Фитоиммунология. Пассивный и активный иммунитет

История
Основатель учения об иммунитете растений (фитоиммунологии), советский биолог Н. И. Вавилов (1887 — 1943)
Под иммунитетом растений разумеется невосприимчивость организма к заболеваниям. В отношении паразитических инфекций иммунитет определяется невозможностью для паразита ,вызывающие болезнь, развиваться нормально в организме невосприимчивого растения .
Иммунитет растений — Способность растения в той или иной мере противостоять заселению или заражению вредным организмом или противодействовать его развитию в растении
Современное определение.
Определение Н.И.Вавилова

Устойчивость – способность противостоять поражению возбудителем заболевания или повреждению насекомыми,
Иммунитет – невосприимчивость к болезни при контакте с возбудителем
Устойчивость и иммунитет

Пассивный и активный иммунитет
Анатомо-морфологические приспособления
Химические факторы
Первичный
СВЧ
PR-белки
Фитоалексины
«Ген на ген»
Активный иммунитет
Пассивный иммунитет

Пассивный иммунитет
Опушенность листьев
Строение и расположение устьиц
Кутикула растений
Растительные клеточные стенки
Армирование клеточной стенки (каллоза , лигнин , ссуберин).
Габитус
Фенолы
Терпеноиды
Белки, аминокислоты
Фитонциды
Антимикробные вещества растительных покровов
Антимикробные вещества живых клеток

Активный иммунитет
Сверхчувствительность(СВЧ) – защитная реакция растения, проявляющаяся в быстрой локальной гибели клеток растения и накоплением в них токсичных продуктов
Укрепление клеточных стенок
PR-белки
Бензойная и салициловая кислоты
Фитоалексины

Пути распознавание фитопатагенов растениями
первая линия защиты – PTI
(PAMP-triggered immunity)
Распознавание
структурных компонентов
Вторая линіи защиты– ETI
(effector-triggered immunity)
Распознавания эффекторов патогенов продуктами генов специфической устойчивости (R-генов)
Avr-белков
токсинов
флагелин
(бактерии)
хитин
(грибы)
PAMP - pathogen-associated molecular patterns

Рецепторы неспецифического иммунитета
Трансмембранные рецепторы PRRs растений играют важную роль в первичном им-мунном ответе, распознавая консервативные PAMPs бактерий, вирусов, грибов и других организмов.
Для каждой группы микроорганизмов характерны свои PAMPs. На рисунке 2 показаны
растительные PRRs к основным классам патогенов: бактерии, грибы, вирусы.

Специфический иммунитет
Растения развили R- гены ( гены устойчивости), продукты которых опосредуют устойчивость к конкретным вирусам, бактериям, оомицету, грибу, нематодам или насекомых. R- белки являются белками, которые позволяют распознавать специфические эффекторы возбудителя, либо путем прямого связывания, либо путем распознавания изменения эффектора белка-хозяина. Многие гены R кодируют белки NB-LRR
Изученные R-гены обычно придают специфичность конкретным штаммам видов патогенов (те, которые экспрессируют признанный эффектор). Как впервые заметил Гарольд Флор в своей формулировке соотношения ген на ген в середине 20-го века, ген R растения имеет специфичность для гена авирулентности патогена (ген Avr).

LRR – leucine-rich repeat
NBS – nucleotide binding site
PK – serine/threonine protein-kinase
TIR – Toll/Interleukin 1 receptor
CC (LZ) – coiled-coil
TrD (TM) – transmembrane domain
ECS – endocytosis cell signaling domain
NLS – nuclear localization signal
WRKY transcription factor family
(DNA-binding – (T/A)TGAC(T/A) cis-element, also called the W-box)
PEST – amino acid domainTrD
Структура R-белков
)

Как возникал специфический иммунитет
Эволюция патогенов позволяет им приобретать способность обхода защиты становиться либо нераспознаваемыми рецепторами путем мутаций в генах. Вследствие ко-эволюции с вредителями растения приобретают способность синтезировать специфичные белки устойчивости к определенным эффекторам проникших вклетки патогенов, в чем и проявляется специфический иммунный ответ растений.

Выводы
Иммунная система играет важнейшую роль для любого живого организма на земле, пути реализации и компоненты данной системы могут быть разнообразны. Одним из компонентов, встречающихся у всех организмов, в том числе и растений, являются рецепторы, первые сенсоры на опасность. У растений они представлены мембраннымии специфическими цитоплазматическими белками, которые запускают иммунный ответ. Основными показателями ответной реакции являются: изменение уровня ионов кальция, активных форм кислорода, синтез сигнальных гормонов. В структурном и функциональном плане растительные рецепторы аналогичны многим рецепторам иммунной системы животных.

Пассивный (Химические факторы)
Фенолы
Терпеноиды
Белки, аминокислоты
Фитонциды
Антимикробные вещества растительных покровов
Антимикробные вещества живых клеток