Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

16.7: Інші сигнальні молекули

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    6965

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Цілі навчання
    • Визначте кілька сигнальних молекул за межами п'яти основних рослинних гормонів і опишіть їх вплив.
    • Розрізняють гіперчутливу відповідь і системну набуту відповідь.
    • Поясніть механізми, за допомогою яких сигнальні сполуки допомагають у захисті рослин від патогенів та травоїдних тварин.

    Недавні дослідження виявили ряд сполук, які також впливають на розвиток рослин. Їхні ролі менш зрозумілі, ніж наслідки основних гормонів, описаних досі.

    Брассиностероїди

    Брассиностероїди (рис.\(\PageIndex{1}\)) синтезуються насамперед в молодих тканині, важливі для багатьох розвиваючих і фізіологічних процесів. Насправді багато джерел вважають їх шостими основними рослинними гормонами. На відміну від гормонів, обговорюваних раніше, брассиностероїди не подорожують далеко від місця їх синтезу. Сигнали між цими сполуками та іншими гормонами, зокрема ауксином і ГАЗ, підсилюють їх фізіологічну дію. Верхівкове домінування, проростання насіння, гравітропізм, бічне утворення коренів, диференціація клітин в судинній тканині, стійкість до заморожування - все це позитивно впливають брассиностероїди. Ріст коренів і падіння плодів гальмуються стероїдами.

    Структурна формула брассиностероїда брассиноліду, який складається з декількох сплавлених вуглецевих кілець
    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Брассинолід, приклад брассиностероїда. Зображення Wostr (суспільне надбання).

    Система в

    Systemin, названий за те, що він розподіляється системно (всюди) в організмі рослини при виробництві, являє собою короткий поліпептид, який активує реакції рослин на рани травоїдних тварин (тварин, які харчуються частинами рослин). Він змушує рослину виробляти жасмонову кислоту (див. Нижче).

    Жасмонати

    Жасмонати відіграють головну роль у захисних реакціях на травоїдну (рис.\(\PageIndex{2}\)). Їх рівень підвищується, коли рослина поранена травоїдною твариною, що призводить до збільшення токсичних вторинних метаболітів. Наприклад, жасмонова кислота (рис.\(\PageIndex{3}\)) також індукує транскрипцію інгібіторів протеази. Інгібітори протеази як поганий смак, так і запобігають розщепленню білків в кишечнику травоїдних тварин, тим самим роблячи комаха хворим і стримуючи подальшу травоїдність. Жасмонати також сприяють виробленню летючих сполук, які залучають природних ворогів травоїдних тварин. Пережовування рослин томатів гусеницями призводить до підвищення рівня жасмонової кислоти, що в свою чергу запускає виділення летких сполук, що приваблюють хижаків шкідника. Жасмонати також викликають синтез летючих сполук, які залучають паразитоїдів, які є комахами, які проводять стадії розвитку в або на іншій комасі, і врешті-решт вбивають свого господаря.

    Тютюновий рогач на рослинності
    Малюнок\(\PageIndex{2}\): Жасмонова кислота опосередковує захист рослин проти травоїдних тварин, таких як цей тютюновий роговик (Manduca sexta). Зображення Скотта Нельсона (суспільне надбання).
    Структурна формула жасмонової кислоти, жасмонат. Він має п'ятивуглецеве кільце з кетоновою групою (C = O) і кілька бічних ланцюгів.
    Малюнок\(\PageIndex{3}\): Хімічна структура жасмонової кислоти. Зображення Minutemen (суспільне надбання).

    Жасмонати також працюють з systemin, щоб опосередкувати реакції на посуху, пошкодження приземним озоном та ультрафіолетовим світлом.

    Саліцилова кислота

    Саліцилова кислота нагадує аспірин (рис.\(\PageIndex{4}\)) і важлива для захисту рослин. Він ініціює системну (весь організм) відповідь, яка називається системною набутою відповіддю (SAR) як відповідь на зараження паразитами або патогенами. Коли паразит або збудник заражає клітину, виникає специфічна, локалізована відповідь, яка називається гіперчутливою відповіддю (ЧСС). Після цієї дуже локалізованої відповіді рослина ініціює системну (весь організм) відповідь, яка називається системною набутою відповіддю (SAR). Саліцилова кислота виробляється і перетворюється в метилсаліцилат (рис.\(\PageIndex{4}\)), що індукує SAR у відповідь на HR. SAR активує транскрипцію генів загальної «патогенези-резистентності», які не є патоген-специфічними (на відміну від гіперчутливої відповіді), але служать загальним захистом від патогенної інфекції. SAR протікає повільніше, ніж гіперчутливий відповідь, а також відрізняється тим, що він є системним, а не локалізованим до місця зараження.

