Фитоалексин

Фитоалексины являются противомикробными веществами, некоторые из которых обладают антиоксидантными свойствами также . Они определяются не тем, что имеют какую-то особую химическую структуру или характер, а тем фактом, что они защитно синтезируются de novo растениями , которые быстро производят соединения в местах заражения патогеном. В целом фитоалексины являются ингибиторами широкого спектра действия; они химически разнообразны, и для отдельных таксонов растений характерны разные химические классы соединений . как правило, делятся на несколько химических классов, включая терпеноиды , гликостероиды Фитоалексины , и алкалоиды ; однако этот термин применяется к любым фитохимическим веществам , вызванным микробной инфекцией.

Функция

Фитоалексины производятся в растениях и действуют как токсины для атакующего организма. Они могут проколоть клеточную стенку , задержать созревание, нарушить обмен веществ или предотвратить размножение рассматриваемого патогена. Об их значении в защите растений свидетельствует повышение восприимчивости растительных тканей к инфекции при ингибировании биосинтеза фитоалексина. Мутанты, неспособные к продукции фитоалексина, демонстрируют более обширную колонизацию патогенов по сравнению с дикими типами. Таким образом, специфичные для хозяина патогены, способные разлагать фитоалексины, более вирулентны, чем те, которые не могут этого сделать. ^[1]

Когда растительная клетка распознает частицы поврежденных клеток или частицы патогена, растение запускает двустороннее сопротивление: общий кратковременный ответ и отсроченный долговременный специфический ответ. ^{[ нужна ссылка ]}

В рамках индуцированной устойчивости, краткосрочной реакции, растение использует активные формы кислорода, такие как супероксид и перекись водорода, для уничтожения вторгшихся клеток. При взаимодействии патогенов общей краткосрочной реакцией является реакция гиперчувствительности , при которой клеткам, окружающим место заражения, подается сигнал о том, что они подвергаются апоптозу или запрограммированной гибели клеток, чтобы предотвратить распространение патогена на остальную часть растения. ^{[ нужна ссылка ]}

Долгосрочная устойчивость, или системная приобретенная устойчивость (SAR), предполагает связь поврежденной ткани с остальной частью растения с помощью растительных гормонов, таких как жасмоновая кислота , этилен , абсцизовая кислота или салициловая кислота . Прием сигнала приводит к глобальным изменениям внутри растения, которые вызывают экспрессию генов, защищающих от дальнейшего проникновения патогенов, в том числе ферментов, участвующих в выработке фитоалексинов. Часто, если из поврежденной ткани выделяются жасмонаты или этилен (оба газообразных гормона), соседние растения в ответ также производят фитоалексины. Для травоядных животных, распространенных переносчиков болезней растений , эти и другие ароматические вещества, реагирующие на раны, по-видимому, действуют как предупреждение о том, что растение больше не съедобно. ^{[ нужна ссылка ]} Кроме того, в соответствии со старой поговоркой «враг моего врага – мой друг», ароматические вещества могут предупредить о своем присутствии естественных врагов захватчиков растений.

Недавние исследования

Алликсин (3-гидрокси-5-метокси-6-метил-2-пентил-4 H -пиран-4-он), несодержащее серу соединение со скелетной структурой γ-пирона , был первым соединением, выделенным из чеснока. как фитоалексин, продукт, вызываемый в растениях постоянным стрессом . ^[2] Было показано, что это соединение обладает уникальными биологическими свойствами, такими как антиоксидантное действие, ^[2] антимикробное действие, ^[2] противоопухолевый эффект, ^[3] ингибирование афлатоксина B2 связывания ДНК , ^[4] и нейротрофические эффекты. ^[4] Алликсин продемонстрировал противоопухолевый эффект in vivo, ингибируя опухолей образование кожи под действием ТРА у мышей, инициированных DMBA . ^[3] Здесь можно ожидать, что алликсин и/или его аналоги будут полезными соединениями для профилактики рака или средствами химиотерапии других заболеваний. ^{[ нужна ссылка ]}

Роль природных фенолов в защите растений от грибковых патогенов.

Полифенолы , особенно изофлавоноиды и родственные им вещества, играют роль в защите растений от грибковых и других микробных патогенов.

