Системная приобретенная резистентность

Системная приобретенная устойчивость ( SAR ) представляет собой реакцию устойчивости «всего растения», возникающую после более раннего локализованного воздействия патогена . SAR аналогичен врожденной иммунной системе животных, и хотя между этими двумя системами существует много общих аспектов, считается, что она является результатом конвергентной эволюции. ^[1] Реакция системной приобретенной резистентности зависит от растительного гормона салициловой кислоты .

Открытие

Хотя по крайней мере с 1930-х годов было признано, что растения обладают своего рода индуцированным иммунитетом к патогенам, современные исследования системной приобретенной устойчивости начались в 1980-х годах, когда изобретение новых инструментов позволило ученым исследовать молекулярные механизмы SAR. ^[2] В 1980-х и 1990-х годах был охарактеризован ряд «маркерных генов», которые сильно индуцируются как часть ответа SAR. Эти белки, связанные с патогенезом (PR), принадлежат к ряду различных семейств белков. Несмотря на существенное перекрытие, спектр PR-белков, экспрессируемых в конкретных видах растений, варьируется. ^[2] В начале 1990-х годов было замечено, что уровни салициловой кислоты (СК) резко повышались в табаке и огурцах после заражения. ^[2] С тех пор этот образец был воспроизведен у многих других видов. Дальнейшие исследования показали, что SAR также может быть индуцирован применением экзогенной СК и что трансгенные растения Arabidopsis, экспрессирующие ген бактериальной салицилатгидроксилазы, не способны накапливать СК или вырабатывать соответствующий защитный ответ на различные патогены. ^[2]

Первые растительные рецепторы с консервативными микробными признаками были идентифицированы в рисе (XA21, 1995). ^[3] и Arabidopsis (FLS2, 2000). ^[4]

Механизм

У растений есть несколько иммунных механизмов для борьбы с инфекциями и стрессом. Когда они инфицированы патогенами, иммунная система распознает так называемые молекулярные паттерны, связанные с патогенами (PAMP), через рецепторы распознавания образов (PRR). Это вызывает иммунитет, запускаемый PAMP (PTI). Некоторые патогены несут эффекторы, которые подавляют PTI в растении и вызывают эффекторную чувствительность (ETS). В ответ у растений вырабатываются гены устойчивости (R), которые кодируют белки, способные распознавать недавно появившиеся эффекторы патогена, что приводит к так называемому эффекторно-запускаемому иммунитету (ETI). ETI часто приводит к форме запрограммированной гибели клеток (PCD), называемой гиперчувствительной реакцией (HR). Затем патогены могут развиваться и развивать новые эффекторы для преодоления ETI, на что растения могут реагировать путем разработки новых R-генов, способных распознавать эффектор патогена, тем самым обеспечивая новый ETI. Когда PTI и ETI активируются в местных инфицированных тканях растения, возникает сигнальный каскад, который вызывает иммунный ответ во всем растении. Этот «всерастительный» иммунный ответ называется системной приобретенной устойчивостью (SAR). САР характеризуется накоплением растительных метаболитов и генетическим перепрограммированием как локально, так и системно (окружающие ткани, которые не были инфицированы). Салициловая кислота (SA) и N-гидроксипипеколевая кислота (NHP) являются двумя метаболитами, которые, как было показано, накапливаются во время SAR. Было показано, что растения со сниженным или отсутствующим производством SA и Pip (предшественника NHP) демонстрируют сниженный ответ на SAR или его отсутствие после заражения.

Использование в борьбе с болезнями

Необычно то, что синтетический фунгицид ацибензолар-S-метил не токсичен напрямую для патогенов, а скорее действует, вызывая SAR в сельскохозяйственных растениях, к которым он применяется. Это пропестицид, превращающийся in vivo в 1,2,3-бензотиадиазол-7-карбоновую кислоту метилсалицилатэстеразы под действием . ^[5] Полевые испытания показали, что ацибензолар-S-метил (также известный как BSA) ^{[ нужна ссылка ]} эффективен в борьбе с некоторыми болезнями растений, но может мало влиять на другие, особенно на грибковые патогены, которые могут быть не очень восприимчивы к SAR. ^[6]

