Стратегия за самозащита на растенията от болести. Сбор на термините

Н. И. Вавилов каза, че фитоимунитетът е сбор от много термини.

„Последните данни показват още по-ясно сложността на естеството на растителния имунитет и невъзможността той да бъде сведен до една физиологична и биологична причина“. Компонентите са индивидуални защитни реакции, които заедно определят устойчивостта на растението. Разбира се, не говорим за механичната сума на отделните реакции, а за тяхното взаимодействие помежду си. Някои защитни реакции се допълват взаимно, в резултат на което, взети заедно, те имат по-голям ефект от всеки поотделно. В някои случаи те нанасят последователна верига от удари от различно естество върху паразита, под въздействието на които последният в крайна сметка умира.

В това отношение растенията не се различават много от животинските организми, чиято устойчивост на болести също се основава на множество различни защитни механизми, както вътрешни, така и външни, много от които имат неспецифичен ефект.

Многобройни растителни защитни механизми срещу патогени на инфекциозни заболявания обикновено се разделят на конституционални, т.е.присъстващи в непокътнати тъкани на гостоприемника, и индуцирани, т.е. възникващи в тях в отговор на контакт с паразита или неговите извънклетъчни съединения. Изглежда лесно да се докаже, че в повечето случаи основната роля принадлежи на индуцираните защитни механизми. Всъщност един и същ растителен сорт с еднакви конституционни механизми е устойчив на една раса от патогена и в същото време податлив на друга. Следователно, резистентността, както и податливостта, се развиват при взаимодействието на някои допълнителни механизми на двамата партньори. Но в крайна сметка самата допълняемост е тясно свързана с някои конституционни елементи на гостоприемника и паразита, които присъстват в тях дори преди контакт помежду си и които, очевидно, играят основна роля във взаимодействието на партньорите.

Защитните реакции на растенията включват различни видове механични бариери, както вече съществуващи в растението, така и тези, образувани в него в отговор на инфекция, състоящи се от клетки, чиито стени са импрегнирани с устойчиво вещество като суберин, кутин и лигнин. Това включва и механизмите, чрез които паразитът се обездвижва. Най-важното средство за защита е наличието в растителните тъкани на антибиотични съединения, които могат да потиснат растежа на паразита и да инактивират неговите токсини и екзоензими. Сред защитните реакции на растенията е способността им да създават в тъканите си липса на вещества, необходими за растежа и развитието на паразита, както и други начини за унищожаване на паразита или ограничаване на растежа му.

Предмет на фитоимунологията са разнообразни заболявания, причинени от много патогени в много растения. Ако фокусът на медицината е един-единствен вид - Homo sapiens - Homo sapiens, тогава фитоимунологията се занимава със стотици растителни видове, всеки от които е податлив на много заболявания. Естествено, различните партньори могат да имат различни защитни механизми, поне една и съща защитна реакция може да има различен дял в сумата на защитните механизми на различни заболявания. Последното само засилва необходимостта да се търси сред тях онези общи механизми на устойчивост, които са характерни за растенията като цяло.

Една от тези реакции, вероятно присъщи на всички живи същества, е необходимостта от осигуряване на енергия за защитно оборудване. В края на краищата, за да се биете, са ви необходими суровини, машини, енергия. Следователно универсалният отговор на устойчивите растения на повечето неблагоприятни влияния, включително инфекция от фитопатогенни микроорганизми, е засилването на дишането и енергийния метаболизъм. Голям принос за изучаването на ролята на окисляването в болно растение направи съветският изследовател професор Б. А. Рубин, който е основател на школата по защитните функции на окислителните и енергийните процеси при явлението фитоимунитет.

Окислителните процеси и свързаните с тях, или, както се казва, свързани с тях процеси на фосфорилиране доставят на клетката енергия. Последният се съхранява под формата на енергийно богати (високоенергийни) фосфорни връзки в универсалното биологично гориво - аденозин трифосфорната киселина (АТФ). АТФ молекулите са насочени към онези части на клетките, където са необходими. В устойчиво растение под стрес производството на такива молекули се увеличава, тъй като изграждането на механични бариери, обездвижването на паразита и особено синтеза на антибиотични вещества изискват енергия.

Дишането служи не само като източник на енергия, но и като доставчик на първоначален пластмасов материал за различни видове биосинтетични процеси. Следователно, увеличаването на активността на дишането, едновременно с енергията, също доставя суровини за синтеза на съединения, необходими за защита.

Как клетките успяват да подобрят процесите на окисление и фосфорилиране? Главно поради увеличаване на броя на митохондриите. Митохондриите са известни като енергийните центрове на клетката, в която се произвежда АТФ. Естествено, две митохондрии, вместо една, образуват двойно повече енергия. За да получи необходимата енергия и суровини, защитната инсталация използва всичките си резерви и резерви. Полимерите за съхранение на клетката под формата на различни видове полизахариди се разграждат на съставни части, които се изгарят при дишане. Само на тази цена се постига резистентността към паразита.

Естествено, само живите растителни клетки могат да генерират енергия и суровини. Клетките, убити или повредени от токсина, както и тези, колонизирани от паразита, вече са недееспособни от последния и не са подходящи за нищо. Следователно, резистентността се състои главно в способността на растителните тъкани да предотвратяват въздействието на паразита върху клетките му, за да позволят на съседните здрави клетки да мобилизират своите ресурси за борба с инфекцията.

II Мечников пише, че организмите имат два вида реакции, които предпазват от инфекции. Единият от тях е да неутрализира токсичните секрети на паразита, докато другият (основният) е да потисне самия паразит. Това разделение поразително съответства на различните стратегии за защита на растенията срещу некротрофи и биотрофи.

Вече беше споменато по-горе, че некротрофните паразити го убиват с токсини още преди да проникнат в растителната клетка и след това се хранят със съдържанието на убитите клетки, смилайки ги с помощта на техните ензими. Следователно, ако стратегията на некротрофите е да подобрят оръжията си за убийства, тогава стратегията за защита срещу тях е да неутрализира тези оръжия.

Биотрофът е друг въпрос. Ако условието за паразитиране на некротрофи е убиването на растителни клетки, тогава биотрофът, напротив, не може да унищожи клетката, която я храни, тъй като смъртта му застрашава съществуването на паразита. Растението безпогрешно намира уязвимото място на биотрофа. Ако за съществуването му е необходима жива клетка, тогава човек трябва сам да умре, за да предотврати развитието на паразита. И едва след това се приемат антибиотици за паразита в мъртвите клетки, които го довеждат до смърт. Естествено, не всички растителни клетки умират по този начин, а само тези от тях, в които паразитът е проникнал. Смъртта на част в името на спасяването на цялото е в основата на стратегията за защита на растителната клетка от биотрофно хранещи се паразити. Нарича се свръхчувствителност и е вид защитна реакция, характерна за растенията. Реакцията на свръхчувствителност ще разгледаме по-подробно по-късно. Общите принципи на некротрофната и биотрофната агресия са обобщени накратко по-долу, както и стратегия за защита срещу тях.