В Vitis vinifera винограде транс - ресвератрол представляет собой фитоалексин, вырабатываемый против роста грибковых патогенов, таких как Botrytis cinerea. ^[5] и дельта-виниферин — еще один фитоалексин виноградной лозы, вырабатываемый после грибковой инфекции Plasmopara viticola . ^[6] Пиносильвин представляет собой прединфекционный стильбеноидный токсин (т.е. синтезируется до заражения), в отличие от фитоалексинов, которые синтезируются во время инфекции. Он присутствует сердцевине сосновых в . ^[7] Это фунгитоксин, защищающий древесину от грибковой инфекции . ^[8]

Сакуранетин представляет собой флаванон , разновидность флавоноида. Его можно найти в Polymnia fruticosa. ^[9] и рис , где он действует как фитоалексин против прорастания спор Pyricleria oryzae . ^[10] У сорго ген SbF3'H2 , кодирующий флавоноид-3'-гидроксилазу , по-видимому, экспрессируется в патоген -специфическом синтезе фитоалексина 3-дезоксиантоцианидина . ^[11] например, при взаимодействии сорго -Colletotrichum . ^[12]

6-Метоксимеллеин представляет собой дигидроизокумарин и фитоалексин, индуцированный в ломтиках моркови УФ-С . ^[13] что обеспечивает устойчивость к Botrytis cinerea ^[14] и другие микроорганизмы . ^[15]

Даниелон – это фитоалексин, содержащийся в плодах папайи . Это соединение показало высокую противогрибковую активность в отношении Colletotrichum gloesporioides , патогенного гриба папайи. ^[16]

Стильбены производятся в сидероксилоне эвкалипта в случае поражения патогенами. Такие соединения могут быть связаны с гиперчувствительной реакцией растений. Высокий уровень полифенолов в некоторых видах древесины может объяснить их естественную защиту от гниения. ^[17]

Авенантрамиды представляют собой фитоалексины, продуцируемые Avena sativa в ответ на Puccinia coronata var. авены ф. сп. avenae кроны овса , ржавчина . ^[18]^[19] (Авенантрамиды раньше назывались авеналюминами.) ^[20]

