МЕТАБОЛИТЫ РАСТЕНИЙ И ИХ РОЛЬ В УСТОЙЧИВОСТИ К ФИТОПАТОГЕНАМ


Цитировать

Полный текст

Аннотация

В обзоре рассмотрена роль различных фитометаболитов в обеспечении устойчивости растений. Особое внимание уделено двум стратегиям получения устойчивых к патогенам растений: благодаря уменьшению питательной ценности растений для патогена и за счет синтеза различных антимикробных соединений. Возможность применения первого подхода описана на примере зависимости некоторых патогенов от стеринов растений. Обобщены полученные на сегодняшний день данные о метаболизме, функциях стеринов и мутантах по биосинтезу этих соединений. В использовании второй стратегии основную роль играют определенные классы вторичных метаболитов. На конкретных примерах показана роль отдельных фитоалексинов и стероидных гликоалкалоидов в повышении устойчивости растений к патогенам

Об авторах

Людмила Алексеевна Лутова

Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, РФ

Email: olgunja_@mail.ru 199034, Saint-Petersburg, Universitetskaya nab, 7/9. Russia

Галина Михайловна Шумилина

Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, РФ

Список литературы

  1. Галъцова Р. Д. Стеринообразование у дрожжевых организмов. -М.: Наука, 1980. -224 с.
  2. Жученко А. А. Устойчивость растений к патогенам в системе их общей и специфической активности: Кн. Генетика иммунитета и селекция сельскохозяйственных растений на устойчивость в Молдавии. -Кишинев: Штиинца, 1984. -254 с.
  3. Кинтя П. К., Лазурьевский Г. В., Балашова И. Н., Балашова И. Т. и др. Строение и биологическая активность стероидных гликозидов рядаспи-ростанаифуростана. -Кишинев: Штиинца, 1987. -141 с.
  4. Ковганко Н.В., Ахрем А. А. Стероиды (экологические функции). -Минск: Навука i техшка, 1990. -224 с.
  5. Леваишна Е.А. Клеточная селекция in vitro как способ получения растений, ограничивающих развитие стеринзависимых насекомых//Дис....канд.биол. наук. -СПб., 1994. -120с.
  6. Лутова Л.А., Левашина Е.А., БондаренкоЛ.В., Андронова Е.В. и др. Мутации высших растений по биосинтезу стеринов//Генетика. -1992. Вып. 28.-С. 129-136.
  7. Лучникова Е.А., Инге-Вечтомов С.Г., Ибрагимов А.И., Левченко Л.В. Влияние генетических изменений в биосинтезе стеринов у Saccharomyces cerevisiae на морфогенез и плодовитость Drosophila melanogaster в двойной системе «дрозофила-дрожжи»//Иссл. генет. -1981. -Вып. 9. -С. 54-65.
  8. Озерецковская О.Л., Ильинская Л.И., Васюкова Н.И. Биохимические механизмы олигогенной фитофтороустойчивости картофеля//Успехи биол. химии. -1993. -Вып. 66. -С. 51-85.
  9. Пасешниченко В. А. Итоги науки и техники. Биосинтез и биологическая активность растительных терпеноидов и стероидов. -М.,1987. -С. 88-127.
  10. Тарлаковский С. А. Стерины: их метаболизм, функции и роль во взаимоотношениях растений с вредными организмами//Биохимические аспекты проблем защиты растений от болезней, вредителей и сорняков/Труды ВИЗРа. -1977. -Вып. 52. -С. 53-65.
  11. Ходжайова Л.Т., Усольцева М.Ю., Асеева Е.А., Лутова Л.А. Клеточная селекция растений картофеля, устойчивых к фитофторозу, с использованием веществ, нарушающих метаболизм стеринов//Физиология растений. -1998. -Т. 45. -С. 283-288.
  12. Ходжайова Л.Т., Левашина Е.А., Усольцева М.Ю., БондаренкоЛ.В. и др. Изменение содержания стеринов как способ биологической борьбы с фитостерин-зависимыми организмами//Генная инженерия и экология. -2000. -Т. 1. -С. 56-63.
