Rostlinami vyvolaná systémová rezistence - Plant-induced systemic resistance

Indukovaná systémová rezistence (ISR) je mechanismus odporu v rostliny který je aktivován infekce. Způsob jeho působení nezávisí na přímém zabití nebo inhibici napadení patogen, ale spíše na zvyšování fyzický nebo chemikálie bariéra hostitel rostlina.[1] Jako Systemic Acquired Resistance (SAR) rostlina může vyvinout obranu proti útočníkovi, jako je patogen nebo parazit, pokud dojde k infekci. Na rozdíl od SAR, která je vyvolána akumulací kyselina salicylová, ISR místo toho spoléhá na signální transdukce cesty aktivované jasmonát a ethylen.[2]

Objev

Indukce rostlinami indukované rezistence na ochranu proti patogenům byla identifikována v roce 1901 a byla popsána jako „systém získané rezistence“. Následně bylo použito několik různých termínů, jmenovitě „získaná fyziologická imunita“, „vytěsnění odporu“, „imunitní funkce rostlin“ a „indukovaná rezistence systému“.[3] Bylo zjištěno, že mnoho forem stimulace indukuje rostlinu na odolnost vůči virům, bakteriím a plísním a jiným chorobám, včetně mechanických faktorů (Suchý led poškození, elektromagnetické, ultrafialový a nízko teplota a vysokoteplotní úprava atd.) Chemické faktory (těžký kov soli, voda, kyselina salicylová ) a biologické faktory (houby, bakterie, viry, a jejich metabolity ).[4]

Režim akce

Indukovaná rezistence rostlin má dva hlavní způsoby působení: dráhu SAR a dráhu ISR. SAR může vyvolat rychlou místní reakci, nebo hypersenzitivní reakce, patogen je omezen na malou oblast místa infekce. Jak již bylo zmíněno, kyselina salicylová je mechanismus účinku pro dráhu SAR. ISR zvyšuje obranné systémy rostliny působením kyseliny jasmonové (JA). Oba působí na účinek NPR-1, ale SAR využívá PR geny. Je důležité si uvědomit, že tyto dvě zprostředkované odpovědi mají na sebe regulační účinky. Jak SA stoupá, může inhibovat účinek JA. Při aktivaci obou odpovědí je třeba udržovat rovnováhu.[5]

Odezvy ISR mohou být zprostředkovány rhizobakteriemi, které se ukázaly být účinné proti nekrotrofním patogenům a hmyzožravým býložravcům, kteří jsou citliví na obranu JA / ET.[6] Význam ISR zprostředkovaného rizobakteriemi byl široce uváděn.[7][8][9]

Biologické faktory rezistence systému indukovaného rostlinami obecně zahrnují dvě široké kategorie, a to klasickou rezistenci vyvolanou rostlinou k vyvolání nemoci (PGPR) nebo houby podporující růst rostlin (PGPF) a podporu růstu rostlin rhizosféra bakterie (PGPR) nebo houby podporující růst rostlin (PGPF). Rozdíl je způsoben hlavně skutečností, že tyto látky mohou účinně podporovat růst rostlin a zvyšovat výnosy plodin a zároveň způsobovat (nebo zvyšovat) odolnost rostlin vůči chorobám (někdy včetně škůdci ).[10]

Účinky na hmyz

Některé studie také uvádějí negativní účinky prospěšných mikrobů na interakce rostlin a hmyzu.[11]

Aplikovaný výzkum

Práce na indukci systémové rezistence rostlin k dnešnímu dni ukázaly, že vyvolání práce na rezistenci rostlinného systému má důležité důsledky pro základní a aplikovaný výzkum.

Aplikace indukovaného odporu v melouny, tabák, fazole, brambor, a rýže dosáhly významného úspěchu. V uplynulém desetiletí se studium indukované rezistence systému stalo velmi aktivní oblastí výzkumu.[12]

Metody umělé aktivace cesty ISR jsou aktivní oblastí výzkumu.[13] Výzkum a aplikace vyvolání rezistence rostlinného systému byly povzbudivé, ale dosud nejsou hlavním faktorem při kontrole rostlinných patogenů. Začlenění do integrovaných programů ochrany proti škůdcům ukázalo některé slibné výsledky. Existuje výzkum týkající se obrany proti škůdcům hmyzu žvýkajícím listy aktivací signalizace kyselinou jasmonovou spuštěnou mikroorganismy spojenými s kořeny.[14]

Některé probíhající výzkumy ISR zahrnují (1), jak systematicky vylepšovat výběr indukčních faktorů; (2) poškození vyvolaných faktorů; (3) fenomén multi-efektu indukovaných faktorů; 4) účinky chemických indukčních faktorů na faktory prostředí; (5) Stanovení populační stability vícerozměrného biologického indukovatelného faktoru. Výzkum ISR je do značné míry řízen reakcí na používání pesticidů, včetně 1) zvyšování odolnosti patogenů vůči pesticidům, 2) nutnosti odstranění některých toxičtějších pesticidů z trhu, 3) problémů se zdravím a životním prostředím způsobených účinkem pesticidů. a 4) neschopnost určitých pesticidů kontrolovat některé patogeny.[15]