См. также

Ссылки

^ Глейзбрук, Дж; Осубель, FM (1994). «Выделение фитоалексиндефицитных мутантов Arabidopsis thaliana и характеристика их взаимодействия с бактериальными патогенами» . ПНАС . 91 (19): 8955–8959. Бибкод : 1994PNAS...91.8955G . дои : 10.1073/pnas.91.19.8955 . ПМК 44725 . ПМИД 8090752 .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Кодера Ю, Матуура Х, Ёсида С, Сумида Т, Итакура Ю, Фува Т, Нишино Х (1989). «Алликсин, стрессовое соединение из чеснока» . хим. Фарм. Бык . 37 (6): 1656–1658. дои : 10.1248/cpb.37.1656 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Нисино Х., Нишино А., Такаяма Дж., Ивасима А., Итакура Ю., Кодера Ю., Мацуура Х., Фува Т. (1990). «Противоопухолевое стимулирование активности алликсин, стрессового соединения, вырабатываемого чесноком». Рак Дж . 3 : 20–21.
^ Перейти обратно: ^а ^б Ямасаки Т.; Тил RW; Лау БХС (1991). «Влияние алликсина, фитоалексина, вырабатываемого чесноком, на мутагенез, связывание ДНК и метаболизм афлатоксина B1». Рак Летт . 59 (2): 89–94. дои : 10.1016/0304-3835(91)90171-D . ПМИД 1909211 .
^ Ф. Фаварон; М. Луккетта; С. Одорицци; В Паис-да-Кунья; Л. Селла (2009). «Роль полифенолов винограда в активности транс-ресвератрола против Botrytis cinerea и грибковой лакказы в растворимости предполагаемых белков PR винограда» (PDF) . Журнал патологии растений . 91 (3): 579–588 . Проверено 22 января 2011 г.
^ Тимперио, Анна Мария; д'Алессандро, Анджело; Фаджиони, Марко; Магро, Паоло; Золла, Лелло (2012). «Продукция фитоалексинов транс-ресвератрола и дельта-виниферина в двух экономически важных сортах винограда при заражении Botrytis cinerea в полевых условиях». Физиология и биохимия растений . 50 (1): 65–71. дои : 10.1016/j.plaphy.2011.07.008 . ПМИД 21821423 .
^ Ховелстад, Ханне; Лейрсет, Ингебьорг; Ояас, Карин; Фиксдал, Энн (2006). «Скрининговый анализ пиносильвина стильбенов, смоляных кислот и лигнанов в норвежских хвойных деревьях» . Молекулы . 11 (1): 103–14. дои : 10.3390/11010103 . ПМК 6148674 . ПМИД 17962750 .
^ Ли, СК; Ли, HJ; Мин, HY; Парк, Э.Дж.; Ли, К.М.; Ан, Ю.Х.; Чо, Ю.Дж.; Пайи, Дж. Х. (2005). «Антибактериальная и противогрибковая активность пиносильвина, входящего в состав сосны». Фитотерапия . 76 (2): 258–60. дои : 10.1016/j.fitote.2004.12.004 . ПМИД 15752644 .
^ «Структура и данные сакуранетина (NSC 407228)» . home.ncifcrf.gov . Архивировано из оригинала 3 декабря 2018 г. Проверено 13 апреля 2012 г.
^ Кодама, Осаму; Миякава, Дзюнъити; Акацука, Тадами; Кийосава, Сигэхиса (1992). «Сакуранетин, флаваноновый фитоалексин из листьев риса, облученных ультрафиолетом». Фитохимия . 31 (11): 3807–3809. Бибкод : 1992PChem..31.3807K . дои : 10.1016/S0031-9422(00)97532-0 .
^ Чун-Хат Ши; Иван К. Чу; Крыло Кин Ип; Клайв Ло (2006). «Дифференциальная экспрессия двух кДНК флавоноид-3'-гидроксилазы, участвующих в биосинтезе антоциановых пигментов и 3-дезоксиантоцианидиновых фитоалексинов в сорго» . Физиология растений и клеток . 47 (10): 1412–1419. дои : 10.1093/pcp/pcl003 . ПМИД 16943219 .
^ Чопра, Суриндер; Гаффур, Иффа; Ибрагим, Фараг. «Биосинтез и регуляция фитоалексинов 3-дезоксиантоцианидина, индуцированных во время взаимодействия сорго и коллетотрихума: гетерологичная экспрессия в кукурузе» . Архивировано из оригинала 25 июля 2011 г.
^ Мерсье, Дж.; Арул, Дж.; Поннампалам, Р.; Буле, М. (1993). «Индукция 6-метоксимеллеина и устойчивость к патогенам хранения в ломтиках моркови под воздействием УФ-С». Журнал фитопатологии . 137 : 44–54. дои : 10.1111/j.1439-0434.1993.tb01324.x .
^ Хоффман, Р.; Хил, Дж. Б. (1987). «Гибель клеток, накопление 6-метоксимеллеина и индуцированная устойчивость к Botrytis cinerea в кусочках корня моркови». Физиологическая и молекулярная патология растений . 30 : 67–75. дои : 10.1016/0885-5765(87)90083-X .
^ Куросаки, Фумия; Ниши, Арасуке (1983). «Выделение и противомикробная активность фитоалексина 6-метоксимеллеина из культивируемых клеток моркови». Фитохимия . 22 (3): 669. Бибкод : 1983PChem..22..669K . дои : 10.1016/S0031-9422(00)86959-9 .
^ Эчеверри, Фернандо; Торрес, Фернандо; Киньонес, Уинстон; Кардона, Глория; Арчболд, Розендо; Ролдан, Хавьер; Брито, Иван; Луис, Хавьер Г.; Лахлу, Эль-Хасан (1997). «Даниелон, фитоалексин из плодов папайи». Фитохимия . 44 (2): 255–256. Бибкод : 1997PChem..44..255E . дои : 10.1016/S0031-9422(96)00418-9 . ПМИД 9004541 .
^ Харт, Джон Х.; Хиллис, МЫ (1974). «Подавление деревогниющих грибов стильбенами и другими полифенолами в сидероксилоне эвкалипта ». Фитопатология . 64 (7): 939–48. дои : 10.1094/Phyto-64-939 .
^ Маяма, С.; Бордин, АПА; Морикава, Т.; Танпо, Х.; Като, Х. (1995). «Связь накопления авеналюмина с совместной сегрегацией чувствительности к викторину и устойчивостью к корончатой ржавчине у линий овса, несущих ген Pc-2 ». Физиологическая и молекулярная патология растений . 46 (4): 263–274. дои : 10.1006/pmpp.1995.1021 . S2CID 82948086 .
^ Маяма, С.; Мацуура, Ю.; Эйда, Х.; Тани, Т. (1982). «Роль авеналюмина в устойчивости овса к корончатой ржавчине Puccinia coronata f. sp. avenae ». Физиологическая патология растений . 20 (2): 189–199. дои : 10.1016/0048-4059(82) 90084-4
^ Хаммершмидт, Рэй (1999). «Фитоалексины: чему мы научились спустя 60 лет?». Ежегодный обзор фитопатологии . 37 (1): 285–306. дои : 10.1146/annurev.phyto.37.1.285 . ПМИД 11701825 .

