Как садовые культуры защищаются от грибковых патогенов?

Прочитано: 73 раз(а)
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (1 голосов, среднее: 5,00 из 5)
Loading ... Loading ...


Недавно ученые из Китайской академии наук обобщили недавний прогресс в исследованиях защитных реакций садовых культур на грибковые патогены и новые стратегии регулирования индукции устойчивости растений, а также проблемы, задачи и будущие направления исследований.

Фитохимические вещества с антимикробным действием являются важными компонентами защитных систем растений. Среди таких фитохимических веществ фитоалексины индуцируются внешними факторами, тогда как фитоантиципины встречаются естественным образом или увеличиваются после индукции. Антимикробные фитохимические вещества классифицируются в соответствии с их химической структурой и в первую очередь представляют собой фенолы, флавоноиды, кумарины, лигнины, терпеноиды, алкалоиды, глюкозинолаты и стильбены. Фенолы и флавоноиды — вторичные метаболиты , составляющие одну из наиболее распространенных и обширных групп фитохимических веществ. Эти соединения ингибируют патогены, индуцируя перекисное окисление липидов мембран, что нарушает проницаемость мембран грибковых клеток и функцию митохондрий. Точно так же терпеноиды ингибируют рост грибов, а также вызывают устойчивость к болезням.. Другие фитохимические вещества также проявляют сильную и стабильную противогрибковую активность широкого спектра действия, что позволяет предположить, что они могут быть разработаны в качестве альтернативы химическим фунгицидам.

Когда грибковые патогены проникают через физические барьеры, модифицируя или разрушая стенки клеток-хозяев, рецепторы распознавания образов(PRR) могут распознавать консервативные молекулярные паттерны, связанные с повреждением (DAMP) из растений, или молекулярные паттерны, связанные с патогенами (PAMP), из патогенов и активировать иммунитет, запускаемый паттернами (PTI). Грибковые патогены могут секретировать эффекторы или факторы вирулентности, которые могут распознаваться белками, связывающими нуклеотиды и богатыми лейцином повторами (NB-LRR или NLR), и другими белками устойчивости растений (R). Такое распознавание может привести к дополнительному иммунитету, запускаемому эффектором (ETI), который постулируется как ускоренный и усиленный ответ PTI. Различное количество генов NB-LRR демонстрирует особые эволюционные закономерности среди видов растений. На сегодняшний день подтверждено, что только несколько генов NB-LRR функционируют в ответ на грибковые патогены.

Чтобы предотвратить дальнейшее вторжение грибковых патогенов, растения выработали ряд реакций, которые включают реакцию гиперчувствительности (HR), модификацию клеточной стенки, закрытие устьиц, отложение каллозы, продукцию фитоалексина и расщепление токсина. После индукции местных защитных реакций системная передача сигналов может активировать резистентность в других соседних тканях. Как PTI, так и ETI могут запускать выработку и перенос на большие расстояния сигнальных молекул, вызывая системную приобретенную устойчивость (SAR) и устойчивость, индуцированную травоядными (HIR). SAR опосредуется в первую очередь салициловой кислотой .(SA) и, в меньшей степени, N-гидроксипипеколиновой кислотой (NHP). В отличие от SAR, HIR модулируется жасмоновой кислотой (JA) и этиленом (ET). Перекрестные помехи между SA, JA и ET, как синергические, так и антагонистические, являются общими и имеют решающее значение для защитных реакций против грибковых патогенов.

Чрезмерное использование традиционных фунгицидов и противомикробных средств повышает устойчивость патогенов к этим соединениям, а также угрожает безопасности пищевых продуктов и окружающей среде. Поэтому необходимо разработать новые стратегии для эффективной борьбы с болезнями, чтобы соответствовать требованиям устойчивого развития сельскохозяйственной отрасли. Последние исследования показывают, что индукция внутренней устойчивости у садовых культур с помощью регуляторных элементов возможна и эффективна. Открытие транспорта РНК между царствами открыло новые перспективы для защиты растений. Некротрофный грибок B. cinerea может продуцировать малые РНК (мРНК), которые функционируют как эффекторы для подавления иммунитета хозяина. В свою очередь, растения-хозяева вводят мРНК в B. cinerea через внеклеточные везикулы, которые подавляют экспрессию генов, связанных с патогенностью. Сверхэкспрессия или нокдаун переданных sRNAs хозяина может способствовать или снижать резистентность хозяина. Экологическая двухцепочечная РНК (дцРНК) может поглощаться многими эукариотическими микробами с разной эффективностью, а местное применение дцРНК с высокой эффективностью поглощения РНК может заметно подавлять симптомы болезней растений.

Трансляционный контроль мРНК посредством редактирования регуляторных элементов может быть еще одним эффективным способом вызвать устойчивость у садовых культур. Открытые рамки считывания выше по течению (uORFs) играют широко распространенную регуляторную роль в модуляции трансляции мРНК у эукариот. Более того, с помощью CRISPR/Cas9 легко получить линии растений без трансгенов с улучшенными признаками, что имеет большое значение для улучшения урожая. Поскольку uORF широко распространены в эукариотических мРНК, этими регуляторными элементами можно манипулировать для повышения устойчивости широкого спектра с минимальным неблагоприятным воздействием на нормальный рост, что существенно способствует генетическому улучшению садовых культур.

«Из-за важности грибковых заболеваний в до- и послеуборочных потерях садовых культур мы сосредоточились на взаимодействии растений и патогенов и технологиях борьбы . понимание защитных реакций против грибковых патогенов », — сказал профессор Тиан. В обзорном документе также рассмотрены ограничения предыдущих исследований и предложены направления будущих исследований для генетического улучшения устойчивости садовых культур.

Исследование было опубликовано в Horticulture Research.

Как садовые культуры защищаются от грибковых патогенов?



Новости партнеров