Biotikus-, oxidat

1
Biotikus-, oxidatív és egyéb stresszek és a
stresszorok együttes hatásai

• Batári Orsolya
• III.
• Biológia-környezetvédelem

2
1, Biotikus stresszek

• A növényeknek a károsító organizmusok hatásaival
  szembeni ellenálló képessége is létfontosságú
  túlélésük szempontjából. Az ilyen hatások,
  amelyek a rovarok, csigák vagy magasabbrenduek
  által okozott rágástól a mikroorganizmusok okozta
  fertozésekig terjednek, a növény számára stresszt
  jelentenek, stresszreakciókat váltanak ki.

3
A mikroorganizmusok és a növények viszonya

• Nem gazda kapcsolat
• Faj szintjén definiált.

• Gazda kapcsolat
• Alfaj szintjén definiált.
• -kompatíbilis
• -inkompatíbilisek

4
Biotikus stresszek

• Konstitutív védekezés
• Indukált védekezés
• Felismerés és specifitás

5
A, Konstitutív védekezés

• E néven foglaljuk össze azokat a preformált
  akadályokat, melyek egy növényben már a fertozés
  elott léteznek. Ilyenek a strukturális barrierek,
  melyek a kórokozók továbbjutását gátolják.

6
Strukturális barrierek (akadályok)

• A sejtfalak koruktól és a sejttípustól függoen
  lignint tartalmaznak, ami fenilpropán egységek
  hálózatát jelenti és ezért hatékony akadályként
  funkcionál, mivel ez a polimer nehezen
  bontható.(számos gomba azonban celluláz-,
  pektináz- és hemicelluláz-enzimeinek sejtfalbontó
  képességét felhasználva át tudnak hatolni rajta.)
  
• A növények leveleit sokszor vastag víztaszító
  kutikula fedi, ez is gátolja a kórokozók
  bejutását.(bár egyes kutinázt termelo kórokozók
  ezt is el tudják bontani.)

7
Nem strukturális akadályok

• Egyes anyagok vagy a kórokozó által termelt
  hidrolitikus enzimet inaktiválják vagy
  antibiotikus hatásúak. Ezeket az anyagokat
  anticipineknek nevezzük. Elofordulnak köztük
• -cianogén glikozidok
• -terpenoidok
• -fenolos vegyületek(egyszeru fenolok, kumarinok,
  flavonoidok, komplex fenol-polimerektannin és
  lignin.)
• -hidroxámsavak
• -antimikrobiális magproteinek(tionin, zeamatin,
  defenzin)

8
B, Indukált védekezés

• A kórokozók a növényekben képesek aktiválni
  olyan strukturális és biokémiai barriereket is,
  amelyek a kórokozót magát a behatolás helyén
  blokkolják vagy elpusztítják.Az indukált szöveti
  struktúrák kialakulását jelenti a
• -ligninképzodés
• -papillák képzodése
• -hidroxiprolinban gazdag sejtfal glikoproteinek
  megjelenése.

9
A sejtfal kórokozó behatolását akadályozó
funkciójának több magyarázata

1. A lignin a sejtfal mechanikus erosítése révén
   akadályozza a behatolást.
2. A lignin víztaszító hatása következtében a
   patogén által termelt enzimek vagy toxinok
   továbbhaladása gátlódik.
3. A polimerizálatlan lignin eloanyagok, mint pl. a
   koniferilalkohol mérgezo hatású a gombákra, tehát
   a behatoló gombát ez az anyag gátolná, még
   mielott a mechanikai akadály kialakult volna.
4. Az a lehetoség is fennáll, hogy a behatoló gomba
   sejtfala is szubsztrátjává válik a
   lignifikálódásnak, és így a gombahifa maga is
   lignifikálódik.

10
Hiperszenzitív reakció

• Az indukált védekezési mechanizmusok között a
  legfontosabb. A lényege az, hogy a fertozés
  helyén a sejtek gyorsan elpusztulnak, ami a
  behatoló kórokozó továbbterjedését megállítja. A
  kezdeti változások egyike az ionpumpák
  aktiválódása, amit a fokozott H-influx és
  K-efflux jelez. Jellemzo továbbá a szuperoxid
  anion gyökök megjelenése, mely gyökök a sejtekre
  nézve igen toxikusak.

11
Indukált barrierek

• Fitoalexinek több száz antimikrobiális hatású
  anyagot sorolunk ide, melyek többsége
  terpenoidok, poliacetilének, fenolos vegyületek
  közül kerül ki. Ezeknek az anyagoknak a
  szintézise legtöbbször közvetlenül a kórokozó
  behatolási helyén, vagy a legeroteljesebb
  terjedése helyén történik. Pontos mechanizmusuk
  még nem ismert.
• Indukált proteinek PR protein néven ismertek.
  Funkciója még nem ismert. Szerepe van a növényi
  rezisztenciában, de ezt még kutatják.