Дальнейшее чтение

Моригучи, Тору; Мацуура, Хиромичи; Итакура, Ёичи; Кацуки, Хироши; Сайто, Хироши; Нисияма, Нобуёси (1997). «Алликсин, фитоалексин, вырабатываемый чесноком, и его аналоги как новые экзогенные вещества с нейротрофической активностью». Науки о жизни . 61 (14): 1413–1420. дои : 10.1016/S0024-3205(97)00687-5 . ПМИД 9335231 .
Кодера, Юкихиро; Итикава, Макото; Ёсида, Дзиро; Касимото, Наоки; Уда, Наото; Сумиока, Исайя; Иде, Нагатоши; Это Казухиса (2002). «Фармакокинетическое исследование алликсина, фитоалексина, вырабатываемого чесноком» . Химико-фармацевтический вестник . 50 (3): 354–363. дои : 10.1248/cpb.50.354 . ПМИД 11911198 .

Внешние ссылки

Сигналы, регулирующие множественные реакции на ранения, и травоядные животные Гай Л. де Брюссель и Майкл Р. Робертс
Реакция множества растений на травоядных Линда Л. Уоллинг
Химическая защита высших растений Джеральд А. Розенталь
Индуцированная системная устойчивость (ИСР) против патогенов в контексте индуцированной защиты растений Мартин Хейл
Записки из подполья Дональд Р. Стронг и Дональд А. Филлипс
Взаимоотношения между растениями, травоядными насекомыми, патогенами и паразитоидами, выражаемые вторичными метаболитами Лоретта Л. Манникс

[1] Глейзбрук, Дж; Осубель, FM (1994). «Выделение фитоалексиндефицитных мутантов Arabidopsis thaliana и характеристика их взаимодействия с бактериальными патогенами» . ПНАС . 91 (19): 8955–8959. Бибкод : 1994PNAS...91.8955G . дои : 10.1073/pnas.91.19.8955 . ПМК 44725 . ПМИД 8090752 .

[Kodera-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с Кодера Ю, Матуура Х, Ёсида С, Сумида Т, Итакура Ю, Фува Т, Нишино Х (1989). «Алликсин, стрессовое соединение из чеснока» . хим. Фарм. Бык . 37 (6): 1656–1658. дои : 10.1248/cpb.37.1656 .

[Nishino-3] Перейти обратно: ^а ^б Нисино Х., Нишино А., Такаяма Дж., Ивасима А., Итакура Ю., Кодера Ю., Мацуура Х., Фува Т. (1990). «Противоопухолевое стимулирование активности алликсин, стрессового соединения, вырабатываемого чесноком». Рак Дж . 3 : 20–21.

[Yamasaki-4] Перейти обратно: ^а ^б Ямасаки Т.; Тил RW; Лау БХС (1991). «Влияние алликсина, фитоалексина, вырабатываемого чесноком, на мутагенез, связывание ДНК и метаболизм афлатоксина B1». Рак Летт . 59 (2): 89–94. дои : 10.1016/0304-3835(91)90171-D . ПМИД 1909211 .

[5] Ф. Фаварон; М. Луккетта; С. Одорицци; В Паис-да-Кунья; Л. Селла (2009). «Роль полифенолов винограда в активности транс-ресвератрола против Botrytis cinerea и грибковой лакказы в растворимости предполагаемых белков PR винограда» (PDF) . Журнал патологии растений . 91 (3): 579–588 . Проверено 22 января 2011 г.

[6] Тимперио, Анна Мария; д'Алессандро, Анджело; Фаджиони, Марко; Магро, Паоло; Золла, Лелло (2012). «Продукция фитоалексинов транс-ресвератрола и дельта-виниферина в двух экономически важных сортах винограда при заражении Botrytis cinerea в полевых условиях». Физиология и биохимия растений . 50 (1): 65–71. дои : 10.1016/j.plaphy.2011.07.008 . ПМИД 21821423 .

[7] Ховелстад, Ханне; Лейрсет, Ингебьорг; Ояас, Карин; Фиксдал, Энн (2006). «Скрининговый анализ пиносильвина стильбенов, смоляных кислот и лигнанов в норвежских хвойных деревьях» . Молекулы . 11 (1): 103–14. дои : 10.3390/11010103 . ПМК 6148674 . ПМИД 17962750 .

[8] Ли, СК; Ли, HJ; Мин, HY; Парк, Э.Дж.; Ли, К.М.; Ан, Ю.Х.; Чо, Ю.Дж.; Пайи, Дж. Х. (2005). «Антибактериальная и противогрибковая активность пиносильвина, входящего в состав сосны». Фитотерапия . 76 (2): 258–60. дои : 10.1016/j.fitote.2004.12.004 . ПМИД 15752644 .