См. также

Ссылки

^ Осубель, Фредерик М. (октябрь 2005 г.). «Сохраняются ли врожденные сигнальные пути иммунитета у растений и животных?». Природная иммунология . 6 (10): 973–979. дои : 10.1038/ni1253 . ПМИД 16177805 . S2CID 7451505 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Райалс, Дж.А.; Нойеншвандер, UH; Уиллитс, МГ; Молина, А.; Штайнер, HY; Хант, доктор медицины (1 октября 1996 г.). «Системная приобретенная резистентность» . Растительная клетка : 1809–1819. дои : 10.1105/tpc.8.10.1809 . ПМК 161316 .
^ Сун, Вэнь-Юань; Ван, Го-Лян; Чен, Ли-Ли; Ким, Хан-Сук; Пи, Ли-Я; Хольстен, Том; Гарднер, Дж.; Ван, Бэй; Чжай, Вэнь-Сюэ; Чжу, Ли-Хуан; Фоке, Клод; Рональд, Памела (15 декабря 1995 г.). «Рецепторно-киназоподобный белок, кодируемый геном устойчивости к болезням риса, Xa21». Наука . 270 (5243): 1804–1806. Бибкод : 1995Sci...270.1804S . дои : 10.1126/science.270.5243.1804 . ПМИД 8525370 . S2CID 10548988 .
^ Гомес-Гомес, Лурдес; Боллер, Томас (июнь 2000 г.). «ФЛС2» . Молекулярная клетка . 5 (6): 1003–1011. дои : 10.1016/S1097-2765(00)80265-8 . ПМИД 10911994 .
^ Йешке, Питер (февраль 2016 г.). «Пропестициды и их использование в качестве агрохимикатов: Пропестициды и их использование в качестве агрохимикатов». Наука борьбы с вредителями . 72 (2): 210–225. дои : 10.1002/ps.4170 . ПМИД 26449612 .
^ Валлад, Гэри Э.; Гудман, Роберт М. (ноябрь 2004 г.). «Системная приобретенная резистентность и индуцированная системная резистентность в традиционном сельском хозяйстве». Растениеводство . 44 (6): 1920–1934. дои : 10.2135/cropsci2004.1920 .

Дальнейшее чтение

Миллер Г., Шлаух К., Там Р., Кортес Д., Торрес М.А., Шулаев В., Дангл Дж.Л., Миттлер Р. (август 2009 г.). «Растительная НАДФН-оксидаза RBOHD опосредует быструю системную передачу сигналов в ответ на различные стимулы». Научная сигнализация . 2 (84): ра45. дои : 10.1126/scisignal.2000448 . ПМИД 19690331 . S2CID 7717692 .
Райалс Дж.А., Нойеншвандер У.Х., Уиллитс М.Г., Молина А., Штайнер Х.И., Хант, доктор медицинских наук (октябрь 1996 г.). «Системная приобретенная резистентность» . Растительная клетка . 8 (10): 1809–1819. дои : 10.1105/tpc.8.10.1809 . ПМК 161316 . ПМИД 12239363 .

Внешние ссылки

«Использование защитных белков растений» . КейПлекс . 2010. Архивировано из оригинала 15 ноября 2010 г.
«Системно-приобретенной-резистентность и ее значение в борьбе с болезнями растений» . 2018.

[1] Осубель, Фредерик М. (октябрь 2005 г.). «Сохраняются ли врожденные сигнальные пути иммунитета у растений и животных?». Природная иммунология . 6 (10): 973–979. дои : 10.1038/ni1253 . ПМИД 16177805 . S2CID 7451505 .

[Ryals1996-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Райалс, Дж.А.; Нойеншвандер, UH; Уиллитс, МГ; Молина, А.; Штайнер, HY; Хант, доктор медицины (1 октября 1996 г.). «Системная приобретенная резистентность» . Растительная клетка : 1809–1819. дои : 10.1105/tpc.8.10.1809 . ПМК 161316 .

[3] Сун, Вэнь-Юань; Ван, Го-Лян; Чен, Ли-Ли; Ким, Хан-Сук; Пи, Ли-Я; Хольстен, Том; Гарднер, Дж.; Ван, Бэй; Чжай, Вэнь-Сюэ; Чжу, Ли-Хуан; Фоке, Клод; Рональд, Памела (15 декабря 1995 г.). «Рецепторно-киназоподобный белок, кодируемый геном устойчивости к болезням риса, Xa21». Наука . 270 (5243): 1804–1806. Бибкод : 1995Sci...270.1804S . дои : 10.1126/science.270.5243.1804 . ПМИД 8525370 . S2CID 10548988 .

[4] Гомес-Гомес, Лурдес; Боллер, Томас (июнь 2000 г.). «ФЛС2» . Молекулярная клетка . 5 (6): 1003–1011. дои : 10.1016/S1097-2765(00)80265-8 . ПМИД 10911994 .

[5] Йешке, Питер (февраль 2016 г.). «Пропестициды и их использование в качестве агрохимикатов: Пропестициды и их использование в качестве агрохимикатов». Наука борьбы с вредителями . 72 (2): 210–225. дои : 10.1002/ps.4170 . ПМИД 26449612 .

[6] Валлад, Гэри Э.; Гудман, Роберт М. (ноябрь 2004 г.). «Системная приобретенная резистентность и индуцированная системная резистентность в традиционном сельском хозяйстве». Растениеводство . 44 (6): 1920–1934. дои : 10.2135/cropsci2004.1920 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]