дои : 10.1046/j.1439-0434.2002.00784.x .

[9] Баккер, ПАМ; Ран, LX; Питерс, CMJ; ван Лун, LC (март 2003 г.). «Понимание участия ризобактерий-опосредованной индукции системной устойчивости в биоконтроле болезней растений». Канадский журнал патологии растений . 25 (1): 5–9. Бибкод : 2003CaJPP..25....5B . дои : 10.1080/07060660309507043 . hdl : 1874/7767 . S2CID 15977931 .

[10] Бенедузи, Анелиз; Амброзини, Адриана; Пассалья, депутат Лучаны (2012). «Ризобактерии, стимулирующие рост растений (PGPR): их потенциал в качестве антагонистов и агентов биоконтроля» . Генетика и молекулярная биология . 35 (4 прил. 1): 1044–1051. дои : 10.1590/S1415-47572012000600020 . ПМЦ 3571425 . ПМИД 23411488 .

[11] Пинеда, Ана; Дике, Марсель; Питерс, Корне MJ; Посо, Мария Х. (июнь 2013 г.). «Полезные микробы в меняющейся среде: всегда ли они помогают растениям бороться с насекомыми?». Функциональная экология . 27 (3): 574–586. Бибкод : 2013FuEco..27..574P . дои : 10.1111/1365-2435.12050 . hdl : 1874/276314 .

[12] Хайль, М. (1 мая 2002 г.). «Индуцированная системная устойчивость (ISR) против патогенов в контексте индуцированной защиты растений» . Анналы ботаники . 89 (5): 503–512. дои : 10.1093/aob/mcf076 . ПМЦ 4233886 . ПМИД 12099523 .

[13] Веллинг, Линда Л. (октябрь 2001 г.). «Индуцированное сопротивление: от базового к прикладному» . Тенденции в науке о растениях . 6 (10): 445–7. Бибкод : 2001TPS.....6..445W . дои : 10.1016/S1360-1385(01)02046-5 . ПМИД 11686134 .

[14] Юнг, Сабина К.; Мартинес-Медина, Эноа; Лопес-Раес, Хуан А.; Позо, Мария Дж. (июнь 2012 г.). «Вызванная микоризой устойчивость и защита растений». Журнал химической экологии . 38 (6): 651–664. Бибкод : 2012JCEco..38..651J . дои : 10.1007/s10886-012-0134-6 . hdl : 10261/344431 . ПМИД 22623151 . S2CID 12918193 .

[15] Садик, Тузун; Элизабет, Бент (26 октября 2006 г.). Мультигенная и индуцированная системная устойчивость растений . Springer Science & Business Media. ISBN 978-0-387-23266-9 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]