Információ

30.8: Növényvédelmi mechanizmusok – Biológia

30.8: Növényvédelmi mechanizmusok – Biológia


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

30.8: Növényvédelmi mechanizmusok

Általános biológia

Reynaldo Aguirre, 2013. október 22

Valójában nem találtam jó kísérleti papírt hipotézissel vagy bármi mással, ami megmondaná, miért készült a kísérlet. De találtam valamit a Google Scholar-ban, ami rengeteg információt tartalmaz a növényevők elleni védekezésről. Bevezetőmben ahelyett, hogy hipotézist fogalmaznék meg, vagy miért kellett volna kísérletet tenni, egy hipotézist fogalmazok meg, amelyre az információkkal meg is válaszolnék. Mondok valamit arról is, hogy miért lenne hasznos ezzel a kísérletezéssel.

Növényevők elleni növényvédelmi mechanizmusok

A növények évmilliók óta léteznek. Egysejtű élőlényekből fejlődtek a jelenlegi állapotokká, annak ellenére, hogy a növényevők evolúciós történetük kezdete óta eszik őket. Felvirágoztak és fejlődtek a növényevők elleni küzdelem érdekében. A növények vegyszereket bocsátanak ki, hogy megpróbálják távol tartani a ragadozókat. Egy hipotézis, amely ebből a helyzetből adódhat, az lenne, hogy minél több kárt okoz egy ragadozó a növényben – minél több káros vegyszert bocsát ki a növény, hogy megvédje magát.

A hipotézis tesztelésének egyik módja, ha beszerzünk néhány növényt, amelyek megvédik magukat a ragadozóktól. Az egyikben enyhén sebesítenéd meg, és tesztelnéd a légkörben azokat a vegyi anyagokat, amelyek károsak lennének a rovarokra, vagy amelyek kémiailag vonzóak lennének bizonyos rovarok számára, amelyek károsak lennének a ragadozó számára. Akkor jobban károsítaná a másik növényt, hátha nagyobb lesz a vegyszerkoncentráció. A növény fajtájától függően változik a kémiai kibocsátás. Paul W. Pare és James H. Tumlinson szerint minél több kárt szenved a növény, annál nagyobb mennyiségű védekező vegyszer szabadul fel, hogy megvédje magát a növényevőktől.

Ha tanulmányozzuk, hogyan védekeznek a növények, megláthatjuk azokat a jellemzőket, amelyek segítenek jobban megérteni, hogyan működik a természet, és hogyan fejti ki varázslatát a természetes szelekció a különféle kémiai védekezések fejlődésében. Az ezekből a növényekből származó vegyszerek károsak lehetnek bizonyos parazitákra, de ártalmatlanok, és talán hasznosak is az emberek számára. Lehet, hogy bizonyos növényfajták gyógymódjai lehetnek bizonyos emberi betegségeknek. Sok dolgot kell még felfedeznünk. Csak az a kérdés, hogy mikor.

1. Pare, Paul W. és James H. Tumlinson. “Növényi illékony anyagok a növényevő rovarok elleni védekezésként.” Növények illékony anyagok a növényevő rovarok elleni védekezésként. Amerikai Növényfiziológusok Társasága, 1999. Web. 2013. szeptember 13.


Atomszintű védelmi titkok derültek ki

Ahogyan a nemzetek szerte a világon gondosan őrzik védelmi titkaikat, úgy a növények is.

Új kutatás az aktuális számban Természet, azonban feltárta a növények atomi szintű védekező mechanizmusainak molekuláris titkait. A Michigan Állami Egyetem és a Van Andel Kutatóintézet által vezetett tanulmány a jázmonát növényi hormonra és annak három kulcsfontosságú fehérjével való kölcsönhatására összpontosít. Az eredmények segíthetnek a tudósoknak olyan álomnövények kifejlesztésében, amelyek jobban fel vannak szerelve a kártevők, betegségek és az ingadozó éghajlat okozta jövőbeli kihívások kivédésére.

"Tanulmányunk három növényi fehérjére, a MYC-re, a JAZ-ra és a MED25-re összpontosított, amelyek a jázmonát jelátvitel kulcsfontosságú szabályozói" - mondta Sheng Yang He, a Howard Hughes Orvosi Intézet Gordon és Betty Moore Alapítvány növénybiológiai kutatója és az MSU kitüntetett professzora. az MSU-Department of Energy Plant Research Laboratory. "A növények növekedésének és védekezésének alapos megértése a növények új generációjának megtervezéséhez vezethet, amelyek jobban tolerálják a különböző stresszhatásokat, és magasabb hozamot produkálnak."

A jázmonát döntő szerepet játszik a védekezés szabályozásában, amikor a növényeket kártevők vagy kórokozók támadják meg. A jázmonát előállítása és aktiválása azonban az ilyen támadások kivédésére jelentős energiát igényel, és a növényeknek kényes egyensúlyt kell találniuk a védekezés és az energiatakarékosság között. Ha egy növény védekező rendszere folyamatosan aktiválódik, akkor a növekedése súlyosan károsodhat.

Az Egyesült Nemzetek Élelmezésügyi és Mezőgazdasági Szervezete szerint világszerte az élelmiszerek körülbelül egyharmada vész el vagy vész el a teljes termelési láncban. A növekvő globális népesség és a növényi kórokozók és kártevők fenyegetettsége miatt minden eddiginél fontosabb megérteni, hogyan védekeznek a növények ezekkel a támadásokkal szemben.

Az elmúlt évtizedben a tudósok megpróbálták megfejteni a rejtélyt, hogy a növények milyen kifinomult módon tartják fenn védekezőképességüket, miközben megvédik növekedési képességüket. A jázmonát jelkomplexek szerkezetének feltárásával a kutatók most már láthatják, hogyan szabályozzák ezt a döntő fontosságú hormonpályát – mondta He, aki Karsten Melcherrel és Eric Xu-val, a Van Andel Research Institute munkatársával együtt vezette a tanulmányt.

A fehérjehármas közötti kölcsönhatások megértése nemcsak a globális növénytermesztésre vonatkozik, hanem további betekintést nyújt az emberi betegségekben szerepet játszó egyéb molekuláris mechanizmusokba is. Ez a tanulmány először mutatja be, hogy egy fehérje miként szolgálhat represszorként és receptorként is, amelyek két kulcsfontosságú szerepet töltenek be a génexpresszió szempontjából. Jázmonát jelenlétében a JAZ represszor a jázmonát receptor komplex komponensévé válik azáltal, hogy megváltoztatja alakját.

"Nagy rejtély volt, hogy ugyanaz a fehérje hogyan működik represszorként hormon hiányában és egy receptor komplex komponenseként hormon jelenlétében, nagy rejtély volt" - mondta Xu. "Azt találtuk, hogy a JAZ fehérje alakja drámai változáson megy keresztül annak érdekében, hogy a jázmonát jelenlététől vagy hiányától függően két különböző funkcióját töltse be."

Ezeknek az alapvető kérdéseknek a megválaszolása lehetővé teszi a tudósok számára, hogy jobban megértsék azokat a mechanizmusokat, amelyek a legfontosabb biológiai funkciók hátterében állnak, mint például a gének be- és kikapcsolása, amelyek hasonlóak a növényekben, állatokban és emberekben.

"A jázmonát jelátvitelben használt MYC fehérjék nagy aktiváló és elnyomó fehérjegépekkel működnek együtt, amelyek az emberekben is megtalálhatók, és fontos szerepet játszanak az emberi betegségekben, beleértve a rákot is" - mondta Melcher.


A növényi hasznos mikrobák megértése és kiaknázása

A talajmikrobiomok reprodukálható növényi fenotípusokat indukálnak.

A növényekkel kapcsolatos mikrobák nagy gyűjteményei állnak rendelkezésre kutatásra.

A növények növekedését elősegítő mikrobiális oltóanyagok hetekig megmaradhatnak a talajban.

Létezik az immunrendszer működésének és a táplálkozási stresszválaszok együttes szabályozása.

A konzorciumok telepítése rugalmasabb növényi fenotípusokat tesz lehetővé, mint az egyes törzsek.

Egy évszázados inkrementális kutatás után a technológiai fejlődés, a fenntartható terméshozam-növekedés igényével párosulva, újra fellendítette a hasznos növény-mikroba kölcsönhatások tanulmányozását, különös tekintettel arra, hogyan változtatják meg a mikrobiomák a növények fenotípusait. Áttekintjük a növényi mikrobiomkutatás legújabb eredményeit, és leírjuk a terméshozam növelésének lehetséges alkalmazási területeit. A növényi mikrobiomák filogenetikai diverzitása egyre jobban jellemezhető, funkcionális diverzitásuk egyre hozzáférhetőbbé válik. Nagy tenyészetgyűjtemények állnak rendelkezésre ellenőrzött kísérletezéshez, és továbbiak jönnek. A genetikai erőforrásokat a mikrobióm funkcióinak kérdéseire támasztják. Arra számítunk, hogy a különböző bonyolultságú mikrobiális módosítások olyan szabályokat tárnak fel, amelyek szabályozzák a hasznos növény-mikroba kölcsönhatásokat, hozzájárulva a növények növekedésének elősegítéséhez és a betegségekkel szembeni ellenálló képességhez, lehetővé téve a fenntarthatóbb mezőgazdaságot.


Biotikus stressz és növényvédelmi válaszok

Számos kártevő, parazita és kórokozó felelős a növények megfertőzéséért és a biotikus stressz kiváltásáért. A gombás paraziták lehetnek nekrotrófok (elpusztítják a gazdasejtet a toxin kiválasztásával) vagy biotrófok (élő gazdasejttel táplálkoznak). Képesek vaszkuláris hervadást, levélfoltokat és rákosodást előidézni a növényekben (Laluk és Mengiste, 2010 Doughari, 2015 Sobiczewski et al., 2017). A fonálférgek növényi részekkel táplálkoznak, és elsősorban a talajban terjedő betegségeket okoznak, amelyek tápanyaghiányhoz, növekedési visszamaradáshoz és hervadáshoz vezetnek (Lambert és Bekal, 2002 Bernard et al., 2017 Osman et al., 2020). Hasonlóképpen, a vírusok lokális és szisztémás károsodásra is képesek, ami klorózist és ugrást okoz (Pallas és Garc໚, 2011). Éppen ellenkezőleg, az atkák és rovarok károsítják a növényeket azáltal, hogy táplálják őket (szúrják és szopják), vagy tojásokat raknak. A rovarok más vírusok és baktériumok hordozóiként is működhetnek (Schumann és D𠆚rcy, 2006). A növények kidolgozott immunrendszert fejlesztettek ki az ilyen stresszek leküzdésére (Taiz és Zeiger, 2006 Saijo és Loo, 2020). A növényeknek van egy passzív első védelmi vonala, amely fizikai akadályokat, például kutikulát, viaszt és trichomákat foglal magában a kórokozók és rovarok elkerülése érdekében. A növények kémiai vegyületeket is képesek előállítani, hogy megvédjék magukat a kórokozók megfertőzésével szemben (Taiz és Zeiger, 2006) (ezt a "Sötétség/fény hatása a növényekre" című fejezetben tárgyaljuk. Ezenkívül a növények a kórokozók felismerésének két szintjével váltanak ki védelmet a biotikus ágensek ellen (Dangl és McDowell, 2006).

A kórokozó-felismerés első szintje a mintázatfelismerő receptorokat (PRR-eket) foglalja magában, amelyek azonosítják a kórokozó-asszociált molekuláris mintákat (PAMP). Az ilyen növényi immunitást a PAMP-triggered immunity (PTI) kategóriába sorolják (Monaghan és Zipfel, 2012). A fitofág kártevők a herbivore-asszociált elicitorok (HAE), a herbivore-asszociált molekuláris mintázatok (HAMP) vagy a PRR növényevő effektorok azonosításával reagálnak (Santamaria et al., 2013). A kórokozó felismerés második szintje a növényi rezisztencia (R) fehérjéket veszi körül, amelyek egy kórokozóból azonosítanak specifikus receptorokat (Avr fehérjék) (Dangl és McDowell, 2006 Gouveia et al., 2017 Abdul Malik et al., 2020). A növény kártevőkkel szembeni rezisztenciájának hatékony mechanizmusának tekinthető, és magában foglalja az effektor által kiváltott immunitást (ETI) (Kaloshian, 2004 Mur et al., 2008 Spoel és Dong, 2012). Az ETI serkenti a túlérzékeny válaszokat (HR) és programozott sejthalált (PCD) vált ki a fertőzött és környező sejtekben (Mur et al., 2008). A legtöbb által kódolt fehérjék R A gének egy specifikus doménnel rendelkeznek konzervált nukleotid-kötő hellyel (NBS). A második fontos tartomány a leucinban gazdag ismétlés (LRR). A patogén effektorokat közvetlenül (fizikai asszociáció) vagy közvetetten (egy járulékos fehérje asszociációja) ismerik fel az NB-LRR receptorok (Dodds és Rathjen, 2010). Néha, R A gén által közvetített növényi válasz a behatoló kórokozókkal szemben magasabb fokú védekezést vált ki, amelyet szisztémás szerzett rezisztenciának (SAR) neveznek. A SAR a teljes növény szisztémás rezisztenciáját generálja a kórokozók széles spektruma ellen. A SAR-ban a helyi találkozás a növényen belüli kommunikáció révén a többi növényi szervvel szembeni rezisztencia stimulálását eredményezi (Fu és Dong, 2013). Általában a növényi immunválasz mindkét kategóriája ugyanazt a reakciót váltja ki, de az ETI-t szigorúbbnak tekintik a kórokozó fertőzéssel szemben (Tao et al., 2003).

