nauki ścisłe
Autor: Olga Orzyłowska-Śliwińska | dodano: 2012-08-09
Jak rośliny bronią się przed infekcjami bakteryjnymi?

Jak rośliny bronią się przed infekcjami bakteryjnymi? Przecież chyba nie mają układu odpornościowego?

Odpowiada dr n. biol. Olga Orzyłowska-Śliwińska

Kiedyś uważano, że rośliny są pozbawione mechanizmów, które chroniłyby je przed bakteriami i wirusami. Okazało się to nieprawdą. I chociaż rośliny nie mają układu odpornościowego takiego jak u człowieka, ich odpowiedź obronna przypomina odpowiedź odpornościową ludzkiego organizmu.

Wczesne reakcje obronne obejmują zmiany w przepuszczalności błony komórkowej rośliny. Z komórek wyciekają jony chlorkowe i potasowe, a wnikają do nich jony wodorowe i wapniowe. Prowadzi to do wzmożonej syntezy m.in. nadtlenku wodoru mającego toksyczne działanie. Przypomina to wybuch tlenowy w neutrofilach człowieka, będący ważną częścią odpowiedzi nieswoistej (wrodzonej, skutecznej w zwalczaniu większości mikroorganizmów bez względu na różnice w ich strukturze). Podczas niego pojawiają się tzw. reaktywne formy tlenu (reaktywne molekuły zawierające tlen), w tym właśnie nadtlenek wodoru. Powstające w roślinie reaktywne formy tlenu ograniczają rozprzestrzenianie się bakterii. Unieruchamiają bowiem w ścianach komórkowych białka strukturalne bogate w glicynę i serynę (ulegają one usieciowaniu), co prowadzi do wzmocnienia ścian i spowolnienia penetracji tkanek roślinnych przez patogeny.

Bardzo często dochodzi do uruchomienia reakcji nadwrażliwości, która jest swoista dla jednego lub kilku spokrewnionych patogenów. Obecne w komórkach roślinnych białka R (resistance – odporność) rozpoznają wstrzyknięte do nich białka bakteryjne. Ich związanie się wywołuje kaskadę sygnałów prowadzących ostatecznie do programowanej śmierci (apoptozy) tych komórek roślinnych, które znajdują się w pobliżu miejsca, gdzie wtargnęły patogeny. Powstaje suchy, martwy region, a to ogranicza namnażanie się bakterii. Nie mają one wtedy dostępu do substratów pokarmowych pochodzących z żywych komórek. Zostają „uwięzione” w martwej tkance. Rozprzestrzenianie się infekcji zostaje zahamowane na czas potrzebny roślinie do uruchomienia innych mechanizmów obronnych. Reakcja, w której biorą udział białka R, jest analogiczna do reakcji swoistej (nabytej) organizmu człowieka, tyle że w tym drugim przypadku w rozpoznawaniu antygenu, prezentowanego przez makrofagi, biorą udział receptory limfocytów T. W limfocytach dochodzi wtedy do indukcji aktywności cytotoksycznej. Stymulacji ulegają też inne komórki układu odpornościowego.

Sygnały o zaatakowaniu rośliny przez patogeny zostają przekazane do tkanek otaczających miejsce zakażenia – jest to tzw. nabyta odporność lokalna – a potem dalej. Dochodzi do tego za pośrednictwem kwasu salicylowego, jasmonowego i etylenu. Reakcja nadwrażliwości pojawia się nie tylko w przypadku infekcji bakteryjnej, lecz także wtedy, gdy roślinę zaatakują niektóre wirusy i grzyby. W zależności od typu atakującego mikroorganizmu przybiera ona różne formy.

Po kontakcie z patogenem roślina staje się odporna na następne infekcje danym patogenem i jemu pokrewnymi. Zespół prowadzących do tego reakcji nazwano nabytą odpornością systemiczną (SAR – systemic acquired resistance), ponieważ dotyczy ona już całej rośliny, a nie jedynie tkanek bezpośrednio zaatakowanych przez patogen. SAR rozwija się po kilku godzinach lub dniach. Zostaje zainicjowana przez różne szlaki metaboliczne indukowane przez różne wywoływacze, tzw. elicytory. Sygnałami uruchamiającymi SAR mogą być produkty degradacji ściany komórkowej rośliny (oligogalakturonidy) i patogenu (ksylanaza i galakturonaza) oraz specyficzne białka awirulencji. Te ostatnie mają pochodzenie bakteryjne i są rozpoznawane przez roślinne czynniki R. Umożliwiają one patogenom zakażanie komórek roślinnych. Jeśli nie zostaną rozpoznane przez roślinę, bakterie rozprzestrzeniają się w niej i wywołują poważne infekcje układowe. Niestety, w materiale genetycznym bakterii dochodzi do mutacji, co sprawia, że białka awirulencji nowego typu przestają być rozpoznawane przez roślinne białka R. Rośliny jednak bronią się na różne sposoby. Wytwarzają m.in. fitoaleksyny (ich stężenie wzrasta, gdy pojawią się czynniki stresowe – patogen, zbyt niska temperatura, zranienie), strukturalne bariery (warstwę korka, ligninę albo „zatyczki” kalozowe w tkankach przewodzących) oraz enzymy degradujące ściany komórkowe (chitynazy, proteazy).