  13. Чжан Си Чунь. Получение мутантов томатов, устойчивых к фитофторе с использованием методов клеточной селекции//Дис. канд. биол. наук. -СПб., 1999. -119 с.
  14. Щербакова Л. А., Васюкова Н.И., Иванюк В.Г., Давыдова М.А. и др. Фитостерины и развитие фитофтороза в период вегетации картофеля//Прикл. биохим. микробиол. -1981. -Вып. 16. -С. 106-112.
  15. Akihisha Т., Shimizu N. Ghosh P., Thakur S. et al. Sterols of Cucurbitaceae//Phytochem. -1987. -26. -P. 1693-1700.
  16. Bach T.J., Lichtenthaler H.K. Inhibitioin by mevinolin of plant growth, sterol formational pigment accumulation//Physiol. Plant. -1983.-59. -P. 50-60
  17. Benveniste P. Sterol Biosynthesis//Annu. Rev. Plant. Physiol. -1986.-37.-P. 275-308.
  18. Benveniste P., Rahier A. Target sites of sterol biosynthesis inhibitors in plants//In: Target sites of fungicidal action/Ed. Koller W.D.London: CRC Press. -1992. -P. 207-226.
  19. Benveniste P., Schaller H., GrausemB. et al.//Expression of theHevea brasiliensis (H.B.K.) Mull. Arg. 3-Hydroxy-3-Methylglutaryl-Coenzyme A Reductase 1 in Tobacco Results in Sterol Огефгс*1исиоп // Plan t Physiol. -1995. -109. -P. 761-770.
  20. Bowyer P., Clarke B.R., Lunness P.. Daniels, M.J. et al. // Host range of a plant pathogenic fungus determined by a saponin detoxifying enzyme // Science. - 1995. - 267. - P. 371-374.
  21. Caelles C, Ferrer A., Balcalls L., Hegardl F.G. et al. Isolation and structural characterization of a cDNA encoding Arabidopsis thaliana 3-hydroxy-3methylglutaryl coenzyme A reductase//Plant Mol. Biol. -1989. -13. -P. 627-634.
  22. Cattel L., Balliano G., Caputo D., Delprino L. Biosynthessis of stigmasta-7, E-24(28)-dien-3b-ol and 24a-alkyl sterols in Bryonia disica//Phytochem. -1980. -19. -P. 465^166.
  23. Choe S., Noguchi Т., Fujioka S., Takatsuto S. et al. The Arabidopsis dwf7/stel mutant is defective in the delta7 sterol C-5 desaturation step leading to brassinosteroid biosynthesis//Plant Cell. -1999. -11. -P. 207-221.
  24. Clouse S.D. Arabidopsis Mutants Reveal Multiple Roles for Sterols in Plant Development//The Plant Cell. -2002. -14. -P. 1995-2000.
  25. Costet M.F., Achouri M., Charlet M., Janot R. et al. Ecdysteroid biosynthesis and embryonic development are disturbed in insects (Locusta migratoria) reared on plant diet (Triticum sativum) with a selectively modified sterol profile//Proc. Nat. Acad. Sci. USA. -1987.-84. -P. 643-647.
  26. Dixon R.A. Natural products and plant disease resistance//Nature. -2001.-411. -P. 843-847.
  27. Dutta P. С Lipid bodies in plants//Plant Science. -1991. -78. -P.259-267.
  28. Feldlaufer M.F. Diversity of molting hormones in insects // In Ecdysone, ed. Koolman J. //Verlag. Stuttgart. -1989. - P. 308-311.
  29. Fenner G.P., Patterson G. W., Koiness P.M. Sterol composition during the life cycle of the soybean and squash//Lipids. -1986. -21. -P. 53-56.
  30. Fenner G.P., Patterson G. W., Lusby W.R. Development regulation of sterol biosynthesis in Cucurbita maxima L.//Lipids. -1989. -24.-P. 271-278.
  31. Friedman M., Levin C, McDonald G. Tomatine determination in tomatoes by HPLC using pulsed amperometric detection II]. Agric. Food Chem. -1994. -42. -P. 1959-1964.
  32. Friedman M. Tomato Glycoalkaloids: Role in the Plant and in the Diet//J. Agric. Food Chem.-2002, -50.-P. 5751-5780.
  33. Gachotte D., Meens R., Benveniste P. An Arabidopsis mutant deficient in sterol biosynthesis:heterological complementation by ERG3 encoding a Δ'-sterol-C5-desaturase from yeast//The Plant Journal. -1995. -8. -P. 407-416.