A citoszol kalcium (Ca 2+ ) koncentrációjának perturbációi a legkorábbi jelző események, amelyek a növények biotikus stressznek való kitételekor jelentkeznek. A Ca 2+ jelek jelentik a növényi immunjelátviteli útvonalak központját (Seybold et al., 2014 Aldon és mtsai, 2018). A Ca 2+ -koncentráció gyors és átmeneti perturbációi kulcsfontosságúak a megfelelő válasz generálásához szükséges génátprogramozáshoz (Reddy et al., 2011). A növényi immunválaszok Ca 2+ aláírásukban különböznek. Például a Ca 2+ -tranziensek PTI aktiválásakor néhány percen belül visszatérnek az alapszintre (Lecourieux és mtsai, 2005), míg az ETI a citoszol Ca 2+ -szint elhúzódó, több órán át tartó emelkedésével jár (Grant et al., 2000). ). A lantán, egy ismert Ca 2+ csatorna blokkoló, a jelentések szerint gátolja a PTI-vel és az ETI-vel kapcsolatos immunválaszokat (Grant és mtsai, 2000 Boudsocq et al., 2010). Pontosabban, a biotikus invázió hatására a PTI és az ETI aktiválja a Ca 2+ ioncsatornákat, ami a citoplazma Ca 2+ koncentrációjának növekedését eredményezi (1. ábra). Ban ben A. thaliana, a ciklikus nukleotid-kapuzott csatornák (CNGC-k), a glutamátreceptor-szerű csatornák (GLR-ek), a nyújtással aktivált Ca 2+ csatornák (OSCA-k), valamint a MID1-komplementer aktivitású (MCA) családok a négy fő plazmamembrán Ca 2+ - permeábilis csatornák (Dodd et al., 2010 Yuan et al., 2014 Liu et al., 2018). A plazmamembrán Ca 2+ -áteresztő csatornáinak CNGC családjának húsz különböző tagját azonosították A. thaliana (Meena és Vadassery, 2015 DeFalco et al., 2016). A CNGC-k széles körben kapcsolódnak a növények fejlődéséhez és a biotikus stresszválaszokhoz (Meena és Vadassery, 2015 DeFalco et al., 2016 Breeze, 2019). A gombás és bakteriális kórokozókra adott válaszként a CNGC2, CNGC4, CNGC11 és CNGC12 Ca 2+ -áteresztő csatornák kritikus szerepet játszanak a Ca 2+ -ionok növényi sejtbe való bejuttatásában (Yoshioka et al., 2001 Ahn, 2007). A CNGC2, CNGC4 (Ma és mtsai, 2012 Chin et al., 2013), CNGC11 és CNGC12 (Yoshioka és mtsai, 2006 Moeder és mtsai, 2011) szerepe jól megalapozott a növényi immunválaszokban. A közelmúltban a CNGC19 Ca 2+ csatorna funkcióját kiterjesztették a növényevők által kiváltott Ca 2+ fluxusra, a növényi védekezési válaszokra a kórokozókkal szemben. Spodoptera litura (Meena et al., 2019), valamint a bazális védelmi jelátvitel a kolonizáció szabályozására Piriformospora indica tovább A. thaliana gyökerei (Jogawat et al., 2020). Az első növényekből származó CNGC-t közel két évtizeddel ezelőtt azonosították árpában, mint kalmodulint (CaM) kötő fehérjét (Schurink et al., 1998). A növényekből és állatokból származó CNGC-k egy vagy több CaM-kötő domént tartalmaznak a citoszolos N- és C-terminálisukon, de a növényekből származó CNGC-k kapuzása nem jól következtethető (DeFalco et al., 2016 Fischer et al., 2017). James és Zagotta, 2018). A növényi CNGC-kutatás előrehaladása viszonylag alacsony volt a CNGC-ket körülvevő elektrofiziológiai vizsgálatok nehézségei miatt. Azonban a közelmúlt technológiai fejlődése és a fordított genetika használatának megbízhatósága cngc mutánsok kevés sikeres tanulmányt eredményeztek (Gao és mtsai, 2016 Chiasson és mtsai, 2017 Wang et al., 2017 Zhang et al., 2017). A CNGC7, CNGC8 és CNGC18 konkrétan a CaM2-vel együtt olyan molekuláris kapcsolóként működnek, amely a sejt Ca 2+ koncentrációjára reagál (Pan et al., 2019). Ezenkívül a CNGC18 a CPK32-vel együtt expresszálódik, ami azt jelzi, hogy aktivitása foszforilációval szabályozott (Zhou et al., 2014). Hasonlóképpen, a GLR-ek, amelyeket szisztematikusan három kládba sorolnak be: 2014. klade I (GLR 1.1𠄱.4), II. (GLR 2.1𠄲.9) és III. klade (GLR 3.1𠄳.7) (Lacombe). et al., 2001)— a növényvédelemhez kapcsolódnak Botrytis cinerea (Sun et al., 2019) és Hyaloperonospora arabidopsidis (Manzoor et al., 2013). Mint ilyen, a szerepe AtGLR3.3 és AtGLR3.6 levéltetvek által kiváltott citoszolos Ca 2+ -emelkedés szintén jól megalapozott (Vincent et al., 2017). In vitro kináz vizsgálat ezt megerősítette AtGLR3.7 CDPK3, CDPK16 és CDPK34 foszforilálja a szerin-860 helyen (Wang P.-H. et al., 2019). A CDPK-kat széles körben összefüggésbe hozták a növények stresszkezelésével és fejlődésével (Singh et al., 2017). A többi plazmamembránban lokalizált Ca 2+ -áteresztő csatorna, nevezetesen az OSCA-k (az OSCA1.3 foszforilációja a BIK1 által) és az MCA-k (MCA1 és MCA2) a jelentések szerint szabályozzák a növényi sztómaimmunitást (Thor et al., 2020) és kezelik a hipergravitációt. ban ben A. thaliana hipokotilok sötét körülmények között, illetve (Hattori et al., 2020). A plazmamembránban lokalizált Ca 2+ csatornákon kívül számos más Ca 2+ csatorna is ismert az endoplazmatikus retikulumban, a mitokondriumokban, a golgi testben és a növényi vakuólumban (Singh et al., 2014 Xu et al., 2015a Costa et al., 2018 Pandey és Sanyal, 2021). Például autoinhibált Ca 2+ -ATPázok (ACA), ER típusú Ca 2+ -ATPázok (ECA), mitokondriális Ca 2+ uniporter (MCU), P1-ATPázok (pl. HMA1), Ca 2+ cserélők (CAX) , kétpórusú csatorna (TPC), 1,4,5-trifoszfát receptor-szerű csatorna (InsP3R), 1,4,5-trifoszfát (IP3), a ciklikus ADP-ribóz (cADPR)-aktivátor rianodin receptor-szerű csatorna (RyR), a lassan aktiválódó vakuoláris csatorna (SV) és a nátrium-kalciumcserélő (NCX) képviseli az organelláris Ca 2+ gépezetet (1. ábra). A jelentések szerint ezen csatornák közül sok kulcsfontosságú szerepet játszik a növényi immunitásban (Bose és mtsai, 2011 Pittman, 2011 Spalding és Harper, 2011 Kiep et al., 2015 Costa et al., 2017 Teardo et al., 2017 Yang et al. , 2017 Demidchik et al., 2018 Taneja és Upadhyay, 2018 Pandey és Sanyal, 2021).

1.ábra. A biotikus stresszérzékelés és a Ca 2+ jelátvitel sematikus ábrázolása a növényi immunválasz szabályozásához. A citoszol Ca 2+ szint megemelkedik (𾈀 nM) biotikus stressz észlelésekor: kalcium (Ca 2+ ), Ca 2+ – függő protein kinázok (CDPK-k), kalmodulin (CaM), kalmodulinszerű fehérje (CML), autoinhibált Ca 2+ -ATPázok (ACA), ER típusú Ca 2+ -ATPázok (ECA), mitokondriális Ca 2+ uniporter (MCU), P1-ATPázok (pl. HMA1), Ca 2+ cserélők (CAX), két- póruscsatorna (TPC), ciklikus nukleotid-kapuzott csatornák (CNGC-k), glutamátreceptor-szerű csatornák (GLR-ek), nyújtással aktivált Ca 2+ csatornák (OSCA-k), MID1-komplementáló aktivitás (MCA), foszfát (P), adenozin-trifoszfát (ATP), adenozin-difoszfát (ADP), 1,4,5-trifoszfát receptor-szerű csatorna (InsP3R), 1,4,5-trifoszfát (IP3), ciklikus ADP-ribóz (cADPR)-aktivátor rianodin receptor-szerű csatorna (RyR), lassan aktiválódó vakuoláris csatorna (SV) és nátrium-kalciumcserélő (NCX).

Amint a Ca 2+ ion belép a sejtbe, azt Ca 2+ -kötő fehérjék sora érzékeli. A Ca 2+ -kötő fehérjék Ca 2+ szenzorként működnek, dekódolják a komplex Ca 2+ aláírásokat (Kudla et al., 2018). A Ca 2+ érzékelők erősen konzervált fehérjék, és (a) CaM és CaM-like proteinek (CML), (b) calcineurin-B-like proteinek (CBL) és (c) Ca 2+ -függő protein kinázok csoportjába sorolhatók. CPK-k) és Ca 2+ és Ca 2+ /CaM-függő protein kináz (CCaMK) (Cheng és mtsai, 2002 Luan, 2009 Bender és Snedden, 2013 Ranty et al., 2016). A CaM, a CML-ek, a CBL-ek és a CPK-k átfogóan részt vesznek a különféle biotikus és abiotikus stresszjelek áthallásában (Ranty et al., 2016 Aldon és mtsai, 2018).Sok Ca 2+ és Ca 2+ szenzorhoz kapcsolódó transzkripciós faktor (TF) szerepet játszik a növények stresszjelzésében (Carrion et al., 1999 Singh és Virdi, 2013 Ranty et al., 2016 Chung et al., 2020 Shen et al. ., 2020). A Ca 2+ /CaM-függő TF-ek legnagyobb és legjobban jellemzett családja a CAMTA-k (Iqbal et al., 2020b). A CAMTA3-ról óriási mértékben beszámoltak a növényi biotikus védekezési válaszok elnyomójaként (Benn et al., 2016 Jacob et al., 2018 Kim et al., 2020). A MAP-kináztól lefelé működik (Bjornson et al., 2014), és közvetlenül foszforilezik és lebontják az flg22-re reagáló mitogén-aktivált protein kinázok (MAPK-k) (Jiang et al., 2020). Pontosabban, az MPK3 és az MPK6 aktiválja a CAMTA3 nukleáris exportját és destabilizálását (Jiang et al., 2020). Hasonlóképpen, a NAC TF a Ca 2+ /CaM kölcsönhatása során pozitívan szabályozza a különböző biotikus stresszválaszokat Solanum lycopersicum (Wang G. et al., 2016). A NAC is reagál Colletotrichum gloeosporioides és Ralstonia solanacearum fertőzés erdei eperben (Zhang et al., 2018). A WRKY egy másik Ca 2+ /CaM-függő TF (Park és mtsai, 2005 Yan et al., 2018), amely a kórokozók behatolásában játszik szerepet (Park és mtsai, 2005 Bai et al., 2018). WRKY7, WRKY45, WRKY43, WRKY53, és WRKY50 Ca 2+ -vezérelt módon kötődnek a CaM különböző izoformáihoz (Park et al., 2005 Popescu et al., 2007). A MYB TF jól jellemezhető Ca 2+ -függő TF-ként is. A MYB a védekezésre reagáló és abiotikus stresszreceptív gének túlnyomó többségében upstream működik (Stracke et al., 2001 Chezem et al., 2017 Li et al., 2019). Hasonlóképpen, figyelembe véve a CML-eket, AtCML9 a növényi immunválasz pozitív szabályozójaként működik. Kiderült, hogy az okozta Pseudomonas syringae és fitohormonok, beleértve az abszcizinsavat (ABA) és a szalicilsavat (SA) (Magnan et al., 2008 Leba et al., 2012). További, AtCML9 kölcsönhatásba lép a WRKY53 és TGA3 TF-ekkel, amelyekről ismert, hogy biotikus stresszválaszokat közvetítenek (Popescu et al., 2007). Egyidejűleg AtCML37 és AtCML42 a növényevő rovarok elleni védekezéshez kapcsolódnak (Spodoptera littoralis) (Vadassery et al., 2012 Scholz et al., 2014). Nemrég, 17 AcoCPK származó gének Ananas comosus (ananász) biotikus stressz alatti hatásukat vizsgálták. AcoCPK1, AcoCPK3, és AcoCPK6 kimutatták, hogy fogékonnyá teszik a betegségekkel szembeni rezisztenciát A. thaliana ellen Sclerotinia sclerotiorum (Zhang et al., 2020). A Ca 2+ érzékelők egy másik osztályáról, a CBL-ekről ismert, hogy specifikusan kölcsönhatásba lépnek a növényspecifikus CBL-kölcsönhatásba lépő protein kinázok (CIPK) családjával. A CBL kölcsönhatásba lép a Ca 2+-mal és kötődik a CIPK-hoz, ami kináz aktivációt eredményez. A CBL𠄼IPK komplex aktívan szabályozza a downstream célfehérjéket foszforiláció révén (Ma és munkatársai, 2020 Tang és mtsai, 2020).