    Структурна формула саліцилової кислоти (зліва) і аспірину (праворуч)
    Хімічна структура метилсаліцилату
    Малюнок\(\PageIndex{4}\): Саліцилова кислота (зліва) нагадує аспірин, або ацетилсаліцилову кислоту (праворуч). В ацетилсаліциловій кислоті ацетильна група (COCH 3) замінила водень в гідроксильній групі (ОН) саліцилової кислоти. Метилсаліцилат (дно) має схожу структуру з саліциловою кислотою, але метильна група (СН 3) замінила водень в карбоксильній групі (СООН). Ліве зображення Fvasconcellos (суспільне надбання), зображення праворуч Benjah-BMM27 (суспільне надбання), а нижнє зображення Емельдіра (суспільне надбання).

    Подібно до жасмонової кислоти, саліцилова кислота може опосередковувати захист від травоїдних комах. Він безпосередньо токсичний для деяких травоїдних тварин. Крім того, у відповідь на травоїдну, саліцилова кислота може бути перетворена в метилсаліцилат, який виділяється у вигляді газу. Це летюча сполука може залучати природних хижаків і паразитів травоїдних тварин.

    Деякі рослини, такі як капуста скунса (рис.\(\PageIndex{5}\)) та ямс слона, пристосовані до цвітіння, поки сніг все ще покриває землю. Саліцилова кислота опосередковує їх здатність виробляти тепло, щоб танути сніг навколо них. Такі рослини, таким чином, називають термогенними («виробляють тепло»).

    Скунська капуста (Symplocarpus foetidus) спливає, тануючи навколо неї сніг.
    Малюнок\(\PageIndex{5}\): Скунка-капуста (Symplocarpus foetidus) - термогенна рослина, що виробляє тепло, яке тане навколишній її сніг. Цей процес опосередкований саліциловою кислотою. Зображення Джона Вінкельмана (CC-BY).

    Олігосахарини

    Олігосахарини - це короткі ланцюги простих цукрів, які відіграють роль у захисті рослин від бактеріальних та грибкових інфекцій. Вони діють локально в місці травми, а також можуть транспортуватися в інші тканини.

    Стриголактони

    Стриголактони (рис.\(\PageIndex{6}\)) сприяють проростанню насіння у деяких видів і гальмують бічний верхівковий розвиток при відсутності ауксинів. Стриголактони також відіграють певну роль у встановленні мікоризи, взаємної асоціації коренів рослин та грибів.

    Структурна формула (+) -стрігола, стриголактону. Він містить кілька вуглецевих кілець.
    Малюнок\(\PageIndex{6}\): Хімічна структура (+) -стрігола, стриголактону.

    Флоріген

    Флоріген - системний сигнал, який ініціює цвітіння. Він також бере участь у формуванні накопичувальних органів і сприяє архітектурі рослин. Він синтезується в листі і транспортується до пагону верхівкової меристеми (SAM), де сприяє цвітінню у відповідь на денні сигнали. На молекулярному рівні флоріген представлений у вигляді білкового продукту, кодованого геном FLOCURING LOCUS T (FT), який високо зберігається (відбувається/має подібну генетичну послідовність в) у квітучих рослин.

    Florigen вважається однією з важливих цілей для поліпшення сільськогосподарських культур. Регулювання часу цвітіння є важливою мішенню для селекції рослин, оскільки контроль цвітіння до сприятливого часу забезпечує успішне виробництво зерна в даній зоні посіву. Цвітіння в несприятливі сезони викликає втрату врожаю через недостатнє зростання фотосинтезирующих органів або поганої родючості внаслідок теплового або холодного стресу при розмноженні. Таким чином, розуміння функції флорігену може сприяти новим методам селекції в сільськогосподарських культурах для отримання сортів, які можуть розпочати свою репродуктивну стадію в оптимальні сезони.

    Додаткове читання

    Фільгейрас, К., Мартінс, А.Д., Перейра, Р.В., і Віллетт, Д.С. (2019). Екологія сигналізації саліцилової кислоти: первинні, вторинні та третинні ефекти із застосуванням у сільському господарстві. Міжнародний журнал молекулярних наук, 20 (23), 5851. https://doi.org/10.3390/ijms20235851

    Атрибуції

    Куратор і автор Меліса Ха з наступних джерел: