Rostliny a biotické stresy (interakce rostlin s ostatními organismy). Marie Hronková Přírodovědecká fakulta JčU

Druhy interakcí Rostlina-rostlina Rostlina-houba Alelopatie (sekundární metabolity působící inhibičně až toxicky na jiné rostliny v bezprostřední blízkosti-difúze, sorpce na koloidech, mikrobiální rozklad) nadzemní část rostliny-terpeny, smývání, kořenové působení) 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-lignin (juglon-ořešák-toxicita), kyselina fenyloctová, benzoová, hydroxycinnamová, flavonoidy,taniny). -inhibice membránových funkcí, příjem min.živin, inhibice růstu buněk, klíčení. Parasitismus (holoparazité- Cuscuta, Orobanche, hemiparazité- Melampyrum, Viscum, Loranthus Rostlina-houba Mykorhiza (ektomykorhíza, endomykorhíza) Patogeneze-houby Rostlina- mikroorganismus Symbioza-fixace dusíku (bakterie) Patogeneze-viry, bakterie Rostlina-živočich Herbivoři-fytofágní hmyz, býložravci Hmyz – opylovači, rozšiřování semen

Viry, bakterie, houby,hmyz… Reakce na patogeny Onemocnění-patogeneze Genetická inkompatibilita Resistance Kompatibilita Hypersenzitivní reakce (programovaná buněčná smrt) Leptinotarsa decemlineata Nekrotrofie Biotrofie Hemibiotrofie Kalóza (1,3D-glukan), felogen Fytoalexiny (300) virulence Hmyz-viry

Viry Organizace genomu Virus tabákové mozaiky ssRNA 100 nm ds DNA Virus mozaiky květáku

Bakterie EPS-extracelulární polysacharidový materiál Xanthomonas campestris v listech Brassica

Agrobacteriun T-DNA transfer Půdní bakterie příbuzná Rhizobiu, kořenové nádory v tisících dvouděložných druhů rostlin, transformace rostlinných buněk-vektor.

Pseudomonas syringae pv. phaseolica na salátu

Nodulace-Rhizobium Průřez kořenem

Tryptofan-koř. exudát IAA polygalakturonáza hlízky Bakteroidy- leghemoglobin

Fabaceae Rhizobium C4 trávy Azotobacter Beijerinckia Arthrobacter Pseudomonas Aerobní respirace na membráně, Anabaena, Nostoc-mechy, kapradiny Medicago sativa

Houby

Obranná reakce rostliny na patogena -elicitor-exogenní-polysacharidy, enzymy, peptidy -endogenní -oligomery chitinu, oligoglukany, glykoproteiny-patogen, oligogalakturonany-napad. buňka „druhý posel“ R-geny -isoflavonoidy(Fabaceae),seskviterpeny (Solanaceae), diterpeny (Poaceae),furanokumariny, stilbeny-lipofilní

Navozená systémová odolnost-hypersenzitivní reakce a obranný mechanismus

Mykorhízy Vezikulo-arbusculární (endotrofní) Jeteloviny, hrách, sója,jahodník,jabloně, réva- Glomaceae,Acaluosporaceae, Gigasporaceae Ektotrofní (auxin-Hartingova síť, P,K, voda-C z rostliny-borovice-Pinus-lesní Společenstva-obnova každoročně- Basidiomycetes, Ascomycetes, Zygomycetes. Erikoidní –Ericaceae-Ascomycetes Orchidaceae-vstavače-Basidiomycetes Ektendotrofní-lesní dřeviny

Mechanická ochrana Kutikula-vosky, kutin trny, trichomy Periderm-sekundární ochranné pletivo-suberin (dřevo) Žlaznaté trichomy Brassica řeřicha břečťan

Borovice Autor snímků: M.Šimková

Banksia Australský keř až 30 m vysoký, Proteaceae, 170 druhů Autor snímků: M.Šimková

Sekundární metabolity -kvalitativně významné- alkaloidy, glykosidy, glukosinoláty koevoluce,resistence-enzym -kvantitativně významné- 10% sušiny- lignin, taniny, fenoly -terpeny -fenoly -dusíkaté sloučeniny

Sekundární metabolity Terpeny Pyretroidy (Chrysanthemum) monoterpeny 5-C isoprenoidní struktury, esenciální oleje, toxiny

Terpeny Azadirachta indica Polypodium vulgare Phytoecdyson- ruší vývoj hmyzu, hlístů

Terpeny Borovice, jedle, monoterpeny, proti lýkožroutům Farmakologicky účinné látky Borovice, jedle, monoterpeny, proti lýkožroutům Thymus Triterpeny- Digitalis Kardenolidy Saponiny-steroidy, glykosidy

Fenoly Aktivace UV světlem, z fenylalaninu (PAL) furanokumariny Lignin- komplexní fenolická makromolekula, Přesná struktura není známa Taniny-kondenzované-dřevo -hydrolyzovatelné- menší-fenolické kyseliny a cukry

Lignin Pseudotsuga menziensii Picea abies Sequoia sempervirens

Flavonoidy -pigmentace- opylovači, distributoři semen Karotenoidy-anthokyany Flavony Flavonoly (květy, listy- ochrana před UV-B zářením 280-320 nm,zvláštní struktury Lidským okem neviditelné, „nectar guides“

Dusíkaté sloučeniny Bolehlav plamatý 15 000 ve 20 % cévnatých rostlin- N heterocyklické kruhy Alkaloidy Bufo marinus Bolehlav plamatý coniin Většina alkalická-ve vodě rozpustná Syntetizovány z aminokyselin lyzinu, tyrozinu, tryptofanu „Sokratova smrt“ Jacques Louis David 1787

Glykosidy, glukosinoláty, aminokyseliny,inhibitory proteináy Feromony Tyria jacobea Creatonotos transiens

(inhibitory -amylázy, lectiny) Rajče, leguminózy- blokují funkci Prosystemin (200 aminokyselin) Systemin (apoplast, floémový parenchym, LRR protein, Fosfolipáza A) Kyselina jasmonová methyljasmonát Inhibitory proteináz (inhibitory -amylázy, lectiny) Rajče, leguminózy- blokují funkci proteolytických enzymů herbivorů

Závěry 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 jasmonová-inhibitory proteáz. Obranný mechanismus vůči patogenům(fytolaexiny, kyselina salicylová) Komerční využití látek produkovaných rostlinami-insekticidy, fungicidy,léčiva, průmyslové využití. Toxicita pro lidi a domácí zvířata.

Děkuji za pozornost Použitá literatura: Procházka et al.: Fyziologie rostlin, Academia 1998 Taiz L. and Zeiger E.: Plant Physiology, Fourth edition, Sinauer Associates, Inc.,Publisher 2006 Buchanan-Gruissem-Jones: Biochemistry and Molecular Biology of Plants American Society of Plant Physiologist 2000 Děkuji za pozornost