A kórokozók növények elleni támadásainak másik kezdeti válasza a reaktív oxigénfajták (ROS) létrehozása és a mitogén által aktivált protein kinázok (MAPK) aktiválása (Mutamilarasan és Prasad, 2013). A ROS és a MAPK átfedésben van más jelzési útvonalakkal, beleértve a fényutakat (Goldsmith és Bell-Pedersen, 2013 Foyer, 2018). Ezenkívül a növényeket érő kártevők támadása aktiválja a helyi vagy szisztémás védekezési reakciókat, beleértve az oligogalakturonoidokat (OGA), a jázmonsavat (JA) és a hidrogén-peroxidot (H).2O2) jelátviteli útvonalak (Fürstenberg-Hägg et al., 2013). A növények képesek olyan illékony vegyületek előállítására is, amelyek elriasztják a támadó kártevőket (lásd a „Sötétség/fény hatása a növényekre𠄺 kórokozók kölcsönhatása és a kapcsolódó mechanizmusok” című részben). Ezek a vegyületek a lipoxigenáz (LOX) és a terpenoid jelátviteli útvonalak részét képezik (Pichersky és Gershenzon, 2002 Dudareva et al., 2006). A növények másik kulcsfontosságú downstream védelmi mechanizmusa a védekező fehérjék és az univerzális stresszfehérjék létrehozása. Ezek a fehérjék fehérje inhibitorokat, lektineket, kitinázokat, α-amiláz inhibitorokat és polifenol-oxidázokat tartalmaznak (Fürstenberg-Hägg et al., 2013 Lee és mtsai, 2019). Ezen kívül a szerepe patogenezissel kapcsolatos (PR) génjeit a növényvédelmi válaszokban alaposan feltárták (Ali et al., 2018). PR A gének olyan fehérjékké alakulnak át, amelyek csak kóros vagy hasonló körülmények között (nem patogén eredetű állapotok) indukálódnak a növényekben (Jain és Khurana, 2018). A növényi veleszületett immunválasz fontos összetevőjének tekintik őket, és szerepet játszanak a HR- és SAR-válaszokban (Jain és Khurana, 2018). A PR fehérjéket 17 családba sorolják biokémiai és molekuláris tulajdonságaiktól függően (van Loon et al., 2006). Ban ben A. thaliana, öt PR gének (PR-1, PR-2, PR-3, PR-4, és PR-5) rutinszerűen vizsgálják a növénybiotikus kölcsönhatásokban való részvételüket (Hamamouch et al., 2011). PR-1, PR-2, és PR-5 részt vesznek az SA-függő SAR-válaszban, míg PR-3 és PR-4 részt vesznek a JA-függő SAR válaszban (Thomma et al., 1998 Hamamouch és mtsai, 2011). A PR fehérjékkel kapcsolatos fontos szempont a biotikus és abiotikus stressz egyidejű elviselése (Ali et al., 2018). Ennek alátámasztására mind az öt 1000 bp-os upstream régiója PR származó gének A. thaliana bioinformatikailag elemezték, hogy meghatározzák a különféle környezeti stresszekhez kapcsolódó különböző motívumok jelenlétét. Érdekes módon az összes PR A gének több fényre érzékeny motívumot tartalmaztak (AE-box, GAP-box, GT-1 motívum, G-box, GATA-motívum, box-4 és chs-CMA2a). Fényre reagáló motívumok jelenléte a promóter régiójában PR Valószínűleg fényfüggő gének kötődését jelenti ezekhez a konzervált szekvenciákhoz (2. ábra). Ez az elképzelés önmagában is alátámasztja a biotikus stresszreakciók és a fényjelzési útvonalak közötti intenzív áthallás gondolatát.

2. ábra. A növényvédelem és a fényjelzés metszéspontja. Az 1000 bp-os upstream szekvenciája PR-1, PR-2, PR-3, PR-4, és PR-5 a TAIR10-ről (https://www.arabidopsis.org/) szerezték be. A motívumelemzést a PLACE adatbázis (https://www.dna.affrc.go.jp/PLACE/?action=newplace) és a PlantCARE adatbázis (http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/plantcare/) segítségével végeztük. html/). A motívumstruktúrákat az Illustrator for Biological sequences szoftverrel (http://ibs.biocuckoo.org/) rajzoltuk meg.

Végül nem zárható ki a fitohormonok szerepe a növényi biotikus védekezési válaszok szabályozásában. Az ETI és a PTI specifikus downstream jelátviteli útvonalakat indukál, amelyekben három fitohormon kulcsfontosságú, nevezetesen az SA, a JA és az etilén (ET). Az SA szabályozó útvonalai reagálnak a biotróf és hemi-biotróf patogén ágensekre. Hasonlóképpen, a JA és ET útvonalak reagálnak a nekrotróf ágensekre és a rágó kártevőkre (Bari és Jones, 2009 De Vleesschauwer et al., 2014). Az SA stimulálja a SAR útvonalat, elősegítve a kifejeződését PR gének, ami viszont toleranciát tesz a kórokozók széles körével szemben (Grant és Lamb, 2006 Fu és Dong, 2013 ఝám et al., 2018). A növényvédelem SA, JA és ET szabályozási útjai jelentős eltéréseket mutatnak, de átfedik egymást, hogy védelmet nyújtsanak a patogén ágensek ellen (Glazebrook, 2005 Ku et al., 2018). Ezenkívül az ABA, az auxin, a brassinoszteroidok (BR), a citokinin (CK), a gibberellinsav (GA) és a peptid hormonok szintén létfontosságúak a növények immunválaszának szabályozásában (Bari és Jones, 2009 Ku et al., 2018 Islam). et al., 2019 Chen et al., 2020). Az összes fitohormon közül a JA kritikus szerepet játszik a növény védekező rendszerének kiváltásában és más fitohormonális útvonalakkal való átbeszélésben, hogy serkentse a növényi immunválaszokat (Yang és mtsai, 2019).


30.8: Növényvédelmi mechanizmusok – Biológia

A növények kétféle ellenséggel néznek szembe: növényevőkkel és kórokozókkal. A növényevők mind a nagyok, mind a kicsik a növényeket táplálékként használják, és aktívan rágják őket. A kórokozók a betegségek kórokozói. Ezek a fertőző mikroorganizmusok, például gombák, baktériumok és fonálférgek a növényből élnek, és károsítják annak szöveteit. A növények különféle stratégiákat dolgoztak ki a támadók elkedvetlenítésére vagy megölésére.

A növények első védelmi vonala egy érintetlen és áthatolhatatlan gát. A kéreg és a viaszos kutikula védelmet nyújt a ragadozók ellen. A növényevők elleni egyéb adaptációk közé tartoznak a tövisek, amelyek módosított ágak, és a tüskék, amelyek módosított levelek. Fizikai károsodást okozva, kiütéseket és allergiás reakciókat váltanak ki, elriasztják az állatokat. A növény külső védelmét ronthatják a mechanikai sérülések, amelyek belépési pontot jelenthetnek a kórokozóknak. Ha az első védelmi vonalat megsértik, a növénynek másfajta védekezési mechanizmushoz kell folyamodnia, például toxinokhoz és enzimekhez.

A másodlagos metabolitok olyan vegyületek, amelyek nem közvetlenül a fotoszintézisből származnak, és nem szükségesek a légzéshez vagy a növények növekedéséhez és fejlődéséhez. Sok metabolit mérgező, és akár halálos is lehet az állatok számára, amelyek lenyelték őket. Egyes metabolitok alkaloidok, amelyek elriasztják a ragadozókat a káros szagú (mint például a menta és a zsálya illékony olajai) vagy a taszító ízű (például a kinin keserűsége) miatt. Más alkaloidok úgy hatnak a növényevőkre, hogy túlzott stimulációt okoznak (például a koffein), vagy az opioidokhoz kapcsolódó letargiát. Egyes vegyületek lenyelés után mérgezővé válnak. Például a manióka gyökérben lévő glikol-cianid csak lenyeléskor szabadít fel cianidot. A közel 500 millió embernek, aki táplálkozása a maniókára támaszkodik, biztosnak kell lennie abban, hogy evés előtt megfelelően feldolgozza a gyökeret.

A mechanikai sebzés és a ragadozó támadások aktiválják a védekezési és védelmi mechanizmusokat mind a sérült szövetben, mind a sérülés helyétől távolabbi helyeken. Egyes védekezési reakciók percek alatt, mások több órán belül jelentkeznek. A fertőzött és a környező sejtek elpusztulhatnak, megállítva ezzel a fertőzés terjedését.

A távolsági jelzések szisztémás reakciót váltanak ki, amelynek célja a ragadozó elriasztása. Mivel a szövetek károsodnak, a jázmonátok elősegíthetik a ragadozókra mérgező vegyületek szintézisét. A jázmonátok olyan illékony vegyületek szintézisét is kiváltják, amelyek vonzzák a parazitoidokat, amelyek olyan rovarok, amelyek fejlődési szakaszukat egy másik rovarban vagy rajta töltik, és végül megölik gazdájukat. A növény aktiválhatja a sérült szövetek leszívását, ha javíthatatlanul károsodik.


A gyorsítás megtöri a sejtek rezgés elleni védelmi mechanizmusait Anthemis gilanica Calli

A vibráció a természetben előforduló mechanikai igénybevétel, amely a növények számos biológiai vonatkozását érinti. Ebben a kutatásban a gyorsulás és a vibráció hatását vizsgálták néhány fiziológiai és biokémiai reakcióra. Anthemis gilanica in vitro. A kalluszokat levélből (LS) és gyökérszegmensből (RS) indukálták, és különböző frekvenciájú rezgésekre (0, 50 és 100 Hz) és gyorsulásokra (1, 2 és 4 g) alkalmazták. A. gilanica Calli 30 percig. Az eredmények azt mutatták, hogy a vibráció jelentősen növelte a relatív víztartalmat (RWC), a növekedési paramétereket, a fehérje- és prolintartalmat, az aszkorbát-peroxidáz (APX), a peroxidáz (POX) és a szuperoxid-diszmutáz (SOD) aktivitását, és csökkentette az összes szénhidrát, malondialdehid (MDA), H2O2 tartalom, valamint a polifenol-oxidáz (PPO) aktivitása mind az LS, mind az RS kalluszokban. Ezzel szemben a vibrált kallusz gyorsulásának növekedése csökkentette a növekedési paramétereket, az RWC-t, a fehérjetartalmat és a POX-aktivitást, és indukálta a prolin- és szénhidrát-felhalmozódást, az SOD-, az APX- és a PPO-aktivitásokat, összehasonlítva a csak vibrációval. Két kallusztípus eltérő reakcióit figyeltük meg, és a legnagyobb növekedést, fehérjetartalmat és membránstabilitást az LS kalluszokban figyeltük meg az RS kalluszokhoz képest. Azt találta, hogy a nagy gyorsulási amplitúdó fokozza a vibráció rezonancia hatását azáltal, hogy lipidperoxidációt és oxidatív stressz károsodást vált ki A. gilanica.

