当前课程知识点:普通生物学 > 第三章 高等植物体的结构与功能 > 第五节 植物生长发育的调控 > 3.5.11 植物对植食性动物和病菌的防御
动物体有完备的免疫防御体系
植物体是否也存在这样的体系呢
在自然环境中
植物经常会遇到
食植动物和各种病原微生物的侵害
在长期的进化过程中
植物体发展出了许多防御策略
植物防御动物的方法有两类
一是物理方法
二是化学方法
比如说
植物体的枝条或者是叶片上长刺
就是一种物理防御方法
而化学方法呢
则是合成一些
有特殊臭味的或者是有毒的物质
例如呢
有些植物会产生一种异常的氨基酸
如刀豆氨酸
这种氨基酸与精氨酸的结构很类似
而精氨酸是必需氨基酸
如果动物食用了过多的刀豆氨酸
那么
有刀豆氨酸
合成的这个蛋白质就会异常
蛋白的功能将会丧失
结果呢
就可能导致动物死亡
这就是化学防御方法
除了物理和化学防御方法之外呢
还有一种有趣的方法
就是通过引诱一种动物
来防御另外一种食植动物
例如某种昆虫的幼虫
也就是毛毛虫
在蚕食植物的叶片的时候呢
叶片受到了这个物理伤害这种刺激
同时呢
这个毛毛虫的唾液
会分泌的一种化学物质
也会刺激植物产生一种挥发性的物质
而这种物质呢
会引诱雌性的寄生蜂前来产卵
于是呢
这个寄生蜂就将受精卵产在了毛毛虫的体内
当卵孵化长出寄生蜂的幼虫呢
就以这个毛毛虫为食
直至它死亡
随后呢
寄生蜂的幼虫就织茧、化蛹
这样
这个毛毛虫就间接起到了保护植物的作用
以上介绍的这些呢
是植物抵御食植动物的方法
植物如何抵御病原体的入侵呢
有两种策略
第一种就是阻止或者避免伤害
第二种是对抗入侵的病原体
先看第一种方法
如何阻止病原体的入侵呢
事实上
植物的表皮本身
就是一个阻止病原体入侵的一个屏障
它是第一道防线
但是呢
这个微生物会想办法穿过这道屏障
通过伤口或者是气孔入侵
一旦病原体侵入了
植物体又会利用第二道防线
一方面呢
受感染或者是侵害的细胞
会释放一种杀死微生物的分子
并向附近的细胞传递化学信号
进行类似的防御
另一方面呢
这个病原体侵害之后呢
也会引起植物细胞中的一些化学变化
使得细胞壁变得比较坚硬
这样微生物在植物体内侵染了
就被延缓了
这就是局部反应
根据现有的研究结果
植物可能存在某种防御系统
这是由遗传特性决定的
在有些情况下
病原体侵入植物后呢
能够在其中生存
而且呢
植物体依然能够存活
这就是植物对该病原体具有抗性
原因是什么呢
原因是植物和病原体
能够合成一对互补分子
植物体有许多抗性基因简称R
它的产物呢
是植物细胞中的一种蛋白质——R蛋白
每种病原体又有一组没有毒性的基因
简称Avr基因
它的产物是另一种蛋白质
Avr蛋白
所谓无毒性呢
是指对寄主的危害性相对比较小
有点类似抗原和抗体
R蛋白和Avr蛋白能够专一性性的结合
可以把R蛋白看作是抗体
Avr蛋白看作是抗原
请看这张示意图
当病毒、细菌或真菌入侵植物细胞后
如果植物细胞中存在专一性的R蛋白
能够与病原体
比如说病毒和真菌中的
Avr蛋白特异性结合
那么
二者结合之后呢
植物体就不会生病
如果没有专一性的R蛋白
那么这个R蛋白就无法与病原体
比如说细菌当中的Avr蛋白结合
也就无法阻止它的入侵
植物体就会生病
接下来一个问题就是
为什么二者结合之后
植物就不生病了呢
因为Avr蛋白是一种信号分子
当它与受体
也就是R蛋白结合之后呢
会快速的引起一系列的信号传导反应
结果呢
受感染的细胞发生化学防御反应
将本身的细胞杀死
形成坏死斑
同时呢
将这个病原体封闭起来
这样
植物体就依然可以存活
这就是基因对基因的策略-超敏反应
超敏反应的结果呢
是局部细胞死亡
病源体被封闭了起来
这一局部反应是很强烈的
除了会导致局部的细胞死亡之外
这种信号转导反应呢
还可能使植物体
获得对这种病原体的全身抗性
这又是如何做到的呢
因为这个超敏反应呢
它会刺激植物细胞产生某种信号分子
比如说水杨酸或者是茉莉酸等等
这些信号分子呢
传到植物体的其他部位
就会使植物体产生比较长时间的抗性
这就是另一种抵御微生物的机制
叫系统获得性抗性
当超敏反应产生的这个信号分子
或者是激素
到达距离感染部位比较远的地方时
还会引起进一步的信号转导
产生更多的有防御作用的化学物质
这种抗性就称为系统获得性抗性
这是一种没有专一性的防御响应
能够使植物在一定时期内
对许多病源体都产生了抗性
这个系统获得性抗性简称SAR
它的一个重要特点呢
就是它的这个抗性是广谱性
也就是说一种病原体诱导的
SAR 往往对多种病毒
细菌和真菌病原呢
表现出系统获得性抗性
这与哺乳动物和人体的
获得性免疫是不同的
因为那个是特异性的
是长效的
而这个SAR是广普性的
相对时间效益比较短
总之呢
植物抵御病原微生物入侵有两种机制
一是超敏反应
二是系统获得性抗性
那么
了解了植物
防御病原微生物入侵的机制有什么意义呢
它的这个意义就在于
我们可以利用基因工程技术
增强植物的抗性
比如说
可以向敏感植物导入单一的抗病基因
或者是信号转导途径中
能激发植物防御机制的基因
这样呢
就可以使植物的防御反应强度提高
或者是反应速度加快
从而增强植物的抗性水平
这就是
植物广谱抗病基因工程育种的理论基础
-绪论
--绪论
-人物访谈——走进精准医学
-第一节 细胞概述
-第一章 细胞生物学基础--第一节 细胞概述
-第二节 细胞膜与物质的跨膜运输
-第一章 细胞生物学基础--第二节 细胞膜与物质的跨膜运输
-第三节 真核细胞的结构
-第一章 细胞生物学基础--第三节 真核细胞的结构
-第四节 细胞的能量代谢
-第一章 细胞生物学基础--第四节 细胞的能量代谢
-第五节 细胞的分裂与分化
-第一章 细胞生物学基础--第五节 细胞的分裂与分化
-第一节 遗传的分子基础
-第二章 分子生物学基础--第一节 遗传的分子基础
-第二节 基因的表达调控
-第二章 分子生物学基础--第二节 基因的表达调控
-第三节 生物技术及其应用
-第二章 分子生物学基础--第三节 生物技术及其应用
-第四节 人类基因组及其遗传疾病
-第二章 分子生物学基础--第四节 人类基因组及其遗传疾病
-第一节 高等植物体的细胞与组织
-第三章第一节 高等植物体的细胞与组织
-第二节 植物的生长
-第三章 高等植物体的结构与功能--第二节 植物的生长
-第三节 植物的生殖和发育
-第三章 高等植物体的结构与功能--第三节 植物的生殖和发育
-第四节 植物的营养与运输
-第三章 高等植物体的结构与功能--第四节 植物的营养与运输
-第五节 植物生长发育的调控
--3.5.6 乙烯
-第三章 高等植物体的结构与功能--第五节 植物生长发育的调控
-第一节 动物的组织
--4.1.5 软骨
--4.1.6 硬骨
--4.1.7 血液
-第一节 动物的组织--作业
-第二节 消化系统
-第四章 高等动物体的结构与功能--第二节 消化系统
-第三节 呼吸系统
-第三节 呼吸系统--作业
-第四节 循环系统
-第四章 高等动物体的结构与功能--第四节 循环系统
-第五节 内环境的控制
-第四章 高等动物体的结构与功能--第五节 内环境的控制
-第六节 内分泌系统
-第四章 高等动物体的结构与功能--第六节 内分泌系统
-第七节 神经系统与神经调节
-第四章 高等动物体的结构与功能--第七节 神经系统与神经调节
-第八节 生殖与胚胎发育
-第四章 高等动物体的结构与功能--第八节 生殖与胚胎发育
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