2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості...
TRANSCRIPT
![Page 1: 2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості рослин](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042619/587427761a28ab72188b5657/html5/thumbnails/1.jpg)
ОСОБЛИВОСТІ РЕАЛІЗАЦІЇ
СТІЙКОСТІ РОСЛИН
Акулов О.Ю., Заслужений працівник освіти України, канд. біол. наук, доцент кафедри мікології та фітоімунології ХНУ ім. В.Н. Каразина
![Page 2: 2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості рослин](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042619/587427761a28ab72188b5657/html5/thumbnails/2.jpg)
![Page 3: 2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості рослин](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042619/587427761a28ab72188b5657/html5/thumbnails/3.jpg)
Клітини рослини вкриті міцною клітинною
стінкою (механічний захист + депо ферментів
+ депо сигнальних молекул …)
Усі живі клітини рослини рівною мірою є
імунокомпетентними
(імунологічна тотипотентність)
Набір генів стійкості є однаковим
в усіх клітинах та формується в момент
злиття чоловічої та жіночої гамет
Розвинутий вторинний метаболізм – широке використання для захисту
різноманітних токсинів (фітоантиципіни, фітоалексини)
Універсальна захисна реакція рослин – реакція надчутливості (апоптоз) –
повноцінна заміна «клітинного имунітету» у тварин
Короткострокове неспецифічне підвищення стійкості рослин – системна набута
стійкість (SAR, неспецифічний адаптаційний синдром)
ЧИМ ЗАБЕЗПЕЧУЄТЬСЯ СТІЙКІСТЬ РОСЛИН?
«Гуморальний імунітет» є значно повільнішим та реалізується через
транспорт захисних молекул з соками (флоема, ксилема)
![Page 4: 2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості рослин](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042619/587427761a28ab72188b5657/html5/thumbnails/4.jpg)
Класичний модельний об`єкт фітоімунології –
рослина Arabidopsis thaliana
(Арабідопсіс або резуховидка Таля)
з родини Brassicaceae
дуже дрібна рослина
ефемер (повний життєвий цикл займає 6 тижнів)
самозапилююча рослина
дуже малий геном, який повністю секвенований
легко вирощується в лабораторних умовах
(в тому числі in vitro)
![Page 5: 2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості рослин](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042619/587427761a28ab72188b5657/html5/thumbnails/5.jpg)
Вторинні метаболіти рослин
тіоглікозид
ГЛІКОЗИДИ АЛКАЛОЇДИ
Алкалоїди
Терпени та стероїди
Феноли (флавоноїди, фенілпропаноїди, кумарини…)
морфін
![Page 6: 2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості рослин](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042619/587427761a28ab72188b5657/html5/thumbnails/6.jpg)
РЕАКЦІЯ НАДЧУТЛИВОСТІ (запрограмована загибель клітин, апоптоз)
швидке вбивство рослиною власних клітин разом з патогеном, що намагається їх інфікувати
Реакція надчутливості:
- дезінтеграція мембран; - генерація активних форм кисню; - ліквідація запасів поживних р-н
(денатурація білків, автофагія…); - вивільнення фітоантиципінів з
вакуолей, синтез фітоалексинів; - швидка втрата води клітиною; - потовщення клітинної стінки в
суміжних клітинах; - активація системної набутої стійкості
SAR
борошниста роса злаків:
ураження листа (зверху)
та відторгнення патогену (знизу)
![Page 7: 2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості рослин](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042619/587427761a28ab72188b5657/html5/thumbnails/7.jpg)
рецептори
розпізнавання
флагеліну
РОЗПІЗНАВАННЯ ФІТОПАТОГЕНІВ РОСЛИНАМИ
розпізнавання Avr-білків
розпізнавання
структурних компонентів
(флагелін, хітин…)
pathogen-associated
molecular patterns (PAMPs) effector-triggered susceptibility (ETS)
![Page 8: 2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості рослин](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042619/587427761a28ab72188b5657/html5/thumbnails/8.jpg)
НЕСПЕЦИФІЧНЕ РОЗПІЗНАВАННЯ ПАТОГЕНІВ
ПАТОГЕН
розщеплення
(зокрема пектинів) вивільнення SA з глікозиду
уламки клітінної стінки
(зокрема пектинів)
вільна саліцилова к-та (SA)
розпізнання
рецепторами рослини ЗАХИСНА РЕАКЦІЯ
літичні ферменти
(пектинази та ін.) органічні
кислоти
КЛІТИННА СТІНКА РОСЛИНИ
генерація
неспецифічних
токсинів, ROS..