1. Bemutatkozás

A természetben élő növényeket különféle mechanikai ingerek motiválják, mint például rezgés, elektromágneses mező, hullámok, hangok stb. [1]. A mechanikai erők érzékelhetik a sejteket, és a citoszkeletonon keresztül eljuthatnak a sejtmagba, és számos sejttevékenységet [2] és a növények biológiai jellemzőit [3] befolyásolhatják. Például néhány borsófajban megnőtt a sejtosztódás elektroporációval történő androgenezis indukciója céljából [4]. Az új sejtfal irányát a mechanikai igénybevétel megváltoztatja [5]. Ezenkívül csökkent a hajtás hossza és vastagsága Capsella bursa-pastoris mechanikai igénybevétel alatt [6].

A vibráció egyfajta mechanikai igénybevétel, amely két kategóriába sorolható: szinuszos és véletlenszerű. A szinuszos vibrációt leginkább a biológiai vizsgálatokban használják [7, 8]. Az amplitúdó (általában gyorsulás vagy elmozdulás) és a frekvencia két paraméter a szinuszos rezgés meghatározásához. Az amplitúdó lehet állandó vagy változó. Ha gyorsulást használunk az amplitúdó meghatározására, mértékegysége általában

vagy méter per másodperc négyzetben (m/s 2 ). Az egyik egyenlő a föld gravitációja által keltett gyorsulással, és 9,8 m/s 2 [9]. Az utóbbi időben több figyelmet fordítottak a különböző frekvenciájú rezgések és gyorsulások biológiára gyakorolt ​​hatására. Azok a fizikai és biokémiai mechanizmusok, amelyek révén a sejtek érzékelik és reagálhatnak a rezgésekre, nagyrészt ismeretlenek. A különböző frekvenciájú és gyorsulású rezgések befolyásolhatják a sejtfolyadék viszkozitását, és a mátrix deformációját, a gravitációs erővel szembeni rezgőmozgást és a folyadék nyírófeszültségét idézhetik elő [10]. A sejtmembrán fluiditása rezgés hatására megváltozik, a növényi sejtekben különböző fiziológiai és biokémiai reakciók lépnek fel. Például a különböző frekvenciájú rezgések növekedést és rostok felhalmozódását idézték elő Gerbera jamesonii acrocarpous kallusz [11], másodlagos metabolit és oldható fehérjetartalom Camptotheca acuminata [12], sejtproliferáció [13] és antioxidáns enzimaktivitás Triticum aestivum palánta [14]. A reaktív oxigénfajták (ROS) tartalom fokozott felhalmozódása figyelhető meg a búzapalántákban [14], ill. Arabidopsis [15]. Ezenkívül a cukor, az ATP és a hormonok tartalma jelentősen megváltozik a vibráció hatására [16, 17].

Anthemis gilanica Bornm. A & Gauba az Asteraceae családba tartozó gyógynövény, és Irán endemikus növénye [18]. A citotoxikus aktivitás különböző Anthemisz fajok a rákos sejtvonalak ellen különböző természetes termékek, például szeszkviterpének laktonok, valamint antimikrobiális és gombaellenes hatású flavonoidok jelenlétének tulajdoníthatók [19–21]. Tehát, hozzáférés a konkrét feltételekhez A. gilanica sejtkultúra nagyobb növekedéssel és antioxidáns kapacitásának tanulmányozásával nagyon értékes. Ez idáig néhány tanulmány számolt be a különböző rezgési frekvenciák hatásáról a növények fiziológiai és biokémiai reakcióira [11, 14]. Azonban kevés információ áll rendelkezésre a vibráció és a gyorsulás vegyes hatásáról a növényi sejtekre (Uchida és Yamamoto, 2002). A gyorsulás nagysága sejtfolyadék nyírófeszültséget indukálhat [22], és befolyásolhatja a különböző sejtválaszokat rezgés hatására. A rezgés és a gyorsulás vegyes hatásának antioxidáns reakcióit korábban soha nem vizsgálták egyetlen fajon sem. Tehát megvizsgáltuk a vibráció és a gyorsulás vegyes hatását a sejtnövekedés indukciójára és az antioxidáns válaszokra. A. gilanica bőrkeményedés.

2. Anyagok és módszerek

2.1. Kalluszkultúra, vibrációs és gyorsító kezelések

A magvak A. gilanica az iráni Gilan tartományból, Rudsarból gyűjtötték össze. A magokat 70%-os (v/v) etanolban egy percig, majd 15%-os (v/v) NaOCl-ban 10 percig sterilizáltuk, végül steril desztillált vízzel háromszor mostuk, majd 1/2 MS táptalajon tenyésztettük. [23] 3% szacharózt és 7% agar-agart tartalmaz 25 ± 2°C-on, pH 5,7, 60% relatív páratartalom és 16 órás mesterséges fény (46 fényintenzitást adó fehér fénycsövek μmol m −2 s −1 ) követi a 8 órás sötét időszak. 4 hét tenyésztés után a 0,5-0,6 cm-es levél (LS) és gyökér (RS) szegmenseket 2,4-diklór-fenoxi-ecetsavval (2, 4-D, 0,5 mg L-1) kiegészített szilárd MS táptalajba helyeztük. ) és kinetin (KIN, 0,5 mg L −1 ) a kallusz indításához. Calli (kb. 0,3-0,4 g) azonos hormonösszetételű MS szilárd táptalajba tenyésztettük át. Ezután egy hét elteltével különböző frekvenciájú szinuszos rezgés (0, 50 és 100 Hz) különböző gyorsulásokkal (1, 2 és 4 g) Y A gyorsulási amplitúdókat és a rezgési frekvenciát egy SA-36 típusú teljesítményerősítőből, egy jelgenerátorból és egy DC-3200 típusú rezgésgerjesztőből álló elektromechanikus rázó segítségével állítottuk elő 30 percig, amint az 1. ábrán látható. , Kína. A programot egy vezérlő Swept Sine szoftverrel határoztuk meg. A kalluszokat három hétig azonos állapotú növesztőkamrában neveljük, majd biokémiai és fiziológiai elemzésre gyűjtjük.

2.2. Növekedés és relatív víztartalom (RWC)

A száraz tömeg kimutatására a mintákat 4 °C-ra helyeztük 72 órára, kezelésenként öt egyedi kalluszra. Az RWC tartalmat is a [24] szerint határoztuk meg.

2.3. Lipid-peroxidáció és H2O2 Szint

A lipidperoxidációt malondialdehid (MDA) tartalom alapján határoztuk meg [25] szerint. Hidrogén-peroxid (H2O2) tartalmát [26] mértük, és az abszorbanciát 390 nm-en olvastuk le.

2.4. Prolin és szénhidráttartalom

Az egyes minták prolintartalmát a [27] alapján határoztuk meg, és az abszorbanciát 520 nm-en rögzítettük. Minden minta prolintartalmát standard görbéből számítottuk ki. A szénhidráttartalom meghatározása [28] alapján történt.

2.5. Összes fehérje

A teljes fehérjetartalmat a [29] módszere alapján határoztuk meg. A minták abszorpcióját 595 nm-en mértük a fehérjetartalom standard görbéjének alkalmazásával, és mg g -1 FW-ben fejeztük ki. Standardként szarvasmarha szérumalbumint (BSA) használtunk.

2.6. Antioxidáns enzim vizsgálat
2.6.1. Szuperoxid-diszmutáz (SOD) aktivitás

A SOD aktivitását úgy becsültük meg, hogy figyelemmel kísértük a nitrokék tetrazólium (NBT) redukcióját gátló képességét 560 nm-en. A SOD izoenzimeit a [30] által leírt fotokémiai festési módszer alapján határoztuk meg. A különböző SOD izoformák szelektív gátlására a gélt KCN-be (3 mM, Cu/Zn-SOD inhibitor), majd 5 mM H-ba helyeztük.2O2 (Fe-SOD és Cu/Zn-SOD inhibitora) 20 percig [31].

2.6.2. Peroxidáz (POX) aktivitás

A fajlagos POX aktivitást [32] alapján becsülték meg. Az abszorbanciát 530 nm-en határoztuk meg. A POX aktivitást 1-ként határoztuk meg μmol benzidin oxidált percenként per mg fehérje (egység, mg −1 fehérje). A POX izoenzimek úgy jelentek meg, hogy a géleket acetát pufferbe (0,2 M, pH 4,8) helyezték, beleértve a hidrogént is.2O2 (3%) és benzidin (4%) metanolban (50%) szobahőmérsékleten a barna szín megjelenéséig [33].

2.6.3. Polifenol-oxidáz (PPO) aktivitás

A polifenol-oxidáz aktivitását [34] alapján becsültük meg. Az abszorbancia növekedését 430 nm-en regisztráltuk. A PPO-aktivitást percenkénti abszorbancia változásként mutattuk ki egy mg fehérjére vonatkoztatva (egység, mg-1 (fehérje)).

2.6.4. Aszkorbát-peroxidáz (APX) aktivitás

Az APX aktivitást az abszorbancia 290 nm-en történő csökkenése követésével határoztuk meg az aszkorbát oxidációja miatt [35] alapján.

2.7. Statisztikai analízis

A különböző kísérletekből származó adatokat egyutas varianciaanalízissel (ANOVA) elemeztük az SPSS (18-as verzió) segítségével, randomizált teljes blokktervezésben. Az adatok minden csoportban négy vagy öt ismétlés átlaga ± SE. Valamennyi adat elemzése céljából készült, és a kezelési átlagok közötti különbségek szignifikanciáját a legkisebb szignifikáns különbségek (LSD) teszttel vizsgáltuk.

3. Eredmények

3.1. A bőrkeményedés növekedése és a szövetek víztartalma

A különböző frekvenciájú rezgések és gyorsulások különböző reakciókat indukáltak a növekedési paraméterekben A. gilanica. A friss és száraz tömeg szignifikánsan nőtt mind az LS, mind az RS kalluszokban vibráció hatására, és a legnagyobb növekedést az LS-ben figyeltük meg, mint az RS kalluszokban (1. táblázat). Az 50 Hz-es rezgés 46,15%-kal, illetve 51,72%-os friss tömegnövekedést indukált az LS és RS kalluszokban a kontrollhoz képest. A vibrált kalluszokra történő gyorsítás csökkentette a növekedési paramétereket, dózisának növelése pedig tovább csökkentette a növekedést. 4 gyorsulásnál és 50 Hz-es rezgésnél a száraz tömeg 31,57%-os, illetve 29,54%-os csökkenése volt megfigyelhető az LS és RS kalluszokban a csak vibrációhoz képest. Az LS és RS kalluszok sárga színűek voltak a kontrollnál, és zöldek 50 Hz-es és 100 Hz-es vibrációs frekvenciákon három hét kezelés után. A gyorsulási szint növekedésével a kallusz halványsárgává és barnássá vált, különösen 4 g gyorsulásnál és 100 Hz-es frekvenciánál.

(LSD). LS, levélszegmensek RS, gyökérszegmensek.

Az RWC szignifikánsan megemelkedett a vibráció fokozásával (50 Hz és 100 Hz), és 19,55%-os és 27,23%-os RWC-indukciót határoztunk meg 50 Hz-es frekvencián LS-ben és RS-ben a kontrollhoz képest (1. táblázat). A gyorsulási szint növekedése csökkentette az RWC-t A. gilanica calli vibráció alatt. 4 g-os gyorsulásnál 50 Hz-es rezgés mellett az LS és az RS calli 48,06%-os, illetve 32,41%-os RWC-csökkenést mutattak a csak vibrációhoz képest.

3.2. Fehérjetartalom

A szinuszos vibráció és a gyorsulás jelentősen megváltoztatta a teljes fehérjetartalmat A. gilanica calli. 50 Hz és 100 Hz frekvencián a rezgés jelentősen megnövelte a fehérjetartalmat a kontrollhoz ( ) képest (1. táblázat). Az 50 Hz-es frekvencia 59,10%-os, illetve 69,62%-os fehérjetartalom-növekedést eredményezett az LS és RS kalluszokban a kontrollhoz képest. A gyorsulási szint 1 g-ról 4 g-ra emelése a rezgés hatására szignifikáns fehérjetartalmat csökkentett a kontrollhoz (1 g) képest, a minimális fehérjetartalmat pedig 4 g-nál határoztuk meg. A fehérjetartalom 38,57%-os és 29,19%-os csökkenése volt megfigyelhető 100 Hz-es rezgés mellett 4 g gyorsulással LS és RS kalluszokban, összehasonlítva a csak vibrációval.

