Стійкість рослин до збудників як результат взаємодії генів
Loading...
Date
2024
Authors
Павлюк, Дарина
Терновська,Тамара
Антонюк, Максим
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Національний університет "Києво-Могилянська академія"
Abstract
Сучасна інформація щодо геноміки рослин та збудників їхніх захворювань і досягнення молекулярної біології дали змогу констатувати участь продуктів генів, білків, в організації складних молекулярних комплексів, які збираються для реалізації певної ознаки фенотипу. Ознака стійкість/чутливість рослини до певного біотичного чинника цікава ще й тим, що відбувається взаємодія не лише між генами одного організму, а й між генами організмів, які належать до різних царств живого. Стійкість рослин до патогенів може бути пасивною (забезпечується переважно ознаками морфології рослини) і активною. Активна стійкість формується внаслідок проникнення до рослини збудника або його елісіторів та ефекторів. Активний захист рослини на молекулярному рівні виражається в запуску МАРК-каскаду, накопиченні активних форм кисню, збільшенні потоку йонів кальцію до клітини. Активний захист може реалізовуватися на двох рівнях. Перший рівень, РТІ (PAMP Triggered Immunity), розвивається у відповідь на контакт рослини з широким спектром неадаптованих патогенів. Стійкість (імунітет), що при цьому формується, називають неспецифічною, або горизонтальною, або кількісною. Молекулярним інструментом ініціації захисних реакцій є рецептори PRR (Pattern Recognition Receptors). Адаптовані патогени здатні долати РТІ, надсилаючи в рослинні клітини ефектори. Це білкові молекули, функцією яких є створення всередині клітини умов, більш пермісивних для збудника. Ефектор може розпізнаватися специфічним рецептором рослини NLR (Nod-Like Receptors), і між ними відбувається комплементація. Є інші специфічні рослинні молекули, nonNLR, з іншим типом взаємодії білкових продуктів для розпізнавання. В обох випадках розвивається другий рівень захисту, ЕТІ (Effector Triggered Immunity). Перелік молекулярних процесів на другому рівні захисту не відрізняється від переліку першого рівня, проте процеси відбуваються більш інтенсивно і супроводжуються загибеллю вражених клітин. Це перешкоджає подальшому розповсюдженню збудника по рослині. Молекулярні події першого та другого рівнів захисту не є ізольованими. Взаємодію між ними із залученням продуктів рослинних генів і генів збудника описують моделі "zig-zag-zig", "invasion model", інтегрована модель айсберга. Взаємодію рослинних генів для розпізнання ефектора описують моделі "охоронець" і "вловлювач". Для ініціації захисної реакції рослинні рецептори, які можуть іноді диференціюватися на сенсори та хелпери, утворюють білкові комплекси, резистосоми.
Description
Modern information on the genomics of plants and plants’ pathogens as well the achievements of molecular biology have made it possible to state the participation of gene products, proteins, in the organization of molecular complexes that are assembled to implement a certain character of the phenotype. The character of plant "resistance/sensitivity" to a certain biotic factor is also interesting because there is an interaction not only between the genes of one organism, but between the genes of organisms that lie in different kingdoms of life.Plant resistance to pathogens can be passive (provided mainly by characters of plant morphology) and active. Active resistance is formed as a result of the penetration of the pathogen or its elicitors and effectors into the plant. Active protection of the plant at the molecular level is expressed in the launch of the MAPK cascade, the accumulation of reactive oxygen species, and an increase in the flow of calcium ions to the cell. Active protection can be implemented on two levels. The first level, RTI (PAMP Triggered Immunity), develops in response to plant contact with a wide range of non-adapted pathogens. The resistance (immunity) that is formed in this case is called non-specific, or horizontal, or quantitative. The molecular instrument for initiating the defensive reaction is the PRR (Pattern Recognition Receptors). Adapted pathogens are able to overcome RTI by sending effectors to plant cells. These are protein molecules whose function is to create conditions within the cell that are more permissive to the pathogen. The effector can be recognized by the plant’s specific NLR (Nod-Like Receptors), and complementation occurs between the two. There are other specific plant molecules, nonNLR, with a different type of protein product interaction for recognition. In both cases, the second level of protection, ETI (Effector Triggered Immunity), develops. The set of molecular processes that occur at the second level of protection does not differ from the set of the first level, but the processes occur more intensively and are accompanied by the death of the affected cells. This prevents the further spread of the pathogen throughout the plant. The molecular events of the first and second levels of protection are not isolated. The interaction between them involving the products of plant genes and pathogen genes is described by the "zig-zag-zig"-model, invasion model, and the integrated iceberg model. The interaction of plant genes for effector recognition is described by the "guard" and "decoy" models. To initiate a defensive reaction, plant receptors, which can sometimes differentiate into sensors and helpers, form protein complexes, resistosomes.
Keywords
стійкість рослин, рослинні гени стійкості, ефектори патогену, R-Avr взаємодія, резистосома, стаття, plant resistance, plant resistance genes, pathogen effectors, R-Avr interaction, resistosome
Citation
Павлюк Д. В. Стійкість рослин до збудників як результат взаємодії генів / Павлюк Д. В., Терновська Т. К., Антонюк М. З. // Наукові записки НаУКМА. Біологія і екологія. - 2024. - Т. 7. - С. 3-15. - https://doi.org/10.18523/2617-4529.2024.7.3-15