[9] «Структура и данные сакуранетина (NSC 407228)» . home.ncifcrf.gov . Архивировано из оригинала 3 декабря 2018 г. Проверено 13 апреля 2012 г.

[10] Кодама, Осаму; Миякава, Дзюнъити; Акацука, Тадами; Кийосава, Сигэхиса (1992). «Сакуранетин, флаваноновый фитоалексин из листьев риса, облученных ультрафиолетом». Фитохимия . 31 (11): 3807–3809. Бибкод : 1992PChem..31.3807K . дои : 10.1016/S0031-9422(00)97532-0 .

[11] Чун-Хат Ши; Иван К. Чу; Крыло Кин Ип; Клайв Ло (2006). «Дифференциальная экспрессия двух кДНК флавоноид-3'-гидроксилазы, участвующих в биосинтезе антоциановых пигментов и 3-дезоксиантоцианидиновых фитоалексинов в сорго» . Физиология растений и клеток . 47 (10): 1412–1419. дои : 10.1093/pcp/pcl003 . ПМИД 16943219 .

[12] Чопра, Суриндер; Гаффур, Иффа; Ибрагим, Фараг. «Биосинтез и регуляция фитоалексинов 3-дезоксиантоцианидина, индуцированных во время взаимодействия сорго и коллетотрихума: гетерологичная экспрессия в кукурузе» . Архивировано из оригинала 25 июля 2011 г.

[13] Мерсье, Дж.; Арул, Дж.; Поннампалам, Р.; Буле, М. (1993). «Индукция 6-метоксимеллеина и устойчивость к патогенам хранения в ломтиках моркови под воздействием УФ-С». Журнал фитопатологии . 137 : 44–54. дои : 10.1111/j.1439-0434.1993.tb01324.x .

[14] Хоффман, Р.; Хил, Дж. Б. (1987). «Гибель клеток, накопление 6-метоксимеллеина и индуцированная устойчивость к Botrytis cinerea в кусочках корня моркови». Физиологическая и молекулярная патология растений . 30 : 67–75. дои : 10.1016/0885-5765(87)90083-X .

[15] Куросаки, Фумия; Ниши, Арасуке (1983). «Выделение и противомикробная активность фитоалексина 6-метоксимеллеина из культивируемых клеток моркови». Фитохимия . 22 (3): 669. Бибкод : 1983PChem..22..669K . дои : 10.1016/S0031-9422(00)86959-9 .

[16] Эчеверри, Фернандо; Торрес, Фернандо; Киньонес, Уинстон; Кардона, Глория; Арчболд, Розендо; Ролдан, Хавьер; Брито, Иван; Луис, Хавьер Г.; Лахлу, Эль-Хасан (1997). «Даниелон, фитоалексин из плодов папайи». Фитохимия . 44 (2): 255–256. Бибкод : 1997PChem..44..255E . дои : 10.1016/S0031-9422(96)00418-9 . ПМИД 9004541 .

[17] Харт, Джон Х.; Хиллис, МЫ (1974). «Подавление деревогниющих грибов стильбенами и другими полифенолами в сидероксилоне эвкалипта ». Фитопатология . 64 (7): 939–48. дои : 10.1094/Phyto-64-939 .

[Mayama-Bordin-Morikawa-Tanpo-1995-18] Маяма, С.; Бордин, АПА; Морикава, Т.; Танпо, Х.; Като, Х. (1995). «Связь накопления авеналюмина с совместной сегрегацией чувствительности к викторину и устойчивостью к корончатой ржавчине у линий овса, несущих ген Pc-2 ». Физиологическая и молекулярная патология растений . 46 (4): 263–274. дои : 10.1006/pmpp.1995.1021 . S2CID 82948086 .

[Mayama-et-al-1982-19] Маяма, С.; Мацуура, Ю.; Эйда, Х.; Тани, Т. (1982). «Роль авеналюмина в устойчивости овса к корончатой ржавчине Puccinia coronata f. sp. avenae ». Физиологическая патология растений . 20 (2): 189–199. дои : 10.1016/0048-4059(82) 90084-4

[Hammerschmidt-1999-20] Хаммершмидт, Рэй (1999). «Фитоалексины: чему мы научились спустя 60 лет?». Ежегодный обзор фитопатологии . 37 (1): 285–306. дои : 10.1146/annurev.phyto.37.1.285 . ПМИД 11701825 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]