3.3. Prolin és szénhidráttartalom

A rezgésfrekvencia emelkedésével a prolin felhalmozódás jelentős növekedését figyelték meg, a 100 Hz-es frekvencia pedig 41,30%-os, illetve RS kalluszban 50,33%-os prolintartalom növekedést mutatott a kontrollhoz képest ( ) (2(a) ábra). A gyorsulási szint növekedése több prolin felhalmozódást indukált, mint a vibráció önmagában A. gilanica. 100 Hz-es frekvencián és 4 g gyorsuláson az LS és RS calli prolintartalom 16,29%-os és 25,61%-os növekedést mutatott az önmagában mért vibrációhoz képest.

Az összes szénhidráttartalom jelentősen csökkent 50 Hz-es és 100 Hz-es frekvencián egyaránt A. gilanica calli. A vibráció az összes szénhidrát 21,11%-os és 13,48%-os csökkenését idézte elő 100 Hz-en az LS és RS kalluszokban. A gyorsulás és a vibráció vegyes hatása az összes szénhidrát szignifikáns növekedését okozta a kontrollhoz képest, és 50 Hz-en 30,56%-os és 27,88%-os összszénhidrát-növekedést figyeltek meg 4 g gyorsulással ( ) (2(b) ábra).

3.4. H2O2 és lipid-peroxidációs szintek

A vibráció jelentősen csökkentette a H-t2O2 tartalom be A. gilanica calli ( ), és az 50 Hz-es frekvencia a minimális H-t mutatta2O2 szinten (3. a) ábra). 50 Hz-es rezgésnél a H 19,04%-os és 23,07%-os csökkenése2O2 szint volt megfigyelhető LS és RS calliban a kontrollhoz képest. Ezzel szemben a gyorsulás és a rezgés vegyes hatása jelentősen megnövelte a H-t2O2 szinten, főleg RS calliban. A H 31,64%-os és 43,04%-os növekedése2O2 szintet figyeltek meg 100 Hz-en 2 g-os, illetve 4 g-os gyorsulással RS callusban, összehasonlítva a csak vibrációval.

Az MDA-tartalom a H2O2 szinten, és rezgés hatására csökkent a kontrollhoz képest (3(b) ábra). Az LS calli alacsonyabb MDA szintet jelzett, mint az RS calli, és ennek a paraméternek 26,22%-os és 18,03%-os csökkenése volt megfigyelhető az 50 Hz-es és 100 Hz-es frekvenciákon a kontrollhoz képest. A gyorsulás és a vibráció vegyes hatása szignifikánsan növelte az MDA szintet a kontrollhoz képest. Az RS calliban az MDA szint 36,61%-os és 84,15%-os növekedését figyelték meg 100 Hz-en 2 g-os, illetve 4 g-os gyorsulással, összehasonlítva a csak vibrációval.

3.5. Antioxidáns enzimaktivitások

Az antioxidáns enzimek, köztük a SOD, a POX, az APX és a PPO aktivitása gyorsulás és rezgés hatására az 5-6. ábrákon látható. A vibráció szignifikánsan indukálta az SOD aktivitást, és a maximális aktivitást 50 Hz-es frekvencián állapítottuk meg a kontrollhoz képest ( ) (4(a) ábra). A vibráció és a gyorsulás vegyes hatása erősen növelte az SOD aktivitást, különösen 4 g gyorsulásnál, összehasonlítva a vibrációval. 50 Hz-es frekvencián a gyorsulás (4 g) 42,94%-kal és 24,43%-kal növelte az SOD aktivitást LS-ben és RS-ben a vibrációhoz képest. Az SOD elektroforetikus profilja különböző SOD izoformákat mutatott (4(b) ábra). Két SOD izoformát figyeltek meg mind az LS, mind az RS kalluszokban: egy Mn-SOD izoformát és egy Cu/Zn-SOD izoformát. Az izoformákat a kontroll és más kezelt növényekben is kimutattuk, de a sávok intenzitása 4 g-os gyorsulásban nagyobb volt, különösen 100 Hz-en a kontrollhoz képest.

A POX aktivitása szignifikánsan megnőtt különböző rezgési frekvenciák mellett, és a 100 Hz-es frekvencia mutatta az optimális POX aktivitást (5(a) ábra). A POX aktivitás 34,84%-os és 16,86%-os növekedését figyelték meg 100 Hz-es frekvencián LS-ben és RS-ben a kontrollhoz képest. A POX aktivitás magasabb volt az RS calliban, mint az LS calliban. A gyorsulás és a vibráció vegyes hatása szignifikánsan csökkentette a POX aktivitást 2 g és 4 g gyorsulásnál. 100 Hz-es frekvencián a POX aktivitás 34,82%-kal, illetve 22,88%-kal csökkentette a POX-aktivitást 2 g-os, illetve 4 g-os gyorsulásnál az RS calliban, összehasonlítva a csak vibrációval. A POX elektroforetikus profilja négy izoformát tárt fel LS kalluszban és két izoformát RS kalluszban. 1-től 4-ig terjedő POX-okat figyeltek meg az LS kalluszokban (5(b) ábra). A POX1-et, POX2-t és POX3-at a kontroll és a vibrációs növényekben azonosítottuk gyorsulással vagy anélkül, de az említett sávok intenzitása 4 g-os gyorsulásnál kisebb volt a kontrollhoz képest. A POX4-et csak a kontroll alatt figyelték meg, és vibráció és gyorsulás hatására eltűnt. Az RS calliban minden vibrációs kezelésnél és kontrollnál POX1 és POX2 volt megfigyelhető, azonban a sávok intenzitása magasabb volt 50 Hz és 100 Hz frekvenciákon. A gyorsítás alkalmazása csökkentette a sávok intenzitását, különösen 4 g-os gyorsulásnál.

Az APX aktivitása szignifikánsan megemelkedett mind az LS, mind az RS callusokban A. gilanica ( ) (6(a) ábra), és a maximális aktivitást 50 Hz rezgési frekvencián határoztuk meg a kontrollhoz képest. A gyorsulás és a vibráció vegyes hatása több APX aktivitást növelt, mint a vibráció önmagában. Az 50 Hz-es frekvencia 4 g gyorsulással 46,34%-kal, illetve 58,33%-kal növelte az APX aktivitást LS és RS kalluszokban, összehasonlítva a vibrációval.

A PPO aktivitás rezgés és 1 g gyorsulás hatására szignifikánsan csökkent, a minimális aktivitást pedig 50 Hz frekvencián ( ) állapítottuk meg (6(b) ábra). A PPO aktivitás 54,16%-os és 57,14%-os csökkenése volt kimutatható 50 Hz-es frekvencián mind az LS, mind az RS callusokban a kontrollhoz képest. A gyorsulás és a vibráció vegyes hatása növelte a PPO aktivitást a vibrációhoz képest, különösen az RS kalluszokban, és 84,61%-os és 129,23%-os PPO-aktivitásnövekedést figyeltek meg 50 Hz-es frekvencián 2 g és 4 g gyorsulással összehasonlítva az önmagában végzett vibrációval. , illetve (6(b) ábra).

4. Megbeszélés

Ezt a vizsgálatot azért végezték, hogy megállapítsák a gyorsulás hatását a rezgéstűrő mechanizmusokra A. gilanica bőrkeményedés. A növekedési módosulás a növény legszembetűnőbb reakciója a stresszre, és a növekedési szint változik a növényfajok, genotípusok és szervek között. Ebben a kutatásban a vibráció jelentősen növelte a friss és száraz tömeget, az RWC-t és a fehérjetartalmat, a nagy gyorsulás pedig csökkentette ezeket a paramétereket a vibráció hatására. Kang és mtsai. [12] kimutatta, hogy a növekedés és a fehérjetartalom Camptotheca acuminata vibráció hatására javult a calli. Hassanpour et al. [36] is beszámolt a növekedés és az RWC-tartalom pozitív összefüggéséről vibráció hatására, ami összefüggésben lehet az ozmolitok felhalmozódásával [37]. Salami et al. [38] kimutatta, hogy a növekedés indukciója beindul Matricaria chamomilla A L. kallusz összefüggésbe hozható a fehérje, a prolin, a teljes fenoltartalom és az antioxidáns enzimaktivitás növekedésével. A mechanikai vibráció bizonyos jeleket indukál, mint például a citoplazmatikus Ca 2+ és a protein kinázok [39, 40], amelyek hatással lehetnek az antioxidáns rendszer indukciójával, a lipidperoxidáció csökkenésével, az ozmoregulációval, a sejtosztódással és a növekedéssel kapcsolatos génexpresszióra [2]. Az állati sejtekkel ellentétben nincs adat a növényi sejtek gyorsulásáról. Az oszteoblaszt sejtekben a nagyfrekvenciás (20 Hz) vibráció kis gyorsulással (0,05 g) fokozta a sejtproliferációt, és 60 Hz-en és 0,13 g-on metabolikus aktivitást indukált [13]. A csontképződést az alacsony gyorsulás is elősegíti [10]. A nagy gyorsulások általában nagyobb erőt okoznak, és eltolhatják a rezgés rezonanciafrekvenciáját [41]. Úgy tűnik, hogy a gyorsulási szint 1 g-ról 4 g-ra emelése növeli a sejtek rezgéseinek mechanikai rezonanciáját, valamint csökkenti a fehérjetartalmat és a sejtnövekedést. Másrészt a mechanikai igénybevétel miatti csökkent növekedés oka lehet a sejtek hormon hemosztázisának megzavarása [42, 43].

A prolin gyakori vegyület, amely különböző abiotikus stresszekre reagál [37, 44]. Az ozmoregulációban betöltött szerepük mellett a prolin kulcsszerepet játszik a szubcelluláris struktúrák stabilizálásában és a stressz alatti szabad gyökök megkötésében. Valójában a prolin felhalmozódása jelezheti a növények stressztűrő képességének szintjét [45, 46]. Ezenkívül a prolin és a ROS elősegítheti a Ca 2+ csatornák és a K + csatornák aktiválását mechanikai igénybevétel hatására [17]. Ebben a kutatásban a vibráció szignifikánsan növelte a prolin felhalmozódást, és a gyorsulási szint növekedésével ez a paraméter különösen az LS kalluszokban indukált (2(a) ábra). Ezek az eredmények azt sugallják, hogy a gyorsulás ozmotikus kiigazítási okként működhet, és befolyásolja az intracelluláris ozmotikus nyomást. Korábban dohányszuszpenziós sejtekben megnövekedett pirrolin-5-karboxilát-szintáz aktivitásról és ezt követő prolintartalomról számoltak be [37]. Úgy tűnik, hogy a nagyobb gyorsulás melletti vibráció nagyobb oxidatív stresszt válthat ki, mint a vibráció önmagában, és az ozmolit felhalmozódása összefüggésben lehet a stressztűrő képességgel A. gilanica calli.

A szénhidrátok stresszhelyzetben energiaforrásként szolgálnak, és szénvázat biztosítanak mind a katabolikus, mind az anabolikus reakciókhoz. Ezenkívül a szénhidrátok megőrzik a membrán- és fehérjeszerkezeteket, és megakadályozzák az oxidatív stressz okozta sérüléseket [47]. Rolland et al. [48] ​​kimutatta, hogy az oldható cukrok aktiválhatják a hormonális jelátvitel és a génexpresszió közötti áthallást a növényekben. Ebben a vizsgálatban a rezgés csökkentette a teljes szénhidráttartalmat 50 Hz-es és 100 Hz-es frekvenciákon, és a gyorsulási szint növekedésével a szénhidrát felhalmozódása nőtt a kontrollhoz képest (2(b) ábra). Megnövekedett szénhidráttartalomról számoltak be már az elején Dendranthema morifolium [49] és krizantém [50] mechanikai igénybevétel alatt. Úgy tűnik, hogy a szénhidrát mennyiségének növekedése a gyorsítás során szerepet játszhat a sejt oxidatív károsodással szembeni védelmében. Ezen túlmenően ez a megnövekedett kalluszterületből származhatott, amely fényelnyelést és fotoszintetikus sebességet indukált, következésképpen a teljes metabolittartalom indukciójához vezetett. Másrészt a szénhidráttartalom növelése segíti a A. gilanica calli, hogy jobban fenntartsák vízháztartásukat és növekedésüket.

