Mechanizmy odporności roślin na patogeny

Typy reakcji obronnych

Odporność gen-na-gen Reakcja nadwrażliwości (hypersensitivity

response) Systemiczna odporność nabyta (SAR -

systemic aequired resistance) Transdukcja sygnałów (signal transduc-

tion)

Odporność gen-na-gen

Ta reakcja odpornościowa występuje wtedy, gdy patogen posiadający gen awirulencji Avr zaatakuje roślinę posiadającą gen odporności R.

Patogen może posiadać kilka genów Avr, tak jak roślina może posiadać kilka genów R. Geny R sterują reakcjami obronnymi.

W ramach tej reakcji może nastąpić wybuch tlenowy, synteza białek PR, fitoaleksyn, ligniny itp.

Przykłady genów Avr i R

Pomidor Pto - Pseudomonas syringae avrPto

Ekspresja - kinaza białkowa Pomidor Cf-9 - Cladosporium fulvum Avr9 Ekspresja - białka bogate w leucynę (LRR -

leucine reach repeat) Kukurydza Hm1 - Cochliobolus

carbonum ? Ekspresja - reduktaza toksyny

Co kodują geny R?

o Enzymy (kinazy)o Receptory kinazo Białka bogate w leucynę (LRR -

lecine-rich repeatso Sekwencje aminokwasów podobne

do miejsc wiązania nukleotydów np. ATP, GTP (NBS - nucleotide binding sites), leucyny (LZ - leucine zippers)

Na czym polega aktywacja białka?

Aktywacja receptora kinaz

Domeny

HR - zaprogramowana śmierć komórki (nadwrażliwość komórek)

Oksydaza NADPH

O2 O2• —

SODH2O2

OH2• OH•

Peroksydacja lipidów błonowych

Lipoksygenaza

LignifikacjaJ

Ucieczka jonów

Reakcja nadwrażliwości

Apoptoza

Objawy nekrozy na liściach jęczmienia porażonego przez grzyba Bipolaris sorokiniana (apoptoza komórek)

Lignifikacja ścian komórkowych

SAR

Infekcja, zranienie (nekroza)

SA PRP RFT fitoaleksyny lignina

SA PRP fenole

Rola SA w SAR

Malamy et al., (1990)  Metraux et  al., (1990).

ISR SAR

Inicjacja sygnałówPIP2 - fosfatydyloinozytolo(4,5)bisfosforan, DAG -

diacyloglicerol, IP3 - trifosfoinozytol

R Oksydaza NADPH

Ca2+

Kinaza białkowa kalmodulinozależna

Kinaza białkowa C

Białko G

Flipaza C

E

PIP2 DAG

IP3

Błona komórkowaO2 O2

• —

Transdukcja sygnałów w komórce

Pythium na jęczmieniu

Infekcja wywołana przez kompleks Pythium spp. Typhula incarnata na rajgrasie włoskim

Pleśń śniegowa wywołana przez Typhula ishikariensis na pszenicy ozimej

Microdochium nivale

Proponowany model mechanizmu reakcjiodpornościowej na patogeny śniegowe i na mróz

Fruktozo-1-P

Glukozo-6-PSacharoza

Wakuola

Fruktany

Transportdo węzłów

FruktozaGlukoza

HeksokinazaTransdukcja sygnałów

Reakcja odporności

H2O

w

grzyb

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

X XI XII I II III IV

miesiące

oC

1999/2000

2000/2001

Mean month precipitation

0

20

40

60

80

100

120

140

X XI XII I II III IVmonths

mm

1999/2000

2000/2001

Number of days with snow cover

0

5

10

15

20

25

30

35

X XI XII I II III IV

months

nu

mb

er o

f d

ays

wit

h s

no

w c

ove

r

1999/2000

2000/2001

Mean depth of snow cover

0

5

10

15

20

25

30

35

40

X XI XII I II III IVmonths

cm

1999/2000

2000/2001