  34. Gachotte D., Husselstein Т., Bard M. et al. Isolation and characterisation of an Arabidopsis thaliana cDNA encoding a D7-sterol -C-5-desaturase by functional complementation of defective yeast mutant//The Plant Journal. -1996. -9. -P. 391-398.
  35. Garg V.K., Nes W.R. Codisterol and others Д5 -sterols of Cucurbita maxima//Phytochem. -1984. -23. -P. 2925-2929.
  36. Garg V.K., Nes W.R. Studies on the C-24 configurations of D7 -sterols in the seeds of Cucurbita maxima//Phytochem. -1984. -23, -P. 2919-2923.
  37. GlazebrookJ. Use of Arabidopsis for genetic dissection of plant defense responses//Annual Rev. Genet.-1997.-31.-P. 547-569.
  38. Gondet L., Weber Т., Maillot-Vernier P., Benvenisle P. еt al. Regulatory role of microsomal 3-hydroxy-3-mcthylglutaryl-coenzymc A reductase in tobacco mutant that overproduces sterols//Biochcm. Biophys. Res. Commun. -1992. -186. -P. 888-893.
  39. Gondet L., Bronner R., Benvenisle P. Regulation of Sterol Contents in Membranes by Subcellulars Compartmcntation of Stcryl-Estcrs Accumulating in a Stcrol-Ovcrproducing Tobacco Mutant//Plant Physiol. -1994. -105. -P. 509-518.
  40. Hammerschmidt R. Phytoalexins: what have wc learned after 60 years?//Annu. Rev. Phytopathol. -1999. -37. -P. 285-306.
  41. Harbone J.B. Introduction to ecological biochemistry//L.: Acad. Press.-1982.-P. 278.
  42. Hartmann P., Benveniste P. Plant Mcmbran Sterols: Isolation, Identification and Biosynthesis//Methods of Ensymology. -1987.-148.-P. 632.
  43. Hauple R.C. & Nes W.D. Evidence for differences in sterol biosynthesis dcrivatization in sorghum//Journal of natural products. -1984. -47. -P. 292-299.
  44. Hipskind J., Paiva, N.L. Constitutive accumulation of a rcsvcratrol-glucosidc in transgenic alfalfa increases resistance to Phoma medicaginis//Mol. Plant-Microbe Interact. -2000. -13. -P. 551-562.
  45. Itoh Т., Tamura Т., Matsumolo T. Sterols, methylstcrols and tritcrpene alcohols in three Thcaccac and some other vegetable oils//Lipids. -1974.-9.-P. 173-184.
  46. Jang J.C, Fujioka S., Tasaka M., Seto H. ct al. A critical role of sterols in embryonic pattering and mcristcm programming revealed by fackcl mutants of Arabidopsis thaliana//Genes & Dcvcl. -2001,-14.-P. 1485-1497.
  47. Kauschmann A., Jessop A., Koncz С Szekeres M. ct al.//Plant Journal.-1996.-9. -P. 701-713.
  48. Kircher H.W., Rosenstein F.V., Fogleman J.C. Selective uptake and lack of dcalkylation of phytostcrol by cactophilic species of Drosophila//Lipids. -1984. -19. -P. 235-238.
  49. Klahre U., Noguchi T, Fujioka S., Takatsuto S. ct al.//Plant Cell. -1998,-10.-P. 1677-1690.
  50. Kodama O., Suzuki, Т., Miyakawa J. & Akatsuka T. Ultraviolet-induced accumulation of phytoalexins in rice leaves//Agric. Biol. Chcm,-1988.-52.-P. 2469-2473.
  51. Koller W. Antifungal agents with target sites in sterol functions and biosynthesis//Target sites of fungicide action/Ed. Koller W. London: CRC Press,-1991.-P. 119-207.
  52. Maillot-Vernier P., Schaller H., Benveniste P., Belligard G. Biochemical characterization of sterol mutant plant regenerated from tobacco callus resistant to a triazolc cytochrome P45(|-obtusifoliol-14-dcmethylasc inhibitor//Biochem. Biophys. Res. Commun. -1989,-165.-P. 125-130.
  53. Mailott-Vernier P., Schaller H., Benveniste P., Belligard G. Genetic study and further biochemical characterization of tobacco mutant that overproduces sterols//Mol. Gen. Genet. -1991. -231. -P. 33-40