Więcej w miesięczniku „Świat Nauki" nr 11/2011 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
11/2017
10/2017 - specjalny
Kalendarium
Listopad
19
W 1912 r. urodził się George Emil Palade, amerykański cytolog, laureat Nagrody Nobla.
Warto przeczytać
Zmyl trop to użyteczna, ale i pełna powabu oraz przekonująca, kieszonkowa esencja wszystkiego, co chcielibyście wiedzieć o obronie przed inwigilacją.

Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Olga Orzyłowska-Śliwińska | dodano: 2012-08-09
Jak rośliny bronią się przed infekcjami bakteryjnymi?

Jak rośliny bronią się przed infekcjami bakteryjnymi? Przecież chyba nie mają układu odpornościowego?

Odpowiada dr n. biol. Olga Orzyłowska-Śliwińska

Kiedyś uważano, że rośliny są pozbawione mechanizmów, które chroniłyby je przed bakteriami i wirusami. Okazało się to nieprawdą. I chociaż rośliny nie mają układu odpornościowego takiego jak u człowieka, ich odpowiedź obronna przypomina odpowiedź odpornościową ludzkiego organizmu.

Wczesne reakcje obronne obejmują zmiany w przepuszczalności błony komórkowej rośliny. Z komórek wyciekają jony chlorkowe i potasowe, a wnikają do nich jony wodorowe i wapniowe. Prowadzi to do wzmożonej syntezy m.in. nadtlenku wodoru mającego toksyczne działanie. Przypomina to wybuch tlenowy w neutrofilach człowieka, będący ważną częścią odpowiedzi nieswoistej (wrodzonej, skutecznej w zwalczaniu większości mikroorganizmów bez względu na różnice w ich strukturze). Podczas niego pojawiają się tzw. reaktywne formy tlenu (reaktywne molekuły zawierające tlen), w tym właśnie nadtlenek wodoru. Powstające w roślinie reaktywne formy tlenu ograniczają rozprzestrzenianie się bakterii. Unieruchamiają bowiem w ścianach komórkowych białka strukturalne bogate w glicynę i serynę (ulegają one usieciowaniu), co prowadzi do wzmocnienia ścian i spowolnienia penetracji tkanek roślinnych przez patogeny.

Bardzo często dochodzi do uruchomienia reakcji nadwrażliwości, która jest swoista dla jednego lub kilku spokrewnionych patogenów. Obecne w komórkach roślinnych białka R (resistance – odporność) rozpoznają wstrzyknięte do nich białka bakteryjne. Ich związanie się wywołuje kaskadę sygnałów prowadzących ostatecznie do programowanej śmierci (apoptozy) tych komórek roślinnych, które znajdują się w pobliżu miejsca, gdzie wtargnęły patogeny. Powstaje suchy, martwy region, a to ogranicza namnażanie się bakterii. Nie mają one wtedy dostępu do substratów pokarmowych pochodzących z żywych komórek. Zostają „uwięzione” w martwej tkance. Rozprzestrzenianie się infekcji zostaje zahamowane na czas potrzebny roślinie do uruchomienia innych mechanizmów obronnych. Reakcja, w której biorą udział białka R, jest analogiczna do reakcji swoistej (nabytej) organizmu człowieka, tyle że w tym drugim przypadku w rozpoznawaniu antygenu, prezentowanego przez makrofagi, biorą udział receptory limfocytów T. W limfocytach dochodzi wtedy do indukcji aktywności cytotoksycznej. Stymulacji ulegają też inne komórki układu odpornościowego.

Sygnały o zaatakowaniu rośliny przez patogeny zostają przekazane do tkanek otaczających miejsce zakażenia – jest to tzw. nabyta odporność lokalna – a potem dalej. Dochodzi do tego za pośrednictwem kwasu salicylowego, jasmonowego i etylenu. Reakcja nadwrażliwości pojawia się nie tylko w przypadku infekcji bakteryjnej, lecz także wtedy, gdy roślinę zaatakują niektóre wirusy i grzyby. W zależności od typu atakującego mikroorganizmu przybiera ona różne formy.

Po kontakcie z patogenem roślina staje się odporna na następne infekcje danym patogenem i jemu pokrewnymi. Zespół prowadzących do tego reakcji nazwano nabytą odpornością systemiczną (SAR – systemic acquired resistance), ponieważ dotyczy ona już całej rośliny, a nie jedynie tkanek bezpośrednio zaatakowanych przez patogen. SAR rozwija się po kilku godzinach lub dniach. Zostaje zainicjowana przez różne szlaki metaboliczne indukowane przez różne wywoływacze, tzw. elicytory. Sygnałami uruchamiającymi SAR mogą być produkty degradacji ściany komórkowej rośliny (oligogalakturonidy) i patogenu (ksylanaza i galakturonaza) oraz specyficzne białka awirulencji. Te ostatnie mają pochodzenie bakteryjne i są rozpoznawane przez roślinne czynniki R. Umożliwiają one patogenom zakażanie komórek roślinnych. Jeśli nie zostaną rozpoznane przez roślinę, bakterie rozprzestrzeniają się w niej i wywołują poważne infekcje układowe. Niestety, w materiale genetycznym bakterii dochodzi do mutacji, co sprawia, że białka awirulencji nowego typu przestają być rozpoznawane przez roślinne białka R. Rośliny jednak bronią się na różne sposoby. Wytwarzają m.in. fitoaleksyny (ich stężenie wzrasta, gdy pojawią się czynniki stresowe – patogen, zbyt niska temperatura, zranienie), strukturalne bariery (warstwę korka, ligninę albo „zatyczki” kalozowe w tkankach przewodzących) oraz enzymy degradujące ściany komórkowe (chitynazy, proteazy).