Молекулярные Аспекты Иммунитета Растений И Их Коэволюции С Насекомыми

Abstract

Огромное разнообразие растений и насекомых является результатом их коэволюции на протяжении сотен миллионов лет. Необходимость защиты тканей и органов, а также хранящихся в них энергетических и пластических материалов от фитофагов привела у растений к появлению многообразных и изощренных механизмов иммунитета. Наличие сложнейших поведенческих реакций, в том числе способности к выбору кормового растения по биохимическим, морфологическим и иным признакам и высокоорганизованной пищеварительной системы, и многие другие особенности насекомых-фитофагов обусловили у растений формирование механизмов иммунитета, в значительной мере независимых от механизмов иммунитета к фитопатогенным микроорганизмам. При этом защитные реакции растений против вредителей и патогенов могут быть сходными на молекулярном уровне передачи сигнала и запуска ответных реакций. Задействованные при этом гормональные системы могут взаимодействовать в антагонистической или синергетической манере, а фитофаги – как микроорганизмы, так и насекомые – способны с помощью эффекторов встраиваться в это взаимодействие для своей выгоды. Очень важна химическая составляющая защитных систем растений, охватывающая практически все классы вторичных метаболитов, которые оказывают прямое токсическое, репеллентное, антипитательное или иное негативное воздействие на фитофагов или привлекают энтомофагов. Широк перечень механизмов их действия – от разрушения клеточных мембран до повышения затрат энергии и ресурсов на усвоение пищи. Разнообразны и механизмы обезвреживания защитных соединений растений насекомыми. В природной системе «растение-насекомое» каждый из ее элементов представляет собой сообщество разнообразных организмов. Симбионты, паразиты и патогены влияют на взаимодействие растений и насекомых и вовлечены в их коэволюцию. При создании форм растений, устойчивых к вредителям, важно учитывать возможные последствия применения того или иного защитного механизма в отношении не только отдельных особей, но также популяций вредителей и агроэкосистемы в целом. Использование механизмов, не стимулирующих ускоренную микроэволюцию вредителей, оказывает более щадящее воздействие на экосистему. В роли таких защитных факторов могут выступать, например, белковые ингибиторы пищеварительных ферментов насекомых. Понимание закономерностей коэволюции растений и насекомых и молекулярной природы адаптации фитофагов к защитным соединениям является необходимым условием для создания эффективных форм растений, устойчивых к вредителям.

Features of conspecific and heterospecific interactions of greenhouse whitefly Trialeurodes vaporariorum and spider mite Tetranychus urticae on cucumber

“…Биохимическими и молекулярно-генетическими исследованиями последних двух десятилетий установлено, что определяющую роль в формировании защитных реакций растений при повреждении фитофагами играют такие фитогормоны как жасмоновая и салициловая кислоты и этилен (Конарев, 2017;Lu et al, 2014;War et al, 2019). В частности, баланс гормонов и их концентрации определяют исход взаимодействия так называемых жасмонатного и салицилатного сигнальных путей в развитии устойчивости растения; возможность регулирования взаимосвязи и взаимозависимости этих сигнальных путей обеспечивает потенциал для проявления и реализации иммунитета растения (Шафикова, Омеличкина, 2015).…”