A különböző abiotikus feszültségek több ROS képződéséhez vezetnek, beleértve az O-t is2 − , H2O2, és OH − növényekben [51, 52], és a sejtkárosodások olyan biomolekulák, mint például fehérjék, lipidek és DNS lebomlása formájában mutatkoznak meg, amelyek végül az oxidatív stresszben és a sejthalálban egyesülnek. Az MDA a lipidperoxidáció leggyakoribb biomarkere, amely meghatározza a sejtek oxidatív stresszét [53, 54]. Ebben a kutatásban H2O2 és az MDA szintek szignifikánsan csökkentek rezgés hatására, különösen 100 Hz-en mind az LS, mind az RS calliban, és a gyorsulási szint növekedésével az említett paraméterek nőttek az önmagában vett vibrációhoz képest (3. ábra). A csökkent MDA-szintről korábban ben értesítették Triticum aestivum [14] és Nicotiana tabacum vibráció alatt [37]. Az MDA-tartalom csökkentése rávilágíthat arra, hogy a vibráció csökkentheti az oxidatív károsodást és fenntarthatja a membrán stabilitását. A nagy gyorsulás növényi sejtmembrán károsodásra gyakorolt ​​hatásáról nincsenek adatok. Úgy tűnik, hogy a membrán stabilitásának csökkenése A. gilanica calli összefüggésbe hozható a magasabb ROS termeléssel és az azt követő oxidatív károsodással a nagy gyorsulási szint alatt.

A magasabb antioxidáns aktivitás pozitívan összefügg a sejtek stressztoleranciájának növekedésével [12, 14]. A ROS jelek számos különböző védekezési útvonalat aktiválnak, például antioxidáns enzimeket a sejtszervecskékben. A peroxiszómák ROS szabályozó enzimrendszereket tartalmaznak, beleértve a CAT-t, az aszkorbát-glutation ciklust és a SOD-t mind a peroxiszómális mátrixban, mind a membránban [55]. Az SOD kulcsfontosságú antioxidáns enzim a toxikus szuperoxid gyök szintjének molekuláris oxigénné és hidrogénné történő katalizálásában.2O2és más antioxidáns enzimek, mint például a CAT, a POX és az APX, kiegészítik a ROS elimináció folyamatát a H átalakításával2O2 vízbe és molekuláris oxigénbe [55, 56]. Ebben a vizsgálatban az SOD aktivitása rezgés hatására nőtt, és az SOD aktivitás folyamatosan indukált a gyorsulási szint növekedésével, különösen 4 g-nál (4(a) ábra). A Mn-SOD és a Cu/Zn-SOD sávintenzitása szintén nőtt 4 g-os gyorsulásnál (4(b) ábra). A megnövekedett SOD aktivitás hatékony rendszernek tekinthető a sejtszervecskék, például a kloroplasztiszok ROS elleni védelmében, és arról számoltak be. Actinidia chinensis Lapos patkó. [57], Triticum aestivum [14] és Mentha pulegium [58]. Hassanpour et al. [36] különböző SOD izoformákat jelenített meg, köztük Cu/Zn-SOD, Mn-SOD és Fe-SOD, amelyek felelősek az O-ért.2 − rezgés alatti öblítés. Úgy tűnik, hogy a gyorsulási szintek növekedése a vibrációval együtt nagyobb feszültséget okozott, mint a vibráció önmagában A. gilanica calli, és a sejteknek több SOD-aktivitásra van szükségük az O számára2 − gyökfogó.

A POX, APX és CAT a fő enzimek, amelyek felelősek a H2O2 scavenging abiotikus stressz alatt [59, 60]. Az antioxidáns enzimek fokozott aktivitása megvédheti a növényi sejteket az oxidatív károsodástól [61, 62]. Eredményeink azt mutatták, hogy a vibráció javította a POX és APX aktivitást mind az LS, mind az RS kalluszokban a kontrollhoz képest (5(a) és 6(a) ábra), ami azt jelzi, hogy az antioxidáns védekező rendszer képes megtartani a H-t.2O2 alacsony szinten, és javítja a kallusz növekedését. A gyorsulási szint növekedése az APX aktivitás növekedését és a POX aktivitás csökkenését okozta vibráció hatására (5(a) és 6(a) ábra). A POX1, 2 és 3 sávok intenzitása jelentősen csökkent a gyorsulási szint növekedésével, különösen 4 g-nál, és a POX4 is eltűnt a vibráció hatására (5(b) ábra). A csökkent POX-aktivitás és sávintenzitás azt mutathatja, hogy ennek az enzimnek alacsony a terhelése, vagy nagy gyorsulás mellett inaktiválódik, és a növekedéscsökkenés egyik okának tekinthető.

A polifenol-oxidázok (PPO-k) katalizálják egyes fenolok oxidációját chinonokká, és barna vagy fekete pigmenteket termelnek a növényi szövetekben. Kutatásunkban a PPO aktivitás jelentősen csökkent önmagában vibráció hatására, de a gyorsulási szint növekedése indukálta mind az LS, mind az RS kalluszokat (6(b) ábra). Eredményeinkkel ellentétben Wu és Lin [63] kimutatta, hogy az ultrahang vibráció jelentősen indukálta a PPO aktivitást és a polifenol termelést Panax ginzeng sejteket, és összefüggésbe hozható az enzimatikus barnulással és a membránpermeabilizációval. Úgy tűnik, hogy a gyorsítás maximalizálta az oxidatív stressz okozta károsodást, csökkentette a növekedést és indukálta a kalluszbarnulást A. gilanica calli PPO aktivitás indukálásával.

5. Következtetések

Még mindig korlátozott az ismerete, hogy a növényi sejtek milyen mechanizmusok révén változtatják meg védekező mechanizmusaikat a stressztűrés érdekében. A rezgés és gyorsulás effektív frekvenciájának, mint új kiváltó antioxidáns mechanizmusnak és növekedésnek az azonosítása azonban segíteni fogja ismereteinket ezen a területen. A gyorsulási szint növekedése csökkentette a növekedést és a fehérjetartalmat, valamint a kalluszszövet barnulását idézte elő, különösen 4 g-os gyorsulásnál RS kalluszokban. A prolin- és szénhidráttartalom, a lipid-peroxidáció és néhány oxidatív enzimaktivitás is indukálódott nagy gyorsulás mellett. Bár a vibráció effektív frekvenciája indukálhat bizonyos védekezési reakciókat, például antioxidáns enzimeket és ozmolit felhalmozódást a kalluszsejtekben, a nagy gyorsulás felerősítette a sejtszervecskékre kifejtett vibrációs rezonancia hatást az RWC csökkentésével és a sejt adaptív mechanizmusainak egyidejű megzavarásával a membrán indukciója révén. és oxidatív károsodás. A növekedés és a védekezési mechanizmusok indukálására azonban hatékony felgyorsítás létezik, amelyet a jövőben meg kell vizsgálni.

Adatok elérhetősége

A tanulmány megállapításainak alátámasztására felhasznált adatok kérésre elérhetők a megfelelő szerzőtől.

Összeférhetetlenség

A szerzők kijelentik, hogy nincs összeférhetetlenségük.

A szerzők közreműködései

Az SS részt vett a próbapadi kísérletekben, és hozzájárult az adatok elemzéséhez. V. N. és H. H. tervezte és biztosította a tanulmány átfogó felügyeletét, és megszervezte a cikket. Minden szerző elolvasta és jóváhagyta a cikk végső tervezetét.

Köszönetnyilvánítás

A szerzők köszönetet mondanak az Iráni Repülési Űrkutató Intézetnek a kutatási támogatásért.