  54. Maugh T.M. New Chemicals promis larger crops//Science. -1981.-212.-P. 33-34.
  55. McMorris T.C. Sex hormones in the aquatic fungus Achlya//Lipids. -1978. -13. -P. 716-722.
  56. Murashige Т., Skoog F A revised medium for rapid and bioassays with tobacco tissue culture//Phisiol. Plant. -1962. -15. -P. 473-479.
  57. Murphy D. The biogenesis and functions of lipid bodies in animals, plants and microorganisms//Prog Lipid Res. -2001. -40. -P. 325-438.
  58. Narita JO., Gruissem W. Tomato hydroxymcthylglutaril-CoA reductase is required early in fruit development but not during ripening//The Plant Cell. -1989.-1. -P. 181-190
  59. Pang S.-Z., de Boer D., Wan Y, Ye G. ct. all.An improved green fluorescent protein gene as a vital marker in plants//Plant Physiol. -1996.-258.-P. 1350-1353.
  60. Papadopoulou K., Melton R.E., Leggeti M., Daniels M.J. ct al. Compromised disease resistance in saponin-deficient plants//Proc. Natl Acad. Sci. USA. -1999. -96. -P. 12923-12928.
  61. Pascale S., Talon M., Rahier A. Plant sterol biosynthesis. Identification and characterization of two distinct microsomal oxidative enzymatic systems involved in sterol C-4 dcmctilation//J. Biol. Chem. -1993. -268.-P. 11636-11654.
  62. Pinto W.J., Nes W.R. Stereochemical specifity for sterols in Saccharomyccs ccrcvisiac//J. Biol. Chcm. -1983. -258. -P. 4472-4479.
  63. Salimova E., Boschetti A., Eichenberger W, Lutova L. Sterol mutants of Clamidomonas reinhardtii: characterization of three strains deficient in C24(28) reductase//Plant Physiol. Biochcm. -1999. -37. -P. 241-249.
  64. Salt T, Adler J.H. Diversity of sterol composition in the family Chcnopodiaccac//Lipids. -1985. -20. -P. 594-601.
  65. Salt Т., Tocker J.E., Adler J.H. Dominance of A'-stcrols in eight species of the Cactaccac//Phytochcm. -1987.-26. -P. 731-733.
  66. Schaller H. The role of sterols in plant growth and development//Progress in Lipid Research. -2003. -42. -P. 63-175.
  67. Schaller #., Maillot-Vernier P., Benveniste P., Belliard G. Sterol composition of tobacco calli selected for resistance to fenpro-pimorf//Phytochem. -1991. -30. -P. 2547-2554.
  68. Schrick K., Mayer U, Harrietts A., Kuhnt C. ct al. FACKEL is a sterol C-14 reductase required for organized cell division and expansion in Arabidopsis embryogencsis//Genes Dcv. -2000. -14.-P. 1471-1484.
  69. Tada M., Tahakashi T, Koyama H. Tritcrpcns and sterol from the roots of Aster scabcr//Phytochcm. -1974. -3. -P. 670-671.
  70. Talon M., Benveniste P., Rahier A. Mechanism of inhibition of sterol biosynthesis enzymes by N-substilutcd morpholincs//Pcstis. Sci. -1987.-21. -P. 269-280.
  71. ThomzikJ., StenzelK., Schreier P. ctal. Synthesis of a grapevine phytoalexin in transgenic tomatoes (Lycopersicon esculentum Mill.) conditions resistance against Phytophthora infestans//-Physiological and Molecular Plant Pathology. -1997. -51. -P. 65-278.
  72. VanEtten, Fanner B. Two Classes of Plant Antibiotics: Phytoalexins versus Phytoanticipins?//Trie Plant Cell. -1994. -9. -P. 1191-1192.
  73. Venken M., Asard H., GeunsJ. etal. Senescence of oat leaves: changes in the sterol composition and enzyme activities of the membrane//Plant Sci.-1991.-79. -P. 3-11.
  74. Zhang X.-C. Han Z.-H., Hodjaiova L.T., Lutova L.A. Sterols biosynthesis and their physiological role in plants//Plant Physiology Communications. -2001. -37. -P. 452-457.

© Лутова Л.А., Шумилина Г.М., 2003

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах