Transcript KEBR562_11
Malá fyziologie rostlin (KEBR562), ZS 2012 Rostlina a biotický stres: • interakce rostlin s ostatními organismy • sekundární metabolity Tomáš Hájek [email protected] Marie Hronková Druhy interakcí Rostlina–rostlina Alelopatie (sekundární metabolity) Příkl.: Metlička křivolaká (Avenella flexuosa), česnek medvědí (Allium ursinum), bažanka lesní (Mercuriallis perennis), trávy-jeteloviny-vodní kultury (fenoly-skopolin, eskulin), mikrobiální rozklad odumřelé biomasy-fenolické látky (juglon-ořešák-toxicita), kyselina fenyloctová, benzoová, hydroxycinnamová, flavonoidy, taniny). Parasitismus: holoparazité (Cuscuta, Orobanche) hemiparazité (Melampyrum, Viscum, Loranthus) Rostlina–houba Mykorhiza (ektomykorhíza, endomykorhíza) Patogeneze (houby) Rostlina–mikroorganismus Mutualismus – fixace dusíku (bakterie, sinice) Patogeneze – viry, bakterie Rostlina–živočich Herbivoři – fytofágní hmyz, býložravci Hmyz – opylovači, rozšiřování semen Mutualistické interakce rostlina–baktérie Způsob života mutualistický asociativní Hostitel nebo prostředí kořenové hlízky bobovitých kořenové hlízky olše přesličníku a jiných stromů a keřů dutiny v listech Azolla kořenové hlízky cykasů na povrchu kořenů trav (cukrová třtina, rýže Paspalum) a v jejich okolí Rody/druhy bakterií Rhizobium Bradyrhizobium Frankia alni a jiné Actinobacteria (Actinomycetes) Anabaena azollae (sinice) Anabaena (sinice) např. Azospirillum Azotobacter Nodulace u Rhizobium Průřez kořenem Alnus (glutinosa) a Frankia alni Kapradinka Azolla a sinice Anabaena azollae asociativní na povrchu kořenů trav např. Azospirillum (cukrová třtina, rýže Azotobacter Paspalum) a v jejich okolí Mykorhízy Ektotrofní (méně častá; auxiny produkované houbo deformují kořeny; Hartingova síť a hyfový plášť) Typická pro dřeviny (bříza, buk, borovice…) Basidiomycetes, Ascomycetes, Zygomycetes. Vezikulo-arbusculární (endotrofní) Jeteloviny, hrách, sója, jahodník, jabloně, réva; Glomaceae, Gigasporaceae… Erikoidní: Ericales-Ascomycetes Orchideoidní: Orchidaceae-Basidiomycetes Mykorhízu najdeme u: 83 % dvouděložných 79% jednoděložných Nenajdeme u Brassicaceae Chenopodiaceae Proteaceae a u vodních rostlin Patogeny: viry, bakterie, houby, hmyz… Patogen vs. hostitel Rezistence (ne/hostitelská) (Inkompatibilita / Kompatibilita) Onemocnění – patogeneze Patogenita: Virulence, Agresivita Biotrofie Hemibiotrofie Nekrotrofie Mandelinka bramborová Hypersenzitivní reakce (programovaná buněčná smrt) Kalóza (beta-1,3-glukan) Felogén Fytoalexiny (300) Hmyz-viry Houby Obranná reakce rostliny na patogena Elicitory exogenní endogenní „druhý posel“ R-geny Mechanická ochrana Kutikula-vosky; trny, trichomy Periderm-sekundární ochranné pletivo-suberin (dřevo) Brassica řeřicha Žlaznaté trichomy břečťan Sekundární metabolity • terpeny • fenoly • dusíkaté sloučeniny kvalitativně významné - alkaloidy, glykosidy, glukosinoláty koevoluce, resistence kvantitativně významné - 10% sušiny- lignin, taniny, fenoly Terpeny Sekundární metabolity monoterpeny 5-C isoprenoidní struktury, esenciální oleje, toxiny Terpeny Azadirachta indica Polypodium vulgare Phytoecdysonruší vývoj hmyzu, hlístů Farmakologicky účinné látky Terpeny Borovice, jedle, monoterpeny, proti lýkožroutům Thymus Triterpeny – Digitalis Saponiny – steroidy, glykosidy Fenolické látky Aktivace UV světlem, z fenylalaninu (PAL) furanokumariny Lignin - komplexní fenolická makromolekula, Přesná struktura není dána Taniny-kondenzované-dřevo -hydrolyzovatelné- menší-fenolické kyseliny a cukry Lignin Pseudotsuga menziensii Picea abies Sequoia sempervirens Taniny Flavonoidy Pigmentace- opylovači, distributoři semen Anthokyany Flavony Flavonoly (květy, listy- ochrana před UV-B zářením 280-320 nm, zvláštní struktury lidským okem neviditelné, „nectar guides“ Jak vidí Rudbekii člověk a jak včela… Dusíkaté sloučeniny Alkaloidy 15 000 ve 20 % cévnatých rostlin; N heterocyklické kruhy Bolehlav plamatý Coniin Většina alkalická-ve vodě rozpustná (soli karbox. kyselin) Syntetizovány z aminokyselin lyzinu, tyrozinu, tryptofanu „Sokratova smrt“ Jacques Louis David 1787 Solanin: glykoalkaloid Tyria jacobaeae Digitoxin Glykosidy, glukosinoláty Amygdalin Glukosinoláty Navozená obrana rostliny proti herbivorovi: aktivace inhibitorů proteáz: Systemin & Jasmová kyselina Systémová získaná rezistence Hypersenzitivní reakce a obranný mechanismus Systémová získaná rezistence – signalizace kys. salicylovou Systémová získaná rezistence – Fytoalexiny Navozená systémová odolnost – signalizace kys. jasmonovou Přehled obranných reakcí rostliny Srovnání obranných reakcí na různé patogeny Závěry 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Rostliny produkují látky, které je chrání před predátory a patogeny Mechanická ochrana na povrchu – kutin, suberin, vosky 3 skupiny sekundárních metabolitů (terpeny, fenoly, dusíkaté látky). Flavonoidní pigmenty chrání před UV radiací a působí jako atraktanty pro opylovače a distributory semen. Ohrana před herbivory (hmyz-savý-spíše patogen, housenky-larvy motýlů-hmyzí herbivoři, býložravci)-systemin-kyselina jasmonováinhibitory proteáz. Obranný mechanismus vůči patogenům(fytolaexiny, kyselina salicylová) Komerční využití látek produkovaných rostlinami (insekticidy, fungicidy, léčiva, průmyslové využití) Toxicita pro lidi a domácí zvířata.