Hivatkozások

  1. C. A. Mitchell: „A növények mechanikai igénybevételre adott válaszának legújabb eredményei: elmélet és alkalmazás” HortScience, vol. 31. sz. 1, 31–35., 1996. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  2. N. Wang, J. Butler és D.Ingber: „Mechanotransdukció a sejtfelszínen és a citoszkeletonon keresztül” Tudomány, vol. 260, sz. 5111, 1124–1127, 1993. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  3. J. Braam: „Érintkezés: növényi válaszok mechanikai ingerekre”, Az új fitológus, vol. 165. sz. 2, pp. 373–389, 2005. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  4. S. Ochatt, C. Pech, R. Grewal, C. Conreux, M. Lulsdorf és L. Jacas: „Az abiotikus stressz fokozza egyes hüvelyesek (Fabaceae) izolált mikrospóráiból származó androgenezist. Journal of Plant Physiology, vol. 166. sz. 12, 1314–1328, 2009. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  5. T. M. Lynch és P. M. Lintilhac: „Mechanikai jelek a növényfejlesztésben: új módszer az egysejtű vizsgálatokhoz” Fejlődésbiológia, vol. 181. sz. 2, pp. 246–256, 1997. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  6. K. Niklas, „A vibráció hatása a Capsella bursa-pastoris (Cruciferae) mechanikai tulajdonságaira és biomassza-elosztási mintázatára” A botanika évkönyvei, vol. 82. sz. 2, 147–156, 1998. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  7. A. Uchida és K. T. Yamamoto: „A mechanikai vibráció hatása a magok csírázására Arabidopsis thaliana (L.) Heynh, Növény- és sejtélettan, vol. 43. sz. 6, 647–651, 2002. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  8. C. H. Yu, S. B. Seob, S. R. Kangb, K. Kimc és T. K. Kwon: „A vibráció hatása az alsó végtag izomerő-kiegyensúlyozatlanságára multicontroll teljes test vibrációs platformon” Orvosbiológiai anyagok és tervezés, vol. 26. sz. 1, pp. S673–S683, 2015. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  9. L. Meirovich, A rezgések alapjai, McGraw-Hill, New York, NY, USA, nemzetközi kiadás, 2001.
  10. R. Garman, G. Gaudette, L.-R. Donahue, C. Rubin és S. Judex: „A súlyhordozás hiányában alkalmazott alacsony szintű gyorsítások fokozhatják a trabekuláris csontképződést” Ortopédiai Kutatási folyóirat, vol. 25, sz. 6, 732–740, 2007. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  11. W. Bochu, L. Xuefeng, L. Yiyao, D. Chuanren és A. Sakanishi: „A mechanikai vibráció hatásai a test mikroszerkezetére Gerbera jamesonii acrocarpous bőrkeményedés” Kolloidok és felületek B: Biointerfészek, vol. 23. sz. 1, 1–5. o., 2002. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  12. D. Kang, H. Zhang, Q. Zeng, X. Mo, Y. Wang és D. Yang, „Response of Camptotheca acuminata mechanikai rezgéssel stimulált kallusz” Acta Physiologiae Plantarum, vol. 33. sz. 3, 711–716. o., 2011. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  13. N. Rosenberg, M. Levy és M. Francis: „Kísérleti modell tenyésztett humán oszteoblaszt-szerű sejtek stimulálására nagyfrekvenciás vibrációval” Citotechnológia, vol. 39. sz. 3, pp. 125–130, 2002. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  14. Y.-P. Chen, Q. Liu, X.-Z. Yue, Z.-W. Meng és J. Liang: „Az ultrahangos vibrációs magvak jobb ellenállást mutattak a kadmiummal és az ólommal szemben a búzapalántákban” Környezettudományi és környezetszennyezési kutatás, vol. 20, sz. 7, pp. 4807–4816, 2013. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  15. L. Benikhlef, F. L’Haridon, E. Abou-Mansour et al., „Perception of soft mechanikus stress in in Arabidopsis A levelek aktiválják a betegségekkel szembeni ellenálló képességet” BMC növénybiológia, vol. 13, sz. 1. o. 133, 2013. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  16. R. H. Hassanien, T.-Z. Hou, Y.-F. Li és B.-M. Li: „A hanghullámok hatásának fejlődése a növényekben”, Journal of Integrative Agriculture, vol. 13, sz. 2, 335–348. o., 2014. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  17. R. C. Mishra, R. Ghosh és H. Bae: „Növényi akusztika: a növények hangjelzésére szolgáló hangmechanizmus keresésében”, Journal of Experimental Botany, vol. 67. sz. 15, 4483–4494, 2016. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  18. V. Mozaffarian, Iráni növénynevek szótára, Farhang Moaser, Teherán, Irán, 1996.
  19. F. Collu, L. Bonsignore, M. Casu, C. Floris, J. Gertsch és F. Cottiglia: „Új citotoxikus telített és telítetlen ciklohexanonok Anthemis maritima,” Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, vol. 18, sz. 5, 1559–1562, 2008. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  20. V. Saroglou, A. Karioti, A. Rancic et al., „Sesquiterpene lactones from Anthemis melanolepisand their antibakteriális és citotoxikus aktivitása. Farmakokinetikai profiljuk előrejelzése" Journal of Natural Products, vol. 73. sz. 2, 242–246, 2010. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  21. N. Bai, K. He, M. Roller et al., „Flavonoid glycosides from Microtea debilis valamint citotoxikus és gyulladáscsökkentő hatásaik” Fitoterápia, vol. 82. sz. 2, 168–172, 2011. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  22. G. Uzer, S. L. Manske, M. E. Chan és munkatársai: „A folyadék nyírófeszültségének elkülönítése a gyorsulástól a vibrációk során in vitro: a celluláris választ moduláló mechanikai jelek azonosítása” Sejt- és molekuláris biomérnökség, vol. 5, sz. 3, 266–276, 2012. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  23. T. Murashige és F. Skoog: „Átdolgozott tápközeg a gyors növekedéshez és a dohányszövettenyészetekkel végzett biológiai vizsgálatokhoz” Physiologia Plantarum, vol. 15, sz. 3, pp. 473–497, 1962. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  24. M. Pieczynski, W. Marczewski, J. Hennig és munkatársai: „A CBP80 gén expressziójának leszabályozása, mint stratégia a szárazságtűrő burgonya kialakításához” Plant Biotechnology Journal, vol. 11, sz. 4, 459–469, 2013. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  25. R. L. Heath és L. Packer: Fotoperoxidáció izolált kloroplasztiszokban, Biokémiai és biofizikai archívum, vol. 125. sz. 1, 189–198, 1968. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  26. V. Velikova, I. Yordanov és A. Edreva, „Oxidatív stressz és néhány antioxidáns rendszer savas esővel kezelt babnövényekben” Növénytudomány, vol. 151. sz. 1, 59–66. o., 2000. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  27. L. S. Bates, R. P. Waldren és I. D. Teare, „Rapid determination of free proline for water-stress studies”, Növény és talaj, vol. 39. sz. 1, 205–207, 1973. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  28. M. Dubois, K. A. Gilles, J. K. Hamilton, P. A. Rebers és F. Smith: Kolorimetriás módszer a cukrok és rokon anyagok meghatározására, Analitikai kémia, vol. 28. sz. 3, 350–356. o., 1956. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  29. M. M. Bradford: „Gyors és érzékeny módszer a fehérje mikrogramm mennyiségének meghatározására a fehérje-festék kötődés elvét alkalmazva” Analitikai biokémia, vol. 72. sz. 1-2, pp. 248–254, 1976. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  30. C. O. Beauchamp és I. Fridovich, „Isozymes of superoxide dismutase from wheat germ”, Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-fehérje szerkezete, vol. 317. sz. 1, 50–64., 1973. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  31. Z. Miszalski, I. Slesak, E. Niewiadomska, R. Baczek-Kwinta, U. Luttge és R. Ratajczak: „Subcelluláris lokalizáció és stresszválaszok szuperoxid-diszmutáz izoformák leveleiről a C3-CAM köztes halofitonban Mesembryanthemum crystallinum L" Növény, sejt és környezet, vol. 21. sz. 2, 169–179, 1998. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  32. B. Chance és A. C. Maehly, „Assay of catalates and peroxidase”, Enzimológiai módszerek, vol. 2, 764–775, 1955. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  33. L. C. Van Loon és J. L. M. C. Geelen: „A polifenol-oxidáz és a peroxidáz kapcsolata a tünetek kifejeződésével a dohányban var. „Samsun NN” dohánymozaikvírussal való fertőzés után” Acta Phytopathol Acad Sci Hung, vol. 6, pp. 9–20, 1971. Megtekintés: Google Scholar
  34. J. Raymond, N. Rakariyatham és J. L. Azanza, „A polifenoloxidáz tisztítása és néhány tulajdonságai napraforgómagból”, Fitokémia, vol. 34, sz. 4, pp. 927–931, 1993. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  35. Y. Nakano és K. Asada: „A hidrogén-peroxidot az aszkorbát-specifikus peroxidáz megköti a spenót kloroplasztiszokban” Növény- és sejtélettan, vol. 22, 867–880, 1981. Megtekintés: Google Scholar
  36. H. Hassanpour, V. Niknam és B. S. Haddadi: „A magas frekvenciájú vibráció javítja a kallusz növekedését az antioxidáns enzimek indukciója révén Hyoscyamus kurdicus,” Növényi sejt-, szövet- és szervkultúra (PCTOC), vol. 128. sz. 1, 231–241. o., 2017. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  37. Z. G. Li és M. Gong, „Mechanical stimulation-induced christing tolerance in tobacco-suspenziós tenyésztett sejtekben és kapcsolata a prolinnal” Orosz Növényfiziológiai Folyóirat, vol. 60, sz. 1, 149–154, 2013. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  38. S. Salami, H. Hassanpour és V. Niknam: „Növekedés indukciója és antioxidáns védelmi mechanizmusok Matricaria chamomilla L. kallusz vibráció által” In vitro sejt- és fejlődésbiológia-növény, vol. 56. sz. 5. o. 644, 2020. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  39. L. Bogre, W. Ligterink, I. Meskiene és munkatársai: „A sebzés egy specifikus MAP kináz útvonal gyors és átmeneti aktiválását idézi elő” A növényi sejt, vol. 9, 75–83., 1997. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  40. M. Piotrowski, H. Liss és E. W. Weiler: „Touch-induced protein phosphorylation in mechanosensitive indák Bryonia dioica Jacq" Journal of Plant Physiology, vol. 147. sz. 5, pp. 539–546, 1996. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  41. R. L. Filler: „A kvarckristály oszcillátorok gyorsulási érzékenysége: áttekintés” IEEE-tranzakciók az ultrahangon, a ferroelektromoson és a frekvenciaszabályozáson, vol. 35, sz. 3, pp. 297–305, 1988. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  42. N. L. Biddington: „A mechanikailag kiváltott stressz hatásai a növényekben? felülvizsgálat," Növénytermesztési Szabályozás, vol. 4, sz. 2, pp. 103–123, 1986. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  43. I. Potocka és J. Szymanowska-Pulka: „Növényi gyökerek morfológiai válaszai mechanikai igénybevételre”, A botanika évkönyvei, vol. 122. sz. 5, 711–723. o., 2018. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  44. M. S. Osman, A. A. Badawy, A. I. Osman és A. A. H. A. Latef: „A halofit kivonatának javító hatása Arthrocnemum macrostachyum a szójabab növekedési és biokémiai paramétereiről sóstressz alatt” Journal of Plant Growth Regulation, 2020. Megtekintés: Google Scholar
  45. L. Szabados és A. Savouré, „Proline: a multifunctional amino acid”, Trendek a növénytudományban, vol. 15, sz. 2, 89–97. o., 2010. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  46. S. Lehmann, D. Funck, L. Szabados és D. Rentsch, „Prolin metabolizmus és szállítás a növény fejlődésében”, Aminosavak, vol. 39. sz. 4, 949–962, 2010. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  47. M. M. AL-Rumaih és M. M. AL-Rumaih, „Két daturafaj fiziológiai reakciója unikonazol- és sóstresszre”, Journal of Food, Agriculture and Environment, vol. 5, 450–453. o., 2007. Megtekintés: Google Scholar
  48. F. Rolland, E. Baena-Gonzalez és J. Sheen: „Cukorérzékelés és jelzés a növényekben: konzervált és újszerű mechanizmusok”, Növénybiológia éves szemle, vol. 57. sz. 1, 675–709. o., 2006. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  49. H. C. Zhao, J. Wu, L. Zheng és munkatársai: „A hangstimuláció hatása a Dendranthema morifolium callus növekedésére”, Kolloidok és felületek B: Biointerfészek, vol. 29. sz. 2-3, pp. 143-147, 2003. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  50. J. Yi, W. Bochu, W. Xiujuan és munkatársai, „A hanghullám hatása a krizantém gyökereinek metabolizmusára”, Kolloidok és felületek B: Biointerfészek, vol. 29. sz. 2-3, pp. 115-118, 2003. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  51. S. K. Yadav: „Hidegstressz-tűrő mechanizmusok növényekben. Felülvizsgálat," Agronómia a fenntartható fejlődésért, vol. 30, sz. 3, pp. 515–527, 2010. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  52. A. A. H. A. Latef, M. F. A. Alhmad, M. Kordrostami, A.-B. A.-E. A. Baker és A. Zakir, „Inoculation with Azospirillum lipoferum vagy Azotobacter chroococcum fokozza a kukorica növekedését azáltal, hogy javítja a fiziológiai aktivitást sós körülmények között. Journal of Plant Growth Regulation, vol. 39, 1293–1306, 2020. Megtekintés: Google Tudós
  53. T. Demirel és I. Turkan, „Összehasonlító lipid-peroxidáció, antioxidáns védelmi rendszerek és prolintartalom két, sótoleranciában eltérő rizsfajta gyökerében”, Környezet- és Kísérleti Botanika, vol. 53, pp. 247–257, 2005. Megtekintés: Google Scholar
  54. A. A. H. A. Latef, A. Zaid, A.-B. A.-E. Abo-Baker, W. Salem és M. F. A. Alhmad: „A rézstressz enyhítése kukoricában inokulációval Paenibacillus polymyxa és Bacillus circulans,” Növények, vol. 9, sz. 11. o. 1513, 2020. Megtekintés: Google Scholar
  55. J. G. Scandalios: „Oxidatív stressz: antioxidáns génvédelmet kiváltó jelek molekuláris észlelése és átvitele” Brazilian Journal of Medical and Biological Research, vol. 38. sz. 7, pp. 995–1014, 2005. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  56. K. V. Chaitanya, D. Sundar, S. Masilamani és A. Ramachandra Reddy: „Változás a hőstressz által kiváltott antioxidáns enzimaktivitásokban három eperfafajta között” Növénytermesztési Szabályozás, vol. 36. sz. 2, pp. 175–180, 2002. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  57. Y. Xiaocheng, W. Bochu, D. Chuanren és D. Chuanyun: „A mechanikai vibráció fiziológiai hatása a kalluszra Actinidia chinensis lapos patkó," Chinese Journal of Applied and Environmental Biology, vol. 8, sz. 1, 36–40. o., 2002. Megtekintés: Google Scholar
  58. E. Ghalkhani, H. Hassanpour és V. Niknam: „A szinuszos vibráció enyhíti a sóterhelést azáltal, hogy indukálja az antioxidáns enzimeket és anatómiai változásokat Mentha pulegium (L.),” Acta Physiol Plant, vol. 42, 39–52. o., 2020. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  59. M. H. Dicko, H. Gruppen, A. S. Traore, A. G. Voragen és W. J. Van Berkel, „Fenolvegyületek és rokon enzimek, mint a cirok determinánsai élelmiszer-használatra” Biotechnológiai és Molekuláris Biológiai Szemle, vol. 1, sz. 1, 21–38., 2006. Megtekintés: Google Scholar
  60. A. A. H. A Latef, M. Kordrostami, A. Zakir, H. Zaki és O. M Saleh, „Eustress with H2O2 elősegíti a növények növekedését azáltal, hogy javítja a sóstressz toleranciáját két búzavultivar esetében.” Növények, vol. 8, sz. 9. o. 303, 2019. Megtekintés: Google Scholar
  61. K. Asada: „A víz-víz körforgás a kloroplasztiszokban: az aktív oxigén megkötése és a felesleges fotonok disszipációja” Növényélettani és növényi molekuláris biológia éves áttekintése, vol. 50, sz. 1, 601–639, 1999. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas
  62. A. A. H. A Latef, M. G. Mostofa, M. M. Rahman, I. B. Abdel-Farid és L. S. P. Tran: „Az élesztő- és sárgarépa-gyökerekből származó kivonatok javítják a kukorica teljesítményét tengervíz által kiváltott sóstresszben azáltal, hogy megváltoztatják a stresszes növények fizio-biokémiai jellemzőit” Journal of Plant Growth Regulation, vol. 38., 966–979. o., 2019. Megtekintés: Google Scholar
  63. J. Wu és L. Lin, „Ultrasound-induced stress responses of Panax ginzeng sejtek: enzimatikus barnulás és fenolok termelése A biotechnológia fejlődése, vol. 18, sz. 4, 862–866, 2002. Megtekintés: Kiadói webhely | Google ösztöndíjas

Szerzői jog

Copyright © 2021 Halimeh Hassanpour et al. Ez egy nyílt hozzáférésű cikk, amelyet a Creative Commons Attribution License alapján terjesztenek, és amely lehetővé teszi a korlátlan felhasználást, terjesztést és reprodukálást bármilyen médiában, feltéve, hogy az eredeti műre megfelelően hivatkoznak.


10 legfurcsább védelmi mechanizmus a természetben

Mindannyian tisztában vagyunk a biológiában a harc vagy menekülés elvével, ahol az állat egy fenyegetésre úgy reagál, hogy szembeszáll az ellenséggel vagy elmenekül előle. Van néhány lenyűgöző módja annak, ahogy a természet kezeli ezeket a fenyegetéseket. Ez a lista mutatja a tíz állatot (plusz egy bónusz bejegyzést), amelyek a legfurcsább védekezési mechanizmusokkal rendelkeznek.