Viz také

Reference

  1. ^ Choudhary DK, Prakash A, Johri BN (prosinec 2007). „Indukovaná systémová rezistence (ISR) v rostlinách: mechanismus účinku“. Indian Journal of Microbiology. 47 (4): 289–97. doi:10.1007 / s12088-007-0054-2. PMC  3450033. PMID  23100680.
  2. ^ Yan Z, Reddy MS, Ryu CM, McInroy JA, Wilson M, Kloepper JW (prosinec 2002). „Indukovaná systémová ochrana proti plísni rajčatové vyvolané rhizobakteriemi podporujícími růst rostlin“. Fytopatologie. 92 (12): 1329–33. doi:10.1094 / phyto.2002.92.12.1329. PMID  18943888.
  3. ^ Conrath U (červenec 2006). "Systemický získaný odpor". Signalizace a chování zařízení. 1 (4): 179–84. doi:10.4161 / psb.1.4.3221. PMC  2634024. PMID  19521483.
  4. ^ Walters DR, Ratsep J, Havis ND (březen 2013). „Kontrola chorob plodin pomocí indukované rezistence: výzvy pro budoucnost“. Journal of Experimental Botany. 64 (5): 1263–80. doi:10.1093 / jxb / ert026. PMID  23386685.
  5. ^ Traw MB, Bergelson J (listopad 2003). „Interaktivní účinky kyseliny jasmonové, kyseliny salicylové a giberelinu na indukci trichomů u Arabidopsis“. Fyziologie rostlin. 133 (3): 1367–75. doi:10.1104 / pp.103.027086. PMC  281631. PMID  14551332.
  6. ^ Pieterse CM, Zamioudis C, Berendsen RL, Weller DM, Van Wees SC, Bakker PA (2014-08-04). "Indukovaná systémová rezistence prospěšnými mikroby". Roční přehled fytopatologie. 52 (1): 347–75. doi:10.1146 / annurev-phyto-082712-102340. hdl:1874/297859. PMID  24906124.
  7. ^ Pieterse CM, Van Pelt JA, Van Wees SC, Ton J, Léon-Kloosterziel KM, Keurentjes JJ, Verhagen BW, Knoester M, Van der Sluis I, Bakker PA, Van Loon LC (2001). „Indukovaná systémová rezistence zprostředkovaná rhizobakteriemi: spouštění, signalizace a exprese“. European Journal of Plant Pathology. 107 (1): 51–61. doi:10.1023 / a: 1008747926678. S2CID  24450948.
  8. ^ Siddiqui IA, Shaukat SS (září 2002). „Indukce systémové rezistence (ISR) u rajčat proti Meloidogyne javanica zprostředkovaná Rhizobacteria“. Journal of Phytopathology. 150 (8–9): 469–473. doi:10.1046 / j.1439-0434.2002.00784.x.
  9. ^ Bakker PA, Ran LX, Pieterse CM, Van Loon LC (březen 2003). „Porozumění zapojení rhizobakterií zprostředkované indukce systémové rezistence do biokontroly chorob rostlin“. Canadian Journal of Plant Pathology. 25 (1): 5–9. doi:10.1080/07060660309507043. hdl:1874/7767. S2CID  15977931.
  10. ^ Beneduzi A, Ambrosini A, Passaglia LM (prosinec 2012). „Rhizobakterie podporující růst rostlin (PGPR): jejich potenciál jako antagonistů a biokontrolních látek“. Genetika a molekulární biologie. 35 (4 (doplněk)): 1044–51. doi:10.1590 / S1415-47572012000600020. PMC  3571425. PMID  23411488.
  11. ^ Pineda A, Dicke M, Pieterse CM, Pozo MJ (2013-02-11). „Blahodárné mikroby v měnícím se prostředí: pomáhají vždy rostlinám zvládnout hmyz?“. Funkční ekologie. 27 (3): 574–586. doi:10.1111/1365-2435.12050. hdl:1874/276314.
  12. ^ Chaturvedi S, Paul Khurana SM (6. července 2018). „Indukovaná systémová rezistence“. Open Access Journal of Microbiology & Biotechnology. 3 (1): 126. doi:10.23880 / oajmb-16000126.
  13. ^ Welling LL (říjen 2001). „Indukovaný odpor: od základního po aplikovaný“. Trendy ve vědě o rostlinách. 6 (10): 445–7. doi:10.1016 / S1360-1385 (01) 02046-5. PMID  11686134.
  14. ^ Jung SC, Martinez-Medina A, Lopez-Raez JA, Pozo MJ (červen 2012). „Odpor vyvolaný mykorhizou a aktivace obranyschopnosti rostlin“. Journal of Chemical Ecology. 38 (6): 651–64. doi:10.1007 / s10886-012-0134-6. PMID  22623151. S2CID  12918193.
  15. ^ Sadik, Tuzun; Elizabeth Bent (2006-10-26). Multigenická a indukovaná systémová rezistence u rostlin. Springer Science & Business Media. ISBN  978-0-387-23266-9.