![Page 9: 2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості рослин](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042619/587427761a28ab72188b5657/html5/thumbnails/9.jpg)
СПЕЦИФІЧНЕ РОЗПІЗНАВАННЯ ПАТОГЕНІВ
ПАТОГЕН
продукти генів
авірулентності (Avr):
- білки кліт. стінки,
- ферменти …
ЗАПУСК КАСКАДУ ЗАХИСНИХ РЕАКЦІЙ
РОСЛИНА продукти генів
стійкості (R):
компоненти
специфічних
рецепторів
(LRR, NBS, TIR),
(інколи ферменти)
специфічне розпізнавання
активація MAP-кіназ
активація факторів транскрипції певних генів
![Page 10: 2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості рослин](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042619/587427761a28ab72188b5657/html5/thumbnails/10.jpg)
ІНДУКОВАНА (СИСТЕМНА НАБУТА) СТІЙКІСТЬ system acquired resistance – SAR induced systemic resistance – ISR
короткотермінове неспецифічне зростання стійкості рослин під впливом різноманітних біогенних та абіогенних стресорів
запускається по сигнальним шляхам жасмонової (JA) та саліцилової (SA) кислот
накопичення фітоантиципіну
нікотину
накопичення фітоалексину
кукурбітацину
![Page 11: 2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості рослин](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042619/587427761a28ab72188b5657/html5/thumbnails/11.jpg)
ЕКОЛОГІЧНІ СТРАТЕГІЇ
ФІТОПАТОГЕНІВ
- біотрофи (іржа, борошниста роса)
- некротрофи (біла гниль)
- гемібіотрофи (фітофтора)
- ендотрофи (найбільш поширена
стратегія паразитизму)
![Page 12: 2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості рослин](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042619/587427761a28ab72188b5657/html5/thumbnails/12.jpg)
Розподіл стратегій паразитизму певною мірою є умовним
і в конктерних патосистемах не завжди повною мірою виконуються усі критерії
![Page 13: 2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості рослин](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042619/587427761a28ab72188b5657/html5/thumbnails/13.jpg)
![Page 14: 2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості рослин](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042619/587427761a28ab72188b5657/html5/thumbnails/14.jpg)
Приклади біотрофних інфекцій
Іржасті гриби Борошнисторосяні гриби
![Page 15: 2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості рослин](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042619/587427761a28ab72188b5657/html5/thumbnails/15.jpg)
Приклади біотрофних інфекцій
Корончасті гали
(бактерія Agrobacterium tumefaciens)
Азотфіксуючі бактерії
(Rhizobium spp.)
Взаємовигідний (мутуалістичний) симбіоз розглядається як
гранична форма біотрофного паразитизму,
за якою обидва партнери отримують користь
![Page 16: 2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості рослин](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042619/587427761a28ab72188b5657/html5/thumbnails/16.jpg)
Приклади некротрофних інфекцій
з неспецифічними токсинами
Біла гниль (гриб Sclerotinia sclerotiorum)
Неспеціалізований некротроф,
основний токсин – щавлева кислота
![Page 17: 2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості рослин](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042619/587427761a28ab72188b5657/html5/thumbnails/17.jpg)
Піренофороз пшениці (гриб Drechslera tritici-repentis)
Видоспецифічні білкові токсини
Ptr трьох типів: А, В, С
Приклади некротрофних інфекцій
зі специфічними токсинами
![Page 18: 2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості рослин](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042619/587427761a28ab72188b5657/html5/thumbnails/18.jpg)
Приклади некротрофних інфекцій
Плямістість листя пеларгонії
(бактерія Xanthomonas
campestris pv. pelargonii)
Бактеріоз хрестоцвітних
(бактерія Xanthomonas
campestris pv. campestris)
Токсини бактерій зазвичай кодуються не генами основного геному,
а розташовані в плазмідах вірулентності
Некротрофний тип паратизму активується
лише згодом та лише у певних випадках
після активації системи quorum sensing
![Page 19: 2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості рослин](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042619/587427761a28ab72188b5657/html5/thumbnails/19.jpg)
спора гриба
інфекційна
гіфа
некроз мицелій гриба
в апопласті
Приклади гемібіотрофних інфекцій
![Page 20: 2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості рослин](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042619/587427761a28ab72188b5657/html5/thumbnails/20.jpg)
Приклади гемібіотрофних інфекцій
Фітофтороз картоплі
(гриб Phytophthora infestans)
![Page 21: 2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості рослин](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042619/587427761a28ab72188b5657/html5/thumbnails/21.jpg)
СТРАТЕГІЯ ЕНДОТРОФІЇ
(наприклад, гриб Daldinia loculata)
![Page 22: 2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості рослин](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042619/587427761a28ab72188b5657/html5/thumbnails/22.jpg)
Ендотрофний
розвиток бактерій
в рослинах томату
![Page 23: 2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості рослин](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042619/587427761a28ab72188b5657/html5/thumbnails/23.jpg)
РОЛЬ ФІТОГОРМОНІВ
В ЖИТТІ ФІТОПАТОГЕНІВ
![Page 24: 2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості рослин](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042619/587427761a28ab72188b5657/html5/thumbnails/24.jpg)
Переростання
У 1926 р. японський вчений Е. Куросава
описав хворобу рису Bakanae
(foolish seedling), що викликалася грибом
Gibberella fujikuroi
гібереліни
У 1935 р. Т. Ябута виділив з цього гриба
гормони - гібереліни
![Page 25: 2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості рослин](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042619/587427761a28ab72188b5657/html5/thumbnails/25.jpg)
Деформація
Кучерявість листків персику –
Taphrina deformans
Деформація листків вільхи –
Taphrina alni
ауксини
![Page 26: 2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості рослин](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042619/587427761a28ab72188b5657/html5/thumbnails/26.jpg)
Переростання + деформація
іржа сосни
(сосновий вертун) –
Melampsora pinitorqua
основний господар – осика
![Page 27: 2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості рослин](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042619/587427761a28ab72188b5657/html5/thumbnails/27.jpg)
Відьмині мітли
Тафриноз берези – Taphrina betulicola
цитокініни
![Page 28: 2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості рослин](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042619/587427761a28ab72188b5657/html5/thumbnails/28.jpg)
Корончасті гали
(бактерія Agrobacterium tumefaciens) Азотфіксуючі бактерії
(Rhizobium spp.)
цитокініни
![Page 29: 2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості рослин](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042619/587427761a28ab72188b5657/html5/thumbnails/29.jpg)
«Зелені острівці»
цитокініни
![Page 30: 2_Фітоімунологія. Особливості реалізації стійкості рослин](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022042619/587427761a28ab72188b5657/html5/thumbnails/30.jpg)
етилен
бактерія Ralstonia solanacearum