Sok lény rendelkezik repülési képességgel, de ezt a tulajdonságot általában nem tulajdonítják a halaknak. A repülő halak képesek kiugrani a vízből és nagy távolságokat repülni vagy siklani. Ezt védekezési mechanizmusként használják a ragadozók elől való meneküléshez.

A repülő hal áramvonalas, torpedó alakú testtel rendelkezik, amely segít elegendő energiát nyerni ahhoz, hogy áttörje a víz felszínét. A vízből való kijutás érdekében a hal akár 60 kilométeres óránkénti sebességgel úszik. A halak és rsquos mellúszói nagy szárnyakká fejlődtek, amelyek lehetővé teszik a halak levegőben való feljutását. Miután kikerült a vízből, akár 200 métert is képes repülni, a farokúszóját egyfajta légcsavarként használja. 2008-ban Japánban egy repülő halat figyeltek meg, amint rekord 45 másodpercig siklott.

A Hagfish egy ősi organizmus, amely 300 millió éve létezik, és az egyetlen állat, amelynek koponyája és csigolyája nincs. Ha megzavarják, undorító, nyálkás anyagot űz ki a ragadozókból. Ahogy keveredik a vízzel, az iszap kitágul, és akár 5 gallon (20 liter) is keletkezhet. Ez elvonja a figyelmet, miközben a támadó megpróbál kiszabadulni a rendetlenségből. Ezenkívül csomót hoz létre a testében, és ez a nyálka mellett lehetővé teszi a Hagfish számára, hogy kiszabaduljon egy ragadozó karmai közül. A nyálka megfojthatja a halakat, mivel felhalmozódik a kopoltyúkban. A Hagfish köztudottan nyálkásítja a cápákat, amint azt a fenti videó is mutatja. Ugorjon 1,30 percre a legjobb reakció érdekében.

A Hagfish&rsquos iszapját alkotó apró szálak tízszer erősebbek, mint a nejlon, és ez nagyon érdekli a tudósokat, akik úgy vélik, hogy ruhák készítésére is használható.

A burgonyabogár furcsa módszert fejlesztett ki annak elkerülésére, hogy nagyobb rovarok megegyék. A lárvák saját ürülékükkel borítják be magukat. A trágya mérgező, és a kellemetlen szag elzárja a ragadozókat.

A bogár eszik a nadálytő növényből, és az általa termelt mérgező anyagokat ürülékében újrahasznosítja. Ezt a védelmet székletpajzsnak nevezik. Az ürülék a hasüregben lévő izomösszehúzódások sorozatán keresztül a bogarak hátára kerül, és idővel a pajzsot képezi.

Amikor jelentős fenyegetést észlel, a Boxer rák erőteljes ütést hajt végre a karmaira erősített tengeri kökörcsin segítségével. Úgy néznek ki, mint a pom-pom, de halálosak lehetnek más tengeri élőlényekre, és erős csípésük van. A rák meglóbálja a karmait, ha megzavarják, hogy elhárítsa a veszélyt.

Kölcsönös megegyezés van a két szervezettel, mivel mindketten részesülnek az elrendezésből. A boxerrák egy fantasztikus védekező mechanizmusra tesz szert, amely a legtöbb állatot megszégyenítené, a kökörcsin pedig mozgékony lesz, és több táplálékhoz jut. A rák szivacsokat és korallokat is használ a kökörcsin helyett.

A burgonyabogárhoz hasonlóan az eurázsiai roller&rsquos utódok is befedik magukat saját testnedvükbe, nehogy éhes állat táplálékává váljanak. Ezúttal azonban a hányás képezi a pajzsot. A hányással borított kismadarak borzalmasan néznek ki és szagolnak, így kevésbé valószínű, hogy megeszik őket. A szülők is megérzik a hányás szagát, és gyorsan visszarepülnek a fészekbe, hogy elhárítsák a fenyegetést, amely általában ragadozó madár vagy kígyó. Ez az egyetlen madár, aki a hányást használja kommunikációs formaként.

A természet és a legundorítóbb védekezési mechanizmus a tengeri uborka. Ha megzavarják, ragadós beleit és más szerveit kilöki a végbélnyílásból, amikor a támadó belegabalyodik. Ez elkápráztatja és elvonja az ellenség figyelmét. Egyes fajoknál a belek mérgezőek, és egy holothurin nevű mérgező vegyszert tartalmaznak. A tengeri uborka teste hevesen összehúzódik, hogy kinyomja a belsejét.

Úgy tűnik, hogy a lény nem törődik ezzel a folyamattal, és a szervek gyorsan helyreállnak. Körülbelül hat hétbe telik, mire a hiányzó testrészek regenerálódnak.

Ha a pulykakeselyűt egy éhes ragadozó közelíti meg, az a teljes gyomrát visszatorlaszolja. Ezt vagy ételfelajánlásként használják, vagy arra használják, hogy a ragadozókat elmeneküljenek. A keselyű hányása teljesen undorító, a szag pedig teljesen elriasztja a legtöbb ragadozót. A keselyű ezután gyorsabban tud elfutni, mivel sokkal könnyebb. Bár ekkor már sok ragadozó elment volna. Egyes éhező állatok valóban megeszik a hányást, még akkor is, ha az nagyon savas és megéghet. [http://vulturesociety.homestead.com/TVFacts.html]

Ez a polip az óceánokban 1900&ndash3200 láb (600&ndash1000 méter) mélységben található. A Japetella heathi polipnak alkalmazkodnia kellett ahhoz, hogy elkerülje kétféle halálos ragadozót – azokat, amelyek úgy vadásznak, hogy a fenti világosabb vizek által alkotott sziluetteket keresik, és azokat, amelyek saját fényüket használják a biolumineszcenciából. A sziluett kialakításának elkerülése érdekében a polip szinte teljesen átlátszó, kivéve a szemét és a beleit. Ezek azonban tükröződővé váltak, csökkentve az árnyékukat. Ez lehetővé teszi, hogy a fény áthaladjon a lényen, csökkentve annak láthatóságát a ragadozók számára.

Ez azonban hátrányt jelent a biolumineszcenciával rendelkező ragadozókkal, például a horgászhalakkal szemben, mivel a polip visszaverné a fényt, így a hal könnyen megtalálhatja a helyét. Hogy ne legyen táplálék a horgászhalak számára, amikor a polip érzékeli a fényüket, aktiválja a bőr pigmentjeit. Ezek a pigmentek lehetővé teszik, hogy a polip kevesebb mint egy másodperc alatt vörösre változtassa a színét, ami jelentősen csökkenti a fényvisszaverő képességét. Ez gyakorlatilag láthatatlanná teszi a polipot a horgászhalak és más fényszóróhalak számára. Amikor a fenyegetés elmúlt, és a fény már nincs jelen, a Japetella heathi újra átlátszóvá válik.

Egy korábbi listánkban bemutattunk egy békát, amely a bőrén keresztül is képes eltörni a csontjait. Az ibériai bordás gőte azonban ezt egy egészen más szintre emeli. Ez a lény az Ibériai-félszigeten és Marokkóban található. Ha veszélyben van, a gőte átnyomja bordáit a bőrön, ki a teste oldalán lévő gumókból. Ezek a bordák fegyverként szolgálnak a támadók kivédésére. A bőr megrepedése ellenére a folyamat nem okoz fájdalmat a gőtének.

Ennek érdekében a bordáit elmozdítja a gerinctől, szögüket akár ötven fokkal megnövelve. A bőr megnyúlik, és a csontok átszakadnak. Ugyanakkor a bőr pórusain keresztül mérgező anyag választódik ki. A tüskés bordák átszúrják a támadó bőrét, majd bejut a méreg. Ez akár halált is okozhat. A newt&rsquos védekezés nagyon hatékonynak bizonyul.

Bár az ibériai bordás gőtére nincs hatással védekezési mechanizmusa, ugyanez nem mondható el a malajziai felrobbanó hangyáról. A hangya úgy védi meg a kolóniát a támadóktól, hogy felrobbantja magát. Két nagy, mérgező vegyszerrel teli mirigy található a hangyák testében, és amikor megtámadják, hevesen összehúzza az izmait. Emiatt a folyadékkal teli mirigyek szétrobbannak, és a ragacsos, mérgező anyagot a célpontban szabadítják fel a fejből. Ez az anyag nem csak behálózza a támadókat, hanem rendkívüli irritációt és korróziót is okoz. Ez visszatartja a lényt, és képes megölni.


A gazdanövények kórokozókkal történő fertőzése a következő két lehetséges kimenetel egyikét eredményezi: betegség (kompatibilis kölcsönhatás) vagy rezisztencia (inkompatibilis kölcsönhatás). A rezisztenciaválaszok magukban foglalják a kórokozó felismerését, a jelátvitelt és több száz növényi gén összehangolt aktiválását. Kutatásunk hosszú távú célja a növényvédő gének azonosítása és a kórokozók elleni védekezésben betöltött szerepük elemzése.

A receptorszerű kinázok (RLK-k) részt vesznek a jelek észlelésében és a sejtfelszínen történő átvitelben. Ban ben Arabidopsis, az RLK-k egy nagy családot alkotnak, amely több mint 600 családtagból áll. E gének közül azonban nagyon kevés funkciója ismert. A projekt hosszú távú célja, hogy meghatározza az RLK-k szerepét a különféle növényi folyamatok szabályozásában azáltal, hogy azonosítja e gének downstream célpontjait.


30.8: Növényvédelmi mechanizmusok – Biológia

A legkisebb rovartól a legnagyobb emlősig a legtöbb állat növényt eszik. Ezeket az állatokat növényevőknek nevezik. Először azt gondolhatja, hogy a növények csak ott hevernek, és megeszik. Biztosan nem tudnak felkelni és elfutni! A növényeknek azonban számos védelmi eszköze van, amelyek segítenek túlélni őket.

A védekezés két típusa

  • Alkotó – A konstitutív védekezés az, amely mindig jelen van a növényben. A legtöbb növényvédelem konstitutív.
  • Indukált – Az indukált védekezés egy ideiglenes védekezés, amelynek célja a növény azon területe elleni védekezés, ahol megtámadták vagy megsérült.

Csakúgy, mint mi, a növények is elkaphatnak olyan betegségeket, amelyek megbetegíthetik és meghalhatnak. Annak érdekében, hogy a kórokozók és a kis baktériumok ne kerülhessenek be, a növényeknek merev sejtfaluk van. A leveleik külső oldalán viaszszerű kutikula is van, amely megvédi őket.

A növényeknek a rovarok ellen is védekezniük kell. Sok fa és bokor ágain és szárán vastag kéreg található, amely a rovarokat a szabadban tartja. A kéregnek sok rétege van, és a kéreg külseje halott és kemény. Ez megakadályozza, hogy a legelszántabb rovarok belefúródjanak a fa törzsébe.

Egyes növények tövist használnak, hogy megvédjék magukat attól, hogy nagyobb állatok megegyék. A tövis eléggé piszkálhatja és zavarhatja az állatot, hogy rávegye, hogy egy másik növényre költözzön. Néhány példa a tövisre a rózsabokor tövise és a kaktusz tüskéje. A kaktusztüskék bizonyos típusai különösen veszélyesek lehetnek, mivel a bőrhöz tapad, és nem könnyű eltávolítani őket.

A növényekben gyakran olyan vegyi anyagokat fejlesztenek ki, amelyek mérgező hatásúak, megbetegítve vagy akár meg is ölve az állatot. Idővel az állatok megtanulják, hogy ne egyék meg a mérgező növényeket. Néhány gyakori mérgező növény közé tartozik a nárciszhagyma, a mérges borostyán, a wisteria, a gyűszűvirág és a krizantém.

Néha a növények képesek észlelni, ha bizonyos rovarok támadják meg őket. Olyan vegyszereket bocsátanak ki, amelyek vonzzák a ragadozókat az állatokhoz, amelyek megtámadják.

Az egyik módja annak, hogy ne egyék meg, ha rossz ízű lesz. Sok növény vegyszereket használ, hogy keserű ízt adjon nekik. Ha egy jobb ízű növény van a közelben, akkor az állat továbbmegy.

Egyes növények valóban a rovarok ellen fordultak, és nem csak védekeznek ellenük, hanem megeszik őket. Az egyik példa a Vénusz légycsapda, amelynek csapdája úgy néz ki, mint a levelek. Ha egy légy vagy más rovar kerül a levelére, gyorsan bezárja a csapdát, majd enzimeket bocsát ki a rovar megemésztésére.


Nézd meg a videót: Az ATP-szintáz enzim (Lehet 2022).