12
C, Felismerés és specifitás

• Általános felismerés a patogén felismerése a
  növény által az anyagokon alapul, melyek a
  patogén-növény kölcsönhatásban felszabadulnak.
  Ezeket az anyagokat elicitoroknak nevezzük,
  melyek a rezisztenciamechanizmusok induktorai.
  Kétféle elicitort különböztetünk meg
• -patogénrassz-aspecifikus
• -specifikus.

13
C, Felismerés és specifitás

• Specifikus felismerés A nemgazda rezisztenciával
  szemben egy valódi gazda-patogén kölcsönhatás
  felismerésének specifitása igen nagy lehet.
  Számos gazda-parazita kölcsönhatásban a
  specifitás a növény rezisztenciagénje és a
  kórokozó avirulencigénje közötti kapcsolaton
  alapul. Rezisztens kölcsönhatás csak akkor
  következik be, ha a növényben egy domináns
  rezisztenciagén a patogénben meglévo megfelelo
  avirulenciagénnel együtt hat. Betegség akkor lép
  fel, ha a kórokozó a rezisztenciagént meg tudja
  kerülni, amennyiben a megfelelo avirulenciagénnel
  nem rendelkezik.

14
2, Oxidatív stresszek

• Csaknem valamennyi stresszor a növényben végso
  soron a sejten belüli redoxállapotot változtatja
  meg, illetve az anyagcserét oxidatív irányba
  tolja el. Ezért a különbözo stresszeket kíséroen
  a növények oxidítív stresszt is elszenvednek.
  Ugyanakkor a növényt a környezetébol közvetlenül
  is érheti oxidatív stresszt okozó hatás.

15
2, Oxidatív stresszek

• Az oxigén a légkörben nem reaktív formában(O2)
  fordul elo, ami fizikai vagy kémiai úton
  aktiválható. Ez az aktiválás nemcsak a
  környezetben, hanem közvetlenül magában a
  növényben is végbemegy. Ennek következtében olyan
  aktív, igen reakcióképes oxigénformák képzodnek,
  melyek a növények életfunkcióit károsíthatják, a
  növény számára oxidatív stresszt okoznak. A
  leggyakrabban eloforduló aktív oxigénformák
• -szinglet oxigén (¹O2)
• -hidroxilgyök (OHº)
• -szuperoxid aniongyök (O2º)
• -hidrogénperoxid (H2O2)
• Az oxigén növénybeli aktiválásának leggyakoribb
  helye a kloroplasztisz, ahol a fotoszintetikus
  oxigéntermelés miatt a legnagyobb az
  oxigénkoncentráció.

16
A kloroplasztiszban lezajló folyamatok

• 1. résza klorofill gerjesztésének útja, a
  fotoszintézisben való részvételének folyamatai, a
  triplet klorofill spontán kioltásának
  lehetoségei.
• 2. résza triplet klorofillnak a molekuláris
  oxigénnel való reakciója, a sziglet oxigén
  generálása, a klorofill oxidációja
• 3. résza karotinoidok lehetséges védoszerepének
  útja, köztük az epoxidképzodés lehetosége, ami a
  violaxantin muködését jelenti.
• 4. rész a szuperoxid aniongyök képzodésének
  reakciói, valamint eliminálásának spontán,
  illetve a szuperoxid-dizmutáz enzim által
  katalizált reakciók.
• 5. rész az aszkorbát-glutation cikus
  komponenseinek, enzimeinek muködése.

17
3, Egyéb stresszek

• Vízzel való elárasztás különösen a föld alatti
  szervekbenokoz oxigénhiányt, amit egy
  posztanoxiás állapot követ.
• Sóstressz az ozmotikus vízmegkötés és egye
  specifikus ionhatás révén terheli meg a növény
  anyagcseréjét. A Na és Cl- ionok feleslege
  felborítja a sejtek ionegyensúlyát, ugyanakkor
  egyes enzimekre, illetve membránokra is hat.
  Mindezek következtében a fotoszintézis
  intenzitása csökken, a légzés gátlódhat, de
  serkentodhet is, a növekedési folyamatok pedig
  lelassulnak.

18
4, Stresszorok együttes hatásai

• A stresszhatások nemcsak önmagukban érhetik a
  növényeket-sot talán ez a ritkább-hanem egymással
  kombináltan is. Együttes hatások
• -szinergista az okozott stressz erosebb. Pl. az
  alacsony homérséklet és a nagy fényintenzitás.
• -antagonista az egyik stresszor csökkenti a
  másik hatását. Pl. hideg és szárazság.

19
Stresszturoképesség fokozása génátvitellel

1. Az extrém környezeti stresszek közt élo növény
   felkutatása.
2. A szervezet vizsgálata stressz nélküli és
   stresszelt állapotban.
3. A stressztoleranciát biztosító gén izolálása és
   klónozása.
4. A géntermék jellemzése prokarióta
   modellrendszerben.
5. A gén bevitele növényi rendszerbe és stresszhatás
   alatti tanulmányozása.
6. A gén bevitele a kultúrnövénybe és szabadföldi
   kísérletek elvégzése.

20
Köszönöm a figyelmet!